DE2340726C2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Dispergieren und Feinmahlen von Feststoffen in einem flüssigen Dispersionsmittel - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Bei einer derartigen aus der DE-AS 12 49 649 bekannten Vorrichtung erfolgt das Vormischen von Feststoffen mit flüssigem Dispersionsmittel in nicht näher beschriebenen, der Vorrichtung in irgendeiner Weise vorgeordneten Mischern. Das aus Feststoffen und Dispersionsmittel bestehende Gemisch wird — wenn es pastenförmig ist — mitttels einer gesonderten Dosiereinrichtung der mit einer Schnecke versehenen Einrichtung zugeführt, die ausschließlich dazu dient, dieses pastöse Gemisch in die nachgeordnete Rührwerksmühle einzubringen. Wenn das aus Feststoffen und Dispersionsmittel bestehende Gemisch niedrigviskos ist, wird es der Rührwerksmühle mittels Dosierpumpen od. dgl. zugeführt.

Aus der DE-PS 11 09 988 ist es bekannt, einer Rührwerksmühle einen Mischer vorzuordnen, in dem Feststoffe mit flüssigem Dispersionsmittel vorgemischt werden. Dieses Gemisch wird dann über eine Pumpe der Rührwerksmühle zugeführt, in der es dispergiert und feingemahlen wird.

Für beide bekannten Vorrichtungen gilt, daß das Mahlgut, d. h. das aus Feststoffen und Dispersionsmittel bestehende Gemisch der Rührwerksmühle in vordispergiertem, also vorgemischtem, pumpenfähigem Zustand zugeführt werden muß. Zum Vormischen bzw. Vordispergieren werden im allgemeinen großvolumige Mischmaschinen bzw. Rührwerke eingesetzt, in welchen die Feststoffe und das flüssige Dispersionsmittel miteinander in Kontakt gebracht werden. Abgesehen von dem großen apparativen Aufwand, den solche Vormischmaschinen erfordern, ist die Qualität der Vormischung nicht so gut, als daß nicht noch eine beträchtliche Zahl von-Feststoff-Agglomeraten erheblicher Größe vorhanden wäre, da bei solchen Vormischmaschinen die einzelnen zu mischenden Komponenten nur mit einer statistischen Wahrscheinlichkeit erfaßt werden. Die Leistung der Rührwerksmühle, der diese vorgemischten Feststoffe und flüssigen Dispersionsmittel zugeführt werden wird, wird wegen der erwähnten Feststoff-Agglomerate erheblich verringert. Hinzu kommen die durch die Feststoff-Agglomerate bedingten Schwierigkeiten in den

ίο Dosierpumpen und Rohrleitungen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art so auszugestalten, daß mit geringem apparativem Aufwand eine zuverlässige Vormischung von Feststoffen mit Dispersionsmittel bei gleichzeitiger Steigerung der Arbeitsleistung der Rührwerksmühle erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Kennzeichnungsteiles des Anspruches 1 gelöst Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen wird erreicht daß i.i der Mischschnecke eine ausgezeichnete, weitgehend agglomeratfreie kontinuierliche Vormischung der Feststoffe und des flüssigen Dispersionsmittels erfolgt Die Feststoffe einerseits und das — in diesem Verfahrensabschnitt flüssige oder verflüssigbare — Dispersionsmittel werden der Mischschnecke getrennt zugeführt in dieser vorgemischt und ohne zeitliche und räumliche Unterbrechung in einen Mahlprozeß in der nachgeordneten Rührwerksmühle überführt Der Mahlbehälter dieser Rührwerksmühle ist zu 40 bis 80% mit Mahlhilfskörpern gefüllt Wesentlich ist daß die Feststoffe einerseits und das Dispersionsmittel andererseits dosiert getrennt voneiaander unmittelbar der kontinuierlichen Einrichtung mit der Mischschnecke aufgegeben werden. Da die mit einer Mischschnecke versehene Einrichtung kontinuierlich mit z. B. einem pulverförmiger) Feststoff und einem zugehörigen z. B. flüssigen Dispersionsmittel im richtigen Verhältnis dosiert beschickt wird, ist die Einrichtung mit der Mischschnecke mit einem Mengendurchsatz betreibbar, der dem Vielfachen des sonst üblichen entspricht Bei dieser Art der Beschickung wird unter dem Einfluß der unmittelbaren Scherkrafteinwirkung die Bildung von Sekundär-Agglomeraten der pulverförmigen Feststoffe vermieden. Durch das direkte Ineinanderübergehen von Vormisch- und Feinmahl- und Dispergierprozeß wird die Arbeitsleistung der Rührwerksmühle wesentlich gesteigert und ein erheblich einheitlicheres Endprodukt erhalten, als bei den herkömmlichen Verfahren, wie sie einleitend beschrieben sind.

