DE4316301A1 - Mahlvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Mahlvorrichtung zum Mahlen oder Anreiben von Agglomeraten, insbesondere von Agglomeraten dispergierter Metalloxide, nach dem Oberbegriff des Anspru­ ches 1.

Bei der Herstellung von Magnet-Tonbändern besteht die Not­ wendigkeit, verschiedene Metalloxide, nämlich die magneti­ sierbaren Metalloxide für die Oberschicht, sowie Titandioxid (TiO₂) für die mechanischen Bandeigenschaften auf dessen Rückseite möglichst gleichmäßig verteilt auf das Trägermate­ rial des Magnetbandes aufzubringen. Hierzu ist es bekannt, das Metalloxid zu dispergieren, entweder in einer wäßrigen Lösung oder mit THF (Tetrahydrofuran). Das so dispergierte Metalloxid wird dann in eine Mahlvorrichtung eingebracht, um das auch in Dispersion zur Brückenbildung und zur Bildung von Agglomeraten neigende Metalloxid anzureiben, daß heißt die Agglomerate weitestgehend aus der Metalloxid-Dispersion oder -Aufschlämmung zu entfernen, um nachfolgend das fein verteilte Metalloxid in einer gleichmäßigen Schicht auf das Trägermaterial des späteren Magnet-Tonbandes aufbringen zu können. Bei dem Mahl oder Anreibevorgang ist es somit not­ wendig, die sich in der Metalloxid-Dispersion befindlichen Agglomerate, Nester und Stippen möglichst weitestgehend zu entfernen.

Eine bekannte Mahlvorrichtung zum Mahlen oder Anreiben von Agglomeraten, welche sich in Metalloxid-Dispersionen befin­ den, umfalt ein im wesentlichen vertikal stehendes zylinder­ förmiges Gehäuse. Im Inneren des Gehäuses befindet sich eine Vielzahl von Mahlkörpern, beispielsweise Kugeln aus Stahl oder ZrO₂. Weiterhin verläuft im wesentlichen ko-axial zur Längsachse des Gehäuses eine von außen antreibbare Welle in Längsrichtung durch das Gehäuse. Auf der Welle ist eine Mehrzahl von Mahlscheiben drehfest gelagert, so daß bei ei­ ner von außen her erwirkten Drehung der Welle die hieran an­ geordneten Mahlscheiben entsprechend mitdrehen. Das disper­ gierte Metalloxid wird dem Gehäuse an einem seiner freien Ende zugeführt und durchströmt das Gehäuse in Axialrichtung, bis es am gegenüberliegenden Endbereich des Gehäuses austre­ ten kann. Im Zuge des Durchströmens des zylindrischen Gehäu­ ses muß die Dispersion die kugelförmigen Mahlkörper umströ­ men. Diese Mahlkörper werden durch die Drehung der Welle und damit durch die Drehung der Mahlscheiben in ständiger Bewe­ gung gehalten und zerreiben die in der Metalloxid-Dispersion befindlichen Agglomerate, so daß eine im wesentlichen agglo­ meratfreie Metalloxid-Dispersion wieder aus dem Gehäuse aus­ tritt.

Diese bekannte Mahlvorrichtung zum Mahlen oder Anreiben von Agglomeraten dispergierter Metalloxide weist einige Nach­ teile auf. So bildet sich im Laufe der Zeit aufgrund der Zerreibkräfte sogenannter Mahlschrott, daß heißt im Laufe der Zeit bildet sich von den Mahlkörpern Abrieb, der sich in nachteiliger Weise ansammeln kann.

Weiterhin ist bei der bekannten Mahlvorrichtung, die nach Art einer Kugelmühle arbeitet, der Nachteil gegeben, daß die das Gehäuse durchströmende Dispersion den Weg des geringsten Widerstandes durch die kugelförmigen Mahlkörper nimmt, so daß insbesondere die Zonen zwischen den sich drehenden Mahl­ scheiben, wo an sich die intensiveste Zerreibwirkung auf die Agglomerate erzeugt werden würde, von der Dispersion wenig oder gar nicht durchströmt werden. Hieraus wiederum kann sich eine ungleichmäßige Verteilung der Metalloxide in der gewonnenen angeriebenen Dispersion ergeben.

Weiterhin stellt das Eigengewicht der Mahlkörper einen schwer vorhersehbaren bzw. berechenbaren Verfahrensparameter dar. Auch ist der Austausch beschädigter Mahlkörper und/oder Mahlscheiben aufwendig, genauso wie das Auswechseln von Mahlkörpern einer bestimmten Größe gegen Mahlkörper einer anderen Größe, um gegebenenfalls andere Verfahrensparameter erzielen zu können.

