DE1814506A1

DE1814506A1 - Rotierend arbeitendes Ruehrwerkzeug

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Publication number: DE1814506A1
Application number: DE19681814506
Authority: DE
Inventors: auf Nichtnennung. P BOIf Antrag
Original assignee: MIDGETTE ERNST L
Current assignee: MIDGETTE ERNST L
Priority date: 1968-02-06
Filing date: 1968-12-13
Publication date: 1970-04-23
Also published as: FR1600170A; US3486741A; GB1247190A

Description

DR.-ING. DIPL.-ING. G. RIEBLlNG PATE NTA NWALT Ihre Nachricht vom Meine Nachricht vom Mein Zeichen

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899 Lindau (Bodensee)

Rennerle 10 Postfach 365

11. 12. 1968

Ernst L. Midgette , Brooklyn , New York / USA

Rotierend arbeitendes Rührwerkzeug,

Die Erfindung betrifft ein rotierend arbeitendes Rührwerkzeug zum Benetzen und Dispergieren pulverisierter Pigmente und anderer feinkörniger Stoffe in einem flüssigen Medium mit einem am Ende einer Spindel angeordneten Rührkopf.

Rotierend arbeitende Rührwerkzeuge werden seit langem verwendet zum Benetzen von Pulvern aller Art und Mischen von

Fernsprecher" Lindau (08382) 6917

fernschreiber: 05 4374 patent d

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Sprechzeit Bankkonto: Posischeekkontor

nach Vereinbarung Bayer. Siaatsbank Lindau (B) Nr. 1562 München 295 25

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Farbpasten in Flüssigkeiten. Mit der neuerlichen Einführung von feinkörnigen Pigmenten sind diese rotierenden Rührwerkzeuge auch verwendet morden, um Pigmente und Farbstoffe sowohl zu dispergieren als auch zu benetzen, d. h. die rotierenden Rühruierkzeuge dienen dazu, zuerst die größeren, lockeren Klumpen in kleinere Anhäufungen aufzuteilen, und sie mit Flüssigkeit zu benetzen und danach diese kleineren Anhäufungen oder sogenannten Agglomerate in ihre ursprünglichen Einheiten aufzuteilen. Der Wirkungsgrad, mit welchem rotierende Rührwerkzeuge beim.Zerteilen der Agglomerate, d. h. beim Dispergieren des Feststoffes in der Flüssigkeit arbeiten, hängt von verschiedenen Faktoren ab, unter anderem von der Viskosität der Flüssigkeit, der Drehgeschwindigkeit, der Größe und Kohäsion der Agglomerate, und der Konstruktion des rotierenden Rühru/erkzeuges. Es versteht sich, daß eine echte Dispersion des Pigments erst stattfindet, nachttm die ursprünglich trockenen, unlöslichen Pulver benetzt, d. h. bereits von flüssigem Medium umgeben sind. Deshalb sind bisher bekannte Rührwerkzeuge häufig derart konstruiert worden, daß die erste Stufe des Vorganges, nämlich die Benetzung des Pulvers, so schnell und vollkommen wie möglich durchgeführt wird. Obwohl jedoch der beste Weg zum Erreichen der Benetzung die Erzeugung einer turbulenten Strömung ist, so ist dies nicht der geeignete Weg zur Erzielung der vollständigen Dispersion. Eine Laminarströmung ist ein weit wirksameres IYIitte 1 zur -Erzielung

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einer guten Dispersion, sie ist jedoch weniger wirksam hinsichtlich des Benetzens des Farbstoffes.

Dessen ungeachtet sind die herkömmlichen Rührwerkzeuge nicht sehr gut dazu geeignet, eine wirksame LaminarstrÖT mung zum Dispergieren von Aggiomeraten oder Anhäufungen feinkörniger Pulver zu erzielen, noch die Doppelfunktion des Benetzens und Dispergierens solcher agglomerierter Pulver wirksam auszuführen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein rotierend arbeitendes Rührwerkzeug zu schaffen, das diese Doppelfunktion erfüllt und mit einem hohen Wirkungsgrad in kürzester Arbeitszeit ein vollständiges Benetzen und Dispergieren der in ein flüssiges Medium eingegebenen feinkörnigen Materie bewirkt.