Für viele Anwendungrfälle wird es ausreichend sein, wenn die Rührwelle und die Mischschnecke mit derselben Drehzahl betrieben werden. In diesem Falle ist es von Vorteil, wenn die Mischschnecke und die Rührwelle miteinander verbunden sind, so daß sie einen gemeinsa men Antrieb haben können. Eine größere Flexibilität wird aber — wenn dies notwendig ist — durch die Maßnahmen nach Anspruch 2 erreicht

Für bestimmte Anwendungsfälle kann es vorteilhaft sein, wenn einzelne Komponenten der Vorrichtung mit der Mischschnecke nicht zusammen mit den anderen Komponenten zugegeben werden, sondern erst zu einem späteren Zeitpunkt Für diesen Fall sind die Maßnahmen nach Anspruch 3 von Vorteil. Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nach folgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung. Es zeigt

F i g. 1 eine Vorrichtung gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung im Längsschnitt und

F i g. 2 eine abgewandelte Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung ebenfalls in schematischer Darstellung im Längsschnitt

Bei der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung schließt sich an eine als Schneckenmaschine ausgebildete Einrichtung A zum Fördern und Mischen unmittelbar eine Rührwerksmühle B an. Die Einrichtung A weist eine Mischschnecke 1 auf, die in einem Gehäuse 2 untergebracht ist Das Gehäuse 2 ist oiit einem Doppelmantel 3 mit einer Eintrittsöffnung 4 und einer Austrittsöffnung 5 für ein Heiz- oder Kühlmedium versehen. Die Mischschnecke 1 befindet sich auf einer Welle 6, welche in Lagern 7 geführt ist Der Antrieb erfolgt über ein Antriebsritzel 8. Antriebsseitig ist das Gehäuse 2 der Einrichtung A von einem Zufuhrtrichter 9 unterbrochen. Diesem Zufuhrtrichter 9 sind zwei Dosiereinrichtungen 10,11 unmittelbar vorgeordnet Beide Dosiereinrichtungen 10, 11 sind so ausgestaltet, daß sie zur Dosierung von rieseffähigen Feststoffen dienen, wobei einer der Feststoffe ein durch beispielsweise Temperatureinwirkung und/oder Druck verflüssigbares Dispersionsmittel ist, in welchem der andere Feststoff dispergiert bzw. gemahlen wird.

Die Rührwerksmühle B weist einen mit dem Gehäuse 2 der Einrichtung A verbundenen Mahlbehälter 12 auf, der mit einem Doppelmantel 13 mit einer Eintrittsöffnung 14 und einer Austrittsöffnung 15 für ein Heiz- bzw. Kühlmedium versehen ist Eine Rührwelle 16 ist bei diesem Ausführungsbeispiel mit der Antriebs-Achse 6 der Einrichtung A fest verbunden. Auf der Rührwelle 16 sind Rührscheiben 17 befestigt deren Form an das jeweils zu behandelnde Mahlgut angepaßt ist Der Mahlbehälter 12 ist teilweise mit Mahlkörpern 18 gefüllt, deren Art, Menge und Größe ebenfalls dem Mahlgut angepaßt ist

