EP0850106B1 - Dispergiervorrichtung und dispergierverfahren - Google Patents

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EP0850106B1
EP0850106B1 EP96938007A EP96938007A EP0850106B1 EP 0850106 B1 EP0850106 B1 EP 0850106B1 EP 96938007 A EP96938007 A EP 96938007A EP 96938007 A EP96938007 A EP 96938007A EP 0850106 B1 EP0850106 B1 EP 0850106B1
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EP
European Patent Office
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ball mill
shaft
dispersion
dispersed
dissolver
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP96938007A
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English (en)
French (fr)
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EP0850106A1 (de
Inventor
Hermann Getzmann
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Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Priority to SI9630185T priority Critical patent/SI0850106T1/xx
Publication of EP0850106A1 publication Critical patent/EP0850106A1/de
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Publication of EP0850106B1 publication Critical patent/EP0850106B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/10—Maintenance of mixers
    • B01F35/145—Washing or cleaning mixers not provided for in other groups in this subclass; Inhibiting build-up of material on machine parts using other means
    • B01F35/1452—Washing or cleaning mixers not provided for in other groups in this subclass; Inhibiting build-up of material on machine parts using other means using fluids
    • B01F35/1453—Washing or cleaning mixers not provided for in other groups in this subclass; Inhibiting build-up of material on machine parts using other means using fluids by means of jets of fluid, e.g. air
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00—Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/80—Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/83—Mixing plants specially adapted for mixing in combination with disintegrating operations
    • B01F33/8305—Devices with one shaft, provided with mixing and milling tools, e.g. using balls or rollers as working tools; Devices with two or more tools rotating about the same axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C17/00—Disintegrating by tumbling mills, i.e. mills having a container charged with the material to be disintegrated with or without special disintegrating members such as pebbles or balls
    • B02C17/16—Mills in which a fixed container houses stirring means tumbling the charge
    • B02C17/168—Mills in which a fixed container houses stirring means tumbling the charge with a basket media milling device arranged in or on the container, involving therein a circulatory flow of the material to be milled

Definitions

  • the invention relates to a dispersing device from a container for receiving and processing a product to be dispersed, a flow generating device which can be driven by a first shaft, one containing a grinding medium Grinding device, which has a housing with openings, by which the dispersed material due to by the flow generating device generated flow can pass through, and one disposed in and relative to the housing rotatable stirring tool, the housing of the grinding device is formed in the form of an annular channel, which is a central Has hole, and the shaft through the central hole of the ring channel runs.
  • the invention also relates to a method for pre- and fine dispersion of a fine and very fine, solid in a dispersant in a container to take up the dispersed material, the predispersion by means of a dissolver and the fine dispersion by means of an agitator ball mill is carried out.
  • EP 526 699 A1 describes a dispersing device at the beginning known type known.
  • a flow generating device In order to allow the grinding medium to circulate through the sieve basket, drives the drive shaft next to the mixing tool also a flow generating device. This flow generating device must be outside the strainer to ensure sufficient flow.
  • the drive shaft penetrates the strainer basket. At the penetration point a separation and sealing system is installed, that prevents the grinding media from escaping from the sieve.
  • the central arrangement of the flow generating device brings clear advantages in terms of flow technology, because thus a uniform flow through the entire container is ensured.
  • the dispersed material must be predispersed.
  • Pre-dispersion is preferably carried out with a dissolver disc, since, in particular in the case of agglomerates which are difficult to disperse, the in the further process the use of the grinding device require optimal predispersion from economical Is essential.
  • An insufficiently pre-dispersed product not only requires longer terms from the standstill the technology known grinder, but often did not achieve the desired subtleties.
  • Omissions or Predispersion usually cannot be balanced by other systems. Especially because because insufficiently pre-dispersed products in the further Use the grinder to plug the holes of the strainer basket, which causes the circulation through the Sieve basket is difficult or even completely prevented.
  • the object of the present invention is now that of known dispersing device such to develop further that the process process is considerably simplified and the cleaning effort is reduced.
  • this object is achieved in that the Grinding device opposite the flow generating device is adjustable in height and that the grinding device by means of Height adjustment can be immersed in and out of the dispersed material this is completely removable again while the flow generating device remains in the dispersed material.
  • the flow generating device usually has means to disperse on.
  • Dispersing device has the housing of the grinding device an open profile, and the agitator is over at least a connecting bridge that runs through the open profile, connectable to the shaft.
  • the dispersing device Due to the configuration of the dispersing device according to the invention can the drive shaft for the flow generating device centrally along the rotation axis of the screen basket run. This is the fluidic advantage of the Maintaining the central arrangement of the flow generating device.
  • the use of the separation and sealing system can be complete to be dispensed with, since the housing of the grinding device is not penetrated by the wave. Cleaning the grinder is much easier and faster to do.
  • Dispersing device has the housing of the grinding device an open profile, the mixing tool is through a second shaft can be driven and the stirrer is over at least one connecting bridge through the open profile runs, connectable to another wave.
  • the further shaft is preferably designed as a hollow shaft, which encloses the shaft of the flow generating device.
  • the outer hollow shaft stirring tool arranged in the housing of the grinding device in a particularly simple way regardless of the speed the drive shaft of the flow generating device drive. Both waves can be used simultaneously or each separately are driven by each other or even in the opposite Sense of rotation.
