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Rührwerksmühle für die Herstellung von Feststoffdispersionen in Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft eine Rührwerksmühle für die Herstellung von Feststoffdispersionen
in Flüssigkeiten, wie Farben, Cremes, Chemikalien u. dgl., der das Mahlgut unter
Druck vorzugsweise von unten aufgegeben und unter Zusatz von Mahlhilfskörpern mittels
an einerhochtouriglaufendenRührwerkswelle befindlichen scheibenförmigen Rührelementen
verarbeitet wird. Die zum Einsatz kommenden Mahlhilfskörper haben eine Größe von
etwa 0,2 bis 3 mm
Durchmesser.
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Rührwerksmühlen dieser Art sind bekannt. Sie bestehen aus einem senkrecht
angeordneten Mahltrog, in dem Rührwerke umlaufen, die glatte Vollscheiben, Ringscheiben,
Lochscheiben oder auch Stäbe als Rührelemente aufweisen.
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Bei Rührwerksmühlen ist die mittlere statistische Aufwärtsbewegung
des Mahlgutes die Ursache für das Mitreißen der Mahlhilfskörper in den Siebbereich.
Diese Aufwärtsbewegung ist in dem Spalt zwischen Rührscheiben und - Trogwand
am größten. Bei bekannten Rührwerken wurde durch Vorsehen von Loch- oder Ringscheiben
auch eine Rückwärtsbewegung des Mahlgutstromes von oben nach unten herbeigeführt.
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Die starke Bewegung des Mahlgutes mit den Mahlkörpern an der Innenwandung
des Mahlbehälters von unten nach oben und die rückläufi-e Bewecung von oben nach
unten durch die Loch- oder Ringscheiben erzeugt eine unnötige Umwälzung, die den
eigentlich erwünschten Reibeffekt an der Oberfläche der Rührscheiben nachteilig
beeinflußt. Hierbei ist auch ein nachteiliges Mitreißen von nicht oder nicht ausreichend
gemahlenem Gut unvermeidbar.
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Versuche haben ergeben, daß bei Steigerung der Gesamtumwälzuno, insbesondere
die Zentrifugalkräfte für die Mahlkörper zunehmen und damit eine starke Konzentration
der Mahlkörper an der Troginnenwand auftritt. Die Mahlkörper werden dabei so eng
zusammengedrückt, daß in diesem Bereich das zu zerkleinernde Gut nicht mehr eingezogen
wird, während im Zentrum des Troges zu wenig Mahlkörper vorhanden sind. Durch die
dichte Packung der Mahlkörper unter dem Zentrifugaldruck tritt eine nutzlose Abriebwirkung
und Verschleiß der Mahlkörper und des Troges auf. Bei Mühlen in stehender Ausführung
wird ferner durch den Zentrifugaldruck das Hochwandern der Mahlkörper und damit
ein Überlaufen der Mühle begünstigt, wodurch wiederum der Maximaldurchsatz der Mühle
begrenzt wird.
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Den bekannten Rührwerksmühlen haftet ein weiterer grundsätzlicher
Nachteil an. Durch die hochtourig laufenden Rührwerke ist bedingt, daß das Mahlgut
mit den Mahlhilfskörpern vom Zentrum bis zur Peripherie der Scheiben ständig steigenden
Umfangsgeschwindigkeiten unterworfen ist. Bei den bekannten Rührscheiben muß die
Umfangsgeschwindigkeit an der Peripherie dieser Scheiben so ausgelegt werden, daß-
zwar der Effekt der - Mahlung und Dispergierung erzielt wird, daß aber die
Mahlhilfskörper selbst nicht oder nur unwesentlich beansprucht oder gar zerstört
werden. Durch diese notwendige Beschränkung der Tourenzahl der Rührwerkswelle ist
die für den Dispergiereffekt günstige Gesamtumwälzung begrenzt.
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Die ferner bekannten Speichenringscheiben sind aus einem Scheibenring
gebildet, der mit schräg nach unten gehenden Speichen mit der Nabe - verbunden
ist. Diese Speichen haben eine gewisse Pumpwirkung, so daß sie von oben in die öffnung
zwischen Ring und Nabe eintretendes Material nach unten wegschleudern. Diese Wirkung
soll vorwiegend auf zuviel nach oben geförderte Mahlkörper ausgeübt werden. Selbstverständlich
wird der gleiche Förderimpuls auch auf das Mahlgut ausgeübt. Die Bewegungsimpulse
in Achsrichtung sind deshalb stärker als bei der Vollscheibe, und es lassen sich
damit breitere Verweilzeitspektren erzielen. Bei der Verwendung von Rührscheiben
mit Speichen und einer Nabe entsteht jedoch eine schlagende Wirkung,' die störend
an den Mahlköpern und am Rührwerk angreift. Auch wird durch die Speichen die unerwünschte
Einmischung von Luft in das Mahlgut gefördert. Werden, wie in bekannten Einrichtungen
vorgesehen, die Speichen der Ringscheiben so ausgebildet,
daß sie
im Trogzentrum eine Förderwirkung ausüben, die einen beschleunigt zum Austritt gerichteten
Materialstrom erzeugt, so wird das in diesen Bereich gelangende Gut wesentlich schneller
als das übrige Gut zum Austritt hin gefördert, und die Vorrichtung arbeitet ungleichmäßig.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die Gesamtumwälzung von Mahlgut und
Mahlhilfskörpern wesentlich zu steigern, ohne daß die befürchtete Mahlhilfskörperzerstörung
auftritt. Des weiteren ist es Aufgabe der Erfindung, die Nachteile der bekannten
scheibenförmigen Rührelemente zu vermeiden.
