EP0553382A1

EP0553382A1 - Disperging device with a hollow body rotating about its longitudinal axis

Info

Publication number: EP0553382A1
Application number: EP92101599A
Authority: EP
Inventors: Hans Nicklas; Christoph Pruzina
Original assignee: Schechinger Claudia
Current assignee: Schechinger Claudia
Priority date: 1992-01-31
Filing date: 1992-01-31
Publication date: 1993-08-04

Abstract

Dispersing device with a hollow body (1) which is rotatable about its longitudinal axis, whose external perimeter, in transverse section to the longitudinal axis, is a polygon preferably having from 5 to 7 sides, which is closed at one end and at the other end has an inlet port which extends over the entire internal cross-section of the hollow body and which is provided with at least one outlet port (4) in the half adjoining the closed end in at least one of the lateral faces (3). The device is used to dissolve or disperse solid, paste-like or liquid substances in a liquid or paste-like medium, especially for the manufacture of emulsion paints. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Misch- und Dispergiervorrichtung mit einem um seine Längsachse drehbaren Hohlkörper.The invention relates to a mixing and dispersing device with a hollow body rotatable about its longitudinal axis.

Vorrichtungen zum Lösen, Dispergieren bzw. Emulgieren von festen, pastösen oder flüssigen Stoffen in Flüssigkeiten und pastösen Medien/Systemen, z.B. Rührer und Mixer, sind im Stand der Technik in vielfältiger Form bekannt. Dennoch ist noch Raum für Verbesserungen, insbesondere im Hinblick auf benötigte Misch- bzw. Dispergier- und Emulgierzeiten und die thermische Energie, die von diesen Vorrichtungen freigesetzt wird und nicht nur vom wirtschaftlichen Standpunkt aus gesehen nachteilig ist, sondern auch zu Problemen bei thermisch weniger stabilen Systemen führen kann. Thermisch labile Systeme sind z.B. in der Farben- und Lackindustrie, insbesondere bei dispersionsenthaltenden Produkten, anzutreffen. Solche Produkte werden in der Regel hergestellt, indem man das gegebenenfalls in Kombination mit herkömmlichen Additiven in Form eines Pulvers vorliegende Pigment-/Füllstoffgemisch in Wasser oder einem organischen Lösungsmittel suspendiert. Die Suspendierung kann dabei z.B. unmittelbar vor der Verwendung des Anstrich- und Beschichtungsstoffes durch den Verbraucher oder bereits durch den Farben- und Lackhersteller vorgenommen erden. Um dem Anforderungsprofil entsprechende dispersionsenthaltende Produkte zu erhalten, ist es erforderlich, daß die Extenderteilchen möglichst in ihrer Ursprungsform und -größe in dem flüssigen bzw. pastösen Medium vorliegen - Extenderagglomerate sollten nicht vorhanden sein. Zusätzlich sollte die erforderliche Dispergierzeit möglichst kurz sein, da andernfalls, wie oben bereits erwähnt, im System zuviel schädliche thermische Energie vorhanden ist. Zur Herstellung der obigen dispersionsenthaltenden Produkte wurden bisher vor allem Dissolverscheiben eingesetzt, d.h. kreisrunde Scheiben, die am Umfang z.B. mit abwechselnd nach oben und unten gerichteten Zähnen versehen sind. Neben den bereits geschilderten Problemen hinsichtlich Dispergierzeit und beim Dispergieren entstehender Wärme ergibt sich bei diesen Dissolverscheiben ein zusätzliches Problem dadurch, daß bei den erforderlichen Umfangsgeschwindigkeiten von ca. 24 m/s die Zähne der Dissolverscheiben durch den Zusammenprall mit den Extenderteilchen mit der Zeit immer schärfer werden, wodurch eine ernsthafte Gefährdung für die damit hantierenden Personen gegeben ist.Devices for dissolving, dispersing or emulsifying solid, pasty or liquid substances in liquids and pasty media / systems, for example stirrers and mixers, are known in a variety of forms in the prior art. However, there is still room for improvement, especially with regard to the required mixing or dispersing and emulsification times and the thermal energy which is released by these devices and which is not only disadvantageous from an economic point of view, but also to problems with less thermally stable ones Systems. Thermally labile systems can be found, for example, in the paint and coatings industry, particularly in the case of dispersion-containing products. Such products are generally produced by suspending the pigment / filler mixture, which may be present in combination with conventional additives in the form of a powder, in water or an organic solvent. The suspension can be carried out, for example, immediately before the paint and coating material is used by the consumer or already by the paint and varnish manufacturer. In order to obtain dispersion-containing products corresponding to the requirement profile, it is necessary that the extender particles are present in their original shape and size in the liquid or pasty medium as far as possible - extender agglomerates should not be present. In addition, the required dispersion time should be as short as possible, because otherwise, as already mentioned above, there is too much harmful thermal energy in the system. In the past, dissolver disks, ie circular disks, which, for example, are provided with teeth that alternate upwards and downwards, have been used to produce the above-containing dispersion products. In addition to the problems already described with regard to the dispersing time and the heat generated when dispersing, there is an additional problem with these dissolver disks that the teeth of the dissolver disks become ever sharper over time due to the collision with the extender particles at the required peripheral speeds of approx. 24 m / s , which poses a serious danger to the people handling it.

