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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung, die zum Mahlen, Mischen
und Dispergieren fester und/oder flüssiger Stoffe dient.
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Alle bekannten Vorrichtungen zum Mahlen und Mischen haben als Nachteil
sehr geringe Wirkungsgrade und relativ niedrige Durchsatzleistungen. Dies trifft
besonders bei der Behandlung feindisperser Stoffe zu. Eine hier Vorteile versprechende
Lösung ist in dem Patent 1226 862 bereits vorgeschlagen. Gemäß diesem nicht vorveröffentlichten
Vorschlag befindet sich das zu behandelnde Gut in einem rotierenden elastischen
Gefäß, gegen das von außen Rollen so dagegengedrückt werden, das es zu Eindellungen
der Wände kommt. Dadurch wird das im elastischen Gefäß befindliche Gut zum Springen
und Umwälzen veranlaßt, wodurch eine intensive Mahl- und Mischwirkung zustande kommt.
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Zur Erzielung hoher Durchsatzleistungen bei gleichzeitig hoher Energiekonzentration
ist es hierbei notwendig, daß das elastische Gefäß möglicht schnell rotiert. Dabei
sollte das Beschicken und Entleeren des Mahlgefäßes kontinuierlich erfolgen. Infolge
der hohen Drehzahl ist das Gefäß hohen Walkbeanspruchungen bei erhöhter thermischer
Belastung ausgesetzt. - Es ist somit Aufgabe der Erfindung, vorteilhafte Lösungen
für diese Probleme aufzuzeigen.
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Erfindungsgemäß wird daher für das elastische Gefäß die Form und der
Aufbau von Fahrzeug-Gummireifen gewählt. Diese halten Zentrifugalbeschleunigungen
aus, die mehrhundertfach größer sind als die Schwerebeschleunigung und die dabei
besonders für hohe Walkbeanspruchungen geeignet sind; vor allem ist dies bei den
sogenannten Radial- oder Gürtelreifen der Fall.
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Damit keine Beschädigung der Reifen-Karkassen erfolgt, ist es vorteilhaft,
die Innenseite ähnlich der Lauffläche in Aufbau und Profilierung auszubilden. Beim
Verarbeiten lösungsmittelhaltiger oder aggressiver Stoffe ist es zweckmäßig, im
Gefäß eine Ruf-oder Einlage aus einem beständigen Elastomer oder Kunststoff, z.
B. Fluorkunststoff, zu verwenden.
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Die das elastische Gefäß eindrückenden Rollen weisen im allgemeinen
einen kleineren Durchmesser auf als das Gefäß. Deshalb ist es vorteilhaft, den Antrieb
des Gefäßes über diese Rollen vorzunehmen, da hierbei Motoren mit höherer Antriebsdrehzahl
gewählt werden können, die bekanntlich billiger sind.
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Die im Gefäß umgesetzte Energie wird zum größten Teil als Reibungswärme
freigesetzt. Gummielastische Stoffe haben aber sowohl eine schlechte Wärmeleitfähigkeit
als auch eine relativ geringe Wärmefestigkeit. Deshalb ist es, insbesondere bei
stetigem Betrieb, notwendig, für eine Kühlung zu sorgen. Diese wird zweckmäßigerweise
durch Aufspritzen von Wasser auf den Umfang des Gefäßes- bewirkt.
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Das Beschicken und Entleeren des Gefäßes kann praktisch nur über die
Stirnseiten des elastischen Gefäßes erfolgen. Hierbei ist es besonders vorteilhaft,
das Gut mittels eines Gas- oder Flüssigkeitsstromes zu fördern. Damit läßt sich
auch ein stetiger Betrieb aufrechterhalten, wobei das Gas bzw. die Flüssigkeit gleichzeitig
als Kühlmittel für das Gut und die Gefäßwände wirkt.
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Bei fließfähigen Stoffen kann der Austrag des des Gutes mittels eines
Tauchrüssels erfolgen, der mit seiner Öffnung entgegen der Drehrichtung in das Gut
eintaucht. Durch den dynamischen Druck des bewegten Gutes wird dieses herausgedrückt.
Die Entleerung des elastischen Gefäßes in Form eines Gummireifens ist auch so möglich,
daß eine Rolle schief angedrückt wird, d. h., daß die Rollenachse die Drehachse
des Gefäßes schneidet. Bei einem Schnittwinkel von etwa 45° und bei sich drehendem
Gefäß vermag das Gut infolge des ihm von der Rolle erteilten Impulses durch die
geöffnete Stirnwand herauszufliegen Bei kontinuierlichem Betrieb der Einrichtung
und pneumatischer bzw. hydraulischer Förderung des Gutes stellt sich je nach Schaltung
des Förderorgans im Gefäß ein über- oder Unterdruck gegen die Außenatmosphäre ein.
Darüber hinaus ist es für verschiedene Prozesse vorteilhaft, wenn dieser Druckunterschied
beträchtlich ist, z. B. bei zusätzlichen Entgasungsvorgängen oder bei gesteigerter
Mahlwirkung im feindispersen Bereich. Die bessere Einhaltung der geometrischen Form
des Gefäßes bei erhöhtem Innendruck wirkt sich vorteilhaft aus, wenn der Antrieb
über die Rollen erfolgt.
