EP1126908B1

EP1126908B1 - Dispergiervorrichtung

Info

Publication number: EP1126908B1
Application number: EP99957911A
Authority: EP
Inventors: Hermann Getzmann; Frank Schieweg
Original assignee: VMA-Getzmann GmbH; VMA Getzmann GmbH
Current assignee: VMA-Getzmann GmbH; VMA Getzmann GmbH
Priority date: 1998-11-02
Filing date: 1999-10-19
Publication date: 2003-01-02
Anticipated expiration: 2019-10-19
Also published as: ES2189519T3; US20020003180A1; EP1126908A1; WO2000025905A1; AU1547700A; DE29819508U1; DE19982210D2; ATE230298T1; JP4508424B2; DE59903933D1; US6565024B2; JP2002528258A

Description

Die Erfindung betrifft eine Dispergiervorrichtung, insbesondere eine als Tauchmühle einsetzbare Kugel- oder Perlmühle mit einem Behälter zur Aufnahme und Bearbeitung eines Dispergiergutes, einer Mahlvorrichtung mit einem Mahlkörper enthaltenden Gehäuse, das Öffnungen zum Hindurchtreten des Dispergiergutes aufweist, einem in dem Gehäuse angeordneten Rührwerkzeug und einer ersten Strömungserzeugungsvorrichtung, wobei das Gehäuse und das Rührwerkzeug relativ zueinander beweglich sind und zumindest eine Welle durch eine Durchtrittsöffnung in das Gehäuse ragt, durch die das Dispergiergut in das Gehäuse eintreten kann, wobei in dem Gehäuse im Bereich der Durchtrittsöffnung zwischen der Welle und dem Gehäuse eine zweite Strömungserzeugungsvorrichtung vorgesehen ist.

Durch eine derartige Vorrichtung wird eine Verteilung von feinund 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 Dispergiergutes;

2. die mechanische Zerteilung von Agglomeraten in kleinere Agglomerate und Primärartikel und

3. die Stabilisierung von Primärartikeln, Agglomeraten und Aggregaten 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.a.) übertragen.

Aus der US-PS 5,194,783 ist 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 als Mahlkugein ausgebildeten Mahlkörpern gefüllten Siebkorb, der in einen doppelwandigen Behälter eintaucht. Durch die Mitte des Siebkorbs verläuft eine zylindrische Antriebswelle. Diese Antriebswelle treibt die in dem Siebkorb angeordnete, als Stangen ausgebildete Rührwerksvorrichtung an. Die Wände des Siebkorbs weisen eine siebartig perforierte Lochung auf.

Bei der Dispergierung von Farben ist es z.B. 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.

Um die Zirkulation des Dispergierguts durch den Siebkorb zu ermöglichen, treibt die Antriebswelle neben der Rührwerksvorrichtung zudem eine Strömungserzeugungsvorrichtung an. Diese Strömungserzeugungsvorrichtung muß außerhalb des Siebkorbs gelegen sein, um eine ausreichende Strömung zu gewährleisten.

Die Antriebswelle durchdringt also den Siebkorb. An der Durchdringungsstelle ist ein Trenn- und Dichtungssystem eingebaut, dass den Austritt der Mahlkugeln aus dem Sieb verhindert. Die zentrale Anordnung der Strömungserzeugungsvorrichtung bringt eindeutige strömungstechnische Vorteile mit sich, da somit ein gleichmäßiges Durchströmen des gesamten Behälters sichergestellt ist.

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 Mahlvorrichtungen, 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 nicht, weil unzureichend vordispergierte Produkte bei der weiteren Verwendung der Mahlvorrichtung das Zusetzen der Löcher des Siebkorbs bewirken, wodurch die Zirkulation durch den Siebkorb erschwert oder vollständig verhindert wird.