Die erfindungsgemäöe Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß der Rührkopf eine an der Spindel befestigte Trägerplatte aufweist, an der einerseits Vorrichtungen zur Erzeugung von Turbulenz, andererseits ein oder mehrere koaxial zur Trägerplatte angeordnete radiale Ringspalte mit Venturi-Verengungen bildende Ringe zur Erzeugung laminarer Strömung angebracht sind.

Damit ist ein rotierend arbeitendes Werkzeug geschaffen, welches diese genannte Doppelfunktion in dem flüssigen

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Medium ausführt. Das erfindungsgemäße Rührwerkzeug lenkt die trockenen Klumpen der feinkörnigen Materie in einen Bereich turbulenter Strömung, wo die Klumpen in kleinere feinkörnige Klumpen oder Anhäufungen zerteilt und einer Oberflächenbenetzung ausgesetzt werden, während solche Klumpen oder Anhäufungen auch einem oder mehreren übereinander angeordneten Profilringen zugeführt werden, die koaxial mit der Trägerplatte und mit Zwischenräumen zueinander so angeordnet sind, daß sie Ringspalte mit Venturi-Uerengungen' bilden, in welchen eine schnelle konvergierende und divergierende Laminarströmung entsteht. Diese Strömung setzt die Klumpen oder Agglomerate einer viskosen Scherwirkung aus, welche die Partikel wirksam voneinander trennt und somit dispergiert.

Mit der vorliegenden Erfindung ist ein verbessertes Rührwerkzeug als ein Teil des Zubehörs von Rotationsrührmaschinen geschaffen, welches zur Ausführung einer gleichmäßigen Dispersion feinkörniger Partikel in einem flüssigen Medium oder Lösungsmittel bestimmt ist.

Das erfindungsgemäße Rührwerkzeug ist in der Lage, seine Arbeit in einem Minimum an Zeit und mit einem Minimum an Energieverbrauch und Arbeitskraft für einen weiten Bereich von Feststoff-Flüssigkeit-Kombinationen auszuführen.

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Qaq erfindungsgemäße Rühruierkzeug kann zum Benetzen, Zerteilen und D:j.spergiBren von Pigmenten und Farbstoffpulvern verwendet werden.

BrfinduogsgBmaVßB Rührwerkzeug bewirkt außerdem ein schnelles Aufteilen und Befeuchten der in die Flüssigkeit eingef_:ü[ii"ten (yiaterie, ijjobei guch. die Gefahr dss Uerstopfsns ^er Hsiengungen d.§s Rühruierkzeugkopfes, die das Zerteilen uncj pispergierep das fBinkprniqen ßtoffes baiuirken, auf· ein IYJiπiryiuπι beschränkt wird.

Es wird außerdem ein? vollständige 'Zirkulation des gesamten flüssigen Rh^a?e 4·Φ Behälter erreicht, wobei das En^stehan sqgenanntar^stagniBrender Stellen" vermieden wir.d.

Ein weiterer ü/p]?t.e4-l d.er Erfindung besteht darin, daß bei yerschlecjen.ep Umlaufgeschwindigkeiten des Rührwerkzeuges jeweil.s. einB maximale Scherwirkung entwickelt niird, die gleiGhzB4.tig eine wirksame DispergiBrung und eine wirksame Iirj<ulatign cjes flüssigen ffledi-ums im gesamten Behälter erzeugt* .

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Weiterhin ist es wichtig, cjaß durch das rotierende Rührwerkzeug eine laminare Flüssigkeitsströmung cjurch Venturi-Verengungen erzeugt wird, durch die das Zerteilen der Klumpen und das Dispergieren cjer feinjkörnigen Teilchen in der Flüssigkeit vervollkommnet wircj.

Das Rührwerkzeug kann in ye_rsc|"iiedenem Stellungen in dem flüssigen Medium arbeiten.

UJeitBre Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele und denen der· beiliegenden Zeichnungen hervor.

In den Zeichnungen zeigt:

Figur 1 die Praufsicht einer Ausführungsform cjes Rührwerkzeuges;

Figur 2 einen Schnitt längs der Linie 2-2 von Fig. 1; Figur 3 eine Teilansicht in Richtung des Pfeiles 3 von

Fig. 1;

Figur 4 einen vergrößerten Teilaueechnitt der Fig. 2;

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BAD ORIGINAL

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Figur 5 einen Vertikalschnitt durch ein Gefäß mit einem in Aktion befindlichen Rührmerkzeug;

Figur 6 einen Teilschnitt durch eine andere Ausführungsform des Rührtuerkzeuges;

Figur 7 einen Querschnitt durch eine weitere Ausführungs- . *m form des Rühruierkzeuges.