Zur Trennung der Mahlkörper 18 von dem feingemahlenen und dispergierten Mahlgut dient eine Trenneinrichtung, die hier durch eine sogenannte Ringspalttrenneinrichtung gebildet ist Diese wird durch einen an dem Mahlbehälter 12 befestigten Ring 19 und eine mit der RührweMe 16 umlaufende Scheibe 20 gebildet. Zwischen dem Ring 19 und der umlaufenden Scheibe 20 wird ein endlicher Spalt eingestellt, der gleich oder kleiner als der halbe Durchmesser der kleinsten verwendeten Mahlkörper 18 ist

Bei der Vorrichtung nach Fig.2 sind eine ebenfalls als Schneckenmasehine ausgebildete Einrichtung A' zum Fördern und Mischen und eine Rührwerksmühle B' winklig zueinander angeordnet. Die Einrichtung A' und die Rührwerksmühle B' besitzen in diesem Ausführungsbeispiel in der Zeichnung nicht näher dargestellte gesonderte Antriebe mit gleicher oder unterschiedlicher Drehzahl.

In einem Gehäuse 26 der Einrichtung A'befindet sich eine Mischschnecke 27 auf einer Welle 28. Die Lagerung der Welle 28 ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Das Gehäuse 26 weist einen Doppelmantel 29 mit einer Eintrittsöffnung 30 und einer Austrittsöffnung 31 für ein Heiz- bzw. Kühlmedium auf. Das Gehäuse 26 ist antriebsseitig von einem Zufuhrtrichter 32 unterbrochen. Die Einrichtung A'ist unmittelbar mit dem Mahlbehälter 33 der Rührwerksmühle B' verbunden. Der Mahlbehälter 33 ist mit einem Doppelmantel 34 mit einer Eintrittsöfnung 35 und einer Austrittsöffnung 36 für ein Kühl- <?<ier Heizmedium versehen. In dem Mahlbehälter 33 ist eine Rührwelle 37 mit Rührscheiben 38 angeordnet, die in einer Lagerung 39 drehbar gelagert ist. Im Mahlbefiälter 33 sind Mahlkörper 40 enthalten. Auch hier entspricht die Form der Rührscheiben 38 und die Art Menge und Größe der Mahlkörper 40 dem jeweiligen Mahlgut Am oberen Ende des Mahlbehälters 33 dient eine Trenneinrichtung 41, die hier als Zylindersieb dargestellt ist zum Abscheiden der Mahlkörper 40 von dem Mahlgut Letzteres verläßt über einen Auslauf 42 die Rührwerksmühle B'.

Zur kontinuierlichen Dosierung von Feststoffen dient eine dem Zufuhrtrichter 32 unmittelbar vorgeordnete Dosiereinrichtung 43. Ein flüssiges Dispersionsmittel wird mit einer als Dosierpumpe ausgebildeten Dosiereinrichtung 44 über eine Rohrleitung 45 der Einrichmng Λ'zugeführt Es ist eine weitere als Dosierpumpe ausgebildete Dosiereinrichtung 46 vorgesehen, mit der über eine entsprechende Leitung 47 eine in diesem Fall flüssige Komponente der Mischschnecke 27 im Bereich zwischen dem Zufuhrtrichter 32 und der Rührwerksmühle ß'zugeführt wird.

Für Fälle, wo mehrere unterschiedliche Feststoffe oder mehrere unterschiedliche Dispersionsmittel eingesetzt werden, muß die Dosierung für jeden Feststoff bzw. jedes Dispersionsmittel getrem:. erfolgen. Es ist in Einzelfällen möglich, daß Feststoffe bzv. Dispersionsmittel mit ähnlichen Dosiereigenschaften diese vorher zusammengefaßt und vorgemischt und dann gemeinsam über nur eine Dosiereinrichtung zugegeben werden.

Die Einrichtungen A bzw. A'können auch als mehrwellige Schneckenmaschinen ausgebildet sein.

Nachfolgend wird ein Vergleichsversuch beschrieben:

Es soll eine Druckfarbe aus 200 kg Ruß und 800 kg Bindemittel hergestellt werden.

