DE2319955A1 - Verfahren und vorrichtung zur feinstzerkleinerung und dispergierung von insbesondere pastoesem mahlgut - Google Patents

Description

• Verf@hren und Vorrichtung zur Feinstzerkleinerung und Dispergierung von insbesondere pastösem Mahlgut Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Feinstzerkleinerung und Dispergierung von insbesondere pastösem Mahl-@ut, bei dem das Mahlgut durch mindestens einen einstellbaren und von zwei leibkörpern begrenzten Scherspalt bewegt d zerrieben wird und auf eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens pigmente fallen bei ihrer Synthese in einer grob kristallinen Form und nicht in einheitlichen gleich großen Teilchen an.
• Die @igmente besitzen ein breites Spektrum von Teilchengrößen und bestehen aus @rimärteilchen, Aggregaten und Agglomeraten.
• Sie werden im allgemeinen nach einem Trocknungsprozeß durch Prallverfahren zerkleinert. Die erforderliche Benetzung wird durch Adsorptionsvorgänge anoden Grenzflächen beeinflußt, wobei die an der Oberfläche des Pigmentes adsorbierten Gasmoleküle durch die oleküle der Flüssigkeit verdrängt werden0 Bei einem Verfahren zur Feinstzerkleinerung und Dispergierung bestehen deshalb die Forderungen, die Agglomerate möglichst vollständig zu zerlegen, die Aggregate in einer-echten Vermahlung zu zerstören und die einzelnen Frimarteilchen mit Hilfe von Dispersionsmitteln zu isolieren.
• Um diese Forderungen zu erfüllen, sind eine große Anzahl von Verfahren bekannt geworden, bei denen das Mahlgut durch Mühlen, Rührwerke oer Walzwerke verfeinert wird.
• So ist es beispielsweise bekannt, das Mahlgut in Schwingmühlen zu zerkleinern. Dabei wird das Mahlgut in einen in Federn aufgehängten Mahlbehälter gefüllt, der zu einem bestimmten Prozentsatz mit kugel- oder stabförmigen Mahlkörpern gefüllt ist und durch eine Unwucht oder Elektromagnete in eine Kreisschwingung-versetzt wird. Zwischen Mahlkörpern und Mahlgut entsteht unter dem Einfluß der mit der erzwungenen Kreisschwingung verbundenen Massenkräfte eine Relativbewegung. Den Mahlkörpern wird dabei ihre Bewegungsenergie und -richtung durch gegenseitige Stöße sowie Stöße mit der Behälterwand mitgeteilt, deren Größe und Zahl für den Zerkleinerungseffekt bestimmend sind. Schwingmühlen eignen sich sowohl zur Trocken- als auch zur Naßmahlung0 Die Naßmahlung mit Schwingmühlen ist jedoch, insbesondere durch die nach dem Mahlvorgang erforderliche Trennung von Mahlgut und Mahlkörpern bedingt, ungünstig.
• Es ist weiterhin bekannt, Kautschuk- und Kunststoffmischungen sowie pastöse Mahlgüter in dem Walzenspalt von Walzwerken hohen Scher-, Knet-, Zug- und Druckkräften auszusetzen und zu zerkleinern0 Die Verarbeitungsbedingungen werden dabei durch Walzentemperatur, Spaltbreite, Umfangsgeschwindigkeit der Tslalzen, die entweder gegenläufig oder gleichläufig sein können, dem Produkt angepaßt. Ist das Produkt im Materialstau, der sich vor dem Walzenspalt ausbildet, frei beweglich, wie dies bereits bei Parbdispersionen der Pall ist, so findet dort bereits eine intensive Vermengung statt, Obwohl Walzwerke gute Mahlqualitäten ergeben, sind sie im Hinblick auf die Maschinenkosten und den Zeitbedarf für den Mahlvorgang zu aufwendig0 Bei den bekannten Verfahren zur Yeinstzerkleinerung und Dispergierung von pastösem Mahlgut ist festzustellen, daß viele Bewegungsabläufe, die mit der eigentlichen Zerkleinerung überhaupt nichts zu tun haben, in Kauf genommen werden. Es muß verhältnismäßig viel Energie zur Bewegung unnötig großer Massen und zur Überwindung der Reibungswiderstände aufgewendet werden, die für die Zerkleinerung nicht nutzbar ist. Ein großer Teil der aufgewendeten Energie wird dabei in Wärme umgesetzt, deren Abführung einen zusätzlichen Aufwand notwendig macht.
• Dies beeinträchtigt den Wirkungsgrad der bekannten Vorrichtungen.
• Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Feinstzerkleinerung und Dispergierung insbesondere von pastösem Mahlgut zu schaffen, das bei geringstem aterial- und Energieaufwand eine einwandfreie Zerkleinerung ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung bei einem Verfahren, bei dem das Mahlgut durch mindestens einen einstellbar und von zwei Reibkörpern begrenzten Scherspalt bewegt und zerrieben wird, vorgeschlagen, daß das Mahlgut bei gleichzeitiger schwingender Bewegung mindestens eines Reibkörpers parallel zum Scherspalt unter Druck durch den aus zwei zueinander parallel Reibflächen gebildeten Scherspalt gepreßt wird. Das erfindungsgemäße Verfahren erfordert keine großen Massen, so daß für die Erzeugung der schwingenden Bewegung eines Reibkörpers nur wenig Energie erforderlich ist.
• Die Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens mit mindestens einem durch zwei gegeneinander verstellbare Reibkörper begrenzten Scherspalt ist dadurch gekennzeichnet, daß die Reibkörper parallel zueinander verlaufende Reibflächen aufweisen und daß mindestens einem Reibkörper ein Schwingantrieb zugeordnet und dem Scherspalt ein Druckraum für das Mahlgut vorgeschaltet ist0 Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden nachfolgend anhand in der Zeichnung dargestellter husführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen Fig. 1 einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, Fig. 2 eine weitere Ausbildung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung und Fig. 3 eine Vorricht:ung gemäß der Erfindung mit zwei Scherspalten.