Gemäß der vorliegenden Erfindung uiird das Rührwerkzeug von einer Spindel getragen und steht zunächst in einer etuja zentralen Stellung in dem Behälter des flüssigen lflediums_? dem das Pulver oder der feinkörnige Stoff zugegeben werden soll« In dieser Stellung wird das Rührwerkzeug in Drehung versetzt, so daQ das flüssige Medium um das Rührwerkzeug zirkuliert, und ein becherförmiger oder trichterförmiger Hohlraum in der Flüssig- W keit in der Nähe der Spindel und des oberen Teiles des Rühru/erkzeuge-s sntsteht.

Das Pulver oder tenkörnige Material enthält im allgemeinen in seiner gebräuchlichen, trockenen Form verschieden große Klumpen. Bei der Anwendung des erfindungsgemäßen Rührmerkzeuges u/ird das Pulver samt den Klumpen in den oben ermähnten becherförmigen Hohlraum der Flüssigkeit

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Tö'usoe

geschüttet, wo die Klumpen zerteilt werden, wenn sie auf den oberen Teil des Rührwerkzeuges auftreffen und in das den becherförmigen Hohlraum bildenden flüssige Medium und insbesondere in dessen turbulente Flüssigkeitsströmung gelenkt werden, die den trichterförmigen Hohlraum umgibt.

Nachdem die gewünschte Menge des Pulvers auf diese Weise

in das flüssige (Yledium eingegeben ist, wird das Rührwerkzeug seitlich aus seiner zentralen Stellung im Flüssigkeitsbehälter nach der Seite bewegt und so verstellt, daß der erwähnte becher- oder trichte'rf örmige Hohlraum in dem flüssigen Medium beseitigt wird. Bei dieser Anordnung bleibt jedoch ein beträchtlicher Grad an Turbulenz der flüssigen Phase im Behälter erhalten.

Die anfänglich durch die Rotation des Rührwerkzeuges erzeugte und nach seiner seitlichen Versetzung aus der IYIi11θ des Flüssigkeitsbehälters fortgesetzte turbulente Strömung trägt nicht nur dazu bei, die Pulverklumpen in kleinere feinkörnige Klumpen und Anhäufungen zu zerteilen, wie oben erwähnt, sondern bewirkt auch das Austreten der darin gebundenen Luft, so daß das Benetzen der Klumpen oder Agglomerate möglich wird. Uedoch trotz dieser benetzenden Wirkung, welche hauptsächlich auf die äußeren Oberflächen

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der Klumpen oder Agglomerate ausgeübt wird und häufig nicht zu den innenliegenden Oberflächen der Partikel innerhalb der Klumpen oder Agglomerate vordringt, neigen die Partikel dazu, weiterhin aneinander zu haften und in dem "flüssigen Medium nicht einzeln dispergiert zu werden,' Wie im folgenden dargelegt, wird die Dispersion der Agglomerate dadurch erreicht, daß sie in der laminaren Flüssigkeitsströ- ä mung unterschiedlichen Geschwindigkeiten ausgesetzt werden, die durch in dem Rührwerkzeug befindliche ringförmige VenturiTUerengungen erzeugt werden«

Diese Funktionsweise des erfindungsgemäßen Rührwerkzeuges wird in der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführ ungsfarm näher erläutert.

In den Fig. 1 bis 4 der Zeichnungen ist die eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. Dabei W ist mit 10 ein Rührwerkzeug bezeichnet, das am unteren Ende einer vertikalen drehbaren UJeIlB oder Spindel 11 befestigt ist. Das Rührwerkzeug 10 hat eine im wesentlichen kreisförmige Scheibe 12, welche eine Reihe von ringförmig am Umfang im Abstand voneinander angeordneten ' aufrechten Flügeln 13 besitzt, die vorzugsweise aus einem

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Stück mit der Scheibe 12 hergestellt sind. Beispielsweise sind die Kanten 12a durch Schlitzender Scheibe 12 gebil- *in det morden und durch Hochbiegen der angeschnittenen Teile der Scheibe 12 die Flügel 13 entstanden.