Die Herstellung nach dem Stand der Technik sieht vor, Ruß und Bindemittel zunächst vorzumischen. Hierzu wird ein Mischkessel von ca. 1500 1 Inhalt und ein Mischgerät verwendet, welches als Dissolver bekannt und in der betrieblichen Praxis üblich ist. Für den genannten Ansatz ist ein Dissolver mit einer Antriebsleistung von 44 kW notwendig. Zunächst wird das Bindemittel in dem Mischkessel vorgelegt und dann der Ruß bei angetriebenem Dissolver kontinuierlich zugegeben. Um eine für eine weitere Feinmahlung und Dispergierung in einer Rührwerksmühle ausreichende Vormischung zu erzielen, muß die Vormischung im Dissolver etwa 40 Minuten durchgeführt werden. Im Anschluß daran wird der mit Bindemittel vorgerrischte Ruß mit einer entsprechenden Dosierpumpe aus dem Sumpf des Mischkessels gesaugt und einer Rührwerksmühle mit einem Mahlbehältervolumen von 1251 dosiert zugeführt. Diese Rührwerksmühle ist mit einem Antriebsmotor von 80 kW ausgerüstet. Für das Feinmahlen des Ansatzes in der Rührwerksmühle wird eine Gesamtdurchlaufzeit von 80 Minuten benötigt.

Wenn für die gleiche Aufgabe eine Vorrichtung nach dvT Erfindung eingesetzt wird, dann weist die mit einer Mischschnecke ausgerüstete Einrichtung zum Fördern und Mischen eine Antriebsleistung von 11 kV/ auf. Diese Einrichtung ist mit dem Mahlbehälter einer Rührwerksmühle mit einem Mahlbehältervolumen von 125 I fest verbunden, d h. der Mischraum der Einrichtung geht ohne räumliche Trennung in den Mahlraum der Rührwerksmühle über. Die Rührwelle ist mit gleichen Rührelementen bestückt, wie die beim vorstehend geschilderten Vergleichsversuch eingesetzte Rührwerksmühle. Jetzt wird sowohl das Bindemittel als auch der Ruß in einem kontinuierlichen Strom im richtigen Mengenverhältnis, nämlich 4 : 1, kontinuierlich und unmittelbar in die mit einer Mischschnecke versehene Einrich-

tung zum Fördern und Mischen eingegeben. In dieser Einrichtung werden der Ruß und das Bindemittel kontinuierlich intensiv gemischt, wobei der Mischvorgang direkt in einen Mahlprozeß innerhalb der Rührwerkswelle übergeht. Überraschenderweise wird hierbei nur eine Durchlaufzeit von 60 Minuten benötigt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

10

15

2S

25

30

35

40

45

50

55

60

55

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   !.Vorrichtung zum kontinuierlichen Dispergieren und Feinmahlen von Feststoffen in einem flüssigen Dispersionsmittel mit einem Mahlbenälter zur. Aufnahme von Feststoffen und Dispersionsmittel, mit an einer umlaufend antreibbaren Rührwelle befestigten Rührelementen und einer Mahlkörperfüllung im Mahlbehälter, mit einer Dosiereinrichtung für die Feststoffe und das Dispersionsmittel, mit einer der Dosiereinrichtung unmittelbar nachgeschalteten Einrichtung zum Fördern der Feststoffe mit dem Dispersionsmittel in den Mahlbehälter, wobei diese Einrichtung eine Schnecke aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß getrennte Dosiereinrichtangen (10,11; 43,44,46) für Feststoffe und Dispersionsmittel der mit der Schnecke versehenen Einrichtung vorgeschaltet sind, und daß die Schnekke als Mischschnecke (1, 27) ausgebildet ist, so daß die Vormischung der Feststoffe mit dem Dispersionsmittel ausschließlich durch die Mischschnecke erfolgt.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischschnecke (27) unabhängig von der Rührwelle (37) antreibbar ist
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dosiereinrichtungen (43, 44,46) an verschiedenen Stellen in die Mischschnekke (27) einmünden.