Obgleich mit den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen bereits sehr zufriedenstellende Mahlleistungen erreicht werden, ist sie - wie nahezu alle Rührwerkskugelmühlen - mit dem Nachteil behaftet, dass an der Durchdringungsstelle der Welle durch den Mahlkorb ein dynamischer Reibspalt oder ähnliche Mittel vorgesehen sind, durch welche die Mahlkugeln aus dem Gehäuse bzw. Mahlkorb in den Behälter entweichen können. Darüber hinaus erfordern dynamische Reibspalte für die einwandfreie Funktion relativ enge Toleranzen, so dass ihre Fertigung aufwendig und teuer ist. Aber auch bei genauester Fertigung und einwandfreiem Betrieb tritt gleichwohl das Problem auf, dass die Mahlkugeln unbeabsichtigt in dem Reibspalt zertrümmert werden, den Reibspalt zerstören und das Dispergiergut verunreinigen.

Ein weiteres Problem tritt an der ringförmigen Durchtrittsöffnung zwischen der Welle und dem Gehäuse auf. Im Betrieb führen diese Bauteile eine Relativbewegung zueinander aus. Durch diesen Ringspalt tritt das Dispergiergut in das Gehäuse ein, war für den Mahlprozeß notwendig ist.

Andererseits ist diese Durchtrittsöffnung mit dem erheblichen Nachteil verbunden, dass während des Mahlprozesses unkontrolliert und ungewollt Mahlkugeln aus dem Gehäuse austreten. Dieses ist in zweierlei Hinsicht nachteilig. Zum einen muß das Dispergiergut nach dem Mahlprozeß und vor der Weiterverarbeitung nochmals abgesiebt werden, um die Perlen herauszufiltern, so dass ein weiterer zeitaufwendiger Arbeitsschritt notwendig ist. Daneben muß der Perlenverlust in regelmäßigen Abschnitten ausgeglichen werden, da sonst die Mahlleistung abnimmt.

Aus der EP 0 546 715 ist eine Korbmühle bekannt, auf deren oberen Gehäusedeckel ein zylindrischer Kragen aufgesetzt ist, in dem ein an der Welle vorgesehenes Flügelrad läuft. Der unbeabsichtigte Austritt der Mahlkörper aus dem Gehäuse wird auch durch diese Vorrichtung nicht unterbunden.

Der Erfindung liegt demnach die technische Problemstellung zugrunde, eine eingangs genannte Dispergiervorrichtung derart weiterzuentwickeln, dass ein Austreten der Mahlkugeln aus dem Gehäuse bzw. dem Mahlkorb zuverlässig unterbunden wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die zweite Strömungserzeugungsvorrichtung als Flügelrad ausgebildet ist, die das Dispergiergut während des Betriebs durch die Durchtrittsöffnung in dem Behälter in das Gehäuse befördert und dass das Gehäuse im Bereich der Durchtrittsöffnung als halbschalenförmiges Pumpengehäuse zur Aufnahme des Flügelrades ausgebildet ist, um das Austreten des Mahlkörpers zu verhindern und dass die Flügel des Flügelrades in Richtung der Gehäusewand ausgerichtet sind.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung wird bei der Relativbewegung eine Strömung in das Innere des Gehäuses der Mahlvorrichtung erzeugt. Diese Strömung ist so stark, dass ein Austreten der Mahlkugeln aus der Durchtrittsöffnung in das in dem Behälter enthaltene Dispergiergut zuverlässig verhindert wird. Darüber hinaus bewirkt die zweite Strömungserzeugungsvorrichtung eine stärkere Durchmischung und ein schnelleres Einziehen des Dispergierguts in das Gehäuse der Mahlvorrichtung, was den Durchsatz erhöht. Schließlich lenkt die Strömungserzeugungsvorrichtung die Mahlkugeln ab (Deflektion), welche durch die Durchtrittsöffnung aus dem Mahlkorb heraustreten. Sollte diese Deflektion nicht ausreichend sein, um jeden Eintritt der Mahlkugeln in die Durchtrittsöffnung zu verhindern, so ist die durch die Strömungserzeugungsvorrichtung erzeugte Strömung ausreichend, um diese dennoch austretenden Kugeln zurück in den Mahlkorb bzw. in die Mahlvorrichtung zu saugen. Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Dispergiervorrichtung mit dem besonderen Vorteil verbunden, daß die durch die Strömungserzeugungsvorrichtung erzeugte Strömung selbst die wesentlich leichteren und preisgünstigeren, z. B. als Glasperlen ausgebildeten Mahlkugeln innerhalb der Mahlvorrichtung hält, so daß auf die schwereren und teureren, beispielsweise aus Zirkonoxid bestehenden Mahlkugeln verzichtet werden kann, die üblicherweise wegen ihrer höheren Dichte und des damit verbundenen Gewichts für zahlreiche Mahlprozesse notwendig sind. Der Einsatz kostengünstiger Mahlkugeln aus Glas reduziert deutlich die Kosten des Mahlens.

