DE19538476C2 - Vorrichtung zur Erzeugung einer pastösen Suspension - Google Patents
Vorrichtung zur Erzeugung einer pastösen SuspensionInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung einer
pastösen Suspension aus pulverförmigem Feststoff und einer
Flüssigkeit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Eine solche Vorrichtung ist aus der FR 797 712 bekannt. Diese
Vorrichtung enthält ein Walzwerk, dessen Walzen auf der Innen
seite des Mischbehälters abrollen, wobei die Walzen sich in
der im Mischbehälter vorhandenen Flüssigkeit bzw. Suspension
bewegen. Die Walzen dienen dazu, Pigmentagglomerate aufzubre
chen, die sich aus an die Behälterwandung geschleuderten Pig
menten gebildet haben und die durch Abstreifelemente von der
Behälterwandung wieder entfernt werden, um diese Pigmente der
Suspension zuzuführen.
Pastöse, hochviskose Suspensionen sind z. B. Druckfarben und
Lackfarbenkonzentrate. Generell wird heute angestrebt, Suspen
sionen mit möglichst hohem Feststoffanteil herzustellen bzw.
zu verarbeiten, da auf diese Weise die Größe der Produktions
anlagen aufgrund des geringeren zu behandelnden Volumens klei
ner sein kann und da das verfahrenstechnische Behandeln
(Mischen, Mahlen, Walzen etc.) solcher feststoffkonzentrierter
Suspensionen energetisch günstiger ist. Die Herstellung
solcher Suspensionen läßt sich ,in die folgenden Hauptverfah
rensschritte unterteilen: Vermischen eines pulverförmigen
Feststoffes mit einer Flüssigkeit, die im Bereich der Farben
herstellung beispielsweise ein Öl, ein Firniß oder ein organi
sches Lösemittel ist; Feinstvermahlung der durch das
Vermischen erhaltenen Suspension zur Homogenisierung und Par
tikelverkleinerung; Entlüften der Suspension und Rollwalken
der Suspension zur Verbesserung ihrer rheologischen Eigen
schaften. Die Entlüftung und Rollwalkung von zur Farbenher
stellung verwendeten Suspensionen findet heutzutage üblicher
weise auf einem sog. Dreiwalzwerk statt, auf welches die er
zeugte Suspension aufgebracht wird. Nach Durchlaufen der zwei
Walzenspalte des Dreiwalzwerks wird die nunmehr entlüftete und
gewalkte Suspension von der Hauptwalze abgenommen und kann ab
gefüllt werden.
Der Einsatz eines Dreiwalzwerks wirft jedoch mehrere Probleme
auf: Zum einen geht eine erhebliche Menge des Lösemittels auf
grund der großen Oberfläche des erzeugten dünnen Films und
aufgrund der in den Walzenspalten durch die mechanische Sche
rung erzeugten Temperaturerhöhung in die Abluft, so daß auf
wendige und dadurch kostspielige Abluftreinigungsanlagen
vorhanden sein müssen, um geltende Schadstoffgrenzwerte einzu
halten. Zum anderen führt der aus der Suspension verdunstende
Flüssigkeitsanteil zu einer Änderung des zuvor sorgfältig ein
gestellten Feststoff-Flüssigkeitsverhältnisses. Aufgrund der
nie ganz konstant zu haltenden Umgebungsbedingungen bei der
Produktion läßt sich das Maß dieser Änderung auch nicht genau
vorhersagen, weshalb hierdurch unkontrollierbare Qualitäts
schwankungen hervorgerufen werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte
Vorrichtung zum Erzeugen pastöser Suspensionen aus pulverför
migen Feststoffen und Flüssigkeiten bereitzustellen, die zum
einen eine qualitativ gleichmäßigere Erzeugung dieser Suspen
sionen erlaubt und die zum anderen die bei der Suspensionsher
stellung auftretende Abluftverunreinigung deutlich verringert.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einer Vorrichtung ge
löst, die die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale aufweist.
Durch das wie angegeben in den Mischbehälter integrierte Walz
werk können erfindungsgemäß die Verfahrensschritte Vormischen,
Entlüftung und Rollwalkung in dem geschlossenen Mischbehälter
selbst durchgeführt werden, wodurch eine Emission von Lösemit
teldämpfen und die damit einhergehende Verschlechterung der
Suspension vermieden ist. Die durch das Vermischen gebildete
Suspension wird dem Walzwerk von oben zugeführt und läuft von
alleine durch das Walzwerk wieder in den unteren Teil des
Mischbehälters zurück. Selbstverständlich kann das Walzwerk
mehrere Walzen umfassen, die alle auf der Innenseite der
Mischbehälterwandung abrollen.
