DE1230657B

DE1230657B - Schnellaufende Ruehrwerksmuehle

Info

Publication number: DE1230657B
Application number: DEF40978A
Authority: DE
Inventors: Dr Hans-Heinz Moells; Dr Reinhold Hoernle; Dr Hans Raab; Dr Erich Mueller
Original assignee: Bayer AG
Current assignee: Bayer AG
Priority date: 1963-10-12
Filing date: 1963-10-12
Publication date: 1966-12-15
Also published as: IL22152A; CH464655A; GB1089337A; DK119340B; AT254830B; BE654251A

Description

Schnellaufende Rührwerksmühle Es ist bekannt, daß man Feststoffe, z. B. Farbstoffe, in wäßrigem oder organischem Medium mittels bewegter runder Mahlkörper aus Glas, Quarz, Keramik, Metall oder Kunststoffen, gegebenenfalls in Gegenwart von Dispergiermitteln, fein verteilen kann.
Die Wirksamkeit solcher Verfahren ist abhängig von dem Verhältnis zwischen Mahlkörpervolumen und Suspension, von der Feststoffkonzentration der Suspension und von der Art und Menge der zugesetzten Tenside (grenzflächenaktive Hilfsmittel) und der Mahlkörper, von der Art und Intensität der Bewegung sowie von der Beschaffenheit und Größe der Mahlkörper.
Bei den bekannten schnellaufenden, mit Rührwerken ausgestatteten Mahlvorrichtungen führt die starke Bewegung der Mahlmischung (Mahlkörper und Mahlgutdispersion) dazu, daß an der Grenzfläche zwischen Luft (bzw. Gas) und Mahlmischung Strömungen auftreten, die Luft (bzw. Gas) in die Mahlmischung einsaugen. Dieser Umstand wirkt sich besonders dann nachteilig aus, wenn Wasser als Dispersionsmedium eingesetzt wird und wenn solche Dispergiermittel zur Anwendung kommen, die stärker zur Schaumbildung neigen. Insbesondere bei der Mahlung mit feinen Mahlkörpern tritt in solchen Fällen ein feinteiliger Schaum auf, der infolge Luftpolsterwirkung die Beweglichkeit gerade wiederum solcher feinen Mahlkörper behindert, wodurch die Mahlwirkung auf einen technisch unbrauchbaren Wert absinkt und vielfach die Trennung von Mahlgutdispersion und Mahlkörper sehr erschwert wird.
Häufig tritt hierbei auch eine Flotation der Mahlkörper auf und eine derart starke Anreicherung der Tenside im Schaum, daß die Dispersion instabil wird.
Zahlreiche Dispergiermittel, die eine besonders gute Dispergierwirkung zeigen, neigen leider zu der geschilderten Schaumbildung. Die Praxis verzichtet nur ungern auf die Anwendung solcher Stoffe, so daß zahlreiche Vorrichtungen üblicher Art zum Feinverteilen von Pigmenten allein aus diesem Grund nicht geeignet sind.
Auch die bekannten kontinuierlich arbeitenden hochtourigen Rührwerksmühlen sind, unabhängig davon, ob die Rührorgane aus Scheiben, Ringen oder anders geformten Elementen bestehen, zum Verarbeiten von Dispersionen, die schaumfördernde Stoffe enthalten, nicht geeignet; sie ziehen sowohl an der Oberseite des oberen Rührelementes als auch am Sieb Luft ein, die in Kürze das gesamte Mahlsystem durchzieht und die besagten Nachteile bewirkt, zum Teil auch das Mahlen unmöglich macht, da die durch den Schaum verminderte Trennung am Sieb die Mahlmischung über das Sieb treten läßt.
Diese Nachteile werden bei einer schnellaufenden Rührwerksmühle zum Homogenisieren, Dispergieren und Zerkleinern von Feststoffen in Flüssigkeiten, bestehend aus einem mit Mahlkörper von 0,3 bis 1,5 mm Größe gefüllten Mahlbehälter, gemäß der Erfindung dadurch vermieden, daß die Mühle in den als Behandlungszone dienenden Mahlbehälter und eine von der Mahlgutdispersion ausgefüllte, nach außen allseitig abgeschlossene Beruhigungszone unterteilt ist, in der die Mahlgutdispersion keine freie Grenzfläche zur Gasphase aufweist.
Vorzugsweise ist die Rührwerksmühle mit kontinuierlichem Zu- und Ablauf der Mahlgutdispersion versehen, wobei der Ablauf im Bereich der Beruhigungszone vorgesehen ist und ein Steigrohr aufweist; dessen Überlauf oberhalb der höchsten Stelle der Beruhigungszone liegt. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind zwischen der Behandlungszone und der Beruhigungszone Mittel zum Dämpfen der Bewegung der Mahlgutdispersion vorgesehen, wobei insbesondere zwischen der Behandlungszone und der Beruhigungszone ein Sieb angeordnet ist. Die Maschenweite des Siebes ist vorzugsweise derart ausgestaltet, daß diese kleiner ist als die kleinste Korngröße der Mahlkörper. Vorzugsweise ist das Sieb so angeordnet, daß es senkrecht oder parallel zur Welle des Rührwerks steht. Diese Vorrichtung weist die eingangs geschilderten, für das Arbeiten in flüssigem Medium mittels sogenannter Sandmühlen und vergleichbarer Apparaturen bekannten Nachteile nicht auf und erlaubt es, auch bei Anwendung stark schäumender Dispergiermittel optimale Ergebnisse zu erzielen.
Nun ist zwar bereits eine Rührwerksmühle bekannt, bei der der aufrecht stehende Mahlbehälter durch ein waagerechtes Sieb in den eigentlichen Behandlungsraum und den Austragraum unterteilt ist.
Die Mahlgutdispersion steht dabei auch oberhalb des Siebes, jedoch weist die oberhalb des Siebes im Austragraum befindliche Mahlgutdispersion infolge des offenen Abflusses eine freie Grenzfläche zur Gasphase auf. Hierdurch Wird, obwohl in dem Austragraum eine gewisse Beruhigung der Mahlgutdispersion eintritt, die Gefahr des Lufteinzugs und damit der Schaumbildung nicht ausgeschaltet.
Als Rührelemente sind geeignet: Flachgeschränkte Propellerrührer, Rührer mit Stromlinienquerschnitt, Rührschnecken sowie Rührer, die einen oder mehrere flache oder kegelförmige kompakte oder durchbrochene Kreisscheiben bzw. mit der Welle durch Speichen verbundene Ringe besitzen. Der Abstand zwischen Mischorgan und Mahlgutbehälter ist jeweils durch den Mahlkörperdurchmesser bestimmt und beträgt das 3- bis 30fache des größten Mahlkörperdurchmessers. Die Umfangsgeschwindigkeiten sollen zwischen 4 und 20 m/s, vorzugsweise zwischen 7 und 13 m/s, liegen.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen die erfindungsgemäßen Vorrichtungen. In einen zylindrischen Mahlbehälter 1, der von einem Kühl- bzw. Heizmantel 2 umgeben ist, ragt konzentrisch eine Welle 3, an der Mischorgane4, hier als Scheiben gezeichnet, angebracht sind. Der Mahlbehälter ist mit einem an einer Flüssigkeitspumpe angeschlossenen Einlauf 5 für die zu vermahlende Grobdispersion versehen, der eventuell durch eine Vorrichtung gegen den Rücklauf der Mahlmischung ausgerüstet ist.
Der Auslauf 6 liegt von der Mahlzone aus gesehen hinter einem Sieb 7, das sich vorzugsweise an den oberen Rand des Mahlbehälters anschließt. Die Ausführung des Siebes 7 in den F i g. 1 bis 3 kann auch dahingehend abgeändert werden, daß entweder der zur Welle 3 senkrecht, 7 a, oder parallel, 7 b, verlaufende Teil des Siebes durch eine geschlossene Fläche ersetzt wird, wobei im zweiten Fall der Kühlmantel 2 entsprechend verlängert wird.
Die Behandlungszone (Mahlraum) 8 wird umschlossen durch die Innenflächen des Mahlbehälters 1 und des Siebes 7. Die Behandlungszone ist, wenn die zu vermahlende Feststoffdispersion durchgepumpt wird, vollständig mit Mahlmischung (Mahlkörper und Mahlgutdispersion) gefüllt. Der Anteil des Festkörpervolumens der Mahlkörper vom Mahlraum beträgt 30 bis 70, vorzugsweise 40 bis 60 Volumprozent. Mahlraum und Außenfläche sind an den Durchtrittsstellen der Welle 3 durch Dichtungen 10, die auch als Lager wirken können, abgedichtet. Die Dichtung 10 kann z. B. eine Gummi-, Metall-, Graphit- oder Kunststoffdichtung sein.
Die Beruhigungszone 9, die nur von der Mahlgutdispersion ausgefüllt ist, wird gemäß Fig. 1 bis 3 gebildet zwischen dem Sieb 7 und dem Ablauf 6, dessen Niveau so gewählt wird, daß die der Mahlgutdispersion vom Rührprozeß noch übermittelte Turbulenz so weit gedämpft ist, daß eine Gaseinsaugung ausgeschaltet ist.
In der zur Mahlung einzusetzenden vorzugsweise 10- bis 500/oigen Dispersion von Farbstoffen in Flüssigkeiten soll der Durchmesser des Grobanteils der zu dispergierenden Farbstoffe im allgemeinen 30°/o des mittleren Durchmessers der Mahlkörper nicht überschreiten, vorzugsweise soll er unter 10°/o des mittleren Durchmessers liegen.