Vorzugsweise ist die Strömungserzeugungsvorrichtung als Flügelrad ausgebildet, und das Gehäuse der Mahlvorrichtung weist im Bereich der Durchtrittsöffnung ein Pumpengehäuse zur Aufnahme des Flügelrads auf. Das Flügelrad läuft also in einem entsprechend für dessen Aufnahme ausgebildeten Bereich des Gehäuses der Mahlvorrichtung. Das Flügelrad und das Gehäuse bilden so eine Pumpe zum Einsaugen von Flüssigkeit in das Innere des Gehäuses.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Pumpengehäuse im wesentlichen die Form einer Halbschale aufweist, in die das Flügelrad so einsetzbar ist, daß die Flügel bzw. Stege in Richtung der Gehäusewand ausgerichtet sind.

In einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung ist der obere Bereich des Gehäuses trichterförmig ausgebildet, der an seinem Grund auf der dem Trichter abgewandten Seite das Pumpengehäuse für das Flügelrad aufweist. Die Durchtrittsöffnung kann dabei an dem Grund des Trichters gelegen sein, so daß das von dem Flügelrad in das Innere des Behälters eingesaugte Dispergiergut an den Trichterwänden hinabströmt bzw. hinabgesaugt wird.

Eine höhere Pumpleistung des Flügelrads wird erreicht, wenn das Pumpengehäuse schräg verlaufende Wände aufweist, welche an die Schräge der Flügel des Flügelrads angepaßt sind.

Der zwischen dem Flügelrad und dem Gehäuse existierende Spalt ist vorzugsweise so ausgebildet, daß er größer ist als der Durchmesser der Mahlkugeln, so daß ein Einklemmen der Mahlkugeln zwischen Flügelrad und Pumpengehäuse nicht möglich ist.

In einer vorteilhaften Weiterentwicklung ist an dem äußeren Umfangsrand der zum Gehäuseinneren gerichteten Öffnung des Pumpengehäuses eine umlaufende Nase vorgesehen. Diese Nase verhindert, daß die Mahlkugeln direkt in den Bereich zwischen dem Flügelrad und dem Pumpengehäuse eintreten können. Durch geeignete Ausbildung der Nase werden diese Mahlkugeln zurück in das Innere der Mahlvorrichtung gelenkt.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, daß das Flügelrad mit einer scheibenförmigen Platte versehen ist, auf der mindestens ein flügelartiger Steg angeordnet ist, der sich im wesentlichen schräg zur Plattenebene in Richtung der Rotationsachse der Platte erstreckt und in radial verlaufender Richtung auf der Platte im wesentlichen schräg zu einer an dem äußeren Umfangsrand der Platte angelegten Tangente verläuft. Dabei ist es sowohl möglich, nur einen flügelartigen Steg vorzusehen, der sich schneckenartig von der mittleren Drehachse der Platte an den äußeren Umfangsrand erstreckt, als auch mehrere Flügel auf der Platte vorzusehen. Die zweite Ausgestaltung hat sich in der Praxis als besonders wirkungsvoll erwiesen. Eine vereinfachte Ausführungsform sieht vor, daß die Stege nur radial (ohne Krümmung und nicht schräg versetzt) auf der Platte anzuordnen sind.

