DE1782066A1

DE1782066A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Zerkleinern und Verteilen von Feststoffen in einer Fluessigkeit

Info

Publication number: DE1782066A1
Application number: DE19681782066
Authority: DE
Inventors: Andrew Dr Szegvari
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1967-07-17
Filing date: 1968-07-16
Publication date: 1972-08-03
Also published as: CH487674A; US3601322A; DE1782066B2; DE1782066C3; NL6810095A; GB1197583A

Description

Patentanmeldung
P 17 82 066.5-23
Dr. A. Szegvari

München, 14. Februar 1972 M/9358

Verfahren und Vorrichtung zum Zerkleinern und Verteilen von Feststoffen in einer Flüssigkeit

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Zerkleinern und Verteilen von Feststoffen in einer Flüssigkeit mittels einer Menge von Kugeln oder anderen Einzelkörpern, die durch einen rotierenden Rührer mit der Flüssigkeit bewegt werden, sowie auf einen Rührer für diese Vorrichtung.

Insbesondere bezieht sich die Erfindung auf Verfahren, bei denen die Mahlkörper mittels eines Rührers bewegt werden, dessen Rührorgane sich derart durch die Menge der Mahlkörper bewegen, daß letztere bezüglich einander eine regellose Bewegung ausführen und so eine Abriebwirkung auf das im bewegten Medium enthaltene Material ausüben. Derartige Verfahren sind bereits bekannt, z.B. aus der USA-Patentschrift 2 784 359 oder aus der ein kontinuierliches Verfahren beschreibenden USA-Patentschrift 3 149 789. Die Vorrichtung zur Durchführung dieser Verfahren ist unter dem Namen Attritor (Abriebvorrichtung) bekanntgeworden; im weiteren wird daher das erfindungscjemäße Verfahren als Attritorverfahren bezeichnet.

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Das Attritorverfahren unterscheidet sich deutlich von Verfahren, bei denen Zerkleinerungsmittel, wie Ottawasand, durch an einer sich drehenden Welle angeordnete Scheiben nach außen gegen die Wandung des Zerkleinerungsgefäßes geworfen werden. Im Gegensatz hierzu bewegen sich die Rührorgane beim Attritorverfahren bis zu ihrem Außenende progressiv durch die Menge der Mahlkörper, um letztere eher in eine regellose als in eine Gruppenbewegung zu versetzen und die maximale Wirksamkeit nicht an der Gefäßwandung zu konzentrieren.

Beim Attritorverfahren tritt jedoch der Nachteil auf, daß die Rührwirkung längs der Welle und in der nahen Umgebung derselben weniger stark ist als in anderen Bereichen des Gefäßes, in dem der Rührvorgang stattfindet.

Diese ungleichmäßige Wirkung wird mehreren Ursachen zugeschrieben, nämlich, daß der Weg des Materials durch das Gefäß in unmittelbarer Nähe der Welle kürzer ist; daß die tatsächliche Umlaufgeschwindigkeit der Rührorgane in der Nähe der Welle niedriger als in von derselben ferner liegenden Bereichen ist; schließlich, in den Fällen, in denen das Gefäß von außen gekühlt wird, daß das weniger wirksam gekühlte flüssige Material in unmittelbarer Nähe der Welle flüssiger sein kann als in den Außenbereichen des Gefäßes und daher leichter durch letzteres fließt als das wirksamer gekühlte Material.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen Nachteil zu beseitigen und eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, womit sich eine gleichmäßige Rührwirkung erzielen läßt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch einen Rührer gelöst, dessen Rührorgane längs einer Welle und von dieser nach außen abs behend angebracht und derart ausgebildet sowie angeordnet sind, daß sie sich durch die Menge der Mahlkörper bewegen, und

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der Prallorgane aufweist, die die Strömung des flüssigen Materials längs der Welle und in deren unmittelbarer Umgebung stauen.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist gekennzeichnet durch das Zuführen von Flüssigkeit, Mahlkörpern und dem zu zerkleinernden oder zu verteilenden Feststoff am Boden eines Gefäßes und Entnahme am oberen Ende desselben, wobei die Mahlkörper durch einen Rührer mit einer mittigen Welle und an letzterer angeordnete Prallorgane, die eine nach oben steigende Bewegung der in der Flüssigkeit suspendierten Mahlkörper nahe dieser Welle verhindern, in regellos bewegtem Zustand gehalten werden.