Schließlich stellt bei derartigen bekannten Mahlvorrichtun­ gen die Kühlung der gesamten Mahlvorrichtung ein erhebliches Problem dar. Die bei dem Mahlen oder Anreiben auftretenden thermischen Belastungen können ganz erheblich sein und eben­ falls schwer zu steuernde Verfahrensparameter darstellen.

Demgegenüber ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Mahlvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 so auszubilden, daß Agglomerate dispergierter Metalloxide zu­ verlässig entfernt werden und die Metalloxide möglichst ho­ mogen in der gewonnenen Dispersion verteilt sind.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale.

Eine erfindungsgemäße Mahlvorrichtung zum Mahlen oder Anrei­ ben von Agglomeraten, insbesondere von Agglomeraten disper­ gierter Metalloxide, weist ein im wesentlichen vertikal ste­ hendes, zylindrisches Gehäuse auf, welches mit der agglome­ rathaltigen Dispersion kontinuierlich von unten oder oben her beschickt wird und seinerseits in seinem Inneren eine Vielzahl von Mahlkörpern aufweist, welche sich gegenüber dem Gehäuse bewegen und die zum Mahlen oder Anreiben nötigen Zerreibkräfte auf die Agglomerate aufbringen, wobei die im wesentlichen agglomeratfreie Dispersion das Gehäuse an des­ sen oberen oder unteren Endbereich verläßt. Erfindungsgemäß gekennzeichnet ist diese Mahlvorrichtung dadurch, daß die Vielzahl von Mahlkörpern im Inneren des Gehäuses auf stock­ werkartig übereinanderliegenden, für die Dispersion durch­ lässigen Trennböden liegen, wobei die Mahlkörper durch Schwingbewegungen des Gehäuses die Zerreibkräfte auf die Ag­ glomerate aufbringen.

Es erfolgt hierdurch eine schonende aber gründliche Anrei­ bung der Agglomerate, da insbesondere die bei einer bekann­ ten Mahlvorrichtung vorhandenen Mahlscheiben nicht mehr vor­ handen sind, die das Gehäuse durchströmende Dispersion somit im wesentlichen über den vollen Querschnitt des Gehäuses hinweg dieses durchströmen kann. Es können sich somit keine Nester oder Hinterschneidungen bilden, in denen die Anreib­ wirkung verschlechtert oder aufgehoben ist. Weiterhin er­ folgt durch die Schwingbewegungen des Gehäuses, mit denen die Mahlkörper veranlaßt werden, die Zerreibkräfte auf die Agglomerate aufzubringen eine ständige Durchmischung der Mahlkörper im Sinne einer ständigen Zufallsbewegung der dortigen Mahlkörper gegenüber der gleichmäßigen Rührbewe­ gung, die bei der bekannten Mahlvorrichtung vorliegt. Auch hierdurch wird die Anreib-Wirkung intensiviert, ohne die Struktur der Metalloxide zu zerstören.

Durch die Anordnung der Mahlkörper auf stockwerkartig über­ einanderliegenden, für die Dispersion durchlässigen Trennbö­ den wird die Gewichtskraft der Mahlkörper, welche einen nicht unerheblichen Verfahrensparameter darstellt, berechen­ bar und somit das Mahl oder Anreibeergebnis vorab einstell­ bar.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die einzelnen Mahlkörper können beim Gegenstand der vorlie­ genden Erfindung weitestgehend beliebige Formgebung haben.

Besonders bevorzugt sind jedoch kugelförmige Mahlkörper, da­ mit ihnen erfahrungsgemäß die besten Arbeitsergebnisse zu erwarten sind.

Sind die Trennböden abnehmbar an einer Mittelsäule gehalten, welche im wesentlichen koaxial innerhalb des Gehäuses ver­ laufend angeordnet ist, lädt sich die gesamte erfindungsge­ mäße Mahlvorrichtung in vorteilhafter Weise schnell und ein­ fach demontieren, so daß beschädigte Mahlkörper oder Mahlku­ geln ausgetauscht werden können, Mahlkörper oder Mahlkugeln anderer Formgebung und/oder anderen Durchmessers eingesetzt werden können und dergleichen mehr.

Vorteilhafterweise ist die Mittelsäule, welche die Trennbö­ den hält, innengekühlt. Hierdurch läßt sich die Kühlwirkung im wesentlichen direkt in den Prozeß hineinbringen, so daß eine besonders effektive Kühlung während des Mahl- oder An­ reibevorganges gewährleistet ist.

Die durchlässigen Trennböden, welche die Mahlkörper tragen, sind bevorzugt als Siebböden ausgebildet, so daß eine wei­ testgehend ungehemmte Durchströmung dieser Trennböden durch die Dispersion möglich ist.