In einer Weiterentwicklung sind die Stege in ihrer Längserstreckungsrichtung sichelförmig ausgebildet, da diese Ausgestaltung eine bessere Deflektion der Perlen und eine höhere Pumpenleistung gewährleistet.

Allgemein sind zahlreiche Stegformen für das Flügelrad denkbar, die je nach Viskosität des zu mahlenden Mediums austauschbar sind. Zu diesem Zweck ist es besonders vorteilhaft, wenn das Flügelrad lösbar in der Mahlvorrichtung befestigbar ist, um ein leichtes Austauschen zu gewährleisten. Das Flügelrad kann dabei sowohl von der die Strömungserzeugungsvorrichtung antreibenden Welle angetrieben werden als auch durch eine weitere konzentrisch zur ersten Welle verlaufenden Hohlwelle, welche die erste Welle umschließt.

Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Rührwerkzeug eine Kreisringscheibe aufweist, die mit einem ringsum laufenden, stufenartigen Absatz versehen ist, auf dem die Platte des Flügelrads befestigbar ist. Die Flügelräder sind dann je nach Anwendungsfall einfach austauschbar. Alternativ kann das Flügelrad aber auch einteilig mit der Kreisringscheibe ausgebildet sein.

Wie zuvor erwähnt, müssen die Mahl- und die Strömungserzeugungsvorrichtung nicht durch dieselbe Welle angetrieben werden, sondern es kann eine zweite Welle vorgesehen sein, durch welche das Rührwerkzeug und das damit verbundene Flügelrad unabhängig von der ersten Welle antreibbar sind.

In der Praxis hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die zweite Welle eine Hohlwelle aufweist, welche konzentrisch zu der ersten Welle verläuft und diese umschließt. Bei dieser Ausgestaltung können die beiden Wellen unabhängig voneinander betrieben werden, so daß eine Vordispergierung durch die Strömungserzeugungsvorrichtung möglich ist. Für die Feindispergierung wird die äußere Hohlwelle über eine Kupplung mit der ersten Welle eingekuppelt und dreht sich mit gleicher Geschwindigkeit. Alternativ ist es möglich, die beiden Wellen unabhängig voneinander anzutreiben und mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren zu lassen.

In einer besonders vorteilhaften Weiterentwicklung der Mahlvorrichtung weist die Strömungserzeugungsvorrichtung Mittel zum Dispergieren auf, des weiteren ist die Mahlvorrichtung höhenverstellbar, wobei die Mahlvorrichtung mittels der Höhenverstellung in das Dispergiergut eintauchbar und wieder vollständig aus diesem entfernbar ist, während die Strömungserzeugungsvorrichtung im Dispergiergut verbleibt. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders einfache und wirtschaftliche Trennung der Vordispergierung durch die vorzugsweise als Dissolver ausgebildete Strömungserzeugungsvorrichtung und eine Feindispergierung durch die Mahlvorrichtung.

Besonders gute Dispergierleistungen ergeben sich, und die Mahlvorrichtung ist besonders einfach zu reinigen, wenn diese derart ausgebildet ist, daß das Gehäuse der Mahlvorrichtung ein offenes Profil aufweist, das Rührwerkzeug durch eine zweite Welle antreibbar ist und über mindestens einen Verbindungssteg, der durch das offene Profil verläuft, mit der zweiten Welle verbunden ist und die zweite Welle eine Hohlwelle ist, die die erste Welle umschließt.

