DE1184188B

DE1184188B - Agitator mill for the production of solid dispersions

Info

Publication number: DE1184188B
Application number: DED36373A
Authority: DE
Inventors: Kaspar Engels
Original assignee: Draiswerke GmbH
Current assignee: Draiswerke GmbH
Priority date: 1961-06-21
Filing date: 1961-06-21
Publication date: 1964-12-23

Description

Rührwerksmühle zur Herstellung von Feststoffdispersionen Die Erfindung bezieht sich auf Rührwerksmühlen mit stehendem Mahlbehälter, bei denen als Mahlhilfskörper Sand oder ähnliche kleinkörnige Materialien dienen, die in der Mahlgutmasse direkt oder indirekt mittels Rührwerken bewegt werden.Agitator mill for the production of solid dispersions The invention refers to agitator mills with upright grinding container, which are used as auxiliary grinding bodies Sand or similar fine-grained materials are used, which are directly in the grist mass or moved indirectly by means of agitators.

Kugelmühlen dieser Art sind bereits in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. So wurde schon vorgeschlagen, Mahlgut und Mahlhilfskörper mittels Rührarmen in Bewegung zu halten. Diese Ausführungsform hat sich für relativ große Mahlhilfskörper, z. B. für Mahlkugeln mit Durchmessern zwischen 5 und 10 mm, auch recht gut bewährt. Die Anzahl der Bewegungsstellen der Mahlhilfskörper, die für den eigentlichen Mahlprozeß verantwortlich sind, ist dabei aber so gering, daß relativ große Maschineneinheiten notwendig waren, wobei sich dennoch nur ein relativ geringer Ausstoß ergab. Dazu kommt noch, daß die Rührarme die Kugeln nur zum kleinsten Teil direkt schieben, daß also die eigentliche Mahlarbeit nur in diesen relativ kleinen Bereichen durchgeführt wird, daß andererseits an diesen Stellen aber auch die gesamte Rührenergie für die gesamte Umwälzung des großen Behälterinhaltes übertragen wird, wodurch erhebliche Verschleißerscheinungen auftreten. Ball mills of this type are already in various embodiments known. It has already been suggested that the grist and auxiliary grinding bodies can be used with agitator arms keep moving. This embodiment has proven itself for relatively large auxiliary grinding bodies, z. B. for grinding balls with diameters between 5 and 10 mm, also quite well proven. The number of points of movement of the auxiliary grinding bodies that are necessary for the actual grinding process are responsible, but is so small that relatively large machine units were necessary, although there was only a relatively low output. In addition there is also the fact that the agitator arms push the balls directly only to a small extent, So that the actual grinding work is only carried out in these relatively small areas is that on the other hand at these points but also the entire stirring energy for the entire circulation of the large container contents is transferred, thereby considerable Signs of wear and tear occur.

Es gibt andererseits Rührwerksmühlen, bei denen die Mahlgut-Mahlhilfskörper-Mischung durch konzentrisch laufende Rührscheiben, lediglich durch Adhäsion des Mahlgutes an diesen Scheiben, in Bewegung gehalten wird. Durch diese Scheiben werden Differenzgeschwindigkeiten in das Mahlgut eingeleitet, die an der Peripherie dieser Scheiben so groß werden, daß die dabei auftretenden Fließenergiegefälle, gestört durch die Mahlhilfskörper, Scherkräfte zur Folge haben, die eine Reibung in ausreichendem Maße für viele Zwecke gewährleisten. On the other hand, there are agitator mills in which the grinding material / auxiliary grinding body mixture by concentrically running agitator discs, only by adhesion of the ground material on these discs, is kept in motion. Through these disks are differential speeds introduced into the grist, which are so large on the periphery of these disks, that the resulting flow energy gradients, disturbed by the auxiliary grinding bodies, Shear forces result in a sufficient amount of friction for many purposes guarantee.

Dieser bekannten Ausführungsform haftet jedoch der Nachteil an, daß die Zonen genügend großer Scherkraft lediglich an der Peripherie der wenigen Rührscheiben auftreten, wodurch wiederum die Notwendigkeit besteht, die Maschinen größer zu bemessen, als es der durchgesetzten Mahlgutmenge an sich entsprechen würde.However, this known embodiment has the disadvantage that the zones of sufficiently high shear force only on the periphery of the few agitator disks occur, which in turn creates the need to make the machines larger, than it would correspond to the amount of regrind passed through.