  • there is also a kinematic one Reversal possible within the grinder i.e. that the entire grinding device relative to the fixed stirring tool is rotatable.
  • the mixing tool depends on the dispersing task can be designed as required. It can e.g. as an annular disc, Annular ring disk, slotted disk, pins, etc. educated his.
  • the agitator preferably has at least one coaxial with the Ring channel running circular washer, which is in the ring channel extends.
  • the stirrer thus ensures a continuous Movement of the grinding medium arranged in the housing.
  • the flow generating device has means for dispersing on. It is particularly advantageous if these means are designed for dispersing as a dissolver disc.
  • the Dissolver disc then generates the one for operation the dispersing device necessary flow and also takes predispersion of the grinding medium.
  • the dissolver disc fulfills a particularly important task for dispersion, namely the uniform product circulation down to the Edge zone of the mixing container.
  • a dissolver disc fulfills that Dispersion tasks, i.e. the dissolving of agglomerates and the wetting of the primary particles in the liquid phase, in a particularly economical way, since the dispersion is carried out significantly faster than within the grinding device.
  • the dispersing device according to the invention is preferably so designed that the grinding device is adjustable in height and these can be immersed in the dispersed material by means of the height adjustment and can be completely removed from it.
  • the individual process steps of the Pre- and fine dispersion completely separate from each other perform without the substances to be dispersed need to be removed from the container or a change in Mixing tools are necessary.
  • a change between predispersion and fine dispersion can be particularly quick and economical be carried out. Separate containers and drive devices for a dissolver and an agitator ball mill omitted.
  • Both can in the dispersing device according to the invention Process, predispersion using the dissolver disc and the fine dispersion by means of the agitator ball mill, in Circulation procedures are carried out.
  • the procedures can be carried out separately or simultaneously.
  • the latter variant is in the dispersing device according to the invention particularly simple and economical to implement, because a change of the mixing device or container between the pre-dispersion and the subsequent fine dispersion omitted in the grinding device.
  • Both shafts are preferably driven by one and the same motor driven, which significantly simplifies the operational structure becomes. Suitable are then above the dispersing device Gear means are provided that allow the two Drive shafts separately or in parallel.
  • the annular channel has a rectangular dispersing device Cross section on.
  • Cross section On.
  • suitable cross-sectional shapes of the ring channel are conceivable, such as B. a round cross-section.
  • the cross-sectional shape of the Ring channel depends essentially on the required Flow characteristics.
  • Fig. 1 there is the inventive Dispersing device consisting of an essentially cylindrical, double-walled container 1 closed with a lid, a dissolver 2, an agitator ball mill 3 and more Cleaning nozzles 4.
  • the dissolver consists of a cylindrical shaft 21 which has a dissolver disk 22 at its lower end.
  • the dissolver disc is along its perimeter with several on the Circular surface alternately curved up and down Teeth 23 equipped.
  • the agitator ball mill 3 consists of a perforated sieve Housing 31 in which the grinding balls 32 are held.
  • the housing 31 is on its upper side with a circumferential Provide opening 33.
  • the housing 31 is shown in the Single-walled example, but can alternatively also double-walled or in another suitable manner be executed.
  • the housing forms a toroidal ring channel with a central hole 34.
  • the shaft 21 of the dissolver 2 runs through this hole 34.
  • Inside the ring channel are two circular washers 35 coaxial with the ring channel.
  • the annular disks 35 are interconnected by a web 36 connected.
  • the web 36 also connects the annular disks 35 with the hollow shaft 37.
  • the hollow shaft 37 becomes like the shaft 21 driven by a motor, not shown.
  • the Hollow shaft 37 and shaft 21 run coaxially with one another, wherein the shaft 21 runs inside the hollow shaft 37.
  • the container 1 is on its wall with several cleaning nozzles 4 provided.
  • Each cleaning nozzle 4 consists of a spray head 41, a hollow cylinder attached to the wall of the container 1 42 and a piston 43 guided in the hollow cylinder 42, the at its end facing the center of the container 1 Has spray head 41.
  • the ball mill 3 is held on its peripheral side by rods 39, by means of which it is represented by a not shown Drive device can be adjusted in height.
  • the Rods 39 are attached such that they adjust the height the agitator ball mill, but the rotation the annular discs 35 do not hinder.
  • agitator ball mill 3 In Fig. 1, the agitator ball mill 3 is in its upper Position so that this is not in connection with the dispersed material 5 is coming.
  • the hollow shaft 37 is not in this position driven.
  • the predispersion is only due to the rotation of the dissolver 2 causes the height can be adjusted to the appropriate process conditions guarantee. In this way, the pre-dispersion set the desired "donut effect".
  • the Circulation of the dispersed material 5 (represented by arrows) is not hindered by the agitator ball mill 3, so that efficient and quick predispersion by the dissolver 2 is carried out.
  • Fig. 2 the agitator ball mill 3 is in its lowered Position shown.
  • the agitator ball mill 3 will inside the container 1 through the rods 39 with the hollow shaft 37 adjusted in height and sunk into the dispersed material 5.
  • the agitator ball mill 3 is complete in the dispersed material 5 immersed, and the annular discs 35 are through the hollow shaft 37 in relation to the housing 31 of the agitator ball mill 3 set in rotation.
  • the annular discs 35 set the grinding balls 32 in motion, so that the grinding process is carried out within the agitator ball mill 3.