Um die Demontage der erfindungsgemäßen Mahlvorrichtung zu erleichtern und um einen ungehinderten Zugriffin das Innere des Gehäuses zu haben, hat das Gehäuse vorteilhafterweise einen abnehmbaren Deckel. Weiterhin ist das Gehäuse bevor­ zugt axial in Segmente unterteilt.

Die Schwingbewegungen des Gehäuses, mittels denen die Zer­ reibkräfte auf die Agglomerate aufgebracht werden sind vor­ teilhafterweise Drehschwingungen. Die durch die Drehschwin­ gungen im Inneren des Gehäuses hervorgerufenen Rutsch- oder Kollerbewegungen der Mahlkörper bewirken eine besonders in­ tensive aber gleichzeitig schonende Bearbeitung der disper­ gierten Metalloxide bzw. derer Agglomerate.

Weitere Einzelheiten, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Zeichnung.

Fig. 1 der Zeichnung zeigt eine vereinfachte vertikale Schnittdarstellung durch eine mögliche Ausgestaltungsform einer erfindungsgemäßen Mahlvorrichtung.

Fig. 2 zeigt eine vereinfachte vertikale Schnittdarstellung durch eine Ausführungsform des Mahlraums 82.

Fig. 3 ist eine Detaildarstellung des Trennbodens 66.

Fig. 4 ist eine Detaildarstellung des Trennbodens 68.

Fig. 5 ist die Detaildarstellung einer anderen Ausführungs­ form des Trennbodens 68.

Die in Fig. 1 insgesamt mit 2 bezeichnete Mahlvorrichtung um­ fast im wesentlichen ein Gehäuse 4, welches die dargestellte kreiszylindrisch-langgestreckte Formgebung haben kann. Das Gehäuse 4 ruht endseitig auf einem Sockel 6, der wiederum mit einem Schwingungsgenerator verbindbar ist, so daß das gesamte Gehäuse 4 in Schwingbewegungen versetzt werden kann.

Das Gehäuse 4 ist an dem dem Sockel 6 gegenüberliegenden Endbereich von einem Deckel 8 verschlossen. Der Innenraum des Gehäuses 4 wird von einer mittig, bevorzugt koaxial zur Längsrichtung des Gehäuses 4 verlaufenden Säule 10 durch­ setzt. Die Säule 10 ist innen hohl und an dem dem Deckel 8 benachbarten Ende verschlossen. Am unteren Ende weist die Säule 10 einen Anschlußflansch 12 auf, mit dem die Säule 10 mit einem Basisabschnitt 14 der Mahlvorrichtung 2 verbunden ist, der zwischen dem zylindrischen Gehäuse 4 und dem Sockel 6 angeordnet ist.

In dem Basisabschnitt 14 verläuft eine Mehrzahl von Zu- und Ableitungen, nämlich eine Zuleitung 16 für eine Kühlflüssig­ keit, beispielsweise Wasser, welche zu einer Kühlwendel 18 im Inneren der Säule 10 führt. Nachdem das Kühlwasser von der Zuleitung 16 kommend die Kühlwendel 18 vollständig durchströmt hat, wird es über eine Rücklaufleitung 20 zu ei­ nem Ablaß 22 geführt.

Weiterhin ist in dem Basisabschnitt 14 eine Zuleitung 24 ebenfalls für eine Kühlflüssigkeit, beispielsweise Wasser vorgesehen. Die Zuleitung 24 steht mit einem zylindrisch ausgebildeten Kühlraum 26 in Verbindung, der zwischen einer Innenwand 28 und einer Außenwand 30 des zylindrischen Gehäu­ ses 4 ebenfalls zylindrisch umlaufend ausgebildet ist. Das von der Zuleitung 24 kommende Kühlwasser durchströmt den Kühlraum 26 und tritt an einem Ablaß 32 aus.

Des weiteren ist in dem Basisabschnitt 14 eine Zuleitung 34 vorgesehen, mit der die mittels einer geeigneten Flüssigkeit dispergierten Metalloxide in das Innere des Gehäuses 4 ein­ bringbar sind. Die Zuleitung 34 steht mit einem Vorlageraum 40 in Verbindung, der im Nahbereich des Anschlußflansches 12 der Säule 10 vorgesehen ist. In dem Deckel 8 des Gehäuses 4 ist ein Ablaß 38 ausgebildet, der beispielsweise koaxial fluchtend zu der Säule 10 angeordnet sein kann. Der Ablaß 38 dient zur Abgabe des behandelten dispergierten Metalloxides.