Dabei tritt der weitere Nachteil ein, daß im Bereich dieser Rührscheiben Strömungswirbel entstehen, die beachtliche Bewegungskomponenten in Achsrichtung des Mischwerkes zur Folge haben. Da es sich bei den Mühlen, die als Mahlhilfskörper Sand benutzen, in der Regel um kontinuierlich arbeitende Mühlen handelt, ist durch diese Bewegung in Achsrichtung die Bedingung einer konstanten Verweilzeit für alle Teile des Mahlgutes jedoch nicht erfüllt. Es besteht die Gefahr, daß durch diese Bewegungsimpulse in Achsrichtung Mahlgutpartikeln den gesamten Mühlenraum schon in wesentlich kürzerer Zeit als vorgesehen, und demzufolge auch mit einer geringeren Scherkraftbeanspruchung, durchlaufen. This has the further disadvantage that in the area of these agitator disks Flow eddies arise that have considerable components of movement in the axial direction of the mixer. Since the mills are used as auxiliary grinding bodies Using sand, usually a continuously operating mill, is through this movement in the axial direction the condition of a constant dwell time for all However, parts of the ground material are not met. There is a risk that through this Movement impulses in the axial direction of the grinding stock particles cover the entire mill chamber in much less time than planned, and consequently with less time Shear stress, run through.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mühle zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Rührwerksmühlen vermeidet und bei vorgegebenem Mahlgutvolumen bzw. Mahlgutdurchsatz die Abmessungen der Mühle zu verringern' gestattet. The invention is based on the object of creating a mill which avoids the disadvantages of the known agitator mills and with a given grist volume or grinding stock throughput to reduce the dimensions of the mill 'allowed.

Demgemäß besteht die Erfindung bei einer Rührwerksmühle, deren Rührwerk aus einem geschlossenen, glattwandigen Körper besteht, der innerhalb eines stehenden, im wesentlichen zylindrischen, mit Sand als Mahlhilfsmittel gefüllten Mahlbehälter fliegend gelagert um seine Welle rotiert, wobei dem Mahlbehälter das Mahlgut kontinuierlich zugeführt und über ein Sieb wieder abgeführt wird, darin, daß die axiale Länge des Rührkörpers etwa der Höhe des Mahlbehälters entspricht und seine Mantelfläche im wesentlichen paraltel zur Behäiterwand verläuft, so daß sich ein in axialer Richtung im wesentlichen gleichbleibender ringförmiger Mahlraum ergibt. Accordingly, the invention consists in an agitator mill whose agitator consists of a closed, smooth-walled body that is contained within a standing, essentially cylindrical grinding container filled with sand as a grinding aid cantilevered rotates around its shaft, with the grinding container the grist continuously is fed and discharged again through a sieve, in that the axial length of the Stirring body corresponds approximately to the height of the grinding container and its outer surface in runs essentially parallel to the container wall, so that there is one in the axial direction results in a substantially constant annular grinding chamber.

Beim Erfindungsgegenstand ergibt sich ein zylindrischer Ringraum zwischen dem schnell umlaufenden Rührkörper und der zylind,risch,en Mantelwandung des Mühlengehäuses. Das Mahlgut wird am unteren Ende des Mühlengehäuses dem zylindrischen Mahlraum zugeführt und steig, zum Teil gemeinsam mit dem Mahlhilfsmittel in diesem Ringraum von unten nach oben. Dort wird schließlich mittels eines Siebes die Trennung zwischen Mahlgut und Mahlhilfsmittel vorgenommen. Auf einer längeren Strecke, entsprechend der Höhe des Mühlengehäuses, soll in diesem im Querschnitt ringförmigen Mahlraum das Mahlgut mit dem Mahlhilfsmittel hochsteigen können. The subject matter of the invention results in a cylindrical annular space between the rapidly rotating agitator and the cylindrical shell wall of the mill housing. The grist becomes the cylindrical at the bottom of the mill housing Grinding chamber supplied and rising, partly together with the grinding aid in this Annular space from bottom to top. There is finally the separation by means of a sieve made between ground material and grinding aid. On a longer route, accordingly the height of the mill housing should be in this grinding chamber, which is ring-shaped in cross section the grist can rise with the grinding aid.