  • the dissolver 2 continues to provide circulation (using arrows shown) of the dispersed material 5, but is now preferred also a circulation through the perforated sieve Housing of the agitator ball mill 3 causes. This will make one Fine dispersion by the agitator ball mill 3 in the circulation process accomplished.
  • FIG. 3 shows the cleaning of the dispersing device according to the invention after pumping out the dispersed material a suitable pumping device, not shown, is shown.
  • a suitable pumping device for cleaning, run along the wall of the container 1 arranged spray heads 41 in the interior of the container inserted. This is done by placing the pistons 43 inside the hollow cylinder 42 axially along its longitudinal axis Center of the container 1 to be moved.
  • the pistons 43 are hollow on the inside and feed the cleaning liquid through Pressure generating means, not shown, for the spray heads 41.
  • the spray heads 41 spray cleaning agents through appropriately designed openings in the interior of the container 1 a. In this way, the walls and fixtures sprayed, and it comes to in the further course Fill the container 1 with the cleaning liquid.
  • the adhering to the dissolver 2 and the agitator ball mill 3 Particles of the dispersed material 5 are caused by the cleaning agent detached from the dispersing device. It forms a mixture of detergent and dispersant 5 am Bottom of the container 1, here called cleaning liquid 6 becomes.
  • the dissolver 2 and the agitator ball mill 3 are rotated in the cleaning liquid 6 as before, but this time to clean the components.
  • the central hole 34 the agitator ball mill 3 increases - compared to State of the art - the surface of the housing through which the cleaning liquid 6 into the interior of the agitator ball mill 3 can enter or pass through this.
  • the Cleaning process is through the design of the agitator ball mill 3 thus accelerated with a central hole 34.
  • the cleaning nozzles 4 can also be designed such that this during the spraying process into the interior of the hole 34 Agitator ball mill 3 are enough and so spraying the inner Perform periphery of the agitator ball mill 3, or such be arranged so that they alternate the outer and the inner Spray the periphery of the agitator ball mill 3. It can suitable holes can also be formed in the hollow shaft 21, through which a cleaning agent is sprayed.
  • the cleaning liquid 6 is pumped out, the cleaning nozzles 4 are pulled out of the container 1 and the agitator ball mill 3 is driven by the rod 39 move to its upper position.
  • the dispersing device is ready for use again.
  • FIG. 4 is an alternative embodiment of the invention Dispersing device shown.
  • One Shaft 44 drives both the ring washers 35 and dissolver disk 22 provided at its lower end.
  • This Embodiment represents the simplest and cheapest Realization of the dispersing device according to the invention.
  • the exemplary embodiments shown here all relate to Dispersing devices in which the housing is stationary and the agitator device is rotatable relative to this housing is arranged. It is also within the scope of the invention that Reverse kinematically training device. At such a dispersing device is the flow generating device trained stationary while the housing rotated relative to the stationary agitator device becomes.
  • the drive of the housing of the agitator device and / or the flow generating device takes place via suitable, drive means known to those skilled in the art, for example mechanical, electrical or magnetic drives.
  • a Dissolver and an agitator ball mill in one device combined.
  • the advantages of the state of the art central in the container arranged flow generating device maintained.
  • penetration the agitator ball mill through the drive shaft of the dissolver avoided.
  • the change from pre-dispersion to fine dispersion simplified and accelerated.
  • an arrangement of both devices as a completely closed system minimum space feasible. Solvents can Therefore, change of procedure does not escape.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Dispergiervorrichtung, bestehend aus einem Behälter zur Aufnahme und Bearbeitung eines Dispergiergutes, einer durch eine erste Welle antreibbaren Strömungserzeugungsvorrichtung, einer ein Mahlmedium enthaltenden Mahlvorrichtung, die ein Gehäuse mit Öffnungen aufweist, durch welche das Dispergiergut aufgrund der durch die Strömungserzeugungsvorrichtung erzeugten Strömung hindurchtreten kann, und einem in dem Gehäuse angeordnet und relativ zu diesem drehbaren Rührwerkzeug, wobei das Gehäuse der Mahlvorrichtung in Form eines Ringkanals ausgebildet ist, der ein zentrales Loch aufweist, und die Welle durch das zentrale Loch des Ringkanals verläuft. Daneben betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Vor- und Feindispergierung eines fein- und feinstteiligen, festen Stoffes in einem Dispersionsmittel in einem Behälter zur Aufnahme des Dispergiergutes, wobei die Vordispergierung mittels eines Dissolvers und die Feindispergierung mittels einer Rührwerkskugelmühle erfolgt.
Durch eine derartige Vorrichtung wird eine Verteilung von fein- und feinstteiligen, festen Bestandteilen in der flüssigen Phase erreicht.
Beim Dispergierprozeß laufen drei Teilschritte nebeneinander ab:
  • 1. die Benetzung der Oberfläche des einzuarbeitenden Feststoffes durch flüssige Bestandteile des Mahlgutes,
  • 2. die mechanische Zerteilung von Agglomeraten in kleinere Agglomerate und Primärpartikel und
  • 3. die Stabilisierung von Primärpartikeln, Agglomeraten und Agrregaten gegen erneute Zusammenlagerung (= Flockung).