Erfindungsgemäß werden zwischen den aufeinanderfolgenden Rührorganen eines Attritor-Rührers Elemente vorgesehen, die ein unerwünschtes Strömen des flüssigen Materials längs der Welle und in deren unmittelbarer Umgebung stauen oder verhindern. Auf diese Weise kann die auf Teilchengröße und Größenhäufigkeit basierende Verteilungskurve verhältnismäßig eng der Teilchengröße angepaßt werden. Die Rührorgane können unterschiedlich ausgebildet sein, z.B. in Form von durch die Welle hindurchgehenden oder tangential an dieser befestigten Armen, die vom Ende der Welle her betrachtet verschiedene Winkelstellungen zueinander einnehmen; so können sie beispielsweise abwechselnd rechtwinklig aufeinander stehen, wobei vorzugsweise jeder Arm auf der einen Seite der Welle stärker hervorspringt als auf der anderen Seite derselben. Auch können die Rührorgane in an sich bekannter Weise plattenförmig sein oder aus exzentrisch angeordneten Ringen bestehen, die jeweils unterschiedliche Winkelstellungen um die Welle, an der sie befestigt sind, einnehmen, oder jede andere Form aufweisen, die das Strömen des flüssigen Materials längs der Welle und unmittelbar um sie herum in Abwesenheit der erfindungsgemäßen Prallorgane zuläßt.

Die Prall- oder Stauorgane können zwischen den Rührorganen ange-

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ordnete, απ der Welle befestigte oder mit dieser einstückig ausgebildete Scheiben sein, wobei, wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, z.B. eine Scheibe für jedes Paar von Rührorganen vorgesehen ist.

Die Prall- oder Stauorgane stehen im allgemeinen weniger weit von der Welle ab als die Rührorgane. Letztere können von den Prallorganen in Längsrichtung im Abstand angeordnet sein oder auch nicht und können an diesen befestigt oder mit ihnen einstückig ausgebildet sein. Aus Festigkeitsgründen können die Scheiben jedoch auch Vorsprünge aufweisen, so daß sie in axialer Richtung den Zwischenraum zwischen benachbarten Rührorganen ausfüllen.

Weitere Organe können vorgesehen sein, um die Flüssigkeit zwischen den Rührorganen bezüglich der Welle nach außen oder innen zu lenken.

Das Vorhandensein der Prallorgane kann in gewissen Fällen zur Bildung eines oder mehrerer toter Räume um die Welle herum Anlaß geben; die Rührorgane und/oder die Prallorgane können daher so ausgebildet sein, daß diese Tendenz gemindert oder beseitigt wird.

Dies kann auf verschiedene Weise erfolgen, z.B. mit Hilfe von Flanschen oder Rippen oder anderen Teilen, die so ausgebildet und angeordnet sind, daß sie auf das Material eine nach außen wirkende Kraft ausüben, wenn es zur Welle hin fließt oder geleitet wird.

Wahlweise können die Scheiben auch frei um die Welle angeordnet sein. Die Rührorgane und die Scheiben können senkrecht zur Welle stehen oder bezüglich derselben in Ebenen mit geeigneten Neigungen liegen. Auch könnten die Scheiben eine Taumelbewegung bezüglich der Welle ausführen.

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Gemäß einer abgewandelten Ausführungsform besteht das Prallorgan aus schraubenförmigen Rippen oder Platten, die an der Welle befestigt oder lose um diese angeordnet sind.

Als Mahlkörper werden kleine kugelförmige oder im wesentlichen kugelförmige Elemente bevorzugt, da beim Attritorverfahren Mahlkörper mit anderer oder unregelmäßiger Form zum Klemmen neigen und daher die bezweckte regellose Verteilung der Bewegungsgröße beeinträchtigen. Es wurde gefunden, daß Kugeln mit einem Durchmesser zwischen 0,397 und 14, 287 mm sehr geeignet sind. Kugeln aus Stahl oder einem keramischen Stoff mit einem spezifischen Gewicht von 2 oder mehr sind vorteilhaft; sie können beispielsweise aus keramischem Material wie Steatit, Aluminium oxyd, Zirkon- oder Hafniumdioxyd bestehen. Kleine runde Kieselsteine sind auch verwendbar. Die Drehzahl des Rührers hängt unter anderem auch von der Größe der Kugeln ab.