Das Gehäuse 4 der Mahlvorrichtung 2 ist in mehrere Segmente unterteilt, wobei in der Darstellung gemäß der Zeichnung zwei derartiger Segmente 42 und 44 vorgesehen sind. Hierbei ist das untere Segment 42 mittels einer in der Zeichnung nicht näher ausgeführten Verbindungsvorrichtung, beispiels­ weise einer Verschraubung oder einer Schnellspannvorrichtung oder dergleichen unter Dazwischenschaltung von Dichtelemen­ ten 46, beispielsweise O-Ringen im Bereich eines Flansches 48 auf einen entsprechenden Gegenflansch 50 des Basisab­ schnittes 14 aufgesetzt und mit diesem flüssigkeitsdicht verbunden. In ähnlicher Weise ruht das obere Segment 44 un­ ter Dazwischenschaltung von Dichtelementen 52, beispiels­ weise O-Ringen, mit einem Flansch 54 auf einem entsprechen­ den Gegenflansch 56 des unteren Segmentes 42. Die Verbindung der beiden Segmente 42 und 44 im Bereich der Flansche 54 und 56 erfolgt flüssigkeitsdicht ebenfalls über geeignete Spann­ mittel, Schrauben oder dergleichen.

Der Deckel 8 ist auf das obere freie Ende des oberen Segmen­ tes 44 unter Dazwischenschaltung von Dichtelementen 58, bei­ spielsweise O-Ringen, mit einem Flanschabschnitt 60 in An­ lage mit einem entsprechenden Gegenflansch 62 des oberen Segmentes 44. Auch diese Verbindung wird über entsprechende Spannmittel, Schrauben oder dergleichen flüssigkeitsdicht gehalten.

Selbstverständlich ist die vorliegende Erfindung nicht auf die dargestellte Ausführungsform mit zwei koaxial übereinan­ dergesetzten Segmenten 42 und 44 begrenzt; es lassen sich vielmehr je nach den Anforderungen entsprechend viele derar­ tiger Segmente übereinander setzten. Im Falle von drei oder vier übereinandergesetzten Segmenten wäre dann die Säule 10 entsprechend zu verlängern, was sich dadurch problemlos be­ werkstelligen läßt, daß der Anschlußflansch 12 der Säule 10 mit dem Basisabschnitt 14 nicht verschraubt ist, sondern dort beispielsweise über eine Steckverbindung oder derglei­ chen unter Dazwischenschaltung von Dichtelementen 64, bei­ spielsweise O-Ringen, lösbar gehalten ist. Hierdurch lädt sich im Bedarfsfall eine Säule 10 gegen eine andere Säule anderer Länge austauschen.

In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Säule 10 von drei Trennböden 66, 68 und 70 koaxial umgeben. Der Trennboden 66 ist hierbei im Nahbereich des Anschlußflan­ sches 12 der Säule 10 vorgesehen. Die axiale Fixierung der Höhenlage des Trennbodens 66 gegenüber dem Gehäuse 4 bzw. der Säule 10 erfolgt dadurch, daß der umlaufende Umfangsrand des Trennbodens 66 in einer entsprechend ausgebildeten Hin­ terschneidung 72 gehalten wird, welche am unteren Ende des Segmentes 44 im Bereich des dortigen Flansches 48 ausgebil­ det ist, so daß sich der Trennboden 66 mit Teilen seiner Un­ terkante an dem Gegenflansch 50 des Basisabschnittes 14 auf­ stützen kann.

In ähnlicher Weise ist der Trennboden 68 in einer Hinter­ schneidung 74 am unteren Endbereich des oberen Segmentes 44 gehalten, so daß sich Teile der Unterkante des Trennbodens 68 auf der oberen Oberfläche des Gegenflansches 56 des unte­ ren Segmentes 42 abstützen können. Zusätzlich ruht der Trennboden 68 noch auf einem ringförmig umlaufenden Stütz­ flansch 76, der an der Säule 10 angeordnet ist.

Der Trennboden 70 wird in einer Hinterschneidung 78 gehal­ ten, welche am oberen Endbereich des oberen Segmentes 44 ringförmig umlaufend ausgebildet ist. Weiterhin erfolgt eine mittige Abstützung des Trennbodens 70 mittels eines Stütz­ flansches 80 an der Säule 10.

Die Trennböden 66, 68 und 70 sind für die von dem Einlaß 34 kommende Dispersion der Metalloxide durchlässig. Vorteilhaf­ terweise sind die Trennböden 66, 68 und 70 in Form von Sieb­ böden ausgebildet.

Der Trennboden 68 (Fig. 3, 4) setzt sich aus einem Sieb/Trennboden 92 und einem Sieb-Anreibboden 93 zusammen. Der Sieb/Trennboden 92 besitzt auf der Anströmseite (Unter­ seite) ringförmige Rinnen 94, die sich konisch zur Durch­ trittsöffnung 95 verjüngen. In ähnlicher Weise besitzt der Sieb/Anreibboden 93 auf der Unterseite ringförmige Ausneh­ mungen 96 mit konischem Durchmesser und Öffnungen 95 mit rechteckigem Querschnitt. Anders als der Sieb-Trennboden 92 weist der Sieb/Anreibboden 93 auf der Oberseite ringförmige Ausnehmungen 97 mit konischem Querschnitt auf, die sich an die Öffnung 95 anschließen.