Bevorzugt Ausführungsform ist der Bereich der Mischbehälter
wandung, auf der die zumindest eine Walze des Walzwerks ab
rollt, vertikal. Die Drehachse der Walze ist dabei parallel zu
dem vertikal verlaufenden Bereich der Mischbehälterwandung an
geordnet.
Vorteilhaft ist in dem Bereich der Mischbehälterwandung, auf
dem die zumindest eine Walze abrollt, ein verschleißfester
Einsatz vorhanden, der die Mischbehälterwandung vor zu großem
Abrieb schützt. Der Einsatz kann beispielsweise aus einem har
ten Stahl oder auch aus einem keramischen Werkstoff bestehen.
Das Mischwerk der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Erzeugung
pastöser Suspensionen umfaßt bevorzugt ein langsamlaufendes
Mischorgan und ein schnellaufendes Mischorgan. Das langsamlau
fende Mischorgan kann beispielsweise ein sog. Ankermischer
sein, der zusätzlich mit Abstreiflippen versehen ist, die ein
Festsetzen von Suspension an der Behälterinnenwandung verhin
dern. Das schnellaufende Mischorgan kann beispielsweise eine
Feinzahnscheibe sein.
In einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist
jede Walze des Walzwerks zum einen über eine Kette mit einem
feststehenden Zahnkranz verbunden und zum anderen mit dem
langsamlaufenden Mischorgan gekoppelt. Auf diese Weise ist si
chergestellt, daß sich jede Walze dreht, wenn das langsamlau
fende Mischorgan von seinem Antrieb in Drehung versetzt wird.
Jede Walze des Walzwerks weist demnach bei dieser Ausführungs
form einen Zwangsdrehantrieb auf, der verhindert, daß die Wal
ze auf der Behälterinnenseite entlangrutscht, was zu erhöhtem
Verschleiß führen würde.
Bei einem anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vor
richtung ist jede Walze des Walzwerks mit dem langsamlaufenden
Mischorgan gekoppelt und durch einen Hydromotor drehangetrie
ben. Auf diese Weise kann ebenfalls verhindert werden, daß die
Walze in verschleißträchtiger Weise auf der Behälterinnenseite
entlangrutscht. Durch den direkten Antrieb jeder Walze mittels
eines Hydromotors braucht das langsamlaufende Mischorgan selbst
keinen Antrieb mehr aufzuweisen, da die zumindest eine drehan
getriebene Walze aufgrund der Kopplung mit dem langsamlaufenden
Mischorgan letzteres ebenfalls drehantreibt.
Jede Walze des Walzwerks ist bevorzugt mittels Federkraft und/
oder hydraulisch bzw. pneumatisch gegen die Behälterinnenseite
vorgespannt, so daß sich eine definierte Andruckkraft an der
Behälterinnenwand ergibt.
Gemäß einer weitergebildeten Ausführungsform der erfindungsge
mäßen Vorrichtung ist im Mischbehälter oberhalb des Flüssig
keitsspiegels und vorzugsweise auch oberhalb des Walzwerks eine
zusätzliche, separate Suspensions-Entlüftungseinrichtung ange
ordnet. Dies ermöglicht eine noch bessere Entlüftung der herge
stellten Suspension. Bevorzugt ist die zusätzliche Suspensions-
Entlüftungseinrichtung durch einen Dünnschicht-Entlüfter gebil
det, der eine Schleuderscheibe und eine in geringem axialem Ab
stand zu dieser angebrachte Eintragsplatte aufweist, durch wel
che die Suspension der Entlüftungseinrichtung zugeführt wird.
Das schnellaufende Mischorgan der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist bevorzugt vertikal heb- und senkbar ausgeführt, beispiels
weise durch eine drehangetriebene, in Axialrichtung vorzugswei
se hydraulisch heb- und senkbare Welle. Das schnellaufende
Mischorgan kann auf diese Weise den Mischbehälterinhalt gleich
mäßiger durchmischen.