Ferner wurde gefunden, daß je nach dem spezifischen Gewicht des Zerkleinerungsmittels die Vorrichtung so ausgebildet werden kann, daß sie auf dieses Mittel eine anhebende oder herabdrückende Wirkung ausübt, oder es kann wahlweise in einem Bereich, z.B. im unteren Teil des Gefäßes, eine Hebewirkung und in einem anderen, beispielsweise im oberen Bereich desselben eine herabdrückende Wirkung erzielt werden.

Die Rührorgane haben die Tendenz, das flüssige Material im Ge-Fciß in einer schraubenförmigen Bahn zu leiten; durch Wahl der Drehrichtung kunn daher die anhebende oder niederdrückende Wirkung begünstigt werden, je nachdem, wie es das Zerkleinerungsmittel verlangt.

Selbstverständlich können Rührorgane von jeder hier beschriebenen oder üblichen Form verwendet und mit Teilen, wie Flanschen

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oder Flügeln, versehen werden, um entsprechend den jeweiligen Erfordernissen die anhebende oder herabdrückende Wirkung zu fördern.

Es ist auch möglich, die Kugeln oder andere Mahl- bzw. Zerkleinerungsmittel in Schichten anzuordnen, wobei sich die größeren Elemente am unteren oder Einlaßende und die kleineren am oberen Ende befinden; auch können die Schichten je nach den Abmessungen der Zerkleinerungsmittel abgestuft und durch geeignete Maßnahmen voneinander getrennt sein.

Nachstehend ist eine Ausführungsform der Erfindung mit Bezug auf die Zeichnung beispielsweise näher erläutert; es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt eines kontinuierlichen Attritors; Fig. 2 einen Querschnitt des Rührars durch eines der Rührorgane;

Fig. 3 eine Teilansicht in größerem Maßstab, die zwei Rührorgane und deren die Mahlkörper bewegende Wirkung sowie die zwischen ihnen liegende Prallscheibe veranschaulicht.

Die gezeigte kontinuierliche Abriebvorrichtung, hierin Attritor genannt, weist ein tiefes zylindrisches Gefäß 1 auf. Durch den Einlaß 2 tritt, z.B. von einer Pumpe gefördert, das zu behandelnde flüssige Material ein, überquert gewöhnlich ein am Oberteil des Gefäßes vorgesehenen Sieb und fließt durch einen geeigneten Auslaß a'o, der »im oberen Ende des Gefäßes oder etwa dort angeordnet ist, wobei das Sieb den Durchtritt der behandelten Flüssigkeit zuläßt, die Mahlkörper jedoch zurückhält, wie dies in Attritorvorrichtungen üblich ist.

Das Gefäß wird mit einer Menge kugelförmiger Mahlkörper 3 versehen.

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Ein im Gefäß vorgesehener Rührer 4 weist eine Welle 5 auf, die sich in axialer Richtung des Gefäßes bis in die Nähe des Einlasses erstreckt.

Der Rührer besitzt mehrere Rührorgane in Form radialer Arme 6, die im vorliegenden Beispiel von kreisförmigem Querschnitt sind, wobei alternierende Arme 6a rechtwinklig zu den übrigen Armen 6b verlaufen, wenn das Ganze vom Ende der Welle her betrachtet wird. Jeder Arm steht auf einer Seite der Welle weiter hervor als der andere, so daß in jeder Gruppe eine Abstufung entsteht, d.h. die alternierenden Arme 6a stehen mehr auf der einen und die übrigen Arme 6a mehr auf der anderen Seite der Welle ab. Das gleich gilt auch für die Arme 6b. Die in Fig. 1 und 2 dargestellten Arme sind tangential an der Welle angeordnet und wechseln in jeder Gruppe von der einen auf die andere Seite der Welle.

In diesem Fall kann jeder Arm in einer tangential verlaufenden Rille in der Welle angebracht und mittels einer Mutter 7 und eines Querbolzens 8 befestigt sein. Der Bolzen kann, wie gezeigt, einen versenkten Kopf aufweisen.

Zwischen den Armen jedes Paares befindet sich eine Scheibe 9 mit einem Vorsprung 10, die als Prallorgan dient. Die Breite der aus Scheibe und Vorsprung gebildeten Einheit entspricht dem Zwischenraum zwischen den Armen des jeweiligen Paares, um die Festigkeit des Rührers zu erhöhen.