Wie aus Fig. 1 zu ersehen ist, erstreckt sich jeder der Flügel 13 von dem äußeren Umfang 14 der Scheibe 12 nicht radial, sondern schräg nach innen, wobei die Flächen der Flügel 13 tangential zu einem konzentrischen Kreis der Scheibe 12 ausgerichtet sind. Der obere Teil jedes Flügels 13 umfaßt eine horizontale Kante 15 und, luie in Fig. 3 dargestellt, eine geneigte Kante 16.

Wenn auch die oben beschriebene und in den Zeichnungen dargestellte Anordnung der Flügel 13 als bevorzugte Ausführungsform bezeichnet morden ist, versteht es sich, daß die Flügel auch anders geformt und anders auf dar Scheibe 12 oder auf der im folgenden ermähnten Trägerplatte 18 angebracht sein können.

Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, liegt die Scheibe 12 auf einer kreisförmigen Trägerplatte 1B₁ und unter der Trägerplatte 18 befinden sich mehrere übereinander angeordnete Ringe 19, die durch eine Anzahl von sich durch die Scheibe 12 und die Trägerplatte 18 erstreckenden Schrauben 20 mit Unterlegscheibe und Mutter befestigt sind, wobei die Scheibe

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12 und die Trägerplatte 18 an der Spindel 11 vermittels einer Zuiischenlegscheibe 9 und einer Mutter 9a befestigt sind und die Mutter 9a auf einem Ansatz 11a der Spindel aufgeschraubt ist. Die Trägerplatte 18 und die Ringe 19 haben durch zwischengelegte Distanzscheiben 21 jeweils einen Abstand voneinander. Fig. 4 zeigt einen vergrößerten Teilschnitt, aus dem die Abstandeanordnung einer solchen Trägerplatte 18 und solcher Ringe 19 ersichtlich ist.

Ein wichtiges Merkmal der vorliegenden Erfindung besteht in der Gestaltung der durch die Trägerplatte 18 und die Ringe 19 gebildeten Zwischenräume. Wie aus Fig. 4 zu ersehen ist, sind die untere Fläche 22 der Trägerplatte 18 und die untere Fläche 23 jedes Ringes 19 plan, und sowohl die Trägerplatte 18 als auch die Ringe 19 stehen im rechten Winkel zur gemeinsamen Längsachse, welche mit der Achse der Uielle oder Spindel 11 zusammenfällt. Auf der Oberseite hat Λ jeder Ring 19 eine Fläche 24, die planparallel zu den Flächen 22 und 23 ist und eine geneigte Fläche 25, die sich jeweils von der planen Fläche 24 nach innpn erstreckt«, Bei dieser Anordnung und Formgebung der Trägerplatte 18 und der Ringe 19 entsteht eine Anzahl von ringförmigen Venturi-Uerengungen.

Unter dem hierin verwendeten Ausdruck "Uenturi-Uerengung" ist eine konstruktion zu verstehen, welche an einer Stelle?

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einen verengten Durchlaßquerschnitt hat und einen Strömungspfad mit konvergierender Flüssigkeitsströmung auf der einströmenden Seite und mit divergierender Flüssigkeitsströmung auf der ausströmenden Seite. UJie im folgenden näher erläutert, kann dies mit verschiedenen Ausführungsformen

der ringförmigen Venturi-Verengungen erzielt werden.

Es ist zu beachten, daß die Anordnung der ringförmigen Venturi-Uerengungen gegebenenfalls zur Anpassung an verschiedene Anwendungsarten verändert werden kann. Zum Beispiel ist eine geänderte Anordnung der Venturi-Verengungen, u/ie sie in einer modifizierten Form der Erfindung Anwendung finden kann, in Fig. 6 dargestellt, tuo die Ringe 26 im wesentlichen auf die gleiche UJeise wie die vorher beschriebenen Ringe angeordnet sind. Die Ringe 26 weisen plane und geneigte Flächen 28 und 29 auf, welche ähnlich den Flächen 23 bzw. 25 der Ringe 19 sind, jedoch weist hier abweichend von der Form der Ringe 19, bei denen die planen Flächen 24 rechtwinklig zur Längsachse stehen, die Ober.seite jedes Ringes 26 eine nach außen geneigte Fläche 30 auf, welche sich jeweils von der nach innen geneigten Fläche 29 bis zum äußeren Umfang des Ringes 26 erstreckt.

Die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Rührwerkzeuges 10 geht aus den Fig. 1 bis 4 und 6 sowie aus der Fig. 5 hervor,

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worin das Rührwerkzeug in Arbeitsstellung in einem flüssigen Medium 31 eines geeigneten Gefäßes oder Behälters 32 dargestellt ist.