Durch die DE-AS-10 32 719 ist es bekannt, zum Einrühren von Gasen und Flüssigkeiten in eine Flüssigkeit einen Hohlrührer mit im Schnitt quer zur Längsachse als gleichseitiges Mehreck ausgebildetem äußerem Umfang zu verwenden. Dieser weist für den Eintritt des Mediums nur eine relativ kleine Eintrittsöffnung auf. Außerdem ist das Verhältnis der Kantenlänge zur Breite einer Seitenfläche sehr gering und befinden sich die Austrittsöffnungen in der Mitte der Höhe der Seitenflächen, wodurch mit dieser Mischeinrichtung nur ein verhältnismäßig geringer Druckaufbau in dem Medium im Hohlkörper erzielt werden kann.From DE-AS-10 32 719 it is known to use a hollow stirrer with an outer circumference designed as an equilateral polygon in cross section to the longitudinal axis for stirring gases and liquids into a liquid. This has only a relatively small entry opening for the entry of the medium. In addition, the ratio of the edge length to the width of a side surface is very small and the outlet openings are in the middle of the height of the side surfaces, as a result of which this mixing device can only achieve a relatively small build-up of pressure in the medium in the hollow body.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Misch- und Dispergiervorrichtung zur Verfügung zu stellen, die die oben genannten Nachteile nicht aufweist und insbesondere ein Lösen, Dispergieren oder Emulgieren in sehr kurzen Zeiten und unter geringer Wärmeentwicklung ermöglicht, und auch nach längerem Gebrauch keine Gefährdung für die Anwender/Verwender darstellt.The object of the present invention is to provide a mixing and dispersing device which does not have the disadvantages mentioned above and in particular, it enables dissolving, dispersing or emulsifying in very short times and with little heat generation, and does not pose a risk to the user even after prolonged use.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Misch- und Dispergiervorrichtung nach Anspruch 1 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Lösung sind in den Unteransprüchen beschrieben.This object is achieved with a mixing and dispersing device according to claim 1. Appropriate configurations of the solution according to the invention are described in the subclaims.

Es wurde festgestellt, daß bei der Rotation des Hohlkörpers in dem flüssigen Medium die Flüssigkeit durch die Kanten des Hohlkörpers von diesem weggeschleudert wird und die dadurch bedingten Fliehkräfte zu einem Unterdruck an der Außenseite des Hohlkörpers führen. Gleichzeitig entsteht im Inneren des Hohlkörpers durch Rotation ein Überdruck, wobei der Aufbau eines verhältnismäßig großen Druckes durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Hohlkörpers begünstigt wird. Durch die Druckdifferenz von der Innen- zur Außenseite wird das im Innern des Hohlkörpers befindliche flüssige Medium mitsamt den darin befindlichen zu lösenden bzw. zu dispergierenden Teilchen durch die in der Wandung des Mehrkants befindlichen Öffnungen nach außen gepreßt, wodurch Scherkräfte auf das System einwirken. Diese Scherkräfte sind bei gleichbleibender Zahl und Gesamtfläche der Öffnungen naturgemäß umso größer, je größer das Druckgefälle zwischen Innen- und Außenraum des Hohlkörpers ist. Diese Druckdifferenz läßt sich zum einen durch die Umdrehungsgeschwindigkeit einstellen, wobei eine höhere Umdrehungsgeschwindigkeit zu einer höheren Druckdifferenz führt. Bei gleicher Umdrehungsgeschwindigkeit wird die Druckdifferenz andererseits umso höher, je weniger Kanten die äußere Oberfläche des mehrkantigen Abschnitts des Hohlkörpers aufweist. Dies bedeutet, daß diese Druckdifferenz und damit die Wirksamkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung umso geringer wird, je mehr sich der Querschnitt des äußeren Umfangs des Mehrkants einem Kreis nähert. Ein Mehrkant mit mehr als 10 Seiten führt deshalb in der Regel nur noch bei unverhältnismäßig hohen Umdrehungsgeschwindigkeiten zu befriedigenden Ergebnissen. Andererseits ist zwar bei einem Dreikant unter sonst identischen Bedingungen das Druckgefälle am höchsten, doch muß in diesem Fall auch die meiste Energie aufgewendet werden, um den Dreikant um seine Achse zu drehen. Daraus resultiert eine sehr hohe Beanspruchung des Materials, aus dem der Hohlkörper bzw. der mehrkantige Abschnitt desselben hergestellt ist, wie auch der Antriebsvorrichtung. In der Regel wird man deshalb einen Hohlkörper mit mindestens 4 Kanten einsetzen.It has been found that when the hollow body rotates in the liquid medium, the liquid is thrown away by the edges of the hollow body and the centrifugal forces caused thereby lead to a negative pressure on the outside of the hollow body. At the same time, an overpressure arises in the interior of the hollow body by rotation, the build-up of a relatively high pressure being favored by the inventive design of the hollow body. Due to the pressure difference from the inside to the outside, the liquid medium located inside the hollow body together with the particles to be dissolved or dispersed therein are pressed out through the openings in the wall of the polygon, as a result of which shear forces act on the system. Given a constant number and total area of the openings, these shear forces are naturally greater, the greater the pressure drop between the inside and outside of the hollow body. This pressure difference can be set on the one hand by the speed of rotation, a higher speed of rotation leading to a higher pressure difference. At the same rotational speed, on the other hand, the pressure difference becomes greater the fewer edges the outer surface of the has polygonal section of the hollow body. This means that this pressure difference and thus the effectiveness of the device according to the invention becomes smaller the closer the cross section of the outer circumference of the polygon approaches a circle. A polygon with more than 10 pages therefore usually only leads to satisfactory results at disproportionately high rotational speeds. On the other hand, the pressure drop is greatest for a triangle under otherwise identical conditions, but in this case the greatest amount of energy must also be used to rotate the triangle about its axis. This results in a very high stress on the material from which the hollow body or the polygonal section thereof is made, as well as the drive device. As a rule, you will therefore use a hollow body with at least 4 edges.

