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Vorrichtung zum Mischen einer Flüssigkeit mit einem oder mehreren
feinkörnigen Stoffen Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Mischen
einer Flüssigkeit mit einem oder mehreren feinkörnigen Stoffen, insbesondere zur
Herstellung von Lacken und Lackfarben, bestehend aus einem Gefäß, in welchem nahe
dem Boden eine Schleuderscheibe angeordnet ist, die ihrerseits von einem feststehenden,
mit dem Gefäß verbundenen Ring umgeben und von einer mit dem Ring verbundenen Deckscheibe
unter Freilassung einer mittleren Öffnung für den Durchtritt des Gutes von oben
nach unten hin überdeckt wird, wobei die Schleuderscheibe mit Kanälen versehen ist,
welche von dem Bereich der Gutsdurchtrittsöffnung bis zum Umfang der Schleuderscheibe
verlaufen, wobei ferner mindestens auf der Innenseite des Ringes in Richtung der
Drehachse verlaufende Vertiefungen vorgesehen sind.
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Es ist bereits eine Mischvorrichtung bekanntgeworden, bei welcher
im unteren Teil eines Gefäßes eine umlaufende Schleuderscheibe angeordnet ist. Diese
Schleuderscheibe ist auf ihrer Oberseite mit radialen oder rückwärts gekrümmten
Rippen versehen. Oberhalb dieser Schleuderscheibe befindet sich eine feststehende,
ringförmige Scheibe, die auf ihrer Unterseite mit Unebenheiten, z. B. ebenfalls
mit Rippen, versehen ist. Diese bekannte Vorrichtung bietet zwar bereits eine gute
Mischung, verbunden mit einer gewissen Verfeinerung von festen Stoffen mit einer
Flüssigkeit. Mit einer solchen Vorrichtung kann man z. B. Lackfarben mischen und
hierbei das Pigment auf eine größere Feinheit bringen.
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Bekannt ist ferner eine Vorrichtung zur physikalischen Bearbeitung
von Flüssigkeiten unter sich oder in Verbindung mit Feststoffen. Die gewünschte
Wirkung soll hierbei dadurch erzielt werden, daß von dem zu mischenden Gutsstrom
bzw. der Masse des Arbeitsgutes jeweils dünne Schichten abgeschält werden, daß dann
diese dünnen Schichten je für sich verwirbelt und schließlich die verwirbelten Teile
wieder der Masse des Arbeitsgutes zugeführt und mit ihr vereinigt werden sollen.
Die bekannte Vorrichtung ist demgemäß als Tauchgerät ausgebildet, d. h. sowohl der
Pumpenläufer als auch der Stator sind als Einheit ausgebildet und gewissermaßen
aufgehängt, so daß das gesamte Gerät von oben her in den betreffenden Behälter eingetaucht
werden kann.
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Der Pumpenläufer ist nach Art eines Zellenrades mit mehreren radial
gestellten dünnen Rippen ausgeführt, so daß schon aus diesem Grunde ein enger Spalt
zwischen dem Pumpenläufer und dem Stator nicht möglich ist. Ein enger Spalt wird
in Verbindung mit dieser bekannten Vorrichtung auch geradezu als nicht empfehlenswert
abgelehnt. Ein enger Spalt ist auch
schon deshalb nicht möglich, weil es sich infolge
der Aufhängung nicht vermeiden läßt, daß Stator und Rotor gegeneinander gewisse
seitliche Eigenbewegungen ausführen.
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Das Mischgut wird im übrigen von unten her in den Pumpenläufer gewissermaßen
eingesaugt, woraus sich ergibt, daß ein gleichförmiger Umlauf des Mischgutes nicht
erreicht werden kann. Die Tatsache, daß jeweils kleine Teile von der Gutsmasse abgeschält
und separat durchwirbelt werden sollen, ergibt sich, daß der Pumpenläufer keine
hohe Drehzahl erhalten kann, weil dann ein ordnungsgemäßes Abtrennen von Gutsteilen
aus dem Hauptstrom nicht mehr möglich ist.