Die in Fig. 5 gezeigte Stellung des Rührwerkzeuges 10 entspricht nicht mohr der ursprünglichen zentralen Stellung in der [flutte des Behälters 32, sondern das Rührwerkzeug 10 _ ist hier schon nach der Seite bewegt worden, nachdem das feinkörnige (material auf die oben beschriebene Weise in das flüssige Medium 31 eingegeben war und naehdam die Klumpen des feinkörnigen Materials durch die turbulente Strömung um das Werkzeug 10 anfänglich zerteilt und benetzt worden sind. In der in Fig. 5 gezeigten Stellung setzt das Rührwerkzeug mit der Welle 10 die Rotation um die eigene Achse fort, beispielsweise in der durch den Pfeil 33 angezeigten Richtung, um eine schnelle Zirkulation der Flüssigkeit um die Welle 11 aufrecht zu erhalten. ^j Diese Flüssigkeitszirkulation besteht im allgemeinen aus einer kreisförmigen Strömungsbewegung um die rotierende Welle 11, wobei aber auch Strömungen in den durch die Pfeile A und B im Uhrzeigerdrehsinn bzw. entgegen dem Uhrzeigerdrehsinn stattfinden. Die Zentren dieser Strömungen A und B liegen auf einer Kreisbahn rund um die liielle 11, Zeichnerisch ist das vordere Schnittende dieser Kreisbahn mit 34 und das hinterB Schnittende mit 35 bezeichnet.

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Es sei vermerkt, daß das Pulver, wenn es zuerst in den ursprünglich erzeugten becherförmigen Hohlraun.des flüssigen Mediums geschüttet wird, mitsamt der gegebenenfalls enthaltenen Klumpen durch die rotierende Scheibe 12 und die rotierende Flüssigkeit einer Zentrifugalkraft· ausgesetzt tuird, durch ujelche das Pulver und die Klumpen radial von JH₁ der Scheibe 12 weg und in das flüssige Medium geschleudert werden. Durch die Wirkung der Flügel 13 und durch die Strömungen A und B (Fig. 5) ergibt sich in der hier dargestellten Stellung des Rührwerkzeuges, dass die restlichen Klumpen vollständig zerdrückt und benetzt ujerden, so daß auf diese Weise das Dispergieren des Pulvers in dem flüssigen Medium vorzüglich vorbereitet wird.

Bezüglich der zentrifugalen Verteilung des Pulvers ist zu erkennen, daß die kreisbogenförmigen Zwischenräume zwischen den einzelnen Flügeln 13 eine radiale Bewegung des Pulvers über die obere Fläche der Scheibe 12 in die strömende Flüssigkeit umfi das Rührwerkzeug 10 störungsfrei erlauben und jegliches Verstopfen oder sonstiges Hindernis, das den Eintritt des Pulvers in das flüssige Medium erschweren könnten, vermeiden. Es ist ebenfalls ersichtlich, daß außer den oberhalb das Rührwerkzeuges 10 auftretenden kreisförmigen Strömungen A und B sich auch etuia auf der Höhe der Scheibe 12 seitlich davon entfernt zwischen diesen kreis— förmigen Strömungen A und B und β%«β einer im unteren Bereich

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des Rühriuerkzeüges 10 vorhandenen anderen, ebenfalls in ettua kreisförmigen Strömungen UJirbelbereiche 52 und 53 bilden. In diesem unteren Bereich des Rührtuerkzeuges 10 entstehen nämlich auch Strömungen, die etuua den Pfeilen C und D in Uhrzeigerdrehrichtung und entgegen der Uhrzeigerdrehrichtung folgen und deren Zantren auf einer Kreisbahn 36, 37 liegen (Fig. 5). Diese Strömungen C und D zirkulieren durch und rund um die ringförmigen Venturil/erengungen des Rühriuerkzeuges 10, uiie im folgenden beschrieben ujird.

Kleine Klumpen oder Agglomerate, welche von den ursprünglich vorhandenen größeren Klump&n der feinkörnigen Materie in der Flüssigkeit übriggeblieben sind und zunächst im oberen Teil des flüssigen Mediums 31 schweben und benetzt umrden sind, werden durch die Wirkungen der Zentrifugalkräfte der Strömungen A und B im oberen Bereich und durch die Zentrifugalkräfte der Strömungen in den Bereichen

und 53 in den Bereich der unteren Strömungen C und D geschleudert .