Claims

Patentansprüche: 1. Schnellaufende Rührwerksmühle zum Homogenisieren, Dispergieren und Zerkleinern von Feststoffen in Flüssigkeiten, enthaltend einen mit Mahlkörpern von 0,3 bis 1,5 mm Größe gefüllten Mahlbehälter, dadurch gekennzeichnet, daß die Mühle in den als Behandlungszone (8) dienenden Mahlbehälter (1) um eine von der Mahlgutdispersion ausgefüllte, nach außen allseitig abgeschlossene Beruhigungszone (9) unterteilt ist, in der die Mahlgutdispersion keine freie Grenzfläche zur Gasphase aufweist.
2. Rührwerksmühle nach Anspruch 1 mit kontinuierlichem Zu- und Ablauf der Mahlgutdispersion, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablauf im Bereich der Beruhigungszone (9) vorgesehen ist und ein Steigrohr (6) aufweist, dessen Überlauf oberhalb der höchsten Stelle der Beruhigungszone liegt.
3. Rührwerksmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Behandlungszone (8) und der Beruhigungszone (9) Mittel (7, 7a) zum Dämpfen der Bewegung der Mahlgutdispersion vorgesehen sind.
4. Rührwerksmühle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Behandlungszone (8) und der Beruhigungszone (9) ein Sieb (7, 7a) angeordnet ist.
5. Rührwerksmühle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Maschenweite des Siebes (7, 7a) kleiner als die kleinste Korngröße der Mahlkörper ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 109 988; französische Patentschrift Nr. 1 312 490; USA.-Patentschriften Nr. 2 414, 2 764 359.