Die Wellendurchführung der das schnellaufende Mischorgan an
treibenden Welle in den Mischbehälter ist bevorzugt mittels
einer Gleitringdichtung abgedichtet. Die Schleuderscheibe der
zusätzlichen Suspensions-Entlüftungseinrichtung kann dann mit
dem Innenrotor der Gleitringdichtung verbunden sein, wobei der
Innenrotor separat drehangetrieben ist, um einen zu Verschleiß
führenden Schlupf zwischen ihm und der Welle zu verhindern. Der
Innenrotor kann mit einem Teil der Schleuderscheibe einstückig
ausgebildet sein. Bei der beschriebenen Ausführungsform wird
also die Schleuderscheibe der zusätzlichen Entlüftungseinrich
tung über den Innenrotor drehangetrieben.
Um einen durch unterschiedliche Antriebsdrehzahlen oder auch
durch unterschiedliche Drehwiderstände hervorgerufenen Schlupf
zwischen der das schnellaufende Mischorgan antreibenden Welle
und dem die Schleuderscheibe antreibenden Innenrotor sicher zu
verhindern, sind bei einem besonders bevorzugten Ausführungs
beispiel der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Antriebsdrehzah
len der Welle und des Innenrotors zwangssynchronisiert, bei
spielsweise mittels eines elektronischen Reglers, der die An
triebsdrehzahlen der genannten Bauteile immer auf übereinstim
menden Werten hält.
Gemäß einer Weiterbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
wird die im Mischbehälter enthaltene Suspension in eine Rühr
werksmühle eingespeist und aus dieser wieder in den Mischbehäl
ter zurückgeführt. Bevorzugt ist die Rührwerksmühle für einen
Betrieb unterhalb des Atmosphärendrucks ausgelegt und für den
Kreislaufbetrieb mit Suspensionen hoher Viskosität geeignet.
Gut geeignete Rührwerksmühlen dieser Art sind beispielsweise in
der EP-0 376 001 A1 und in der DE 35 67 584 A1 beschrieben.
Enthält die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung pastöser
Suspensionen die zusätzliche Suspensions-Entlüftungseinrich
tung, dann erfolgt die Suspensionsrückführung aus der Rühr
werksmühle bevorzugt in die Eintragsplatte der Entlüftungsein
richtung. In der Rührwerksmühle findet die Feinstvermahlung der
im Mischbehälter erzeugten Suspension statt.
Vorteilhaft ist der Rührwerksmühle eine Beschickungspumpe vor
geschaltet und eine Kreislaufpumpe nachgeschaltet, wobei die
Beschickungspumpe und die Kreislaufpumpe bezüglich ihres För
derstroms miteinander synchronisiert sind, d. h. die Kreislauf
pumpe fördert nur soviel aus der Rührwerksmühle heraus, wie die
Beschickungspumpe in die Rührwerksmühle einspeist. Mittels
einer solchen Anordnung wird verhindert, daß die Rührwerksmühle
leer läuft oder überfüllt wird und es kann immer ein Zustand in
der Rührwerksmühle aufrechterhalten werden, in dem das Mahlgut
im Mahlraum der Rührwerksmühle so verdichtet wird, wie es die
Art der eingesetzten, schnell drehenden Rührorgane zur Erzie
lung eines hohen Wirkungsgrades erfordert. Die Rührwerksmühle
selbst muß also keine Pumparbeit mehr leisten. Die Qualität der
hergestellten Suspension wird so besser und gleichmäßiger.
Besonders bevorzugt ist der Mischbehälter der erfindungsgemäßen
Vorrichtung gasdicht ausgeführt, so daß auch ein Betrieb bei
Unterdruck ermöglicht ist.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist bevorzugt einen Prozes
sor auf, der den Energieeintrag in die Suspension unabhängig
vom gewählten Betriebsdruck konstant hält. Je nach Ausstattung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Prozessor hierzu mit
dem Antrieb des schnellaufenden Mischorgans, dem Antrieb der
Schleuderscheibe und dem Antrieb der Rührwerksmühle verbunden
und stellt die Drehzahlen dieser Antriebe so ein, daß unabhän
gig vom Betriebsdruck ein gleichbleibender Energieeintrag in
die Suspension erreicht wird.
Die Feststoffzuführung zum Mischbehälter kann durch eine Öff
nung in dessen Deckel erfolgen, bevorzugt erfolgt sie jedoch im
Wege des sog. Unterspiegelverfahrens, d. h. der Feststoff wird
unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Mischbehälter einge
bracht.
