DE923911C

DE923911C - Use, training and cooling of a disk mill for the direct production of emulsions

Info

Publication number: DE923911C
Application number: DEE337A
Authority: DE
Inventors: Willi Eirch
Original assignee: WILHELM EIRCH
Current assignee: WILHELM EIRCH
Priority date: 1949-12-02
Filing date: 1949-12-02
Publication date: 1955-02-24

Description

Verwendung, Ausbildung und Kühlung einer Scheibenmühle zur unmittelbaren Herstellung von Emulsionen Die Herstellung von Emulsionen gewinnt in der Technik immer größere Bedeutung, da die Anwendung von Emulsionen zahlreiche wirtschaftliche und betriebliche Vorteile bietet. Gegenüber der Anwendung von Lösungen ist vor allem die Einsparung - kostspieliger Lösungsmittel wertvoll.Use, training and cooling of a disk mill for immediate Manufacture of emulsions The production of emulsions wins in technology increasingly important, since the use of emulsions is numerous economical and operational benefits. Opposite to the application of solutions is above all the saving - expensive solvents valuable.

Insbesondere lassen sich vor allem Teer- und bitumenartige Stoffe in Form von Emulsionen weit leichter handhaben, was besonders im Straßenbau mit großen Vorteilen verbunden ist.In particular, tar and bitumen-like substances can be used in the form of emulsions much easier to handle, which is especially important in road construction great benefits.

Obgleich die Herstellung von Emulsionen an sich seit langem bekannt ist, finden für derartige Massen bisher fast ausschließlich Geräte Anwendung, die nur eine verhältnismäßig geringe Durchsatzleistung haben. Außerdem ist es bei schwer emulgierbaren Stoffen, wie z. B. Teer oder Bitumen, notwendig, zunächst in einem groben Verfahren eine Voremulsion herzustellen, die dann homogenisiert werden muß. Zum Grobemulgieren werden z. B. Although the production of emulsions has been known per se for a long time is, so far almost exclusively devices have been used for such masses that only have a relatively low throughput. Besides, it's hard at emulsifiable substances, such as. B. tar or bitumen, necessary, initially in one rough process to produce a pre-emulsion, which then has to be homogenized. For coarse emulsification z. B.

Behälter mit Rühr- und Schlagwerken, Schüttelapparate oder Knetmaschinen verwendet. Homogenisierapparate arbeiten in der Weise, daß die Voremulsion mit hohem Druck durch enge Spalten gepreßt oder auf harte Flächen aufgeschleudert wird. Bei einem bekannten Zentrifugalemulgator tritt die Voremulsion durch eine hohle senkrechte Welle in einen kreisförmigen Raum ein, aus dem sie durch einen feinen ringförmigen Spalt als feiner Nebel nach außen geschleudert wird. Der Behälter von kreisförmigem Querschnitt sitzt auf der Hohl- welle und läuft mit dieser um, so daß der Vor emulsion eine Zentrifugalbeschleunigung erteilt wird, die sie durch den Ringspalt treibt.Containers with stirrers and beating mechanisms, shakers or kneading machines used. Homogenizers work in such a way that the pre-emulsion with high Pressure is forced through narrow gaps or hurled onto hard surfaces. at In a known centrifugal emulsifier, the pre-emulsion passes through a hollow vertical Wave into a circular space, from which it passes through a fine ring-shaped Slit is thrown outwards as a fine mist. The container of circular Cross section sits on the hollow wave and run around with it, like that that the pre-emulsion is given a centrifugal acceleration that it through drives the annular gap.