Hierbei wird durch den schnell rótierenden Rührkörper den an der Außenwandung dieses Rührkörpers benachbarten Teilen des Mahlgutes und des Mahlhilfsmittels eine entsp'reehend große Drehbewegung erteilt, die an der Innenwandung des zylindrischen Mühlengehäuses nicht besteht und gerade die Differenz zwischen diesen Bewegungen, die dem Mahlgut in diesem Ringraum aufgezwungen werden, ist für den angestrebten Mahleffekt entscheidend. Dieser Effekt ist mit den bekannten Einrichtungen nicht angestrebt worden und kann auch damit nicht erreicht werden.The rapidly rotating agitator causes the on the outer wall this agitator adjacent parts of the ground material and the grinding aid a correspondingly large turning movement issued on the inner wall of the cylindrical mill housing does not exist and just the difference between these movements, which are imposed on the grist in this annulus, is for the desired grinding effect is decisive. This effect is with the known facilities has not been strived for and cannot be achieved with it either.

Der erfindungsgemäß gestaltete Rührkörper läuft mit einem dem jeweiligen Mahlgut und den jeweils verwendeten Mahlhilfskörpern angepaßten Abstand konzentrisch oder auch leicht exzentrisch in dem Mahlbehälter um. Die Strömungen im Mahlgut sollen soweit wie möglich laminar und in Ebenen senkrecht zur Rührwerksdrehung verlaufen. Auf diese Art läßt sich das Strömungsbild grundsätzlich besser beherrschen, die Energie zur Erzielung von genügend großen Scherkraftfeldern auf weitestgehend kleinen Raum vereinigen, und es wird dadurch gleichzeitig vermieden, daß unkontrolliert schon Mahlgutpartikel weiter durchlaufen, als dem normalen kontinuierlichen Durchströmungsprozeß des Mahlgutes entspricht. Dieses laminare Fließgefälle, das lediglich in Ebenen senkrecht zur Rührwerksachse auftritt, führt zu einer automatischen Filterung und Zurückhaltung zu großer Mahlgutpartikeln. Im Sinne einer gleichmäßigen Mahlung können diese größeren Partikeln bzw. Pigmentagglomerate die Mahlgut-Sand-Mischung nur langsam durchlaufen und werden somit länger dem Mahlprozeß ausgesetzt, als das schon feingemahlene Gut. Diese Ausführungsform begünstigt deshalb eine gleichmäßige Feindispergierung. The stirring body designed according to the invention runs with one of the respective Grist and the distance adapted to the auxiliary grinding bodies used in each case concentrically or also slightly eccentrically in the grinding container. The currents in the grist are supposed to run as laminar as possible and in planes perpendicular to the rotation of the agitator. In this way, the flow pattern can basically be better controlled Energy to achieve sufficiently large shear force fields on largely small ones Unite space and at the same time avoid being uncontrolled Grist particles already pass further than the normal continuous flow process of the grist. This laminar flow gradient that only occurs in planes occurs perpendicular to the agitator axis, leads to automatic filtering and Reluctance to use large regrind particles. In terms of even grinding, you can these larger particles or pigment agglomerates the grist-sand mixture only slowly run through and are therefore exposed to the grinding process longer than the already finely ground Good. This embodiment therefore favors a uniform fine dispersion.

Die stärkere Konzentration der Energieübertragung auf kleine Räume, die durch die Erfindung ermöglicht wird, führt trotzdem nicht zu unzulässigen Wärmesteigerungen, da neben einer Kühlung des Mantels auch noch eine Kühlung des Rührwerkskörpers in einfacher Weise möglich ist. Diese Kühlung der eigentlichen Mitnahmefläche begünstigt darüberhinaus auch den reinen Arbeitsprozeß. Würde sich nämlich die Mituahmefläche erwärmen, dann wäre der Wirkungsgrad der Adhäsionsmitnahme wesent lich verschlechtert. Durch die Kühlung des Rührwerkskörpers ist die Adhäsion des Mahlgutes an dieser Fläche aber wesentlich begünstigt, und es wird dadurch auch die Ausbildung der Scherkräfte gesteigert. The greater concentration of energy transfer on small spaces, which is made possible by the invention, nevertheless does not lead to inadmissible increases in heat, because in addition to cooling the jacket, there is also cooling of the agitator body in is possible in a simple way. This cooling of the actual driving surface favors in addition, the pure work process. That would be the mituahmefurface heat, then the efficiency of the adhesion entrainment would be significantly worsened. As a result of the cooling of the agitator body, the grinding stock adheres to it However, the surface is significantly favored, and this also leads to the formation of the shear forces increased.