Die ringförmigen Ausnehmungen 97 werden von Planflächen 98 auf der Oberseite des Sieb/Anreibbodens 93 begrenzt.

Die ringförmige Ausnehmung 94 mit konischem Querschnitt ge­ währleistet nicht nur einen geringen Durchgangswiderstand für die zu mahlende Dispersion, sondern macht auch eine Ver­ weildauer der agglomerierten Dispersion unmöglich. Dies hat den weiteren Vorteil, daß keine Dichteverschiebungen in der Dispersion auftreten können. Der anschließende Sieb/Anreibboden 93 liegt auf dem Sieb/Trennboden 92 auf, welcher gleichzeitig als Stütze für den Sieb/Anreibboden 93 dient.

Im Gegensatz zum Sieb/Trennboden 92 weist der Sieb/Anreibboden 93 sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite ringförmige Ausnehmungen mit konischem Quer­ schnitt 96 und 97 auf, die in Verbindung mit der Öffnung 95 stehen. Die ringförmige Ausnehmung 96 auf der Unterseite des Sieb/Anreibbodens 93 begünstigt die Strömung der durchtre­ tenden Dispersion, die ringförmige Ausnehmung 97 mit koni­ schem Durchmesser auf der Oberseite des Sieb/Anreibbodens 93 ergibt aufgrund der Konizität und einer entsprechenden Win­ kelwahl zwei Anreibpunkt in Verbindung mit den Kugeln 86. Weiterhin kann die Dispersion durch die ringförmige Ausneh­ mung 97 mit konischem Querschnitt ohne Strömungswiderstand austreten, da die Kugeln die Öffnung 95 nicht verschließen können. Die Dispersion wird auf der Planfläche 98 nochmals angerieben.

Der in Fig. 4 dargestellte Trennboden 68 weist im wesent­ lichen die gleiche Ausbildung wie der in Fig. 3 abgebildete Trennboden 66 auf. Jedoch hat beim Sieb/Trennboden 92 in Fig. 4 die ringförmige Ausnehmung 94 mit konischem Quer­ schnitt die Aufgabe, zu verhindern, daß die Kugeln 86 durch die Auftriebskräfte der Dispersion die Öffnung 95 ver­ schliefen. Selbst Mahlkörper 86, die durch Abrieb einen ge­ wissen Durchmesserverlust aufweisen, können aufgrund der ko­ nisch ausgebildeten ringförmigen Ausnehmung 94 die Öffnung 95 nicht verschließen, so daß eine Verschlechterung der Durchtrittsleistung der Dispersion und damit einhergehende Dichteverschiebung vermieden wird. Der Sieb/Anreibboden 93 in Fig. 4 wirkt auf dieselbe Weise wie Sieb/Anreibboden 93 in Fig. 3.

Die in Fig. 5 dargestellte Ausführungsform des Trennbodens 68 entspricht in ihrer Funktion dem in Fig. 4 dargestellten Trennboden 68. Anstelle von Sieb/Trennboden 92 und Sieb/Anreibboden 93 besitzt der in Fig. 5 dargestellte Trennboden nur einen einzigen Siebboden 102, der die Funk­ tion des Sieb/Trennbodens 92 und des Sieb/Anreibbodens 93 gemäß Fig. 4 gleichzeitig übernimmt. Siebboden 102 weist auf der Unterseite ringförmige Ausnehmungen 94 mit konischem Querschnitt und auf der Oberseite ringförmige Ausnehmungen 97 mit konischem Querschnitt auf, die durch eine Öffnung 95 mit rechteckigem oder nahezu rechteckigem Querschnitt ver­ bunden sind. Reibkörper 86 in Kugelform, Planfläche 98 usw. haben im wesentlichen die gleiche Ausbildung und die gleiche Funktion wie bei der Ausführungsform der Fig. 4. Durch Zu­ sammenlegen von Sieb/Anreibboden und Sieb/Trennboden gemäß Fig. 4 in einen einzigen Siebboden 102 gem. Fig. 5 ist nicht nur der konstruktive Aufwand wesentlich erleichtert; durch die Verringerung der Strömungswiderstände kann auch die Dis­ persion schneller und effektiver den Siebboden durchströmen.