Die Strömungen C und D im und entgegen dem Uhrzeigersinn bringen die noch verbliebenen kleineren Klumpen in den in etwa entgegengesetzt becherförmigen Bereich 17, der übereinander angeordneten Ringe 19, von ω ο die Klumpen durch dip. ziuischpn der-Tragplatte 1.8 und den Ringen 1?

vorhandenen Zwischenräume und Venturi-Verengungen gezwungen werden. Eine wichtige Eigenschaft der vorliegenden Erfindung ist in der gründlichen Zerkleinerungsarbeit zu sehen, die in diesen Zwischenräumen verrichtet wird, ll/ie aus Fig. 4 zu ersehen ist, stößt beispielsweise die Strömung C in die zwischen der Trägerplatte 18 und den Ringen 19 vorhandenen Zwischenräume.

Diese Zwischenräume sind derart angeordnet, daß sie eine Reihe von ringförmigen Venturi-Verengungen bilden, welche die Anhäufungen oder Klumpen der pulverförmigen Materie in der Strömung C einer viskosen Scherwirkung aussetzen, wenn diese durch die Venturi-Verengungen fließen. Dabei ist hervorzuheben, daß die Agglomerate beim Eintritt in den Bereich 17 dazu neigen, die Winkelgeschwindigkeit des Rührwerkzeuges anzunehmen und dadurch einer Zentrifugalkraft ausgesetzt werden, welche sowohl die Agglomerate als auch die sie umgebenden Flüssigkeitsteile des Bereiches 17 in die Zwischenräume schleudert.

Durch diese Zentrifugalkraft werden die Agglomerate mit der sie umgebenden Flüssigkeit von erier schnellen Laminarströmung durch die sich allmählich verengenden Zwischenräume erfaßt, die von den geneigten Flächen 25 und den planen Flächen 22 und 23 der benachbarten Trägerplatte 18

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bzw. dar Ringe 19 gebildet werden. Diese Laminarströmung erreicht ihre maximale Geschwindigkeit in der Mähe der verengten Stelle der Vanturi-Verengung, uiobei diese verengte Stalle jeweils an der Kante zwischen der geneigten Flache 25 und der planen Fläche 24 jedes Ringes 19 liegt.

In radialer Richtung außerhalb dieser Verengung erweitern sich jeweils die Strömungspfade für die einzelnen Volumen— elemente das flüssigen Mediums 31, die die Zwischenräume durchlaufen. Dias sai anhand dar Fig. 1 näher erläutert, in der gezeigt ist, daß jedes Volumenelement E der radial durch das Werkzeug 10 nach außen strömenden Flüssigkeit die sich zwischen der gestrichelten Linie 41 und dem äußeren Umfang 14 erweiternden li/inkal, die von dan Pfeilen F und E eingeschlossen werden im Bareich der Flächen 22, 23 und 24 durchläuft.

Somit bilden die Trägerplatte 18 und die Ringe 19 eine Reihe von ringförmigen Vanturi-Verengungen, welche einen verengten und anschließend einen erweiterten Strom daa flüssigen Mediums 31 und dar darin enthaltenen Pulver-Agglomarate verursacht. Dia radiale Geschwindigkeit in dieser LaminarstrÖmung variiert vom K/ert Null an den Begrertzungskanten der Venturi—Verengungen bis zu einem Maximum in den Mittelabenan der Zwischenräume, die im Bereich

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der Pfeile A (Fig. 4) liegen.

Die Unterschiede der Strömungsgeschwindigkeiten in einer solchen Laminarströmung üben eine viskose Scheruiirkung auf die Pulver-Agglomerate aus, so daß diese in der Flüssigkeit praktisch vollkommen zerrieben werden.

Falls BS vorkommen sollte, daß einige kleinere Klumpen beim ersten Durchlauf durch die Venturi-Verengungen in der Laminarströmung nicht restlos zerkleinert u/erden, so werden diese beispielsweise durch die Strömungen C und D abermals in den becherförmigen Bereich 17 zurückbeför·*- dert und wiederum durch die Venturi—Verengungen getrieben, so daß sie nach kurzer Zeit mit Sicherheit restlos arteilt werden.