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Bei einem anderen bekannten Ausführungsbeispiel der Gattung dieser
Mischmaschinen wird das zu behandelnde Mischgut zwar von oben her auf den Rotor
aufgegeben, jedoch ist diese Vorrichtung so gebaut, daß sie überhaupt nicht in einem
Gefäß bzw.
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Bottich eingesetzt werden kann, sondern vielmehr selbst ein kleines
in sich geschlossenes Gehäuse bildet, in welchem der Rotor, der von einer von unten
angreifenden vertikalen Welle angetrieben wird, umläuft. Auch hier ist die Gestaltung
so getroffen, daß jeweils von der Gutsmasse Teile abgetrennt und einzeln durchmischt
werden sollen, so daß auch hier die gleichen Nachteile, wie oben erläutert wurde,
auftreten.
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Bei der Erfindung ist von einer zu Anfang erläuterten Vorrichtung
ausgegangen worden, und es liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine solche
Vorrichtung wesentlich zu verbessern.
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Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die
Kanäle im Verhältnis zu ihrer Höhe schmal ausgebildet und der Kanalquerschnitt über
die Kanallänge etwa konstant bleibt, wobei die Kanäle nur nach der oberen Zulaufseite
des Gutes hin offen und entgegen der Drehrichtung gekrümmt sind, daß der feststehende
Ring und die Schleuderscheibe
mit vergleichsweise engem Spalt umgibt,
daß die Vertiefungen als viereckige, vorzugsweise quadratische Nuten, ausgebildet
und diese ihrerseits nach oben hin abgedeckt, dagegen nach unten zu offen sind,
und daß die Schleuderscheibe mit einer Umfangsgeschwindigkeit von etwa 20 m/sec
angetrieben ist.
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Von besonderer Bedeutung ist in diesem Zusammenhang, daß das Gut
kontinuierlich aus dem großen Behandlungsgefäß in den mittleren Bereich der Schleuderscheibe
von oben eintreten kann, so daß das Gut in die Kanäle gelangt, die entgegen der
Drehrichtung gekrümmt sind. Es erfolgt also im Bereich der Kanäle eine gute Dosierung
der radial nach außen unter Wirkung der Schleuderscheibe bewegten Gutsmenge. Durch
ein Zusammenwirken der hohen Umfangsgeschwindigkeit von etwa 20 m/sec mit dem erfindungsgemäß
sehr eng gehaltenen Spalt zwischen dem feststehenden Ring und der Schleuderscheibe
sowie schließlich durch die besondere Gestaltung der Vertiefungen auf der Innenseite
des Ringes wird eine besonders intensive und gleichmäßige Mischung erzielt.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird dadurch verbessert, daß die
Nuten parallel oder schräg zur geometrischen Achse der Schleuderscheibe verlaufen.
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Weiterhin ist vorteilhaft, daß der feststehende Ring mittels Laschen
Haltereisen an dem Boden, und zwar mit Abstand über diesen befestigt ist.
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In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung im Schema
dargestellt, und zwar zeigt F i g. 1 einen Längsschnitt durch eine Vorrichtung zum
Mischen, wobei der Schnitt auch die Kanäle der Schleuderscheibe hindurchgeht, Fig.
2 einen waagerechten Schnitt hierzu nach Schnittlinie II-II in F i g. 1, Fig.3 eine
andere Ausführungsform des feststehenden Ringes in vergrößertem Maßstab und F 1
g. 4 einen waagerechten Schnitt durch einen Teil eines äußeren Ringes mit Darstellung
verschiedener Ausführungsformen von Vertiefungen.
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Bei der Konstruktion der erfindungsgemäßen Mischvorrichtung wird
stets von der Grundüberlegung ausgegangen, daß eine starke Wirbelung des zu mischenden
Gutes in den Vertiefungen eintreten soll. Die Wirbelung ist um so kräftiger, je
geringer der Abstand zwischen dem äußeren Umfang der Schleuderscheibe und der gegenüberliegenden
Innenfläche des feststehenden Ringes und je mehr eine große Umfangsgeschwindigkeit
der Schleuderscheibe auf einen optimalen Umfangsgeschwindigkeitsbereich bemessen
ist.