Fig. 2 stellt eine Ausgestaltung des Mahlraums 82 dar. Die­ ser weist einen ringförmigen Kühlraum 101 mit kegelförmigem Querschnitt auf, durch den eine Kühlflüssigkeit strömen kann. Tatsächlich dient der ringförmige Hohlraum 101 nicht nur zur zusätzlichen Kühlung der Dispersion, insbesondere wenn Niedrigsieder als Flüssigkeit verwendet werden. Er stellt auch eine zusätzliche Anreibfläche für die Dispersion daß und ermöglicht ein Verwirbeln des von unten nach oben sich bewegenden Dispersionsstroms. Durch zwangsweise Umlei­ tung der Dispersion mittels des in den Mahlraum 82 vortre­ tenden ringförmigen Kühlraums 91 mit kegelförmigem Quer­ schnitt wird zusätzlich die Bildung von Nestern und Hinter­ scheidungen in der zu mahlenden anzureibenden Dispersion vermieden, so daß eine gleichmäßige Mahlung (Anreibung) der Pigmente erreicht wird.

Der Trennboden 66 begrenzt somit nach oben hin den Vorlage­ raum 40 und zwischen der Oberseite des Trennbodens 66 und der Unterseite des Trennbodens 68 ist ein erster Mahlraum 82 definiert und zwischen der Oberseite des Trennbodens 68 und der Unterseite des Trennbodens 70 ist ein zweiter Mahlraum 84 definiert. Die beiden Mahlräume 82 und 84 sind mit Mahl­ körpern 86 und 88 gefüllt. Entgegen der zeichnerischen Dar­ stellung bedecken die Mahlkörper 86 und 88 die zugehörigen Trennböden 66 und 68 nicht nur mit einer Schicht bestimmter Höhe, sondern die Mahlräume 82 und 84 sind vollständig von den Mahlkörpern 86 und 88 ausgefüllt. Zwischen der Oberseite des Trennbodens 70 und der Innenwand des Deckels 8 ist ein Abgaberaum 90 definiert, der frei von Mahlkörpern ist und mit dem Ablaß 38 in Verbindung steht.

Die Mahlkörper 86 und 88 sind bevorzugt Kugeln aus hochfe­ stem Stahl, ZrO₂, Glas oder Keramik, je nach Art der zu mah­ lenden (anreibenden) Dispersion.

Die erfindungsgemäße Mahlvorrichtung mit dem bisher geschil­ derten Aufbau arbeitet wie folgt:
der Sockel 6 des Gehäuses 4 wird mit einer geeigneten Schwingvorrichtung verbunden, mit der Schwingungen erzeugbar sind, welche dann über den Sockel 6 auf das gesamte Gehäuse 4 übertragen werden. Nachfolgend werden die Anschlüsse 16, 22, 24, 32, 34 und 38 für Kühlwasserzu- und -ablauf bzw. für den Zulauf der Dispersion und den Ablauf der Dispersion an­ geschlossen. Die Mahlräume 82 und 84 werden mit den Mahlkör­ pern 86 und 88 geeigneter Größe gefüllt.

Im Anschluß daran wird die Schwingvorrichtung in Betrieb ge­ setzt, um das Gehäuse 4 in Schwingungen zu versetzen. Beson­ ders vorteilhaft haben sich hierbei Drehschwingungen heraus­ gestellt, welche bewirken, daß die Mahlkörper 86 und 88 in den Mahlräumen 82 und 84 Rutsch- und Kollerbewegungen rela­ tiv zueinander und relativ zu der Innenseite der Innenwand 28 und der äußeren Oberfläche der Säule 10 ausführen. Die Metalloxid-Dispersion, also beispielsweise ein in Wasser oder Tetrahydrofuran (THF) dispergiertes Titanoxid wird dann von der Zuleitung 34 aus in den Vorlageraum 40 gefördert. Die Dispersion durchtritt den Trennboden 66, durchströmt die Mahlkörper 86 in den Mahlraum 82, den Trennboden 68, dann die Mahlkörper 88 in den Mahlraum 84 und abschließend den Trennboden 70. Von dem Abgaberaum 90 aus tritt dann die Di­ spersion über den Ablaß 38 wieder aus dem Gehäuse 4 aus. Im Zuge des Durchwanderns der Mahlkörper 86 und 88, welche auf­ grund der auf das Gehäuse 4 auf gebrachten Schwingbewegungen ständig in Bewegung relativ zueinander sind werden sich in der Dispersion befindliche Agglomerate des zur Brücken- oder Stippenbildung neigenden Metalloxides angerieben, daß heißt aufgelöst, so daß sich das Metalloxid gleichmäßig in der Di­ spersion verteilt, und so eine äußerst homogene und im we­ sentlichen agglomeratfreie Dispersion über den Ablaß 38 aus dem Gehäuse 4 austritt. Die Behandlung des dispergierten Me­ talloxides ist aufgrund der kurzwegigen Roll-, Rutsch- und Kollerbewegungen der Mahlkörper 86 und 88 äußerst schonend, so daß die Feinstruktur des Metalloxides im wesentlichen nicht beeinflußt wird.