Wie bereits oben erwähnt, wird die Größe der entstehenden Kräfte auch von der Gesamtfläche der Öffnungen im als Mehrkant ausgebildeten Teil des Hohlkörpers beeinflußt. Je größer diese Gesamtfläche im Verhältnis zur äußeren Oberfläche des Mehrkants ist, desto geringer sind auch die auf das zu behandelnde System ausgeübten Kräfte unter sonst gleichen Bedingungen. Macht die Gesamtfläche der Öffnungen mehr als 10 % der gesamten äußeren Oberfläche des Mehrkants aus, dann werden in der Regel unverhältnismäßig hohe Umdrehungszahlen erforderlich, um eine zufriedenstellende Verteilung zu erreichen. Theoretisch kann weiterhin zwar die Gesamtfläche der Öffnungen beliebig klein werden, dies bedeutet aber auch, daß dann nur noch wenig Kapazität für die Ausübung von Kräften vorhanden sein wird. Im Falle der Dispergierung von Feststoffen ist überdies darauf zu achten, daß die vorhandenen Öffnungen groß genug sein müssen, um den Durchtritt der zu dispergierenden Feststoffteilchen durch diese Öffnungen zumindest annähernd zu ermöglichen. Dies bedeutet z.B. im Falle der Herstellung von Dispersionsfarben in aller Regel, daß kreisförmige Öffnungen einen Durchmesser von mindestens 2 mm, vorzugsweise mindestens 3 mm, aufweisen sollten. Wenn lediglich - nicht allzu viskose - Flüssigkeiten emulgiert werden sollen, kann die Gesamtfläche einer Öffnung sehr klein gewählt werden, z.B. unter 1 mm Durchmesser im Falle von kreisrunden Öffnungen. Selbstverständlich empfiehlt es sich in diesem Fall, entsprechend mehr Öffnungen vorzusehen, um ein vernünftiges Flächenverhältnis von Öffnungen und äußerer seitlicher Oberfläche des Mehrkants zu erzielen.As already mentioned above, the magnitude of the forces generated is also influenced by the total area of the openings in the part of the hollow body which is designed as a polygon. The larger this total area in relation to the outer surface of the polygon, the smaller are the forces exerted on the system to be treated under otherwise identical conditions. If the total area of the openings makes up more than 10% of the total outer surface of the polygon, disproportionately high revolutions are usually required in order to achieve a satisfactory distribution. Theoretically, the total area of the openings can still be as small as desired, but this also means that there will then only be little capacity for the exertion of forces. In the case of the dispersion of Solids must also ensure that the openings must be large enough to at least approximately allow the solid particles to be dispersed to pass through these openings. In the case of the production of emulsion paints, for example, this generally means that circular openings should have a diameter of at least 2 mm, preferably at least 3 mm. If only - not too viscous - liquids are to be emulsified, the total area of an opening can be selected to be very small, for example less than 1 mm in diameter in the case of circular openings. In this case, it is of course advisable to provide correspondingly more openings in order to achieve a reasonable area ratio of the openings and the outer lateral surface of the polygon.