Es ist wesentlich, daß es durch geeignete Änderungen der Höhe der Zwischenräume, Änderungen des Durchmessers des Rührwerkzeuges 10 und Änderungen der Rotationsgeschwindigkeit möglich ist, einen weiten Bereich der viskosen Scherwirkung in den Venturi-Verengungen zu erzielen. Die vertikale Achse des Rührwerkzeuges 10 kann gegebenenfalls eine Vielzahl von Stellungen einnehmen, die von der Mittelachse des Gefäßes entfernt sind.

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Durch Veränderung der Anordnung der ringförmigen Venturi-Verengungen wie in der in Fig. 6 dargestellten anderen Ausführungsform, mo die Flächen 29, die den Flächen 25 der Ausführungsform der Fig. 4 entsprechen, gleichgeblieben, jedoch die Flächen 3Ö radial geneigt nach unten gerichtet sind, ist es auch möglich, eine entsprechende Veränderung der Laminarströmung in den Zwischenräumen zu bewirken.

Obwohl diB erwähnten Ausführungsformen der Erfindung eine bevorzugte Anordnung sind, bei der eine oder mehrere kreisförmige Ringe unterhalb der Trägerplatte 18 angeordnet sind, ist zu bemerken, daß noch eine weitere Ausführungsform, wie sie beispielsweise in Fig. 7 dargestellt ist, vorteilhaft sein kann. Bei dieser Ausführungsform besitzt das Rühr- . werkzeug keine Flügel. Stattdessen ist eine kreisförmige Trägerplatte 60 zwischen runden Ringen 61 und 62 angeordnet. Die Trägerplatte 60 wiederum ist vermittels einer Mutter 9a unter Verwendung einer Zwischenlegscheibe 9 auf einem. Ansatz 11a der Spindel 11 befestigt.

Die Anordnung der einzelnen Ringe 61 und 62 ist ähnlich jene.r, der Ringe. 19. Während die Ringe 61 ₉ die unterhalb der Trägerplatte 6_0 auf die gleiche UJeise wie die Ringe 19 angeordnet sind und jeweils zwischen der Trägerplatte 60 und den einzelnen Ringen Zwischenräume gebildet sind,

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ist der Ring 62 oberhalb der Trägerplatte 60, durch Zwischenlegscheiben 63 auf Abstand gehalten, auf dem Kopf stehend angeordnet. Wie bei dBr zuerst beschriebenen Ausführungsform werden die Trägerplatte 60 und die Ringe 61 und 62 vermittels Schrauben 64. und Muttern sou/ie Unterlegscheiben zusammengehalten. Somit sind in der in Fig. 7 dargestellten Ausführungsform sowohl oberhalb der Trägerplatte 60 als auch unterhalb Venturi-Verengungen vorhan— den, wodurch sowohl im oberen Bereich des Rührwerkzeuges als auch im unteren Bereich Laminarströmungen zur Zerkleinerung der kleinen Agglomerate auftreten. Diese Anordnung ist zweckmäßig zur intensiven mischung mehrerer vordis— pergierter Pigmentpasten oder zur Dispergierung leicht benetzbarer Pigmente. Bei dieser Ausführungsform des er— findungsgemäGen Rührwerkzeuges wird dann das vorbenetzte Pulver in der Flüssigkeitsströmung, die durch die Rotation des Rührwerkzeuges im Flüssigkeitsbehälter 32 erzeugt wird, einer Zentrifugalkraft ausgesetzt, die einerseits von der Trägerplatte 60 und andererseits von der rotierenden Flüssigkeitsströmung ausgeübt wird, zerkleinert und radial nach euGen geschleudert, so daQ es in die durch die Pfeile I, K, L und KI angedeuteten Richtungen bewegt wird und die Vordispereion in der Flüssigkeitsströmung durch die ringförmigen Uenturi-Verengungen zwischen der Trägerplatte 60 und den Ringen 61 und 62 hindurch geleitet und dabei einer

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uiskosen Scherwirkung ausgesetzt warden.

Bei allen beschriebenen Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Rührtuerkzeuges werden die Strömungen in den durch die Pfeile C, D, K und IYl angegebenen Richtungen durch diejenigepf Strömung unterstützt, die durch den Abfall des Drucks in den ringförmigen Venturi-Verengungen entsteht. Z. B. ist zu bemerken, da0 die Flüssigkeit in dem becherförmigen Bereich 17 gleichzeitig eine durch die Rotation der Venturi-Verengungen erzeugten Winkelgeschwindigkeit um die Achse des Rührwerkes 10 ausführt.