Im Gegensatz zu dem eingangs beschriebenen Mahlvorrichtungen bei denen die Mahlkörper mittels rotierend umlaufender Mahl­ scheiben in Bewegung gehalten werden, werden bei der erfin­ dungsgemäßen Mahlvorrichtung die Mahlkörper durch die über den Sockel 6 auf das Gehäuse 4 übertragenen Schwingbewegun­ gen dazu angeregt, die zur Anreibung der Agglomerate nötigen Zerreibkräfte zu erzeugen. Da hierbei im wesentlichen alle Mahlkörper 86 und 88 in Bewegung sind, können sich keine Ne­ ster oder Toträume bilden, so daß die erfindungsgemäße Mahl­ vorrichtung äußerst effizient arbeitet. Weiterhin ist der aktive Querschnitt oder Bereich, daß heißt der Querschnitt oder Bereich in dem die Mahl- oder Anreibevorgänge stattfin­ den äußerst hoch, er umfaßt nämlich im wesentlichen die ge­ samten beiden Mahlräume 82 und 84. Die Vielzahl von Mahlkör­ pern 86 und 88 stellt eine große Oberfläche dar, an der die Zerreibvorgänge stattfinden können.

Während des Mahl- oder Anreibevorganges wird das Innere der Säule 10 über die Zuleitung 16 mit Kühlflüssigkeit, insbe­ sondere Kühlwasser beschickt. Das Kühlwasser durchläuft die Kühlwendel 18 und wird dann über die Leitung 20 und den Ab­ lag 22 wieder ausgetragen. Auf ähnliche Weise wird die Zu­ leitung 24 mit einer Kühlflüssigkeit, insbesondere Wasser beschickt. Das Kühlwasser zirkuliert in dem Kühlraum 26 zwi­ schen der Innenwand 28 und der Außenwand 30 und wird dann von dem Ablaß 32 abgeführt. Da somit eine gleichzeitige In­ nen- und Außenkühlung des Gehäuses 4 bzw. der Mahlräume 82 und 84 erfolgt, lassen sich die Temperaturverhältnisse über den Querschnitt des Gehäuses 4 hinweg in besonders vorteil­ hafterweise steuern oder regeln, so daß diese Temperaturver­ hältnisse, welche einen nicht unerheblichen Betriebsparame­ ter darstellen können, kontrollierbar gemacht sind.

Die erfindungsgemäße Mahlvorrichtung zum Mahlen oder Anrei­ ben von Agglomeraten dispergierter Metalloxide stellt somit gegenüber herkömmlichen Mahlvorrichtungen eine Mehrzahl von wesentlichen Vorteilen bereit. Es ist dies zunächst die äußerst schonende aber dennoch gründliche Aufbereitung von dispergierten Metalloxiden dergestalt, daß sich in der Di­ spersion befindliche Agglomerate praktisch vollständig ent­ fernt werden können. Weiterhin lädt sich aufgrund der Mög­ lichkeit, die Temperaturverhältnisse im Inneren der Mahl­ räume 82 und 84 in weiten Bereichen beliebig steuern zu kön­ nen, der zusätzliche Betriebsparameter der Temperaturver­ hältnisse gezielt einsetzen.

Durch den segmentartig unterteilten Aufbau des Gehäuses 4 mit dem Deckel 8 ist ein schneller Zugang zu dem Mahlräumen 82 und 84 möglich. Dies wiederum schafft die Möglichkeit, die sich dort befindlichen Mahlkörper 86 und 88 in ver­ gleichsweise kurzen Zeitintervallen auf Abnutzungserschei­ nungen hin zu untersuchen und/oder gegen andere Mahlkörper, beispielsweise anderer Formgebung und/oder Dimension aus zu­ tauschen. Weiterhin kann im Bedarfsfall ein zusätzliches Segment auf das obere Segment 44 aufgesetzt werden und die Säule 10 kann gegen eine andere Säule ausgetauscht werden. Auch hierdurch lassen sich die Betriebsbedingungen in einem weiten Rahmen einstellen oder ändern.

Die Gewichtskraft der Mahlkörper 86 und 88 wird jeweils durch die Trennböden 66 und 68 aufgenommen. Somit wird auch diese Gewichtskraft, welche einen nicht unerheblichen Ver­ fahrensparameter darstellt, berechenbar.

Auf die mit den Mahlscheiben bestückte Rührwelle, wie sie bei bisher bekannten Mahlvorrichtungen nötig war kann bei der Mahlvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ver­ zichtet werden. Somit erfolgt auch kein Energie-Eintrag mehr durch eine derartige Rührwelle. Weiterhin kann auf Gleitringdichtungen, die bei Rührwellen nötig waren verzich­ tet werden. Da durch die Drehschwing-Bewegungen des Gehäuses 4 die Mahlkörper 86 und 88 im Gegensatz zu herkömmlichen Mahlvorrichtungen nur geringe Bewegungen relativ zueinander ausführen, ist auch der Anfall des Mahlkörperschrotts ganz erheblich verringert.