Versuche haben ergeben, daß mittels der erfindungsgemäßen Ausführungsform des Rührwerkes nicht nur eine wesentliche Konzentrierung und damit Verkleinerung der eigentlichen Arbeitszone möglich ist, sondern darüber hinaus auch noch eine erhebliche Verringerung des ansonsten bei allen Mühlen unvermeidlichen Verschleißes. Die Verkleinerung der eigentlichen Mahlzone bietet noch den weiteren Vorteil, daß die bei kontinuierlichen Arbeitsprozessen notwendigen Einlaufzeiten geringer sind und daß Rückstände am Schluß des Arbeitsprozesses äußerst klein gehalten werden können. Der minimale Verschleiß kommt dadurch zustande, daß die für den Verschleiß im wesentlichen verantwortlichen Mahlhilfskörper infolge der auf sie bei der laminaren Mahlgutströmung einwirkenden Zentrifugalkräfte so gut wie garnicht zu einer Berührung mit dem hochtourig laufenden Rührwerkskörper kommen. Der Rotationskörper bewegt sich also ausschließlich im Schmierfilm des Bindemittels. Bis zur Trogwandung sind die Umfangsgeschwindigkeiten praktisch bis auf Null ab- gebaut, so daß auch hier der Verschleiß vernachlässigbar klein bleibt. Tests have shown that by means of the embodiment according to the invention the agitator not only a substantial concentration and thus a reduction in size the actual work zone is possible, but also one considerable reduction in the wear that is otherwise unavoidable in all mills. The reduction in size of the actual grinding zone has the further advantage that the running-in times required for continuous work processes are shorter and that residues at the end of the work process are kept extremely small can. The minimal wear is due to the fact that the wear and tear essentially responsible grinding auxiliaries as a result of the laminar on them Centrifugal forces acting on the grist flow almost not at all to a contact come with the high-speed agitator. The body of revolution moves therefore exclusively in the lubricating film of the binding agent. Up to the trough wall are the circumferential speeds practically down to zero built so that here too the wear remains negligibly small.

In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß gestalteten Mühle dargestellt. In the drawing, an embodiment of the invention is schematically designed mill shown.

In dem Mahlbehälter 1 ist zentrisch eine Rührwerkswelle 2 angeordnet, auf welcher der konzentrische Rührwerkskörper 3 sitzt. Die Welle 2 mit dem Rührwerkskörper 3 sind in Lagern 4 gelagert und werden über eine Scheibe 5 von einem nicht dargestellten Motor in Umdrehung versetzt. Dem Mahlbehälterl wird das Mahlgut durch eine Öffnung 6 zugeführt. Es durchwandert unter dem Zulaufdruck die zwischen dem Mahlbehälter 1 und dem Rührwerkskörper 3 gebildete Mahlzone und tritt oberhalb des Troges 1 über ein Sieb 7 in eine Auffanghaube 8 aus, von der es über die Auslaufschnauze 9 abläuft. An agitator shaft 2 is arranged centrally in the grinding container 1, on which the concentric agitator body 3 is seated. The shaft 2 with the agitator body 3 are stored in bearings 4 and are via a disk 5 of a not shown Motor set in rotation. The grist is attached to the grinding container through an opening 6 supplied. Under the inlet pressure, it migrates through the between the grinding container 1 and the agitator body 3 formed grinding zone and passes above the trough 1 a sieve 7 into a collecting hood 8, from which it runs off via the outlet spout 9.

Der Mahlbehälter 1 weist zum Zweck der Kühlung einen Doppelmantel 10 mit einem Wasserzuflußll und einem Wasserabfluß 12 auf. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch der Rührwerkskörper3 kühlbar ausgebildet. Das Kühlwasser für den Rührwerkskörper 3 wird durch die Welle mittels eines an sich bekannten zentrisch laufenden Stopfbuchsenanschlusses 13 zugeführt. Hier durchtritt das Kühlmittel die Welle bis zum Innenboden 14 des Rührwerkskörpers 3, wandert in diesen nach oben, um dann durch die Welle 2 wieder auszutreten. Durch den Spritzrand 15 wird es abgespritzt und in einer Kühlmittelsammeltasse 16 aufgefangen, von wo es über einen Ablauf 17 wieder abgenommen wird. The grinding container 1 has a double jacket for the purpose of cooling 10 with a water inflow and a water outflow 12. With the one shown In the exemplary embodiment, the agitator body 3 is also designed to be coolable. The cooling water for the agitator body 3 is centric through the shaft by means of a known per se running gland connector 13 supplied. Here the coolant passes through the Shaft up to the inner bottom 14 of the agitator body 3, moves up in this, to then exit again through shaft 2. It is sprayed off through the spray rim 15 and collected in a coolant collecting cup 16, from where it is discharged via a drain 17 is removed again.

Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es beispielsweise möglich, den Rotationskörper 3 auf der Welle 2 exzentrisch anzuordnen bzw. die Welle 2 im Mischwerkstrog selbst exzentrisch einzubauen. The invention is not limited to the illustrated and described embodiment limited. For example, it is possible to place the rotary body 3 on the shaft 2 to be arranged eccentrically or to install the shaft 2 in the mixer trough itself eccentrically.

Der Rührwerkskörper3 ist vorzugsweise rotatnonssymmetrisch, d. h. als Zylinder ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dem Rührwerkskörper 3 eine andere Querschnittsform, beispielsweise eine Ellipse zu geben. In bestimmten Fällen kann es zweckmäßig sein, als Rührwerkskörper einen regelmäßigen Polyeder zu verwenden. Auch die Art die Kühlung des Rührwerkskörpers und des Mahlbehälters kann von der dargestellten Ausführungsform abweichen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Anstatt den Mahlbehälter und/oder den Rührwerkskörper zu kühlen, kann es in bestimmten Fällen auch vorteilhaft sein, entweder einen der beiden Teile oder beide zu erwärmen oder aber auch einen Teil zu erwärmen und den anderen zu kühlen. Ebenso ist es auch moglich, zwei oder mehrere unabhängig oder antriebsmäßig miteinander verbundene Rotationskörper in einem Mahlbehälter anzuordnen.The agitator body 3 is preferably rotationally symmetrical, i. H. designed as a cylinder. But it is also possible to give the agitator 3 a different one Cross-sectional shape, for example to give an ellipse. In certain cases it may be advisable to use a regular polyhedron as the agitator body. The type of cooling of the agitator body and the grinding container can also vary from the embodiment shown differ without departing from the scope of the invention. Instead of cooling the grinding container and / or the agitator, it can be used in certain In some cases it may also be advantageous to heat either one of the two parts or both or to heat one part and cool the other. It is the same possible to have two or more independently or drivingly connected to each other To arrange rotary bodies in a grinding container.

Wie aus der Zeichnung ersichtlich, entspricht die Höhe des Rührwerkskörpers 3 etwa der Höhe des Mahlbehälters 1. Es ist jedoch durchaus möglich, den Rührwerkskörper 3 länger als den Mahlbehälter 1 auszubilden, wobei dann jedoch das Gitter 7 praktisch als oberer Abschluß oder als Haube ausgebildet sein muß, durch die dann das Mahlgut nach oben austreten kann. As can be seen from the drawing, the height of the agitator body corresponds 3 approximately the height of the grinding container 1. However, it is entirely possible to use the agitator 3 longer than the grinding container 1, but then the grid 7 is practical must be designed as an upper closure or as a hood, through which then the grist can exit upwards.

Claims

Claims: 1. Agitator mill for the production of solid dispersions, whose agitator consists of a gF closed, smooth-walled body that is inside a standing, essentially cylindrical with sand as a grinding aid filled grinding container rotates cantilevered around its axis, whereby the grinding container the ground material is continuously fed in and discharged again through a sieve, thereby characterized in that the axial length of the stirring body (3) is approximately the height of the grinding container (1) and its outer surface is essentially parallel to the container wall runs so that an annular ring-shaped one that is essentially constant in the axial direction Grinding chamber results.

2. agitator mill according to claim 1, characterized in that the The agitator body is a cylinder (3).

3. agitator mill according to claim 1, characterized in that the Agitator is a prismatic polyhedron.

4. agitator mill according to claim 2 or 3, characterized in that that the stirring body (3) is arranged centrally in the grinding container (1).

5. agitator mill according to one of claims 2 to 4, characterized in that that the agitator body is arranged eccentrically with respect to the agitator shaft (2).

6. Agitator mill according to one of Claims 1 to 5, characterized in that that the stirring body (3) is designed to be coolable.

7. agitator mill according to claim 6, characterized in that the The agitator body is designed as a hollow body and is provided with a hollow shaft (2), is supplied and discharged through the cooling liquid.

8. Agitator mill according to one of Claims 1 to 7, characterized in that that the speed of the stirring body (3) is continuously controllable.

9. Agitator mill according to one of the preceding claims, characterized characterized in that the ground material inlet (6) is provided in the bottom of the grinding container (1) is and the sieve (7) for the grist drain above the grinding container in cylindrical Extension of his coat is arranged.

Documents considered: German Patent No. 170 570; French Patent No. 1,073,307; British Patent No. 422,628; U.S. Patent No. 2,581,414.