Dabei wird die Flüssigkeit, wie bereits ermähnt, zentrifugal nach außen durch die Venturi-Verengungen und danach nach unten geleitet, so daß sie erneut in den becherförmigen Hohlraum des Bereiches 17 eintritt und wiederum υοη der Zentrifugalwirkung erfaßt wird, wodurch eine kontinuierliche Strömung und ein kontinuierlicher Venturi-Effekt in den Zwischenräumen des Rührwerkzeuges aufrecht erhalten werden. Die gleiche Wirkung tritt selbstverständlich auch bei den zuerst beschriebenen Ausführungs— formen des erfindungsgemäßen Rührwerkzeuges auf.

Somit wird in jeder Ausführungsform der Erfindung die

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in Frage kommende feinkörnige Materie durch die betreffenden Strömungen einem Benetzen und einer gleichmäßigen Verteilung ausgesetzt.

Es v/ersteht sich auch, daß die feinkörnige Materie aus Farbstoffpulver bestehen kann, mie es beispielsweise in φ der Lackindustris vorkommt und auch aus einer Vielzahl anderer Pulver oder feinkörniger Materialien bestehen kann, die zur Dispersion in einem flüssigen medium bestimmt sind. Außerdem ist das erfindungsgemäße Rührwerkzeug auch in der Lage, Flüssigkeitströpfchen mit anderen Flüssigkeiten zu mischen oder sie darin zu dispergieren, sogar in solchen Flüssigkeiten, in denen die Flüssigkeitströpfchen nicht löslich sind.

Solche Flüssigkeitströpfchen werden durch die ringförmigen Venturi-Verengungen auf die beschriebene Weise restlos dispergiert und zu einer homogenen mischung mit der Trägerflüssigkeit vermischt.

Patentansprüche

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Claims

1814606 Patentansprüche

1. Rotierend arbeitendes Rührwerkzeug zum Benetzen und Dispergieren pulverisierter Pigmente und anderer feinkörniger Materie in einem flüssigen Medium, mit einem am Ende einer Spindel angeordneten Rührkopf, dadurch gekennzeichnet ", daß der Rührkopf eine an der Spindel (11) befestigte Trägerplatte (18, 6G) und ein oder mehrere koaxial zur Trägerplatte (18, 60) angeordnete radiale Ringspalte mit l/enturi-Uerengungen bildende Ringe (19, 62) aufmeist.

2. Rührwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ ei c h η e t , daß die Trägerplatte (1Q) auf der Oberseite mit einer Anzahl von im wesentlichen tangential gerichteten Flügeln (13) ausgerüstet ist.

3. Rührwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch g β k e η π ζ e i c h" η e t , daß die Ringe (19, 61 , 62) planparellel zur Trägerplette (18, 6C) in gleichmäßigen axialen Abständen voneinander bzw. von der Trägerplatte (18, 60) angeordnet sind und die wen der Trägerplatte (16,6C) abgeiuendete Fläche (23) jedes Ringes (19, 61, C2) planeben

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ORIGINAL INSPECTED

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ist, während diB der Trägerplatte (18, GO).zugewendete Fläche jedes Ringes (19) aus einem planebenen äußeren Teil (24) und einem geneigten inneren Teil (25) besteht.

4. Rührwerkzeug nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Ringe (26), die die Ringspalte bilden, und auf der von der Trägerplatte (18) abgesandten Seite (28) planeben sind, auf der der Trägerplatte (18) zugewandten Seite eine stark geneigte innere nach außen konvergierende und eine schwächer geneigte nach außen divergierende Ringfläche (29 und 30) besitzen.

5. Rührwerkzeug nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß die die Ringspalte mit Venturi-Verengungen bildenden Ringe (19, 26) unterhalb der Trägerplatte (18) angeordnet sind.

6. Rührwerkzeug nach Anspruch 1, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet , daß die die Ringspalte mit Venturi-l/erengungen bildenden Ringe (61, 62) ober- und unterhalb der Trägerplatte (60) angeordnet sind.

7. Rührwerkzeug nach Ansprush 1 bis 6, ,dadurch gekennzeichnet , daß die Ringe (19, 26, 61, 62) durch' auf der Ringfläche verteilt angeordnete Schrauben (20, 64) an der Trägerplatte (18, 60) befestigt und durch Distanzscheiben (21, 63) auf Abstand gehalten sind.

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