Als Form der Öffnungen können erfindungsgemäß Öffnungen mit kreisrundem, eckigem, ovalem oder völlig unregelmäßigem Querschnitt eingesetzt werden. Es ist nicht erforderlich, daß alle vorhandenen Öffnungen dieselbe Größe oder Form aufweisen. Im Gegenteil kann es sogar in manchen Fällen von Vorteil sein, wenn die (vorzugsweise kreisrunden) Öffnungen verschiedene Größen innerhalb eines bestimmten Bereichs besitzen.According to the invention, openings with a circular, square, oval or completely irregular cross section can be used as the shape of the openings. It is not necessary that all of the existing openings have the same size or shape. On the contrary, it can even be advantageous in some cases if the (preferably circular) openings have different sizes within a certain range.

Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Figuren näher erläutert.Preferred embodiments of the present invention will now be explained in more detail with reference to the accompanying figures.

Die Figur 1 stellt eine Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Hohlkörpers mit daran befestigtem Drehstab dar.Figure 1 shows a side view of a hollow body according to the invention with attached torsion bar.

Die Figur 2 zeigt eine Seitenansicht einer Vorrichtung, in der zwei Exemplare des in Figur 1 dargestellten Hohlkörpers miteinander kombiniert sind.FIG. 2 shows a side view of a device in which two examples of the hollow body shown in FIG. 1 are combined with one another.

Die Figuren 3 und 4 stellen mögliche Querschnitte des als Sechskant ausgebildeten Hohlkörpers gemäß Figur 1 dar.Figures 3 and 4 represent possible cross sections of the hollow body designed as a hexagon according to Figure 1.

In der Figur 5 ist gezeigt, wie der in Figur 1 dargestellte Hohlkörper auch aus mehreren Teilen zusammengesetzt werden kann.FIG. 5 shows how the hollow body shown in FIG. 1 can also be composed of several parts.

Der Hohlkörper 1 von Figur 1 eignet sich z.B. zur Herstellung von Dispersionsfarben. Der Hohlkörper 1 ist als Sechskant mit sechs gleich großen Seitenflächen 3 und einer Deckfläche 5 ausgebildet. In jeder der Seitenflächen 3 befindet sich eine kreisrunde Öffnung 4. Obwohl es nicht erforderlich ist, daß sich in jeder Seitenfläche des Mehrkants eine Öffnung befindet, wird dies bevorzugt. Weiterhin befinden sich die Öffnungen 4 in der an das geschlossene Ende angrenzenden Hälfte der Seitenflächen 3 des Hohlkörpers 1, wodurch wirksam verhindert wird, daß sich im oberen Teil des (vollständig als Mehrkant ausgebildeten) Hohlkörpers 1 Feststoff zusammenklumpt, der während der Rotation an die Innenseite der Deckfläche 5 gepreßt wird. Vorteilhaft ist es weiterhin, wenn sich die Öffnungen 4, bezogen auf die Drehrichtung des Hohlkörpers 1 um seine Längsachse 2, in der ersten Hälfte und insbesondere im ersten Drittel der Seitenflächen 3 des Mehrkants befinden.The hollow body 1 of Figure 1 is e.g. for the production of emulsion paints. The hollow body 1 is designed as a hexagon with six side surfaces 3 of equal size and a top surface 5. There is a circular opening 4 in each of the side surfaces 3. Although it is not necessary for there to be an opening in each side surface of the polygon, this is preferred. Furthermore, the openings 4 are located in the half of the side faces 3 of the hollow body 1 adjoining the closed end, which effectively prevents solid material 1 from clumping together in the upper part of the hollow body (which is designed entirely as a polygon), which during rotation rotates towards the inside the top surface 5 is pressed. It is also advantageous if the openings 4, based on the direction of rotation of the hollow body 1 about its longitudinal axis 2, are in the first half and in particular in the first third of the side faces 3 of the polygon.

Um eine möglichst wirksame Dispergierung zu gewährleisten, empfiehlt es sich, die Ausdehnung des Mehrkants in vertikaler Richtung im Verhältnis zur Gesamtgröße des Mehrkants nicht zu gering, aber auch nicht zu groß einzustellen. Dies gilt sowohl für Seitenflächen, die völlig rechteckig sind als auch für solche Seitenflächen, die nicht völlig rechteckig, sondern z.B. trapezförmig sind. Obwohl erfindungsgemäß rechteckige Seitenflächen bevorzugt werden, ist es auch möglich, z.B. die erwähnten trapezförmigen Seitenflächen, die vorzugsweise Innenwinkel im Bereich von 75 bis 105° aufweisen, z.B. alternierend so anzuordnen, daß die äußeren Seitenflächen des Mehrkants dennoch parallel zur Längsachse des Hohlkörpers sind, was erfindungsgemäß bevorzugt wird. Zwar ist es auch möglich, die Seitenflächen leicht nach innen oder nach außen zu neigen, in diesem Fall sollte der Neigungswinkel jedoch nicht zu groß gewählt werden, sondern sich vorzugsweise im Bereich von größer 0 bis 20°, bezogen auf die vertikale Stellung, bewegen.To ensure the most effective dispersion possible, it is advisable to expand the polygon in the vertical direction in relation to the total size of the polygon not too small, but also not too large. This applies both to side surfaces that are completely rectangular and to those side surfaces that are not completely rectangular, but are, for example, trapezoidal. Although rectangular side faces are preferred according to the invention, it is also possible, for example, to arrange the trapezoidal side faces mentioned, which preferably have internal angles in the range from 75 to 105 °, alternately such that the outer side faces of the polygon are nevertheless parallel to the longitudinal axis of the hollow body, which is what is preferred according to the invention. Although it is also possible to tilt the side surfaces slightly inwards or outwards, in this case the angle of inclination should not be chosen too large, but should preferably be in the range from greater than 0 to 20 °, based on the vertical position.