Die Erfindung ist aber auch bei derartigen Rührwerkskugelmühlen anwendbar, bei denen die Welle fest steht und das Rührwerk trägt und wobei das Gehäuse relativ zu dem Rührwerk drehbar ist. Eine derartige Rührwerkskugelmühle ist dann so ausgestaltet, daß die zweite Strömungserzeugungsvorrichtung einen flügelartigen Steg aufweist, der an dem Gehäuse vorgesehen ist und durch die Durchtrittsöffnung eine Strömung in das Innere des Gehäuses erzeugt.

Vorteilhafterweise weist die Strömungserzeugungsvorrichtung eine oder mehrere Stege auf, die an dem Gehäuse im Bereich der Durchtrittsöffnung ausgebildet sind.

Die erfindungsgemäße Dispergiervorrichtung ist in der Zeichnung beispielhaft veranschaulicht und nachstehend anhand der Figuren detailliert beschrieben. Es zeigen:

Figur 1:: eine Frontansicht im Schnitt der erfindungsgemäßen Dispergiervorrichtung,
Figur 2:: eine Seitenansicht im Schnitt der erfindungsgemäßen Rührscheibe mit darauf angeordnetem Flügelrad und die
Fig.3-8:: Draufsichten verschiedener Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Flügelrads.

Wie Figur 1 zu entnehmen ist, besteht die erfindungsgemäße Dispergiervorrichtung im wesentlichen aus einem zylindrischen Behälter 1, einem Dissolver 2 und einer Rührwerkskugelmühle 3. In der Figur 1 ist nur der untere Abschnitt des Behälters 1 dargestellt.

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 besteht vorzugsweise aus einem torusförmigen Gehäuse 31, in dem ein kreisringförmiger Ringkanal 32 ausgebildet ist. In dem Ringkanal 32 sind die Mahlkugeln 33 enthalten. Die Mahlkugeln 33 sind in der Zeichnung lediglich beispielhaft angedeutet. Üblicherweise ist der Ringkanal 32 mit Mahlkugeln 33 gefüllt. Das Gehäuse 31 ist an der zur Welle 21 gerichteten Seite mit einer ringsum laufenden Öffnung 34 versehen. Das Gehäuse 31 ist in dem dargestellten Beispiel doppelwandig ausgebildet, wobei zwischen den Wänden in dem darin ausgebildeten Spülraum 35, der ebenfalls kreisringförmig ausgebildet ist, ein Temperiermedium nach Belieben über die zum Absenken des Gehäuses 31 ausgebildeten Stangen 4 einspülbar ist. Zu diesem Zweck sind die Stangen 4 hohl ausgebildet und beinhalten einen Zuführkanal und einen Abführkanal für das Temperiermedium.

Das Gehäuse ist an seinem in bezug auf die Figur 1 dargestelten unteren Ende mit einer siebartig perforierten Lochscheibe 25 verschlossen, die an das Gehäuse 31 angeschraubt ist. Durch diese Lochscheibe 25 strömt das Dispergiergut durch das Gehäuse 31; gleichzeitig verhindert die Lochscheibe 25, daß die Mahlkugeln 33 aus dem Ringkanal 32 herausfallen. Das Dispergiergut tritt durch die Durchtrittsöffnung zwischen dem Gehäuse 31 und der Welle in das Gehäuse 31 ein. Die Strömung des Dispergiergutes ist in diesem Bereich durch die gestrichelten Pfeile dargestellt.

An der Lochscheibe 25 ist eine zentrale Buchse 26 mittels Schrauben 27 befestigt. Diese Buchse 26 nimmt eine zylindrische Hülse 28 auf. Zwischen der Außenseite dieser Hülse 28 und der Innenseite der verbindungshülse 37 ist ein kreisringförmiges Gleitlager 29 angeordnet. Dieses Gleitlager 29 verhindert, daß die Mahlkugeln 33 unbeabsichtigt in den Spalt zwischen der Verbindungshülse 37 und der zylindrischen Hülse 28 eindringen können. Gleichzeitig wird durch das Gleitlager 29 eine Relativbewegung der beiden Teile zueinander ermöglicht.