    • Obwohl sich die nachstehenden Ausführungen überwiegend auf die Dispergierung von Farben und Lacken beziehen, läßt sich diese Verfahrenstechnik analog auch auf andere Bereiche (z.B. Biologie, Lebensmitteltechnologie, Pharmazie, Agrochemie, keramische Industrie u.ä.) übertragen.
    Bei der Dispergierung von Farben ist es zum Beispiel von wirtschaftlichem Interesse, den Einsatz der kostenintensiveren, farbgebenden Primärteilchen so gering wie möglich zu halten. Die Farbwirkung und der Glanz werden um so intensiver, je besser dispergiert wird. Durch eine gute Dispergierung kann also z.B. der Einsatz der kostenintensiven, farbgebenden Primärteilchen durch die kostengünstigeren Sekundärteilchen verringert werden. Im Idealfall ist jedes Primärteilchen separat benetzt.
    Aus der EP 526 699 A1 ist eine Dispergiervorrichtung der eingangs genannten Art bekannt.
    Ferner ist aus der US-PS 5,184,783 eine derartige Mahlvorrichtung bekannt. In dieser Patentschrift wird eine Rührwerks-Tauchmühle offenbart, die nach dem Zirkulationsverfahren dispergiert. Sie besteht im wesentlichen aus einem verschleißfesten, mit Mahlkugeln gefüllten Siebkorb, der in einen doppelwandigen Behälter eintaucht. Durch die Mitte des Siebkorbs verläuft eine zylindrische Antriebswelle. Diese Antriebswelle treibt das in dem Siebkorb angeordnete als Stangen ausgebildete Rührwerkzeug an. Die Wände des Siebkorbs weisen eine siebartig perforierte Lochung auf.
    Um die Zirkulation des Mahlmediums durch den Siebkorb zu ermöglichen, treibt die Antriebswelle neben dem Rührwerkzeug zudem eine Strömungserzeugungsvorrichtung an. Diese Strömungserzeugungsvorrichtung muß außerhalb des Siebkorbes gelegen sein, um eine ausreichende Strömung zu gewährleisten. Die Antriebswelle durchdringt also den Siebkorb. An der Durchdringungsstelle ist ein Trenn- und Dichtungssystem eingebaut, das den Austritt der Mahlkörper aus dem Sieb verhindert.
    Die zentrale Anordnung der Strömungserzeugungsvorrichtung bringt eindeutige strömungstechnische Vorteile mit sich, da somit ein gleichmäßiges Durchströmen des gesamten Behälters sichergestellt wird.
    Zur Durchführung eines wirtschaftlichen Dispergierprozesses mit der aus dem Stand der Technik bekannten Dispergiervorrichtung muß das Dispergiergut jedoch vordispergiert werden. Vorzugsweise wird mit einer Dissolverscheibe vordispergiert, da insbesondere bei schwer dispergierbaren Agglomeraten, die im weiteren Verfahren noch den Einsatz der Mahlvorrichtung erfordern, eine optimale Vordispergierung aus wirtschaftlichen Gründen unerläßlich ist. Ein ungenügend vordispergiertes Produkt erfordert nicht nur längere Laufzeiten der aus dem Stand der Technik bekannten Mahlvorrichtung, sondern es werden oft nicht die erwünschten Feinheiten erreicht. Versäumnisse oder Fehler bei der Vordispergierung können in der Regel nicht durch andere Systeme ausgeglichen werden. Insbesondere deshalb, weil unzureichend vordispergierte Produkte bei der weiteren Verwendung der Mahlvorrichtung das Zusetzen der Löcher des Siebkorbes bewirken, wodurch die Zirkulation durch den Siebkorb erschwert oder sogar vollständig verhindert wird.
    Von dem Dissolver kann aber häufig nur eine Vordispergierung vollzogen werden, d.h., daß das Dispergiergut nur bis zu einem gewissen Feinheitsgrad dispergiert werden kann. Für die weitere Dispergierung, die hier Feindispergierung genannt wird, muß eine Rührwerkskugelmühle oder eine ähnliche Mahlvorrichtung eingesetzt werden.
    Beim Wechsel von der Vordispergierung zur Feindispergierung müssen entweder die Behälter, welche das Dispergiergut enthalten, die jeweilige Antriebsvorrichtung für die Maschine oder die Werkzeuge ausgewechselt werden, oder das Dispergiergut muß aus dem Behält gepumpt und einer separaten Rührwerkskugelmühle zugeführt werden.
    Bei einem Produktwechsel, wie z.B. einem Farbwechsel von roter Farbe zu weißer Farbe, müssen zudem die gesamten Anlagen gereinigt werden. Bei der Reinigung der Kugelmühle ist das Trenn- und Dichtungssystem schwer zu reinigen. Der Wechsel- und der Reinigungsprozeß erzeugen so hohe Leerlaufzeiten und Kosten.
    Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr, die nach dem Stand der Technik bekannte Dispergiervorrichtung derart weiterzuentwickeln, daß der Verfahrensprozeß erheblich vereinfacht und der Reinigungsaufwand reduziert wird.
    Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Mahlvorrichtung gegenüber der Strömungserzeugungsvorrichtung höhenverstellbar ist und daß die Mahlvorrichtung mittels der Höhenverstellung in das Dispergiergut eintauchbar und aus diesem wieder vollständig entfernbar ist, während die Strömungserzeugungsvorrichtung im Dispergiergut verbleibt.