Die Wandung des Mischbehälters der erfindungsgemäßen Vorrich
tung ist vorteilhaft so ausgestaltet, daß sie im Bereich des
Walzwerks kühlbar und im Bereich des langsamlaufenden Mischor
gans beheizbar ist. Auf diese Weise kann einerseits die durch
die Scherung des Walzwerks erzeugte Wärme abgeführt werden und
andererseits der Mischbehälter vor dem Anlaufen des Walzwerks
beheizt werden, um einen zu hohen Drehwiderstand zu vermeiden,
wie er durch bei niedrigen Temperaturen sehr zähe Suspensionen
hervorgerufen wird.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung pastöser Suspen
sionen eignet sich hervorragend zur Integration in ein System,
wie es in der DE 41 35 648 C1 beschrieben ist, auf deren Offen
barungsgehalt hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Wird
die erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung pastöser Suspen
sionen in ein solches System integriert, entsteht eine voll
ständig geschlossene und damit emissionsfreie Anlage, in der
angefangen von der Bereitstellung der Ausgangsmaterialien alle
zur Suspensionsherstellung notwendigen Schritte enthalten sind.
Die gesamte Anlage kann ohne weiteres bei abgesenktem Druck,
beispielsweise bei 200 mbar Absolutdruck, betrieben werden. Die
zum Vakuumaufbau aus dem Mischbehälter abgezogenen Gase werden
in einem Kondensator zwischengespeichert und erst während und/
oder nach der Entleerung des Mischbehälters in diesen rückex
pandiert.
Eine alternative Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Vorrich
tung weist zwei Mischbehälter auf, zwischen die eine sog. Ein
passagen-Rührwerksmühle geschaltet ist. Im Gegensatz zu den
vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen der erfindungsgemä
ßen Vorrichtung kann also auf eine zum Kreislaufbetrieb ge
eignete Hochstrom-Rührwerksmühle verzichtet werden, es müssen
dann allerdings zwei Mischbehälter vorgesehen werden.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur
Erzeugung pastöser Suspensionen und dessen Integration in eine
Gesamtanlage werden im folgenden anhand der beigefügten Figuren
näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vor
richtung zur Erzeugung pastöser Suspensionen mit
einem Mischbehälter, in dem ein Walzwerk und eine
Entlüftungseinrichtung angeordnet sind, sowie mit
einer im Kreislauf betriebenen, außerhalb des Misch
behälters angeordneten Rührwerksmühle,
Fig. 2 die Durchführung der schnellaufenden Antriebswelle
des Mischwerks durch den Deckel des Mischbehälters
aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung, und
Fig. 3 die Vorrichtung aus Fig. 1 integriert in eine Gesamt
anlage zur Suspensionsherstellung.
In Fig. 1 ist eine allgemein mit 10 bezeichnete Vorrichtung zum
Erzeugen pastöser Suspensionen dargestellt. Die Vorrichtung 10
umfaßt einen im wesentlichen zylindrischen, mit einem Deckel 12
verschlossenen Mischbehälter 14, dessen Durchmesser sich im un
teren Abschnitt verjüngt. In dem Mischbehälter 14 sind ein
Mischwerk, das ein langsamlaufendes Mischorgan 16 und ein
schnellaufendes Mischorgan 18 aufweist, ein Walzwerk 20 und
eine Suspensions-Entlüftungseinrichtung 22 angeordnet.
Das langsamlaufende Mischorgan 16 ist im gezeigten Ausführungs
beispiel ein sog. Ankermischer, dessen Mischarme 24 sich pa
rallel zum Boden und zur Umfangswandung des Mischbehälters 14
mit geringem Abstand vom Boden und der Umfangswandung er
strecken und bis zu etwa 2/3 der Höhe des Mischbehälters 14
reichen. An den Mischarmen 24 sind Abstreifblätter oder -lippen
26 befestigt, die den Abstand zwischen den Mischarmen 24 und
der Mischbehälterinnenseite überbrücken und im Betrieb des
Mischwerks die Bildung einer festen Schicht auf der Behälter
innenseite verhindern.