Demgegenüber schlägt die Erfindung vor, zur unmittelbaren Herstellung von Emulsionen aus festen und flüssigen Bestandteilen eine an sich bekannte Scheibenmühle mit zwei relativ zueinander schnell umlaufenden Scheiben zu verwenden, deren eine vorzugsweise fest steht und von denen zumindest eine mit annähernd radialen Rippen besetzt ist. Bei einer solchen Scheibenmühle sind bekanntlich die eine Grob- und eine Feinzone aufweisenden Scheiben von einer Prallwand umgeben, an der Ausräumflügel entlang laufen. Die Schlitzbreite zwischen den beiden Scheiben ist zweckmäßig verstellbar. Bei der bisherigen Verwendung einer Scheibenmühle zur Feinstzerkleinerung festen Gutes, z. B. von vegetabiliscben Faserstoffen oder mineralischen Rohstoffen, hat die-- -M hle keinerlei Mischungsaufgabe. Die Erfindung beruht dagegen auf der Feststellung, daß durch den hohen Geschwindigkeitsunterschied zwischen der stillstehenden und der rotierenden Scheibe, und vor allem durch die die Mahlscheiben umgebende feststehende Prallwand, die den aus dem Spalt der Scheiben -mühle herausgeschleuderten Gemischteilchen den Weg versperrt, eine außerordentliche Intensivierung der Misch- und Emulgierwirkung auftritt, die in der Regel die Zubereitung einer Voremulsion überflüssig macht. Eine Verstopfung zwischen dem Austrittsschlitz der beiden Scheiben und der Prallwand wird aber trotz des Vorhandenseins zäher plastischer Bestandteile in der Emulsion durch die an der Prallwand entlang laufenden Ausräumffügel verhindert. In contrast, the invention proposes for direct production of emulsions from solid and liquid components a disk mill known per se to use with two relatively fast rotating disks, one of which preferably is fixed and of which at least one with approximately radial ribs is busy. In such a disk mill are known to be a coarse and a fine zone having disks surrounded by a baffle wall, on the clearing wing run along. The width of the slot between the two disks is expediently adjustable. With the previous use of a disk mill for fine grinding solid Good, e.g. B. of vegetable fibers or mineral raw materials die - - mill no mixing task. In contrast, the invention is based on the finding that due to the high speed difference between the stationary and the rotating disk, and above all by the stationary one surrounding the grinding disks Impact wall, the mixture particles ejected from the gap of the disk mill blocked the way, an extraordinary intensification of the mixing and emulsifying effect occurs, which usually makes the preparation of a pre-emulsion superfluous. A blockage between the exit slot of the two discs and the baffle but becomes despite the presence of viscous plastic components in the emulsion prevented by the clearing wings running along the baffle.

Diese Wirkungen lassen sich mit einem bekannten Emulgiergerät nicht erreichen, bei dem die zu emulgierende Flüssigkeit einem rotierenden Flügelrad zugeleitet wird, das mit spiralförmig gekrümmten sowie nach außen in der Breite abnehmenden Schaufeln besetzt ist, während am Gehäuse entgegengesetzt gerichtete, spiralförmig ausgebildete Leitschaufeln angeordnet sind. Diese bekannte Maschine gestattet nicht die Verarbeitung wenig aufgeschlossener, nicht emulgierter Teile, da hier die mit Schaufeln besetzte Scheibe unmittelbar von einem Gehäuse umgeben ist, das nur einige wenige Durchlaßöffnungen von geringem Durchmesser besitzt. Hierdurch werden Stauun-gen hervorgerufen, die bei Verarbeitung plastischer oder dickflüssiger Massen sofort verstopft werden. These effects cannot be achieved with a known emulsifying device Achieve, in which the liquid to be emulsified is fed to a rotating impeller becomes that with spirally curved as well as decreasing in width towards the outside Blades is occupied, while on the housing oppositely directed, spiral-shaped trained guide vanes are arranged. This known machine does not allow the processing of less open, non-emulsified parts, because here the with Blade occupied disk is immediately surrounded by a housing, which is only a few has few passage openings of small diameter. This causes congestion caused immediately when processing plastic or viscous masses become clogged.

Gemäß der Erfindung läßt sich je nach der Ausbildung der beiden Scheiben bei der - vjerwendeten Scheibenmühle die Emulgierung in verschiedener Weise beeinflussen und den Anforderungen des jeweiligen Falles -anpassen. Die im äußeren Teil der Scheiben vorhandenen Ringzonen können in verschiedener Weise mit Rippen ausgebildet sein; so können sie z. B. mit Radialrippen oder mit schrägen Rippen versehen sein. Eine Radialverzahnung gewährleistet normale Durchgangsgeschwindigkeit und begünstigt andererseits das Zerreißen bzw. According to the invention, depending on the design of the two disks In the case of the disk mill used, they influence emulsification in various ways and adapt to the requirements of the respective case. The ones in the outer part of the discs existing ring zones can be formed in various ways with ribs; so you can z. B. be provided with radial ribs or with inclined ribs. One Radial toothing ensures normal throughput speed and benefits on the other hand, the tearing or

Feinvermahlen in- der Emulsion enthaltener Koagulaute; Ist eine besonders hohe Feinm-lung erforderlich, £ kommen Ringeinsätze mit schräger Verzahnung in Betracht. Dabei sind wiederum Modifizierungen möglich, indem die Zahnrichtung auf der stillstehenden und der rotierenden Scheibe entweder parallel laufend oder sich kreuzend vorgesehen ist. Bei Uberkreuzung der Zahnung auf der stillstehenden und rotierenden Scheibe wird die Durchgangsgeschwindigkeit der Emulsion verzögert und ein sehr starker Fein aufschluß erzielt.Fine grinding of coagula contained in the emulsion; Is one special A high level of fine-tuning is required, ring inserts with angled teeth are possible. In turn, modifications are possible by changing the tooth direction on the stationary and the rotating disk either running parallel or crossing each other is. When the teeth cross over on the stationary and rotating disc the rate of passage of the emulsion is delayed and a very strong fine revealed.