    Üblicherweise weist die Strömungserzeugungsvorrichtung Mittel zum Dispergieren auf.
    In einer bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dispergiervorrichtung weist das Gehäuse der Mahlvorrichtung ein offenes Profil auf, und das Rührwerk ist über mindestens einen Verbindungssteg, der durch das offene Profil verläuft, mit der Welle verbindbar.
    Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Dispergiervorrichtung kann die Antriebswelle für die Strömungserzeugungsvorrichtung zentral entlang der Rotationsachse des Siebkorbes verlaufen. Dadurch wird der strömungstechnische Vorteil der zentralen Anordnung der Strömungserzeugungsvorrichtung beibehalten.
    Auf den Einsatz des Trenn- und Dichtungssystems kann vollständig verzichtet werden, da das Gehäuse der Mahlvorrichtung nicht von der Welle durchdrungen wird. Die Reinigung der Mahlvorrichtung ist wesentlich leichter und schneller zu vollziehen.
    In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Dispergiervorrichtung weist das Gehäuse der Mahlvorrichtung ein offenes Profil auf, das Rührwerkzeug ist durch eine zweite Welle antreibbar und das Rührwerkzeug ist über mindestens einen Verbindungssteg, der durch das offene Profil verläuft, mit einer weiteren Welle verbindbar.
    Die weitere Welle ist vorzugsweise als Hohlwelle ausgestaltet, welche die Welle der Strömungserzeugungsvorrichtung umschließt. Auf diese Weise kann die außenliegende Hohlwelle das in dem Gehäuse der Mahlvorrichtung angeordnete Rührwerkzeug auf besonders einfache Art und Weise unabhängig von der Drehzahl der Antriebswelle der Strömungserzeugungsvorrichtung antreiben. Es können beide Wellen gleichzeitig oder jede separat voneinander angetrieben werden oder sogar im entgegengesetzten Drehsinn. Selbstverständlich ist auch eine kinematische Umkehr innerhalb der Mahlvorrichtung möglich, d.h., daß die gesamte Mahlvorrichtung relativ zu dem feststehenden Rührwerkzeug drehbar ist.
    Das Rührwerkzeug ist in Abhängigkeit von der Dispergieraufgabe beliebig gestaltbar. Sie kann z.B. als Kreisringscheibe, Kreisringlochscheibe, Schlitzscheibe, Stifte u.äh. ausgebildet sein.
    Vorzugsweise weist das Rührwerk mindestens eine koaxial zum Ringkanal verlaufende Kreisringscheibe auf, die sich im Ringkanal erstreckt. Das Rührwerkzeug gewährt damit eine kontinuierliche Bewegung des in dem Gehäuse angeordneten Mahlmediums.
    In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist die Strömungserzeugungsvorrichtung Mittel zum Dispergieren auf. Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn diese Mittel zum Dispergieren als Dissolverscheibe ausgebildet sind. Die Dissolverscheibe erzeugt dann zum einen die für den Betrieb der Dispergiervorrichtung notwendige Strömung und nimmt zudem eine Vordispergierung des Mahlmediums vor. Die Dissolverscheibe erfüllt eine besonders wichtige Aufgabe für die Dispergierung, nämlich die gleichmäßige Produktumwälzung bis in die Randzone des Mischbehälters. Eine Dissolverscheibe erfüllt die Aufgaben des Dispergierens, also das Auflösen von Agglomeraten und die Benetzung der Primärteilchen in der flüssigen Phase, auf besonders wirtschaftliche Art und Weise, da die Dispergierung deutlich schneller vollzogen wird als innerhalb der Mahlvorrichtung.
    Die erfindungsgemäße Dispergiervorrichtung ist vorzugsweise so ausgestaltet, daß die Mahlvorrichtung höhenverstellbar ist und diese mittels der Höhenverstellung in das Dispergiergut eintauchbar und aus diesem wieder vollständig entfernbar ist. Auf diese Weise lassen sich die einzelnen Verfahrensschritte des Vor- und Feindispergierens vollständig getrennt voneinander durchführen, ohne daß dabei die zu dispergierenden Substanzen aus dem Behälter entfernt werden müssen oder eine Änderung der Rührwerkzeuge notwendig ist. Ein Wechsel zwischen Vordispergierung und Feindispergierung kann besonders schnell und wirtschaftlich vollzogen werden. Getrennte Behälter und Antriebsvorrichtungen für einen Dissolver und eine Rührwerkskugelmühle entfallen.
    In der erfindungsgemäßen Dispergiervorrichtung können beide Verfahren, das Vordispergieren mittels der Dissolverscheibe und das Feindispergieren mittels der Rührwerkskugelmühle, im Zirkulationsverfahren durchgeführt werden. Die Verfahren können dabei getrennt oder gleichzeitig vollzogen werden. Besonders letztere Variante ist in der erfindungsgemäßen Dispergiervorrichtung besonders einfach und wirtschaftlich realisierbar, da ein Wechsel der Rührgeräte oder Behälter zwischen der Vordispergierung und der sich anschließenden Feindispergierung in der Mahlvorrichtung entfällt.
    Vorzugsweise werden beide Wellen durch ein und denselben Motor angetrieben, wodurch der operative Aufbau deutlich vereinfacht wird. Oberhalb der Dispergiervorrichtung sind dann geeignete Getriebemittel vorgesehen, die es ermöglichen, die beiden Wellen separat voneinander oder parallel zueinander anzutreiben.