Das schnellaufende Mischorgan 18 des Mischwerks ist im gezeig
ten Beispiel durch eine Feinzahnscheibe 28 und eine diese dreh
antreibende Welle 30 gebildet, welche ihrerseits von einem
Elektromotor 32 in Drehung versetzt wird. Die Welle 30 ist
durch den Deckel 12 des Mischbehälters 14 geführt und, wie
durch den Doppelpfeil D angedeutet, in Richtung ihrer Drehachse
A verfahrbar, so daß die Feinzahnscheibe 28 im Mischbehälter 14
heb- und senkbar ist. Die Durchführung der Welle 30 durch den
Deckel 12 ist mittels einer Gleitringdichtung 34 abgedichtet,
deren Aufbau genauer aus Fig. 2 hervorgeht und auf die später
noch detaillierter eingegangen werden wird.
Das Walzwerk 20, das sich oberhalb der Mischarme 24 befindet
hat zumindest eine, im gezeigten Beispiel jedoch zwei Walzen
36, die auf einem Querarm 38 drehbar angebracht sind und die
mit ihrer Außenumfangsfläche auf der Mischbehälterinnenseite
abrollen können. Die Drehachsen der Walzen 36 verlaufen paral
lel zu dem Bereich der Mischbehälterwandung, auf dem die Walzen
36 abrollen können. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind
die Drehachsen der Walzen 36 senkrecht angeordnet und parallel
zur Drehachse A. Als Schutz vor übermäßigem Verschleiß weist
die Mischbehälterinnenseite in dem Bereich, auf dem die Walzen
36 abrollen, einen im Querschnitt ringförmigen, verschleißfes
ten Einsatz 40 auf, der beispielsweise aus einem harten Stahl
oder aus einem keramischen Material bestehen kann. Die Walzen
36 sind, wie bei 42 schematisch dargestellt ist, federnd gegen
den verschleißfesten Einsatz 40 vorgespannt, so daß eine defi
nierte Andruckkraft der Walzen 36 gegenüber dem Einsatz 40 ein
gestellt werden kann. Die Vorspannung der Walzen 36 kann auch
oder zusätzlich hydraulisch oder pneumatisch erreicht werden.
Obwohl die Axialerstreckung der Walzen 36 in Fig. 1 unterschied
lich dargestellt ist, braucht dies nicht so zu sein, sondern
alle Walzen 36 können dieselbe Axialerstreckung aufweisen.
Der Drehantrieb des langsamlaufenden Mischorgans 16 und der
Walzen 36 des Walzwerks 20 kann auf unterschiedliche Arten er
folgen, von denen in Fig. 1 zwei dargestellt sind. Die beiden
gezeigten Antriebsarten verstehen sich als Alternative und sind
nur der Einfachheit halber zusammen in einer Figur dargestellt.
Bei der ersten dargestellten Möglichkeit treibt ein Elektromo
tor 44 über ein Untersetzungsgetriebe 46 die Mischarme 24 des
langsamlaufenden Mischorgans 16 an. Der Querarm 38, auf dem die
Walzen 36 angebracht sind, ist mit dem oberen Ende jedes der
Mischarme 24 verbunden, so daß die Walzen 36 bei einer Drehung
des langsamlaufenden Mischorgans 16 von den Mischarmen 24 in
Umfangsrichtung mitgenommen werden. Ein axial nach oben hervor
stehender Fortsatz jeder Walze 36 ist an seinem freien Ende mit
einem Kettenrad 48 versehen, welches über eine Kette 50 mit
einem feststehenden Zahnkranz 52 verbunden ist. Diese Anordnung
ist in Fig. 1 nur bezüglich der dort rechten Walze 36 gezeigt
und stellt einen Zwangsantrieb für die Walzen 36 dar, da durch
diese Anordnung jede Walze 36 sich zwangsweise um ihre eigene
Achse zu drehen beginnt, sobald die Mischarme 24 vom Elektromo
tor 44 in Drehung versetzt werden.
Die zweite Möglichkeit des Antriebs von langsamlaufendem Misch
organ 16 und Walzwerk 20 wird nun unter Bezugnahme auf die in
Fig. 1 linke Walze 36 erläutert. Ein unterhalb der Walze 36 an
geordneter, am Querarm 38 befestigter Hydromotor 53 wird durch
im zugeordneten Mischarm 24 verlegte Hydraulikleitungen mit An
triebsflüssigkeit versorgt und treibt die Walze 36 direkt an.