Schließlich ist eine weitere Anpassung durch entsprechende Wahl der Breite der Ringzone möglich.Finally, a further adjustment is possible through the appropriate choice of Width of the ring zone possible.

Die Rippenausbildung der Scheiben ergibt eine besonders hohe Adhäsionswirkung für die disperse Phase und dass Dispersionsmittel. Infolgedessen findet zunächst im Innern der Scheibenmühle eine grobe Vermischung statt. Durch die Fliehkraft wird dann das Gemisch dem Spalt an der Peripherie der Scheiben zugeführt. Durch eine an sich bekannte Einrichtung kann der Abstand der Scheiben voneinander und damit die Spaltbreite bis zu einem äußerst feinen Schlitz eingestellt werden. The rib design of the discs results in a particularly high adhesive effect for the disperse phase and that dispersant. As a result, takes place initially a rough mixing takes place inside the disk mill. Due to the centrifugal force then the mixture is fed to the gap on the periphery of the disks. By a known device can be the distance between the disks from each other and thus the gap width can be adjusted to an extremely fine slot.

Unter normalen Verhältnissen erlangt das Gemisch beim Verlassen des Spaltes eine Geschwindigkeit von etwa 4500 mjMin. Durch das Gegenspiel zwischen Fliehkraft und Adhäsion der Bestandteile an den Scheibenoberflächen findet eine erste Filmbildung statt. Tritt dieser Film in das sich außerhalb der Scheiben im Gehäuse befindende Medium, wie Luft oder Gas oder ein Gemisch von beiden, ein, das sich nicht mit gleicher Geschwindigkeit bewegt, so zerreißt der Film in feinste Fetzen. Diese Fetzen werden wiederum, unterstützt durch den Einfluß der umlaufenden Schaufeln, gegen die Prallwand geschleudert; wodurch sie sich noch weiterrecken und so ein noch dünnerer Film entsteht. Dieser Vorgang spielt sich aber zugleich unter ständigem Beschuß durch feinste Teilchen der Flüssigkeit ab. Unter dem Einfluß der umlaufenden Schaufeln oder Flügel wiederholt sich der Prellvorgang noch mehrfach, und die Emulsion wird immer wieder gegen die äußere Gehäusewand geschleudert, bis sie schließlich die Austragsöffnung erreicht. Da Dispersionsmittel und disperse Phase die gleiche Behandlung erfahren, durchdringen sich die beiden Phasen sehr innig. Under normal conditions, when leaving the Spaltes a speed of about 4500 mjMin. Because of the counterplay between There is a centrifugal force and adhesion of the components on the disc surfaces first film formation took place. If this film occurs outside of the panes in the Medium located in the housing, such as air or gas or a mixture of both, a does not move at the same speed, the film will tear apart Scraps. These scraps are, in turn, supported by the influence of the surrounding ones Shovels thrown against the baffle; whereby they stretch even further and so an even thinner film is created. But this process takes place at the same time under constant bombardment by the finest particles of the liquid. Under the influence of the rotating blades or wings, the bouncing process is repeated several times, and the emulsion is thrown again and again against the outer housing wall until it finally reaches the discharge opening. Because dispersant and disperse Phase experience the same treatment, the two phases are very interpenetrating intimate.

Die Erfindung gestattet auch bei schwierigsten Materialbedingungen die Erzielung hochdisperser :hDmulsione:ng Die- zerreibende Wirkurig der':Rippenzone gestattet es,:-der Maschine ohne vorherige Grobemulgierung auch eine Mischung der Bestandteile zuzuführen, die- Koagnlste; Klnmp--.en oder Knoten enthält. So können z,- -B.- die -Geräte zur Auflösung von Zellulosexånthogenat verwendet werden. Vor allem aber eignet sich-die Erfindung für die Herstellung von Teer- oder Bitumenemulsion, wie-sie als Schwarzbeläge-im Straßenbau Anwendung ideen.- I3ie feine Aufteilung und Dispergierung der zähen bituminösen masse in dem wäßrigen Dispergiermittel gelingt ohne Schwierigkeiten und mit einer Durchs atz leistung, wie sie in den bekannten Verfahren und Vorichtungen nicht erreichbar ist. The invention allows even with the most difficult material conditions the achievement of highly dispersed: hDmulsione: ng the abrasive effect of the ': rib zone allows: - the machine to mix the To supply components, the- Koagnlste; Klnmp -. En or node contains. So can z, - -B.- the devices are used to dissolve cellulose xanthogenate. before But above all, the invention is suitable for the production of tar or bitumen emulsion, How to use them as black deposits in road construction - I3 the fine division and dispersion of the tough bituminous mass in the aqueous dispersant succeeds without difficulties and with a throughput like the ones known in the well-known Procedures and devices is not attainable.