    In der besonders bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dispergiervorrichtung weist der Ringkanal einen rechteckigen Querschnitt auf. Selbstverständlich sind auch alle anderen geeigneten Querschnittsformen des Ringkanals denkbar, wie z. B. ein runder Querschnitt. Die Querschnittsform des Ringkanals richtet sich im wesentlichen nach den benötigten Strömungseigenschaften.
    Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise veranschaulicht und im nachstehenden anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
    Fig. 1
    eine Frontansicht im Schnitt durch die erfindungsgemäße Dispergiervorrichtung bei der Vordispergierung,
    Fig. 2
    die gleiche Ansicht wie in Fig. 1 bei abgesenkter Rührwerkskugelmühle bei der Feindispergierung,
    Fig. 3
    die gleiche Ansicht wie in Fig. 1 bei der Reinigung der Dispergiervorrichtung und
    Fig. 4
    eine Frontansicht einer alternativen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dispergiervorrichtung.
    Wie aus Fig. 1 zu entnehmen ist, besteht die erfindungsgemäße Dispergiervorrichtung aus einem im wesentlichen zylindrischen, doppelwandigen, mit einem Deckel verschlossenen Behälter 1, einem Dissolver 2, einer Rührwerkskugelmühle 3 und mehreren Reinigungsdüsen 4.
    Der Dissolver besteht aus einer zylindrischen Welle 21, die an ihrem unteren Ende eine Dissolverscheibe 22 aufweist. Die Dissolverscheibe ist entlang ihres Umfangs mit mehreren auf der Kreisfläche alternierend nach oben und nach unten gebogenen Zähnen 23 ausgestattet.
    Die Rührwerkskugelmühle 3 besteht aus einem siebartig perforierten Gehäuse 31, in dem die Mahlkugeln 32 gehalten werden. Das Gehäuse 31 ist an seiner oberen Seite mit einer ringsumlaufenden Öffnung 33 versehen. Das Gehäuse 31 ist in dem dargestellten Beispiel einwandig ausgebildet, kann aber alternativ auch doppelwandig oder in anderer geeigneter Art und Weise ausgeführt sein.
    Das Gehäuse bildet einen torusförmigen Ringkanal mit einem zentralen Loch 34. Die Welle 21 des Dissolvers 2 verläuft durch dieses Loch 34. Innerhalb des Ringkanals befinden sich zwei koaxial zum Ringkanal verlaufende Kreisringscheiben 35. Die Kreisringscheiben 35 sind durch einen Steg 36 miteinander verbunden. Der Steg 36 verbindet daneben die Kreisringscheiben 35 mit der Hohlwelle 37. Die Hohlwelle 37 wird wie die Welle 21 von einem nicht näher dargestellten Motor angetrieben. Die Hohlwelle 37 und die Welle 21 verlaufen koaxial zueinander, wobei die Welle 21 innerhalb der Hohlwelle 37 verläuft.
    Der Behälter 1 ist an seiner Wand mit mehreren Reinigungsdüsen 4 versehen. Jede Reinigungsdüse 4 besteht aus einem Sprühkopf 41, einem an der Wand des Behälters 1 befestigten Hohlzylinder 42 und einem in dem Hohlzylinder 42 geführten Kolben 43, der an seinem zur Mitte des Behälters 1 gerichteten Ende einen Sprühkopf 41 aufweist.
    Die Kugelmühle 3 wird an ihrer Umfangsseite von Stangen 39 gehalten, mittels derer sie durch eine nicht näher dargestellte Antriebsvorrichtung in ihrer Höhe verstellt werden kann. Die Stangen 39 sind derart befestigt, daß sie die Höhenverstellung der Rührwerkskugelmühle ermöglichen, dabei aber die Rotation der Kreisringscheiben 35 nicht behindern.
    In der Fig. 1 ist die Rührwerkskugelmühle 3 in ihrer oberen Position, so daß diese mit dem Dispergiergut 5 nicht in Verbindung kommt. Die Hohlwelle 37 wird in dieser Position nicht angetrieben. Die Vordispergierung wird lediglich durch die Rotation des Dissolvers 2 bewirkt, der dabei auch in seiner Höhe verstellt werden kann, um die geeigneten Prozeßbedingungen zu gewährleisten. Auf diese Weise kann sich der bei der Vordispergierung gewünschte "Doughnut-Effekt" einstellen. Die Zirkulation des Dispergiergutes 5 (durch Pfeile dargestellt) wird durch die Rührwerkskugelmühle 3 nicht behindert, so daß eine effiziente und schnelle Vordispergierung durch den Dissolver 2 vollzogen wird.
    In der Fig. 2 ist die Rührwerkskugelmühle 3 in ihrer abgesenkten Position dargestellt. Die Rührwerkskugelmühle 3 wird innerhalb des Behälters 1 durch die Stangen 39 mit der Hohlwelle 37 höhenverstellt und in das Dispergiergut 5 eingesenkt. Die Rührwerkskugelmühle 3 ist in das Dispergiergut 5 vollständig eingetaucht, und die Kreisringscheiben 35 werden durch die Hohlwelle 37 im Verhältnis zum Gehäuse 31 der Rührwerkskugelmühle 3 in Rotation versetzt. Die Kreisringscheiben 35 setzen die Mahlkugeln 32 in Bewegung, so daß der Mahlprozeß innerhalb der Rührwerkskugelmühle 3 vollzogen wird. Der Dissolver 2 sorgt weiterhin für eine Zirkulation (durch Pfeile dargestellt) des Dispergiergutes 5, jedoch wird jetzt vorzugsweise auch eine Zirkulation durch das siebartig perforierte Gehäuse der Rührwerkskugelmühle 3 bewirkt. Dadurch wird eine Feindispergierung durch die Rührwerkskugelmühle 3 im Zirkulationsverfahren vollzogen.