Innerhalb des Ringkanals 32 befindet sich eine coaxial zu dem Ring verlaufende Kreisringscheibe 36, die über eine Verbindungshülse 37 mit einer Hohlwelle 38 in Verbindung steht, welche die Welle 21 umschließt. Die Welle 21 und die Hohlwelle 38 werden von einem nicht näher dargestellten Motor angetrieben.

Die Welle 21 ist in der Verbindungshülse 37 im Verhältnis zu dieser drehbar gelagert. Die Lagerung erfolgt im vorliegenden Fall über ein weiteres zwischen der Innenseite der Verbindungshülse 37 und der Außenseite der Welle 21 angeordnetes Gleitlager 40. Dieses erlaubt gleichzeitig ein axial einfaches Verschieben des Gehäuses 31 mit der Hohlwelle 38 im Verhältnis zu der Welle 21 des Dissolvers 2.

Die Verbindungshülse 37 weist einen umlaufenden stufenartigen Absatz 41 auf, auf dem ein Flügelrad 5 befestigt ist. Alternativ kann das Flügelrad 5 auch einteilig an der Verbindungshülse 37 oder der Kreisringscheibe 36 ausgebildet sein.

Das Flügelrad 5 besteht aus einer kreisringförmigen und scheibenförmigen Platte 50, auf der mehrere flügelartige Stege angeordnet sind, die sich im wesentlichen schräg zur Plattenebene in Richtung der Rotationsachse der Platte 50 erstrecken und in radial verlaufender Richtung von der Rotationsachse im wesentlichen schräg zu einer an dem äußeren Umfangsrand der Platte 50 angelegten Tangente verlaufen. Bei der Rotation des Flügelrads 5 mit der Verbindungshülse 37 erzeugt das Flügelrad eine Strömung durch das zentrale Loch des Gehäuses 31 in den Ringkanal 32 des Gehäuses 31.

Um diese Strömungswirkung zu erhöhen, ist an dem Gehäuse 31 im Bereich der Durchtrittsöffnung ein Pumpengehäuse 42 zur Aufnahme des Flügelrads 5 in dem Gehäuse 31 ausgebildet.

Das Gehäuse weist zudem einen trichterförmigen Zulauf 43 auf, der an seinem Grund auf der dem Trichter abgewandten Seite mit dem Pumpengehäuse 42 für das Flügelrad 5 versehen ist.

Das Pumpengehäuse 42 ist mit einer schräg verlaufenden Wand versehen, welche an die Schräge der Stege des Flügelrads angepaßt ist. Durch diese Ausgestaltung wird eine höhere Pumpenleistung bewerkstelligt, da das Pumpengehäuse 42 an jedem Punkt näher an den Stegen des Flügelrads gelegen ist. Der Spalt zwischen der Oberkante der Stege und der Wand des Pumpengehäuses ist derart bemessen, daß eine Mahlkugel 33 nicht zwischen diesen eingeklemmt werden kann.

Um das Eintreten von Mahlkugeln 33 während des Mahlprozesses zuverlässig zu verhindern, ist an dem äußeren Umfangsrand der zum Gehäuseinneren gerichteten Öffnung des Pumpengehäuses 42 eine umlaufende Nase 44 vorgesehen. Die Nase 44 ist vorliegend einteilig mit dem Gehäuse 31 ausgebildet und verhindert zuverlässig, daß die Mahlkugeln 33 seitlich in das Pumpengehäuse 42 eindringen können.

In der Figur 2 ist die Verbindungshülse 37 mit der an ihr befestigten Kreisringscheibe 36 ohne die restliche Apparatur dargestellt. Deutlich sind die auf der Innenseite der Verbindungshülse 37 gelegenen Ausnehmungen 45 und 46 ersichtlich, in die die Gleitlager 29 und 40 einsetzbar sind, so daß ein Axialverschieben der Gleitlager 29 und 40 verhindert wird. Alternativ kann die Verbindungshülse 37 einteilig mit der Kreisringscheibe 36 ausgebildet sein.