Die Wirkungsweise der Rührorgane und der Scheiben ist aus Fig. 3 ersichtliche '.Jährend der Drehung der Welle bewegen sich die Arme progressiv durch die Menge der Kugeln und bewegen dieselben, um sie in einem Zustand gegenseitiger Bewegung zu halten, wobei diese bewegende Wirkung an den äußeren freien Armenden besonders stark ist, wie durch die Pfeile A angedeutet. Die Verteilung dieser bewegenden Wirkung wird durch die Tatsache erleichtert, daß die Armenden in verschiedenen Kreisbahnen umlaufen.

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Die Wirkung der Scheiben besteht darin, die Strömung der Flüssigkeit unmittelbar um die Welle herum und längs derselben zu stauen. Wie durch die Pfeile B veranschaulicht, lenken sie das flüssige Medium nach außen; da ihr Durchmesser jedoch kleiner als die Länge der Arme ist, beeinträchtigen sie nicht die bewegende Wirkung der einzelnen Armenden.

Die in Fig. 3 gezeigten Arme bestehen aus Stäben oder Stangen, die durch Öffnungen in der Welle hindurchtreten.

Die Drehzahl der Welle hängt unter anderem von den Abmessungen der kugelförmigen Mahlkörper ab. Bei Benützung von Mahlkörpern mit einem Durchmesser ab 3,175 mm beträgt die geeignete Drehzahl 100-250 U/min, bei Körpern mit einem Durchmesser zwischen 2,381 mm bis 3,175 mm ist eine Drehzahl von 300 bis 600 U/min und bei Körpern mit einem Durchmesser unter 2,381 mm eine solche von 400 bis 800 U/min geeignet.

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Claims

Patentansprüche

1. Rührer für eine Vorrichtung zum Zerkleinern und Verteilen von Feststoffen in einer Flüssigkeit mittels einer Menge von Kugeln oder anderen Einzelkörpern, die durch einen rotierenden Rührer mit der Flüssigkeit bewegt werden, gekennzeichnet durch Rührorgane, die längs einer Welle (5) und von dieser nach außen abstehend angebracht und derart ausgebildet sowie angeordnet sind, daß sie sich durch die Menge der Mahlkörper (3) bewegen, sowie durch Prallorgane, die die Strömung des flüssigen Materials längs der Welle und in deren unmittelbarer Umgebung stauen.

2. Rührer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallorgane als Scheiben (9) ausgebildet sind.

3. Rührer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Rührorgane nach außen über den Rand der Scheiben (9) hinaus erstrecken.

4. Rührer nach Anspruch 1,2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallorgane bezüglich der Welle (5) fest angeordnet oder mit dieser einstückig sind.

5. Rührer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prallorgane bezüglich der Welle (5) frei angeordnet sind.

6. Rührer nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (9) Vorsprünge (1O) aufweisen, so daß sie in axialer Richtung den Zwischenraum zwischen benachbarten Rührorganen ausfüllen.

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7. Rührer nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Scheiben (9) Flansche oder Flügel aufweisen, die das Material nach außen lenken.

8. Rührer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührorgane durch die Welle (5) hindurchgehende oder an dieser tangential befestigte Arme (6, 6a, 6b) sind, die vom Ende der Welle her betrachtet verschiedene Winkelstellungen zueinander einnehmen.

9. Rührer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührorgane als Platte ausgebildet sind.

10. Rührer nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührorgane als exzentrisch angeordnete Ringe ausgebildet sind.

11. Verfahren zum Zerkleinern und Verteilen von Feststoffen

in einer Flüssigkeit, die kugelförmige Mahlkörper enthält, gekennzeichnet durch das Zuführen von Flüssigkeit, Mahlkörpern und dem zu zerkleinernden oder zu verteilenden Feststoff am Boden eines Gefäßes und Entnahme am oberen Ende desselben, wobei die Mahlkörper durch einen Rührer mit einer mittigen Welle und an letzterer angeordnete Prallorgane, die eine nach oben steigende Bewegung der in der Flüssigkeit suspendierten Mahlkörper nahe dieser Welle verhindern, in regellos bewegtem Zustand gehalten werden.

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