Die Dimensionen der Öffnungen im Verhältnis zu den Dimensionen der Seitenflächen des Mehrkants sind erfindungsgemäß zwar nicht entscheidend, bei festgelegtem Verhältnis von Gesamtfläche der Seitenflächen zu Gesamtfläche der Öffnungen ist es aber im allgemeinen vorteilhafter, statt einer großen Öffnung in einer Seitenfläche einige kleinere Öffnungen in mehreren oder auch nur in der besagten Seitenfläche vorzusehen. Erfindungsgemäß bevorzugt ist es, wenn z.B. im in Figur 1 dargestellten Sechskant das Längenverhältnis von Längsseite 8 der Seitenfläche 3 zu der größten Ausdehnung der Öffnungen 4 in vertikaler Richtung (in diesem Falle der Durchmesser) im Bereich von 1,5 : 1 bis 15 : 1, insbesondere 2 : 1 bis 10 : 1, liegt.The dimensions of the openings in relation to the dimensions of the side faces of the polygon are not decisive according to the invention, but with a fixed ratio of the total area of the side faces to the total area of the openings, it is generally more advantageous to have a few smaller openings in several or one instead of one large opening in one side face to be provided only in the said side surface. It is preferred according to the invention if, for example, in the hexagon shown in FIG. 1, the length ratio of the long side 8 of the side surface 3 to the greatest extent of the openings 4 in the vertical direction (in this case the diameter) is in the range from 1.5: 1 to 15: 1 , in particular 2: 1 to 10: 1.

Der Querschnitt der Öffnungen kann sich von der Außenseite zur Innenseite des Hohlkörpers hin verändern, z.B. kleiner oder größer werden, obgleich damit keine besonderen Vorteile verbunden sind. Die oben erwähnte Gesamtfläche der Öffnungen bezieht sich jedoch immer auf die Summe der kleinsten Querschnitte der Öffnungen.The cross section of the openings can change from the outside to the inside of the hollow body, e.g. become smaller or larger, although there are no particular advantages. However, the total area of the openings mentioned above always relates to the sum of the smallest cross sections of the openings.

Die Deckfläche 5 des Hohlkörpers 1 ist in Figur 1 als flach und durchgehend dargestellt, was erfindungsgemäß auch bevorzugt wird. Es ist jedoch auch möglich, als obere Deckfläche z.B. ein (feinmaschiges) Gitter vorzusehen, was allerdings zur Folge hat, daß dann der drehbare Stab 2 nicht mehr direkt an der Deckfläche angebracht werden kann, sondern daß die Verbindung zur Antriebsquelle z.B. über an den oberen Enden der Seitenflächen angebrachte Befestigungselemente und damit verbundene Elemente der Antriebsvorrichtung hergestellt werden muß. Vorteilhaft kann es sein, die Deckfläche nicht flach, sondern trichterförmig in das Innere des Hohlkörpers hinein gerichtet auszubilden, während eine z.B. kuppelförmig nach außen gerichtete Deckfläche zwar ebenfalls möglich ist, aber gegenüber einer flachen Deckfläche zumindest keinerlei Vorteile bringt.The top surface 5 of the hollow body 1 is shown in FIG. 1 as flat and continuous, which is also preferred according to the invention. However, it is also possible to use e.g. to provide a (fine-mesh) grille, which, however, has the consequence that the rotatable rod 2 can then no longer be attached directly to the top surface, but that the connection to the drive source e.g. must be produced by means of fastening elements attached to the upper ends of the side faces and associated elements of the drive device. It can be advantageous not to design the cover surface as flat, but rather funnel-shaped into the interior of the hollow body, while a e.g. dome-shaped outward facing surface is also possible, but at least brings no advantages over a flat top surface.