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In einem Gefäß 1 ist eine zentrale, umlaufende Antriebswelle2 angeordnet,
die außerhalb des Gefäßes gelagert ist. Sie trägt an ihrem unteren Ende eine Schleuderscheibe
3. Diese ist mit entgegen der Drehrichtung gekrümmten Kanälen 6 versehen und von
einem feststehenden Ring 4 umgeben, der mit Laschen und HaltereisenS an dem Boden
des Gefäßes befestigt ist. Zwischen der Schleuderscheibe 3 und dem äußeren Ring
4 ist ein möglichst geringer Abstand von etwa 2 bis 3 mm vorgesehen. In der Praxis
kann man diesen Abstand optimal noch weiter verringern, und zwar in der Größenordnung
von Imm und weniger. Der feststehende Ring ist mit einer Deckscheibe 7 verbunden,
welche die Schleuderscheibe zum Teil überragt und in der Mitte eine Öffnung 17 freiläßt.
In dem äußeren Ring sind Ver-
tiefungen 8 in Form von Nuten mit viereckigen, vorzugsweise
quadratischem Querschnitt angeordnet.
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Diese Nuten liegen parallel zur geometrischen Achse der Welle 2.
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-Man kann die Nuten auch nach einem Parallelogramm im Querschnitt
gestalten, wie dies in Fig.4, Teile 8 a und 8b gezeigt ist. Man kann auch die Nuten,
wie dies der rechte Teil der F i g. 4 erkennen läßt, halbkreisförmig gestalten.
Schließlich können an Stelle von Nuten auch sacklochförmige Vertiefungen, z. B.
durch Bohren, auf der Innenseite des feststehenden Ringes angebracht sein (vgl.
F i g. 3).
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Wenn die Schleuderscheibe umläuft, und zwar mit Vorteil beispielsweise
bei einer Umfangsgeschwindigkeit von etwa 16 bis 20 m/sec, und das Gefäß 1 mit einer
Mischung einer Flüssigkeit und festen, körnigen Stoffen gefüllt wird, z. B. mit
Stoffen, die nach fertiger Mischung einen Lack bilden, in ihrem festen Bestandteil
also aus Pigmenten bestehen, so wird diese Mischung durch die obere Öffnung 17 des
feststehenden Ringes angesaugt und von den Kanälen 6 weitergeführt. Sie - wird dann
mit sehr großer Geschwindigkeit gegen den inneren Umfang des feststehenden Ringes
4 geschleudert, insbesondere z. B. in die Nuten 8. In diesen erfolgt eine erhebliche
Wirbelbewegung, die vor allem durch die Form der Nuten verursacht wird. Diese Wirbelbewegung
ergibt eine sehr innige Mischung der flüssigen und der festen Phase des Gemisches
und weiterhin auch eine Verfeinerung der festen Bestandteile, d. h. eine Verringerung
des Korb durchmessers der festen Bestandteile. Die Mischung verläßt sodann den feststehenden
Ring 4 unten zwischen Ring und Behälterboden und nimmt weiterhin den in F i g. 1
mit Pfeilen angedeuteten Weg. Es findet also eine fortwährende Repetition der Flüssigkeit
und Pigmentsuspension statt, z. B. des Lack-Bindemittels und der Pigmente, d. h.
sie wird ständig durch die Kernteile der Vorrichtung geführt. Die Mischung wird
so lange in dem Gefäß bleiben, d. h. etwa 10 bis 15 Minuten, bis eine genügende
Durchmischung, zugleich auch eine Verfeinerung der Feststoffe, z. B. der Pigmente,
stattgefunden hat. Alsdann wird die Mischung durch den Rohrstutzen 9, der mit einem
nicht gezeichneten Hahn versehen ist, abgelassen. Im Falle der Lackherstellung wird
also hier der fertige Lack abgelassen.
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F i g. 4 zeigt verschiedene andere Ausführungsformen der Vertiefungen
oder Nuten, die in dem feststehenden Ring 4 angebracht sind; dabei ist durch die
strichpunktierte Linie 16 der Außendurchmesser der Schleuderscheibe angedeutet.
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Der Boden und der Mantel des Gefäßes 1 können vorteilhaft doppelwandig
zum Durchleiten einer Kühlilüssigkeit ausgebildet werden.