• In der Fig 1 der Zeichnung sind von einer Vorrichtung 1 zur Feinstzerkleinerung und Dispergierung von pastösem Mahlgut in vereinfachter Weise nur die Einzelteile dargestellt, die für die Erläuterung der Arbeitsweise unbedingt notwendig sind. Die Vorrichtung 1 besteht in diese Ausführungebeispiel aus zwei kreisförmigen Reibkörpern 2, 3, die in an sich bekannter, nicht dargestellter Weise in einem Rahmen gelagert bzw. abgestützt sind0 Der Reibkörper 2 weist dabei eine kreisförmige Reibfläche 4 auf, während der Reibkörper 3 mit einer erhabenen ringförmigen Reibfläche 5 versehen ist.
• Beide Reibflächen 4, 5, sind in diesem husfihrungsbeispiel glatt ausgebildet und die Reibfläche 5 des Reibkörpers 3 ist nach innen abgerundet, so daß eine im Querschnitt keilförmige Einzugszone 6 entsteht, die in einen von parallel Flächen begrenzten Scherspalt 7 übergeht, Der Reibkörper 2 wird von einem Kolben 8 getragen, der in einem Zylinder 9 geführt ist. Durch Zufuhr von Druckmittel in den Zylinderraum 10 kann die Lage des Kolbens 8 verändert und damit die Größe des Scherspaltes 7 und gleichzeitig der Scherdruck eingestellt werden. Der Reibkörper 3 stützt sich beispielsweise über an sich bekannte Kugelführungen oder über eine Druckplatte derart am Rahmen ab, daß der Reibkörper 3 Bewegungen parallel zum Scherspalt 7 ausführen kann, An dem Reibkörper 3 greift ein Vibrator 11 an, durch den der Reibkörper 3 in harmonische, kreisförmige Schwingungen gesetzt wird0 In dem Reibkörper 3 ist eine Bohrung 12 vorgesehen, durch die ein von den Reibkörpern 2, 3 begrenzter Druckraum 13 über eine flexible Druckleitung 14 mit einem Druckraum 15 verbunden werden kann. Der Druckraum 15 wird in diesem Ausführungsbeispiel von einem Zylinder 16 gebildet, in dem ein Kolben 17 verschiebbar geführt ist0 Der Kolben 17 kann entweder, wie in der Zeichnung dargestellt, an seiner dem Druckraum 15 abgewandten Fläche durch eine Druckfeder 18 belastet sein oder mit einem besonderen Druckmedium beaufschlagt werden.
• Der Druckraum 15 und damit aber auch der Druckraum 13 dienen zur Aufnahme pastösen Mischgutes. Nach Anschaltung des Vibrators 11 wird das Mahlgut von dem Kolben 17 durch den Scherspalt 7 gedrückt. bie dabei auf die einzelnen Teilchen des Mahlgutes Scherkräfte sind dabei nicht in einer bestimmten Richtung orientiert, sondern wirken von allen Seiten, Die Teilchen werden suf einer aus mehreren Kreisbogen zusammengesetzten bahn durch den Scherspalt bewegt, wobei mehrmals Beschleu-@igungs- und Verzögerungskräfte auf dieselben einwirken.
• Durch die keilförmige Einzugszone 6 wird das Eindringen des Mahlgutes in den Scherspalt 7 erleichtert.
• In Ab^nderung dieses Ausführungsbeispieles ist es möglich, die Reibfläche 4 des Reibkörpers 2 in gleicher Weise wie beim Reibkörper 3 als Kreisringfläche auszubilden0 Die in der E5igo 2 abgebildete Vorrichtung 19 besitzt ebenfalls zwei reibkörper 20, 21 mit kreisringförmigen Reibflächen. Dabei ist der Reibkörper 21 zur Einstellung des Scherspaltes 22 in bleinner Weise wie oben ausgeführt, axial verschiebbar abgestützt und zusätzlich mit einem Drehantrieb 23 versehen. Der wei-Dkörper 20 ist ebenfalls schwingend angeordnet und trägt einen Vibrator 24, durch den eine Druckleitung 25 in den zwischen den Reibkörpern 20, 21 gebildeten Druckraum führt. Das Mahlgut wird über eine nicht gezeigte Pumpe in diesen Druckraum gefördert und von dort durch den Scherspalt 22 gepreßt Die rotierende Bewegung des reibkörpers 21 erleichtert das Pressen des Mahlgutes durch den Scherspalt.
• Bei der in der Fig. 3 gezeigten Vorrichtung ist zwischen zwei Reibkörpern 26, 27, von denen der eine Reibkörper 26 ortsfest und der andere Reibkörper 27 über einen Druckzylinder 28 axial verschiebbar gehalten ist, ein weiterer Reibkörper 29 angeordnet, so daß zwei Scherspalte 30, 31 entstehen. Dem Reibkörper 29 ist ein Vibrator 32 zugeordnet, durch den der Reibkörper 29 in eine schwingende, kreisförmige Bewegung gesetzt wird. Weiterhin weist der Reibkörper 29 eine nicht gezeigte Durchtrittsöffnung auf, so daß die beiden Scherspalte 30, 31 von einer Druckleitung 33 mit Mahlgut beaufschlagbar sind. Die Leistung dieser Vorrichtung wird durch die beiden Scherspalte 30, 31 verdoppelt. In Abänderung dieses Ausführungsbeispieles ist es auch moglich, den Reibkörper 29 ohne Durchtrittsöffnung herzustellen. Dies macnt es zwar-erforderlich, daß das Mahlgut den beiden Scherspalten 30, 31 über getrennte Druckleitungen zugeführt werden muß, bietet aber gleichzeitig die Möglichkeit, beispielsweise mit nur einer Vorrichtung zwei verschiedene Farbtöne zu dispergieren0 Weiterhin ist es möglich, den von den Reibkörpern 2, 3 begrenzten Druckraum 13 mit an sich bekannten Rührelementen auszurüsten oder mit Kugeln oder dglo zu füllen. Wenn die Reibflächen mit Rillen, Nuten oder dgl. versehen werden, ist es möglich, diese Vorrichtungen auch zum Mahlen von Getreide, Salz, Kakao oder dglo einzusetzen.