Die Hydraulikleitungen sind mit einer geeigneten Drehdurchfüh
rung durch den Boden des Mischbehälters 14 geführt. Die ange
triebene und gegen die Mischbehälterinnenwandung vorgespannte
Walze 36 wirkt nun nach Art einer Reibrolle und treibt so auch
das langsamlaufende Mischorgan 16 über den Querarm 38 und die
mit letzterem verbundenen Mischarme 24 an. Der Elektromotor 44
und das diesem nachgeschaltete Untersetzungsgetriebe 46 sind
bei dieser zweiten Antriebsmöglichkeit überflüssig.
Oberhalb des Walzwerks 20 und konzentrisch zur Welle 30 befin
det sich im Mischbehälter 14 die Entlüftungseinrichtung 22, die
eine Schleuderscheibe 54 und eine mit geringem axialem Abstand
darüber angeordnete Eintragsplatte 56 aufweist. In die Ein
tragsplatte 56 mündet eine Zuleitung 58, durch die aus dem
Mischbehälter 14 entnommene Suspension in den Mischbehälter 14
zurückgeführt wird, indem sie durch den Spalt 60 zwischen der
Eintragsplatte 56 und der Schleuderscheibe 54 gepreßt und von
der Schleuderscheibe 54, wie durch die Pfeile E angedeutet, ra
dial nach außen in Richtung auf den oberen Teil der Mischbehäl
terinnenwandung geschleudert und auf diese Weise dem Walzwerk
20 zugeführt wird. Die Entlüftungseinrichtung 22 läßt sich so
mit auch als Dünnschichtverteiler bezeichnen.
Erfolgt der Antrieb des langsamlaufenden Mischorgans 16 und
jeder Walze 36 gemäß der zuvor erläuterten ersten Möglichkeit,
dann kann der feststehende Zahnkranz 52 wie in Fig. 1 darge
stellt am Außenumfang der Eintragsplatte 56 ausgebildet sein.
Die Schleuderscheibe 54 der Entlüftungseinrichtung 22 ist mit
dem Innenrotor 62 der bereits erwähnten Gleitringdichtung 34
verbunden und wird über diesen drehangetrieben. Hierzu wird der
Innenrotor 62 von einem eigenen Elektromotor 64 in Drehung ver
setzt. Damit zwischen der Welle 30 und dem Innenrotor 62 der
Gleitringdichtung 34 kein Schlupf in Umfangsrichtung entsteht,
werden die Drehzahlen der Elektromotoren 32 und 64 mittels
eines Reglers 66 so synchronisiert, daß der Innenrotor 62 und
die Welle 30 unabhängig von den jeweils vorherrschenden Drehwi
derständen stets mit gleicher Drehzahl rotieren. Wie aus Fig. 2
ersichtlich ist, ist der Innenrotor 62 so ausgeführt, daß er
zugleich eine Stopfbuchspackung 68 bildet, mittels derer die
Welle 30 auch bei axialem Verfahren gegenüber der Umgebung ab
gedichtet bleibt. Diese neuartige Kombination einer Stopfbuchs
dichtung mit einer Gleitringdichtung ermöglicht also eine gute
Abdichtung von mit hoher Drehzahl rotierenden Wellen, die zu
gleich axial verschiebbar sein müssen. Die in Fig. 2 dargestell
te Wellenabdichtung kann unabhängig von der Vorrichtung 10 ver
wendet werden.
Die bis hier beschriebene Vorrichtung 10 hat folgende Funktion:
Nachdem ein pulverförmiger Feststoff, beispielsweise Farbstoff
rohpigmente, und eine Flüssigkeit, beispielsweise ein Öl, ein
Firniß oder ein organisches Lösemittel, im Mischbehälter 14
vorgelegt worden sind, werden Feststoff und Flüssigkeit mittels
des Mischwerks 16, 18 zur Bildung einer Suspension vorgemischt.