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Durch Hintereinanderschalten mehrerer reifenförmiger Gefäße erhält
man eine Apparatekaskade. Dies ist für die Durchführung mancher Prozesse zweckmäßig,
da jede einzelne Stufe dem augenblicklichen Stoffzustand angepaßt werden kann. Die
konstruktive Ausführung sieht axial hintereinander angeordnete Gefäße vor. Die Gefäße
können fest auf einer gemeinsamen rotierenden Welle befestigt oder aber auch einzeln
auf einer Achse gelagert sein.
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Die Erfindung wird durch die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt
jeweils in Längs- und Querschnitt F i g. 1 die Vorrichtung mit einem Fahrzeugreifen
als gummielastisches Mahlgefäß, F i g. 2 das Austragen des Gutes mittels eines Tauchrüssels,
F i g. 3 und 4 koaxial hintereinander angeordnete Mahlgefäße.
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F i g. 1 zeigt die Ausführung mit einem Mahlgefäß in Form eines Fahrzeugreifens
3. Der Antrieb erfolgt durch einen Motor 1, auf dessen Welle der Reifen mittels
einer felgenartigen Scheibe 2 direkt angekuppelt ist. In diesem Fahrzeugreifen 3
befindet sich die Mühlenfüllung 4, bestehend aus Mahlgut und Mahlkörpern bzw. Mischgut.
Bei autogener Betriebsweise fehlen die Mahlkörper. Am Umfang des Reifens drücken
Rollen 5 in Radialrichtung gegen den Reifen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel
sind drei Rollen gezeichnet. über eine Druckvorrichtung 6 kann die Eindrücktiefe
der Rollen 5 verändert werden.
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Das Beschicken der Einrichtung wird über ein Füllrohr 7 vorgenommen.
Zum Entleeren kann eine schrägangestellte Rolle 8 verwendet werden. Drückt man sie
tief in den Reifen ein, dann wird das Gut als kompakter Strahl aus dem Reifen herausgelenkt.
Die Rolle 8 kann auch zum besonders intensiven Durchmischen des Gutes herangezogen
werden; dazu ist ein mitteltiefes Eindrücken erforderlich.
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Zum Stabilisieren des Reifens sind achsparallele Stehbolzen 9 vorgesehen.
Sie sind besonders dann erforderlich, wenn nur eine Druckrolle 5 verwendet wird.
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F i g. 2 zeigt das Entleeren des Reifens mittels eines Tauchrüssels
10, der mit seiner Öffnung entgegen der Drehrichtung des Reifens 3 in das Gut eingeschwenkt
werden kann.
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In F i g. 3 ist die koaxiale Hintereinanderschaltung
gummielastischer
Gefäße zu sehen. Auf einer rotierenden Welle 11 sind mittels Scheiben
12 gummielastische Gefäße 13 befestigt. Das zu behandelnde Gut wird
durch die hohle Welle 11 in das erste Gefäß eingebracht. Zum Überlauf des
Gutes in die nachfolgenden Gefäße dienen Öffnungen 14 in den Scheiben
12. Der Austrag des Gutes erfolgt über einen starren Austragring
15, von wo das Gut mittels eines Tauchrüssels 16 entnommen wird.
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F i g. 4 zeigt ebenfalls koaxial hintereinandergeschaltete Gefäße.
Auf einer feststehenden Achse 17
ist eine Antriebsscheibe 18 gelagert,
an der die Gefäße 19 befestigt sind, die untereinander über Scheiben
20 verbunden und mittels denen sie zugleich auf der Achse 17 gelagert
sind. Die Zufuhr des Mahlgutes erfolgt über die hohle Achse 17, während der Transport
des Gutes von Gefäß zu Gefäß über Tauchrüssel und die hohle Achse vorgenommen wird.
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Die Ausführungen der Erfindung gemäß F i g. 3 und 4 stellen sogenannte
Kaskadenschaltungen dar. Die Gleichmäßigkeit der Verarbeitung des behandelten Gutes
nimmt mit der Anzahl der Gefäße zu.
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Anwendung findet die Erfindung z. B. für das Mahlen von Erz, Gestein,
Kohle, keramischen Stoffen, Zement, Pigmenten usw. Besonders geeignet ist diese
Einrichtung zum Fein- und Feinstmahlen. Es kann sowohl mit als auch ohne Mahlkörper
gearbeitet werden. - Als Mischer wird die Erfindung verwendet zum Betonnischen,
Farbnischen, Dispergieren, Homogenisieren usw.
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Besonders hervorzuheben ist die Mahlwirkung beim Betonnischen, wo
durch Zerkleinerung der häufig agglomerierten Zementpartikel eine Steigerung der
Betonfestigkeit resultiert. - Es können auch sehr zähflüssige Stoffe, wie Pasten
und Bitumen verarbeitet werden, da unter dem Einfluß der hohen Beschleunigungen
die für die Gutbewegung maßgebenden Massenkräfte zunehmen, nicht aber die den Prozeß
behindernden Zähigkeitskräfte.
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Beispiel für die Ausführung der Erfindung: Durchmesser des Reifens
0,5 m, Durchmesser der Rollen 0,1 m, Drehzahl des Reifens 500 bis 1500 U/min und
Antriebsleistung des Motors etwa 5 kW.