    In der Fig. 3 wird die Reinigung der erfindungsgemäßen Dispergiervorrichtung nach dem Abpumpen des Dispergiergutes durch eine geeignete, nicht abgebildete Abpumpvorrichtung dargestellt. Zur Reinigung werden die entlang der Wand des Behälters 1 angeordneten Sprühköpfe 41 in den Innenraum des Behälters eingeschoben. Dieses erfolgt, indem die Kolben 43 innerhalb der Hohlzylinder 42 axial entlang ihrer Längsachse zum Zentrum des Behälters 1 hin verschoben werden. Die Kolben 43 sind innen hohl und führen die Reinigungsflüssigkeit durch ein nicht näher dargestelltes Druckerzeugungsmittel zu den Sprühköpfen 41. Die Sprühköpfe 41 sprühen Reinigungsmittel durch zweckmäßig ausgestaltete Öffnungen in das Innere des Behälters 1 ein. Auf diese Weise werden zunächst die Wände und Vorrichtungen abgesprüht, und es kommt im weiteren Verlauf zu einem Auffüllen des Behälters 1 mit der Reinigungsflüssigkeit. Die an dem Dissolver 2 und der Rührwerkskugelmühle 3 haftenden Partikel des Dispergiergutes 5 werden durch das Reinigungsmittel von der Dispergiervorrichtung gelöst. Es bildet sich eine Mischung aus Reinigungsmittel und Dispergiergut 5 am Boden des Behälters 1, die hier Reinigungsflüssigkeit 6 genannt wird. Der Dissolver 2 und die Rührwerkskugelmühle 3 werden in der Reinigungsflüssigkeit 6 wie zuvor rotiert, aber dieses Mal zur Reinigung der Bauteile. Das zentrale Loch 34 der Rührwerkskugelmühle 3 vergrößert dabei - im Vergleich zum Stand der Technik - die Oberfläche des Gehäuses, durch welche die Reinigungsflüssigkeit 6 in das Innere der Rührwerkskugelmühle 3 eintreten bzw. durch diese hindurchtreten kann. Der Reinigungsprozeß wird durch die Ausgestaltung der Rührwerkskugelmühle 3 mit einem zentralen Loch 34 somit beschleunigt.
    Die Reinigungsdüsen 4 können auch so ausgestaltet sein, daß diese beim Sprühvorgang bis in das Innere des Loches 34 der Rührwerkskugelmühle 3 reichen und so ein Besprühen der inneren Peripherie der Rührwerkskugelmühle 3 vollziehen, oder derart angeordnet sein, daß sie alternierend die äußere und die innere Peripherie der Rührwerkskugelmühle 3 besprühen. Es können auch geeignete Löcher in der Hohlwelle 21 ausgestaltet sein, durch welche ein Reinigungsmittel eingesprüht wird.
    Nach dem Reinigungsprozeß wird die Reinigungsflüssigkeit 6 abgepumpt, die Reinigungsdüsen 4 werden aus dem Behälter 1 gezogen und die Rührwerkskugelmühle 3 wird mittels der Stange 39 in ihre obere Position verfahren. Die Dispergiervorrichtung ist so wieder einsatzbereit.
    In der Fig. 4 ist eine alternative Ausführungsform der erfindungsgemäßen Dispergiervorrichtung dargestellt. Eine einzige Welle 44 treibt sowohl die Kreisringscheiben 35 als auch die an ihrem unteren Ende versehene Dissolverscheibe 22 an. Diese Ausführungsform stellt die einfachste und kostengünstigste Realisierung der erfindungsgemäßen Dispergiervorrichtung dar.
    Die hier dargestellten Ausführungsbeispiele betreffen allesamt Dispergiervorrichtungen, bei denen das Gehäuse stillstehend und die Rührwerksvorrichtung relativ zu diesem Gehäuse drehbar angeordnet ist. Es liegt auch im Rahmen der Erfindung, die Dispergiervorrichtung kinematisch umgekehrt auszubilden. Bei einer solchen Dispergiervorrichtung ist die Strömungserzeugungsvorrichtung stillstehend ausgebildet, während das Gehäuse relativ zu der stillstehenden Rührwerksvorrichtung gedreht wird. Der Antrieb des Gehäuses der Rührwerksvorrichtung und/oder der Strömungserzeugungsvorrichtung erfolgt über geeignete, dem Fachmann bekannte Antriebsmittel, so zum Beispiel mechanische, elektrische oder magnetische Antriebe.