Die Figur 3 stellt einen möglichen Querschnitt des Hohlkörpers 1 von Figur 1 dar. Wie ersichtlich, sind der äußere Umfang 9' und der innere Umfang 9" von der Form her gleich. Insbesondere im Falle der Herstellung von Feststoff-enthaltenden Systemen kann dies jedoch dazu führen, daß sich an den inneren Kanten Feststoffteilchen festsetzen, was zum einen zu einem gewissen Materialverlust und zum anderen zu Problemen bei der Reinigung der erfindungsgemäßen Misch- und Dispergiervorrichtung nach deren Gebrauch führen kann. Im Falle der Dispergierung von Feststoffen wird es deshalb bevorzugt, die inneren Kanten des Hohlkörpers zumindest abzuflachen. Eine für diesen Fall besonders bevorzugte Ausführungsform ist in Figur 4 dargestellt. In dieser Ausführungsform ist der äußere Querschnitt 9' als Mehreck und der innere Querschnitt 9" als Kreis ausgebildet.FIG. 3 shows a possible cross section of the hollow body 1 from FIG. 1. As can be seen, the outer circumference 9 ′ and the inner circumference 9 ″ are the same in terms of shape. However, this can do so in particular in the case of the production of systems containing solids cause solid particles to stick to the inner edges, which on the one hand leads to a certain loss of material and on the other to problems with the Cleaning of the mixing and dispersing device according to the invention after use. In the case of dispersion of solids, it is therefore preferred to at least flatten the inner edges of the hollow body. A particularly preferred embodiment for this case is shown in FIG. 4. In this embodiment, the outer cross section 9 ′ is designed as a polygon and the inner cross section 9 ″ as a circle.

In Figur 2 ist gezeigt, daß es auch möglich ist, mehrere der in Figur 1 gezeigten Hohlkörper 1 übereinander anzuordnen, wobei die Zahl der kombinierbaren Hohlkörper vorzugsweise zwischen 2 und 4 liegt. Selbstverständlich müssen die kombinierten Hohlkörper nicht alle identisch sein, sondern können sich hinsichtlich Größe, Zahl der Öffnungen usw. unterscheiden. Außerdem ist es möglich, den Hohlkörper so auszubilden, daß sich mehrkantige Abschnitte mit Abschnitten ohne Kanten (und ohne Öffnungen), z.B. zylinderförmigen Abschnitten, abwechseln. So kann es z.B. in bestimmten Fällen vorteilhaft sein, den unteren Abschnitt des Hohlkörpers als Mehrkant auszubilden, während der obere Abschnitt z.B. einen Zylinder darstellt. Dadurch kann verhindert werden, daß ein beim Dispergiervorgang eventuell aus dem flüssigen Medium herausragender Teil des Hohlkörpers Flüssigkeits- und Feststoffteilchen in die Umgebung schleudert. Erfindungsgemäß ist jedoch der untere Teil des Hohlkörpers stets als Mehrkant ausgebildet, was allerdings nicht ausschließt, daß z.B. ein kleiner unterer Rand mit außen nichtkantigem, z.B. kreisrundem, Querschnitt vorhanden ist.FIG. 2 shows that it is also possible to arrange several of the hollow bodies 1 shown in FIG. 1 one above the other, the number of combinable hollow bodies preferably being between 2 and 4. Of course, the combined hollow bodies do not all have to be identical, but can differ in terms of size, number of openings, etc. It is also possible to design the hollow body in such a way that polygonal sections alternate with sections without edges (and without openings), for example cylindrical sections. For example, in certain cases it may be advantageous to design the lower section of the hollow body as a polygon, while the upper section represents a cylinder, for example. This can prevent a part of the hollow body which may protrude from the liquid medium during the dispersion process from hurling liquid and solid particles into the environment. According to the invention, however, the lower part of the hollow body is always designed as a polygon, which, however, does not rule out the fact that, for example, a small lower edge with an externally non-edged, for example circular, cross section is present.

Der Hohlkörper kann prinzipiell auf jede denkbare Art und Weise in Rotation um seine Längsachse versetzt werden. Bevorzugt verwendet man dazu jedoch einen Antriebsstab 2, der, wie z.B. in Figur 1 gezeigt, an der Deckfläche 5 des Hohlkörpers 1 befestigt ist (z.B. durch Verschrauben, Verschweißen, Kleben usw.) und mit einer Antriebsquelle, z.B. einem Elektromotor, verbunden ist. Wie bereits oben erwähnt, ist es z.B. auch möglich, zusätzlich oder ausschließlich über die äußeren Seitenflächen eine Verbindung zur Antriebsquelle herzustellen.In principle, the hollow body can be set in rotation about its longitudinal axis in any conceivable way. However, it is preferred to use a drive rod 2 which, e.g. shown in Figure 1, attached to the top surface 5 of the hollow body 1 (e.g. by screwing, welding, gluing, etc.) and with a drive source, e.g. an electric motor. As already mentioned above, it is e.g. also possible to make a connection to the drive source additionally or exclusively via the outer side surfaces.