Die Erfindung gestattet auch, die Temperatur während des Emulsionsvorganges zu beeinflussen, was bei zahlreichen Anwendungsformen von ausschlaggebender Bedeutung sein kann. Ist starke Kühlung erforderlich, so können Eisstücke in die Maschine eingeführt werden, die gleichzeitig mit der Emulgierung der Mischung zerkleinert werden und beim Schmelzvorgang erhebliche Wärmemengen absorbieren. Auch kann man das als Aufprallfläche dienende Gehäuse als doppelwandigen Kühlmantel ausbilden. Da die Emulsion stets in einem dünnen Film auf die Anprallfläche geschleudert und sogleich wieder abgenommen wird, ist auch an dieser Stelle eine starke Kühlwirkung erreichbar. The invention also allows the temperature during the emulsion process to influence what is of crucial importance in numerous forms of application can be. If strong cooling is required, pieces of ice can get into the machine are introduced, which is crushed at the same time as the emulsification of the mixture and absorb considerable amounts of heat during the melting process. You can too form the housing serving as the impact surface as a double-walled cooling jacket. Because the emulsion is always thrown in a thin film onto the impact surface and is immediately removed again, there is also a strong cooling effect at this point accessible.

Falls die zu emulgierenden Stoffe dagegen erwärmt werden sollen, kann Dampf in die Scheibenmühle eingeblasen werden, beispielsweise können sowohl in die umlaufende als auch in die feststehende Scheibe Dampfdüsen eingebaut werden. If, on the other hand, the substances to be emulsified are to be heated, steam can be blown into the disk mill, for example both Steam nozzles can be built into both the circumferential and the fixed pane.

Abgesehen von seiner Wirkung als Wärmespender kann der Dampf auch zur Selbstreinigung der Dampfzone dienen, insbesondere wenn Materialien, die zur Krustenbildung neigen, eine dauernde oder zeitweise Säuberung der Feinzone erforderlich machen.Aside from its function as a heat donor, the steam can also serve for the self-cleaning of the steam zone, especially when materials that are used for Crust formation tends to be necessary; permanent or temporary cleaning of the fine zone is required do.

Schließlich kann es erwünscht sein, einen starken Luft- oder Gasstrom in der Emulgiervorrichtung zu erzeugen, um die Emulsionströpfchen in innige Berührung mit Luft oder Gas zu bringen. Zu diesem Zweck können an den Scheiben ventilatorartige Schaufeln angebracht sein. Andererseits ist aber auch das Arbeiten unter Luftabschluß möglich, weil die Maschine völlig gekapselt ist. Finally, it may be desirable to have a strong flow of air or gas in the emulsifying device to produce the emulsion droplets in intimate contact to bring with air or gas. For this purpose, fan-type can be installed on the discs Shovels be attached. On the other hand, working in the absence of air is also possible possible because the machine is completely encapsulated.

Durch die verschiedenen, im vorstehenden erläuterten Maßnahmen kann die an sich schon geringe Gefahr einer Verstopfung völlig beseitigt werden. Durch die Einzugsrippen der Maschine wird das zugeführte Material wirksam in die Grob-und anschließend in die Feinzone geschleudert und gepreßt, so daß Rückstauungen oder Verstopfungen selbst bei dickflüssigen zähen Massen nicht auftreten. By means of the various measures explained above, which in itself are already a low risk of clogging are completely eliminated. By the feed ribs of the machine will effectively enter the coarse and fed material then thrown into the fine zone and pressed, so that backwater or Blockages do not occur even with thick viscous masses.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Use of a disk mill with two relative each other rapidly rotating disks, one of which is preferably fixed and at least one of which is occupied with approximately radial ribs, characterized in that, that for the direct production of emulsions from solid and liquid components the discs, each having a coarse and a fine zone, are surrounded by a baffle wall run along the clearing wing.

2. Disk mill according to claim I, characterized in that the the impact ring forming body for receiving a coolant is hollow.

3. Disk mill according to claim I or 2, characterized by the Arrangement of injection nozzles or pipes for introducing steam into the gap area between the two panes.

4. Process for cooling the material to be emulsified when operating a machine according to one of claims 1, 2 or 3, characterized by the introduction of pieces of ice into the emulsion before entering the emulsification gap between the two slices.

Attached publications: Swiss patent specifications No. I32976, 256839; German Patent No. 4559in; U.S. Patent No. 2482235.