Die Füllmenge im Mischbehälter 14 wird dabei so gewählt, daß
der Flüssigkeitsspiegel sich etwa auf der Höhe des Querarms 38
einstellt. Während des Mischens wird die Welle 30 mittels einer
hier nicht dargestellten Hydraulik periodisch nach oben und
nach unten verfahren, so daß die Feinzahnscheibe 28 den Behäl
terinhalt gut durchmischen kann. Zur Verbesserung der erhalte
nen Suspension wird diese im unteren Bereich des Mischbehälters
14 abgezogen und durch die Zuleitung 58 dem Mischbehälter 14
oben wieder zugegeben. Die Entlüftungseinrichtung 22 entfernt
Gasblasen aus der Suspension und führt die entlüftete Suspen
sion wie bereits beschrieben dem Walzwerk 20 zu, das die Sus
pension zwischen den Walzen 36 und dem Einsatz 40 einer Roll
walkung unterzieht, die die rheologischen Eigenschaften der
Suspension verbessert. Um die bei der Rollwalkung entstehende
Wärme abzuführen, ist der Mischbehälter 14 außen mit Kühl
schlangen 70 versehen, durch die im Bedarfsfall ein Kühlmedium
geleitet werden kann. Desweiteren sind in dem Bereich der
Mischarme 24 auf der Außenseite des Mischbehälters 14 Heiz
schlangen 72 angeordnet, um ein zu starkes Erkalten der Suspen
sion und die damit verbundene, starke Viskositätserhöhung zu
verhindern. In dem Mischbehälter 14 sind demnach die Funktionen
Vormischen, Entlüften und Rollwalken integriert.
Häufig ist es erforderlich, die vorgemischte Suspension einer
Feinvermahlung zu unterziehen. Hierzu ist im gezeigten Ausfüh
rungsbeispiel eine für einen Kreislaufbetrieb geeignete Rühr
werksmühle 74 vorhanden, die von einem Elektromotor 76 ange
trieben wird. Der Rührwerksmühle 74 wird mittels einer Be
schickungspumpe 78, die im gezeigten Ausführungsbeispiel direkt
an den Mischbehälter 14 angeflanscht ist, über eine Leitung 80
die vorgemischte Suspension aus dem unteren Bereich des Misch
behälters 14 zugeführt. Die von der Rührwerksmühle 74 feinst
vermahlene Suspension wird durch eine am Rührwerksmühlenausgang
angeordnete Kreislaufpumpe 82 über die Leitung 58 in den Misch
behälter 14 zurückgedrückt. Die Pumpen 78 und 82 sind hinsicht
lich ihres Förderstroms miteinander synchronisiert, so daß die
Rührwerksmühle 74 von Pumparbeit entlastet ist und weder leer
läuft noch überfüllt wird.
Die gesamte Vorrichtung 10 einschließlich der Rührwerksmühle 74
ist dafür ausgelegt, unterhalb des Atmosphärendrucks betrieben
zu werden. Um unabhängig vom gewählten Betriebsdruck einen kon
stanten Energieeintrag in die Suspension zu gewährleisten und
eine Überlastung der verschiedenen Antriebe zu vermeiden, sind
die verschiedenen Antriebsmotoren 32, 44 (falls vorhanden) und
76 mit einem Prozessor 84 verbunden, der den Regler 66 enthal
ten kann und der die Drehzahl der genannten Antriebe so
steuert, daß der Energieeintrag konstant gehalten wird.
Fig. 3 zeigt die beschriebene Vorrichtung 10 einschließlich der
Rührwerksmühle 74 integriert in eine Gesamtanlage zur Herstel
lung pastöser Suspensionen. Neben der Vorrichtung 10 umfaßt die
in Fig. 3 dargestellte Anlage einen Feststoffvorratsbehälter 86,
der gasdicht ausgeführt sein kann, und eine am Auslaß des Vor
ratsbehälters 86 angeordnete Feststoffdosiereinrichtung 88, die
den Feststoff in eine Zuführleitung 90 dosiert, die in den un
teren Bereich des Mischbehälters 14 mündet, so daß der Fest
stoff unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Mischbehälter 14
zugeführt wird. Vom Deckel 12 des Mischbehälters 14 führt eine
Rückführleitung 92 zu einem ersten Kondensator 94, aus dessen
Gasphase die Leitung 92 sich über eine Drossel 96 zu einer Pum
pe 98 erstreckt. Von der Druckseite der Pumpe 98 führt die Lei
tung 92 in die Flüssigphase eines zweiten Kondensators 100 und
von diesem aus wieder zur Feststoffdosiereinrichtung 88. Der
zweite Kondensator 100 ist über eine Leitung 102 mit einem
dritten Kondensator 104 verbunden, der seinerseits über eine
Leitung 106 mit der Gasphase des Mischbehälters 14 in Verbin
dung steht.