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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die in den scheibenförinigen
Rührelementen vorgesehenen Durchbrüche zur Intensivierung der Mahlgut- und Mahlhilfskörper-Umwälzung
erfindungsgemäß als von der Scheibennabe zum Scheibenrand verlaufende Schlitze ausgebildet
sind. Dabei können nach einer ersten Ausführungsform die Schlitze in radialer Richtung
verlaufen. Bei einer anderen vorteilhaften Ausführung sind die Schlitze zu der Nabe
hin im wesentlichen tangential angeordnet.
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Die bis an die Peripherie gehenden Schlitze sind zumindest an der
Peripherie relativ eng zu halten, damit die vorwiegend durch hydrodynamische Effekte
mitgenommenen Mahlhilfskörper nicht auf die angeströmte Stimfläche der Seitenwände
der Scheibenschlitze aufprallen. Um das Aufprallen in jedem Falle zu vermeiden,
sind die Stirnflächen der Schlitzwände so weit abgeschrägt, daß sie in jedem Falle
im Laufschatten der gegenüberliegenden Schlitzwand sich befinden.
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Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die Schlitze zur Scheibenmitte
hin erweitert bzw. verbreitert. In diesem Bereich sind auf Grund der geringen Umfangsgeschwindigkeiten
die Prallbeanspruchungen praktisch unterhalb der Bruchgrenze der Mahlhilfskörper.
Gemäß Weiterbildungen der Erfindung können die Schlitze auch schräg zur Scheibenebene
angeordnet werden, um gegebenenfalls dem Mahlgut eine zusätzliche Bewegungskomponente
senkrecht zur Scheibenebene aufzuzwingen.
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Gemäß einer weiter abgewandelten Ausführungsform der Erfindung ist
eine Schlitzanordnung vorgesehen, die von der Scheibenperipherie spiralfönnig nach
innen bis zur Nabe verläuft.
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Darüber hinaus sind die Schlitze gemäß der Erfindung geeignet, durch
ihre schaufelartige Wirkung die Rührintensität zu steigern, wobei man
je
nach Winkelstellung der Schlitze und Drehrichtung der Scheiben die relativen
Umfangsgeschwindigkeiten von Mahlkörpem und Mahlgut erhöhen oder vermindern kann.
Dabei kann gleichzeitig eine stärkere Zentrifugierung der Mahlkörper zur Trommelwand
bei in Umlaufrichtung rückwärts geneigter Winkelstellung der Schlitze bzw. eine
stärkere Verteilung der Mahlkörper im umgewälzten Mahlgut bei vorwärts geneigter
Winkelstellung der Schlitze erzielt werden.
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Es ist daher bei den erfindungsgemäßen Rührelementen besonders vorteilhaft,
daß durch die Schlitze die Mahlkörper von außen nach innen im Mahltrog gefördert
werden können. Die Schlitzanordnungen mit Erweiterung zur Nabe, hin sind besonders
geeignet, den Mahlkörpern zwecks günstiger Verteilung im Mahlgut Bewegungsimpulse
entgegen der Zentrifugalkraft zu geben. Die erfindungsgemäße Schlitzanordnung hat
ferner den Vorteil, daß sie einen guten Gas- und Druckausgleich zwischen zwei durch
Scheibenelemente gebildeten Zonen ermöglicht.
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Man kennt zwar bereits eine kontinuierlich arbeitende Rührwerksmühle,
der das Mahlgut von oben zugegeben wird, mit als Lochscheiben ausgebildeten Rührscheiben.
Die kreisrunden Löcher dieser Rührscheiben dienen vorwiegend lediglich zum Druckausgleich;
jedenfalls ist eine wesentliche Intensivierung des Mahlvorganges und eine Förderwirkung
entgegen der Zentrifugalkraft durch diese Lochscheiben nicht erreichbar. Auch ist
das Problem einer überschwemmung bzw. eines überlaufens am Sieb, wie es bei Rührwerksmühlen
der vorliegenden Art auftritt, bei der bekannten Rührwerksmühle nicht vorhanden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Hand der
Zeichnung näher erläutert. In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsbeispiele
der Schlitzscheiben gemäß der Erfindung dargestellt.
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Eine Scheibe 1 mit einer Nabe 2 weist gemäß den F i
g. 1, und 2 Schlitze 3 in radialer Richtung auf. In F i
g. 2 sind noch weitere Ausführungsformen dargestellt, wobei jedoch die Scheibe
entweder nur mit Schlitzen einer Ausführungsforin versehen ist oder an ein und derselben
Scheibe verschiedene Schlitze Verwendung finden. Eine weitere Ausführungsforin der
Schlitze ist mit der Bezugsziffer 4 bezeichnet, die tangential zur Nabe auf sekanten
Linien angeordnet sind. Die mit 5 bezeichneten Schlitze verlaufen radial
und sind zum Zentrum hin erweitert bzw. verbreitert.
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In F i g. 3 ist ein Querschnitt durch eine Rührscheibe dargestellt,
wobei der Schlitz völlig senkrecht angeordnet ist. F i g. 4 zeigt einen solchen
Schlitz in Schräganordnung gegenüber der Scheibenebene und F i g. 5 eine
Schlitzform mit beidseitig abgeschrägten Kanten.
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Die F i g. 6 und 7 stellen in Schnitt und Draufsicht
eine Rührscheibe dar, die einen spiralfönnig vom Scheibenrand zur Nabe hin verlaufenden
Schlitz aufweist. Dabei ist das diesen Schlitz bildende Spiralband 9 an der
Nabe 2 befestigt.
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In einer Rührwerksmühle können auf einer gemeinsamen Rührwerkswelle
mehrere gleiche oder verschieden ausgebildete scheibenförinige Rührelemente gemäß
der Erfindung vorgesehen sein.