Claims (1)

1. P a t e n t a n s p r ü c h e :

   1. Verfahren zur Feinstzerkleinerung und Dispergierung von insbesondere pastösem Mahlgut, bei dem das Mahlgut durch mindestens einen einstellbaren und von zwei Reibkörpern begrenzten Scherspalt bewegt und zerrieben wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Mahlgut bei gleichzeitiger schwingender Bewegung mindestens eines Reibkörpers (2, 3, 20, 21, 26, 27, 29) parallel zum Scherspalt (7, 22, 30, 31) unter Druck durch den aus zwei zueinander parallelen Reibflächen (4, 5) gebildeten Scherspalt (7, 22, 30, 31) gepreßt wird.

   2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit mindestens einem durch zwei gegeneinander verstellhare Reibkörper begrenzten Scherspalt, d a d u r c n g e k e n n z e i c h n e t daß die Reibkörper (2, 3, 20, 21, 26, 27, 29) parallel zueinander verlaufende Reibflächen (4, 5) aufweisen und daß mindestens einem Reibkörper (3, 20, 29) ein Schwingantrieb (11, 24, 32) zugeordnet und dem Scherspalt (7, 22, 30, 31) ein Druckraum (13, 15) für das Mahlgut vorgeschaltet ist0 Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, die Reibkörper (2, 7) vorzugsweise kreisringförmige Reibflächen (5) aufweisen und mindestens ein Teil des Druckraumes (13) von den Reibkörpern (2, 3) begrenzt ist.

   4. Vorrichtung nach Anspruch 2 und/oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Druckraum (13, 15) durch eine Förderpumpe mit Mahlgut beaufschlagbar ist, . Vorrichtung nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, a3 der Druckraum (13, 15) einen vorgespannten Druckkolben (17) aufweist.

   6. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 - 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Druckraum (13) mit mindestens einem Rührelement bestickt istO 7. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 - 5, d a d u r c h g e k e r. n z e i c h n e t daß der Druckraum (13) mit Kugeln oder dgl. gefüllt ist.

   8. Vorrichtung nach anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der Schwingantrieb im Reibkörper angeordnet ist.

   9. Vorrichtung nach Anspruch L und/oder 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der schwingende reibkörper (3, 20, 29) vorzugsweise eine harmonische, kreisförmige Schwingung ausführt.

   10. Vorrichtung nach niindestens einem der Ansprüche ^ - 9, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß zwischen zwei ortsfesten Reibkörpern (26, 27) ein bewegbarer Reibkörper (29) angeordnet ist.

   llo Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß der schwingende Reibkörper (29) eine Durchtrittsöffnung aufweist.

   12. Vorrichtung nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n z e i c l n c t daß der schwingende Reibkörper (29) geschlossen ausgebildet ist0 13. Vorrichtung nach mindestens einem der Ansprüche 2 - 12, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t daß die Reibflächen (4, 5) mit Rillen, Nuten oder dgl.

   versenken sind,