Der erfindungsgemäße Hohlkörper kann aus jedem beliebigen Material hergestellt werden, das zum einen den Belastungen bei der Rotation standhalten kann und zum anderen durch das flüssige Medium und den darin zu dispergierenden Stoff nicht angegriffen wird. Vorzugsweise wird als Material für den Hohlkörper ein Metall, insbesondere Edelstahl, oder ein bruchsicherer Kunststoff verwendet.The hollow body according to the invention can be produced from any material that can withstand the loads during rotation and is not attacked by the liquid medium and the substance to be dispersed therein. A metal, in particular stainless steel, or an unbreakable plastic is preferably used as the material for the hollow body.

Die Dicke der Seitenflächen des Hohlkörpers hängt u.a. von der zu erwartenden mechanischen Beanspruchung des Hohlkörpers und der Beanspruchbarkeit des gewählten Materials ab. Die obigen Ausführungen gelten für den Antriebsstab bzw. eventuell davon verschiedene Verbindungselemente zur Antriebsquelle entsprechend. Auch hier sind bevorzugte Materialien Edelstahl und gegebenenfalls glasfaserverstärkter Kunststoff.The thickness of the side surfaces of the hollow body depends, among other things. depends on the expected mechanical stress on the hollow body and the strength of the selected material. The above statements apply correspondingly to the drive rod or possibly different connecting elements to the drive source. Here too, preferred materials are stainless steel and possibly glass fiber reinforced plastic.

Obgleich es möglich ist, den Hohlkörper aus einem Guß herzustellen, wird es erfindungsgemäß bevorzugt, diesen Hohlkörper insbesondere dann, wenn seine Dimensionen relativ groß gewählt werden müssen, aus Einzelteilen zusammenzusetzen, die in geeigneter Weise (vorzugsweise lösbar) miteinander verbunden (z.B. verschraubt) werden. Eine derartige Ausführungsform ist in Figur 5 dargestellt. In diesem Fall besteht der in Figur 1 gezeigte Hohlkörper 1 aus mehreren Teilen, nämlich - von oben nach unten - der Deckplatte 10, dem Zwischenstück 11 mit Öffnungen in den Seitenflächen und zwei Zwischenstücken 12 ohne Öffnungen. Die Teile 10 bis 12 sind mittels der Elemente 13 fest miteinander verbunden, z.B. verschraubt. Ein derartiger Aufbau des Hohlkörpers bietet nicht nur den Vorteil, daß jeweils nur kleinere Einzelteile hergestellt, z.B. gegossen, werden müssen; darüber hinaus ist dieser Aufbau auch deshalb vorteilhaft, weil es dadurch möglich wird, durch einfachen Austausch einzelner Teile bzw. durch Hinzufügen oder Entfernen einzelner Teile einen neuen Hohlkörper mit der gewünschten Charakteristik herzustellen. So könnte z.B. im Falle des Hohlkörpers 1 von Figur 5 das Zwischenstück 11 mit jeweils einer Öffnung in jeder Seitenfläche durch ein anderes Zwischenstück ersetzt werden, bei dem sich die Öffnungen in der Mitte der Seitenflächen befinden und/oder kleiner oder größer sind und/oder durch eine größere Zahl von kleineren Öffnungen ersetzt sind. Mit dem soeben erläuterten Aufbau des Hohlkörpers ist demgemäß eine sehr große Flexibilität bei minimalem Materialeinsatz verbunden, insbesondere hinsichtlich Form, Zahl, Größe und Position der Öffnungen, aber z.B. auch bezüglich der Dimensionen des Hohlkörpers als solchem (z.B. beim Verhältnis von Längsseite zu Breitseite der Seitenflächen).Although it is possible to produce the hollow body from a single casting, it is preferred according to the invention to use this hollow body in particular if its Dimensions must be chosen relatively large to assemble from individual parts, which are connected to each other in a suitable (preferably detachable) manner (eg screwed). Such an embodiment is shown in FIG. 5. In this case, the hollow body 1 shown in Figure 1 consists of several parts, namely - from top to bottom - the cover plate 10, the intermediate piece 11 with openings in the side surfaces and two intermediate pieces 12 without openings. The parts 10 to 12 are firmly connected to one another by means of the elements 13, for example screwed. Such a structure of the hollow body not only offers the advantage that only smaller individual parts have to be produced, for example cast, in each case; Furthermore, this structure is also advantageous because it makes it possible to produce a new hollow body with the desired characteristics by simply exchanging individual parts or by adding or removing individual parts. For example, in the case of the hollow body 1 from FIG. 5, the intermediate piece 11, each with an opening in each side face, could be replaced by another intermediate piece in which the openings are located in the middle of the side faces and / or are smaller or larger and / or by a larger number of smaller openings are replaced. The construction of the hollow body just explained is therefore associated with a very high degree of flexibility with minimal use of materials, in particular with regard to the shape, number, size and position of the openings, but also, for example, also with regard to the dimensions of the hollow body as such (for example in the ratio of long side to broad side of the side surfaces ).