Die Dispersion durchströmt die Mahlräume 82 und 84 im we­ sentlichen störungsfrei, so daß eine gleichmäßigere Durch­ strömung ohne Verwirbelungen und Nester möglich ist.

Wie geschildert ist die Mittelsäule, welche die Trennböden hält, innengekühlt. Weiterhin ist in der beschriebenen Aus­ führungsform zusätzlich zu der Innenkühlung mittels der Mit­ telsäule auch die Umfangswand des Gehäuses gekühlt, so daß über den gesamten Querschnitt des von der Dispersion durch­ strömten Gehäuses weitestgehend gleichförmige Temperaturver­ hältnisse einstellbar sind. Gegebenenfalls kann entweder auf die Innenkühlung durch die Mittelsäule oder insbesondere die Außenkühlung über die Gehäuse-Umfangswand verzichtet werden. Der Aufbau des Gehäuses vereinfacht sich hierdurch, da keine doppelwandige Ausführung benötigt wird.

Die anhand des dargestellten Ausführungsbeispieles erläu­ terte Durchströmung des Gehäuses von unten nach oben kann selbstverständlich umgekehrt werden, also die noch unbehan­ delte Dispersion betritt das Gehäuse von oben her und durch­ strömt es in axialer Richtung nach unten, wo sie wieder aus­ tritt. Hieraus ergibt sich unter anderem der Vorteil eines schwerkraftunterstützen Durchströmens des Gehäuses.

Claims (14)

1. Mahlvorrichtung zum Mahlen oder Anreiben von Agglomera­ ten, insbesondere von Agglomeraten dispergierter Me­ talloxide, mit einem im wesentlichen vertikal stehen­ den, zylindrischen Gehäuse (4), welches mit der agglo­ merathaltigen Dispersion kontinuierlich von einem Endabschnitt her beschickt wird und in seinem Inneren eine Vielzahl von Mahlkörpern (86, 88) aufweist, welche sich gegenüber dem Gehäuse (4) bewegen und die zum Mah­ len oder Anreiben nötigen Zerreibkräfte auf die Agglo­ merate aufbringen, wobei die im wesentlichen agglome­ ratfreie Dispersion das Gehäuse (4) an dessen anderen Endabschnitt verläßt, dadurch gekennzeichnet, daß die Vielzahl von Mahlkörpern (86, 88) im Inneren des Gehäuses (4) auf stockwerkartig übereinanderliegenden, für die Dispersion durchlässigen Trennböden (66, 68, 70) liegen, wobei die Mahlkörper (86, 88) durch Schwingbewegungen des Gehäuses (4) die Zerreibkräfte auf die Agglomerate aufbringen.

2. Mahlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mahlkörper (86, 88) kugelförmig sind.

3. Mahlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Trennböden (66, 68, 70) an einer Mit­ telsäule (10) abnehmbar gehalten sind, welche im we­ sentlichen koaxial innerhalb des Gehäuses (4) verlau­ fend angeordnet ist.

4. Mahlvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Mittelsäule (10) innengekühlt ist.

5. Mahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die durchlässigen Trennböden (66, 68, 70) Siebböden sind.

6. Mahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) einen abnehm­ baren Deckel (8) aufweist.

7. Mahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4) axial in Seg­ mente (42, 44) unterteilt ist.

8. Mahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Schwingbewegungen des Ge­ häuses (4) Drehschwingungen sind.

9. Mahlvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Siebboden (86) an seiner Unterseite ring­ förmige Ausnehmungen (94) mit konischem Querschnitt aufweist.

10. Mahlvorrichtung nach Anspruch 5 und/oder 9, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Siebboden (68) auf seiner Ober­ seite ringförmige Ausnehmungen (97) mit konischem Quer­ schnitt aufweist.

11. Mahlvorrichtung nach Anspruch 5, 9 und/oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebboden (68) Öffnungen (95) besitzt, die in den ringförmigen Ausnehmungen (94 bzw. 96 und 97) münden.

12. Mahlvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß der Durchmesser der Öffnungen (95) kleiner ist als der Durchmesser der Mahlkörper (86, 88).

13. Mahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 5 und/oder 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Siebboden (66, 68) aus einem Sieb/Trennboden (92) und einem Sieb/Anreibboden (93) besteht.

14. Mahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, ge­ kennzeichnet durch mindestens einen in den Mahlraum (82, 84) hineinragenden ringförmigen Kühlraum (101).