Eine solche Anlage, die bis auf die Vorrichtung 10 und die
Rührwerksmühle 74 in der DE 41 35 648 C1 beschrieben ist und
deshalb hier nicht näher erläutert wird, ermöglicht das emis
sionsfreie Herstellen qualitativ hochwertiger, pastöser Suspen
sionen, wie sie beispielsweise in der Druck- und Lackfarbenher
stellung, aber auch bei der Magnetbandherstellung eingesetzt
werden.
Claims (18)
1. Vorrichtung (10) zur Erzeugung einer pastösen Suspension
aus pulverförmigem Feststoff und einer Flüssigkeit, mit einem
Mischbehälter (14) zur Aufnahme des pulverförmigen Feststof
fes und der Flüssigkeit, in dem ein Mischwerk (16, 18) zum
Vermischen von Feststoff und Flüssigkeit sowie ein aus zumin
dest einer auf der Innenseite des Mischbehälters (14) abrol
lenden Walze (36) gebildetes Walzwerk (20) angeordnet sind,
dadurch gekennzeichnet, daß
- - das Walzwerk (20) in dem Mischbehälter (14) oberhalb des Flüssigkeitsspiegels angeordnet ist, und
- - Mittel vorhanden sind, mit denen vorgemischte Suspension aus dem unteren Bereich des Mischbehälters (14) dem Walzwerk (20) von oben zugeführt werden kann.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite des Mischbehäl
ters, auf der die zumindest eine Walze (36) abrollt, vertikal
verläuft und die Drehachse der Walze (36) parallel zu dieser
Innenseite ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Bereich der Innenseite des
Mischbehälters, auf dem die zumindest eine Walze (36) ab
rollt, mit einem verschleißfesten Einsatz (40) versehen ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Mischwerk (16, 18) ein lang
samlaufendes Mischorgan (16) und ein schnellaufendes Misch
organ (18) umfaßt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß jede Walze (36) zum einen über
eine Kette (50) mit einem feststehenden Zahnkranz (52) ver
bunden ist und zum anderen mit dem langsamlaufenden Mischor
gan (16) gekoppelt ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet, daß jede Walze (36) mit dem langsam
laufenden Mischorgan (16) gekoppelt ist und durch einen
Hydromotor (53) drehangetrieben ist.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß im Mischbehälter (14) oberhalb
des Flüssigkeitsspiegels und vorzugsweise oberhalb des Walz
werks (20) eine Dünnschicht-Suspensionsentlüftungseinrichtung
(22) angeordnet ist.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet, daß die Suspensionsentlüftungsein
richtung (22) eine Schleuderscheibe (54) und eine in geringem
axialen Abstand zu dieser angebrachte Eintragsplatte (56)
aufweist, durch welche die Suspension der Entlüftungseinrich
tung (22) zugeführt wird.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das schnellaufende Mischorgan
(18) durch eine vorzugsweise hydraulisch axial heb- und senk
bare Welle (30) drehangetrieben ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Wellendurchführung der Welle
(30) in den Mischbehälter (14) mittels einer Gleitringdich
tung (34) abgedichtet ist, deren Innenrotor (62) separat
drehangetrieben und mit der Schleuderscheibe (54) gekoppelt
ist.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsdrehzahlen der Welle
(30) und des Innenrotors (62) zwangssynchronisiert sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die im Mischbehälter (14) enthal
tene Suspension in eine Rührwerksmühle (74) eingespeist und
aus dieser wieder in den Mischbehälter (14) zurückgeführt
wird.
13. Vorrichtung nach Anspruch 8 und 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die Suspensionsrückführung in die
Eintragsplatte (56) der Entlüftungseinrichtung (22) erfolgt.
14. Vorrichtung nach Anspruch 12 oder 13,
dadurch gekennzeichnet, daß der Rührwerksmühle (74) eine Be
schickungspumpe (78) vorgeschaltet und eine Kreislaufpumpe
(82) nachgeschaltet ist, wobei die Pumpen (78, 82) bezüglich
ihres Förderstroms miteinander synchronisiert sind.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß der Mischbehälter (14) gasdicht
ausgeführt ist.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet, daß ein Prozessor (84) den Energie
eintrag in die Suspension unabhängig vom gewählten Betriebs
druck konstant hält.
17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Feststoffzuführung in den
Mischbehälter (14) im Unterspiegelverfahren erfolgt.
18. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Mischbehälterwandung im Be
reich des Walzwerks (20) kühlbar und im Bereich des langsam
laufenden Mischorgans (16) beheizbar ausgebildet ist.
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