Mit der erfindungsgemäßen Misch- und Dispergiervorrichtung ist es überraschenderweise möglich, im Vergleich zu herkömmlichen Vorrichtungen für diesen Zweck die Misch- bzw. Dispergierzeiten zu verkürzen, was u.a. nicht nur vom wirtschaftlichen Standpunkt aus von Vorteil ist, sondern insbesondere auch für thermisch weniger stabile Systeme eine Verbesserung darstellt. So können z.B. im Falle von Dispersionsfarben Dispergierzeiten von 30 Minuten mit herkömmlichen Vorrichtungen auf bis zu 20 Minuten mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verkürzt werden. Die Anwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist jedoch nicht auf die Herstellung von Dispersionsfarben beschränkt. Vielmehr kann diese Vorrichtung überall dort eingesetzt werden, wo feste, pastöse oder flüssige Stoffe in einem flüssigen Medium gelöst oder dispergiert werden sollen, z.B. im Haushalt und in Laboratorien. Bedingt durch diese vielfältigen Verwendungsmöglichkeiten lassen sich auch keine verbindlichen Zahlenwerte für die Dimensionen des Hohlkörpers angeben. Während z.B. der größte äußere Querschnitt des Hohlkörpers für die Verwendung in Haushalt und Labor in der Regel zwischen etwa 2 und etwa 10 cm liegen wird, kann dieser Durchmesser bei Verwendung in der Industrie auch 1 m und darüber betragen. Die am besten geeigneten Dimensionen des Hohlkörpers für einen bestimmten Zweck hängen aber nicht nur vom Volumen des zu behandelnden Systems ab, sondern z.B. auch von der Form des verwendeten Gefäßes, der Viskosität des Systems und der Art der herzustellenden Mischung (Lösung, Suspension oder Emulsion).With the mixing and dispersing device according to the invention, it is surprisingly possible to shorten the mixing or dispersing times in comparison to conventional devices for this purpose, which among other things. is not only advantageous from an economic point of view, but also represents an improvement especially for less thermally stable systems. For example, in the case of emulsion paints, dispersion times can be reduced from 30 minutes using conventional devices to up to 20 minutes using the device according to the invention. However, the use of the device according to the invention is not limited to the production of emulsion paints. Rather, this device can be used wherever solid, pasty or liquid substances are to be dissolved or dispersed in a liquid medium, e.g. in the household and in laboratories. Due to these diverse possible uses, no binding numerical values can be given for the dimensions of the hollow body. While e.g. the largest outer cross section of the hollow body for use in the home and laboratory will generally be between about 2 and about 10 cm, this diameter can also be 1 m and above when used in industry. The most suitable dimensions of the hollow body for a specific purpose do not only depend on the volume of the system to be treated, but e.g. also on the shape of the vessel used, the viscosity of the system and the type of mixture to be prepared (solution, suspension or emulsion).

Claims

Mixing and dispersing device with a hollow body rotatable about its longitudinal axis, the outer circumference of which is a polygon in cross section to the longitudinal axis, which is closed at one end and has an inlet opening at its other end, and which has at least one outlet opening in at least one of the Side surfaces is provided, characterized in that the inlet opening extends over the entire inner cross section of the hollow body (1), that the ratio of the edge length (8) to the broad side (9) of a side surface (3) is in the range from 1: 5 to 2: 1 lies, and that the outlet opening (4) is located in the half of the hollow body adjacent to the closed end.

Device according to claim 1, characterized in that there is at least one opening (4) in at least every second and preferably in each side surface (3).

Device according to one of claims 1 or 2, characterized in that the polygon is equilateral and preferably has 5 to 7 sides, in particular 6 sides.

Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the openings (4) are located in the upper half and preferably in the upper quarter of the side faces (3) of the polygon.

Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the openings (4), based on the direction of rotation of the hollow body (1), are in the first half and preferably in the first third of the side faces (3) of the polygon.

Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the length ratio of the long side (8) of the side surface (3) to the greatest extent of the opening (4) in the longitudinal direction in the range from 1.5: 1 to 15: 1, in particular 2: 1 to 10: 1.

Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the inner surface of the hollow body (1) has no edges and preferably has a circular or oval cross section.

Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that either the entire outer circumference of the hollow body (1) is a polygon in cross section or that the upper part, which is not designed as a polygon, is cylindrical.

Device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the top surface (5) of the hollow body (1) is directed flat or funnel-shaped inwards.

Use of a device according to one of claims 1 to 9 for dissolving or dispersing solid, pasty or liquid substances in a liquid or pasty medium, in particular for producing emulsion paints.