    Durch die erfindungsgemäße Dispergiervorrichtung werden ein Dissolver und eine Rührwerkskugelmühle in einer Vorrichtung kombiniert. Die Vorteile der aus dem Stand der Technik zentral im Behälter angeordneten Strömungserzeugungsvorrichtung werden beibehalten. Daneben wird erfindungsgemäß eine Durchdringung der Rührwerkskugelmühle durch die Antriebswelle des Dissolvers vermieden. Der Wechsel von der Vor- zur Feindispergierung wird vereinfacht und beschleunigt. Zudem ist eine Anordnung von beiden Vorrichtungen als vollkommen geschlossenes System auf geringstem Raum realisierbar. Lösungsmittel können bei dem Verfahrenswechsel deshalb nicht entweichen.
    Bezugszeichenliste
    1
    Behälter
    2
    Dissolver
    3
    Rührwerkskugelmühle
    4
    Reinigungsdüse
    5
    Dispergiergut
    6
    Reinigungsflüssigkeit
    21
    Welle
    22
    Dissolverscheibe
    23
    Zähne
    31
    Gehäuse
    32
    Mahlkugeln
    33
    Öffnung
    34
    Loch
    35
    Kreisringscheibe
    36
    Steg
    37
    Hohlwelle
    39
    Stange
    41
    Sprühkopf
    42
    Hohlzylinder
    43
    Kolben
    44
    Welle

    Claims (11)

    1. Dispergiervorrichtung, bestehend aus einem Behälter (1) zur Aufnahme und Bearbeitung eines Dispergiergutes (5), einer durch eine erste Welle (21) antreibbaren Strömungserzeugungsvorrichtung, einer ein Mahlmedium enthaltenden Mahlvorrichtung, die ein Gehäuse mit Öffnungen aufweist, durch welche das Dispergiergut aufgrund der durch die Strömungserzeugungsvorrichtung erzeugten Strömung hindurchtreten kann, und einem in dem Gehäuse angeordneten und relativ zu diesem drehbaren Rührwerkzeug, wobei das Gehäuse (31) der Mahlvorrichtung in Form eines Ringkanals ausgebildet ist, der ein zentrales Loch (34) aufweist, und die erste Welle (21) durch das zentrale Loch (34) des Ringkanals verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlvorrichtung gegenüber der Strömungserzeugungsvorrichtung höhenverstellbar ist und daß die Mahlvorrichtung mittels der Höhenverstellung in das Dispergiergut eintauchbar und aus diesem wieder vollständig entfernbar ist, während die Strömungserzeugungsvorrichtung im Dispergiergut verbleibt.
    2. Dispergiervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (31) der Mahlvorrichtung ein offenes Profil aufweist, das Rührwerkzeug durch eine zweite Welle (37) antreibbar ist und über mindestens einen Verbindungssteg (36), der durch das offene Profil verläuft, mit der zweiten Welle (37) verbunden ist und die zweite Welle (37) eine Hohlwelle ist, die die erste Welle (21) umschließt.
    3. Dispergiervorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste und zweite Welle (21 bzw. 37) durch einen gemeinsamen Motor antreibbar sind.
    4. Dispergiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Rührwerkzeug mindestens eine koaxial zum Ringkanal verlaufende Kreisringscheibe (35) aufweist, die im Ringkanal angeordnet ist.
    5. Dispergiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mahlvorrichtung an ihrer Umfangsseite von Stangen (39) gehalten ist, mittels derer sie durch eine Antriebsvorrichtung gegenüber der Strömungserzeugungsvorrichtung in ihrer Höhe verstellbar ist, wobei die Stangen derart angeordnet sind, daß sie die Höhenverstellung ermöglichen, ohne die Rotation der Rührwerkzeuges relativ zum Gehäuse der Mahlvorrichtung zu behindern.
    6. Dispergiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5 dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Dispergieren als Dissolverscheibe (22) ausgebildet sind.
    7. Verfahren zur Vor- und Feindispergierung eines fein- und feinstteiligen, festen Stoffes in einem Dispersionsmittel in einem Behälter (1) zur Aufnahme des Dispergiergutes (5), wobei die Vordispergierung mittels eines Dissolvers und die Feindispergierung mittels einer Rührwerkskugelmühle erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß während des Vordispergierens durch den Dissolver die Rückwerkskugelmühle nicht mit dem Dispergiergut in Berührung gebracht wird und nach dem Vordispergieren die Rührwerkskugelmühle mit dem Dispergiergut in demselben Behälter zum Feindispergieren zur Einwirkung gebracht wird.
    8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß während des Feindispergierens der Dissolver weiterhin auf das Dispergiergut einwirkt und eine Strömung durch die Rührwerkskugelmühle hindurch erzeugt.
    9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührwerkskugelmühle während des Vordispergierens über dem im Behälter befindlichen Dispergiergut positioniert und nicht angetrieben wird und zum Feindispergieren in dem Behälter zur Einwirkung mit dem Dispergiergut abgesenkt wird.
    10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei der Dissolver durch eine erste Welle und die Rührwerkskugelmühle durch eine koaxial zur ersten angeordnete zweite Welle angetrieben wird, wobei sich die erste Welle (21) durch die zentrale Öffnung eines als Ringkanal ausgebildeten Gehäuses der Rührwerkskugelmühle erstreckt, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührwerkskugelmühle zum Feindispergieren durch koaxiale Verschiebung der zweiten Welle gegenüber der ersten Welle abgesenkt wird.
    11. Dispergiervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungserzeugungsvorrichtung Mittel zum Dispergieren aufweist.
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