Deutlich ist das Flügelrad 5 mit seiner Platte 50 und den darauf angeordneten Stegen 51 zu erkennen. Die Stege 51 sind derart ausgebildet, daß sie nicht bis zum inneren Rand der Platte 50 verlaufen. Durch diese Ausgestaltung kann das Dispergiergut besser durch die Durchtrittsöffnung in den Ringkanal 32 des Gehäuses 31 einströmen. Diese Strömung ist in der Figur 1 durch Pfeile dargestellt.

Die kompakte Anordnung von Kreisringscheibe 36, Gleitlagern 29 und 40 und Flügelrad 5 ermöglicht ein besonders effizientes Auswechseln der verschleißanfälligen Teile.

In der Figur 3 ist das Flügelrad 5 in der Draufsicht dargestellt. Deutlich ist die kreisringförmige Platte 50 sichtbar, von der sich die flügelartigen Stege 51 in Betrachtungsrichtung der Figur 3 erheben. Die Stege 51 verlaufen im wesentlichen schräg zu einer an dem äußeren Umfangsrand der Platte 50 angelegten Tangente 52 und sind im wesentlichen sichelförmig ausgebildet. Diese Ausgestaltung ermöglicht eine besonders hohe Pumpenleistung und bewerkstelligt gleichzeitig eine lükkenlose Deflektion der von der Außenseite an das Flügelrad 5 heranströmenden Mahlkugeln 33. Das Dispergiergut strömt während des Betriebs in der Dispergiervorrichtung in Betrachtungsrichtung in die innere Durchtrittsöffnung ein und wird durch die Rotation durch die zwischen den Stegen 51 ausgebildeten Kanäle 53 in Richtung des äußeren Umfangsrandes des Flügelrads 5 befördert. Durch die sichelförmige Ausgestaltung der Stege 51 wird das Dispergiergut zusätzlich beschleunigt.

In der Figur 4 ist eine alternative Ausführungsform eines Flügelrads 6 ebenfalls in der Draufsicht dargestellt. Bei dieser Ausgestaltung sind die Stege 61 schmaler ausgebildet als die des Flügelrads gemäß Figur 3, so daß die Kanäle 62 zwischen den Stegen breiter sind. Ein derartiges Flügelrad 6 ist beispielsweise für höher viskose Dispergiergüter einsetzbar.

Die Figur 5 stellt eine weitere Ausführungsform des Flügelrads 7 in der Draufsicht dar. Bei dieser Ausgestaltung erstrecken sich die Stege 70 bis zum Innenrand 71 der Kreisringscheibe. Diese Ausgestaltung gewährleistet, daß jegliches Dispergiergut im zentralen Bereich durch die Stege 70 wegbefördert wird. Allgemein ist das Flügelrad viskositätsabhängig austauschbar.

Die Figur 6 hingegen, in der ebenfalls eine alternative Ausgestaltung eines Flügelrads 8 in der Draufsicht abgebildet ist, zeigt ein Flügelrad 8 mit sehr schmalen Stegen 80, die sich nicht bis zum Innenrand 81 des Flügelrads 8 erstrecken.

In der Figur 7 ist eine weitere Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flügelrads in der Draufsicht dargestellt. Das Flügelrad 9 ist auf der kreisringförmigen Platte 90 mit Stegen 91 versehen, die im wesentlichen gem. den zuvor beschriebenen Stegen auf den anderen Flügelrädern 5 - 7 ausgebildet sind. Im Unterschied zu diesen sind die Stege 91 darüber hinaus am äußeren Umfangsrand 92 mit entlang diesem Umfangsrand verlaufenden Fortsätzen 93 versehen. In der Draufsicht sehen die Stege 91 wie ein Hockey-Schläger aus. Die Fortsätze 93 der Stege lenken das Dispergiergut nochmals um und bewirken eine verstärkte Verwirbelung und verbesserte Durchmischung des Dispergierguts. Darüber hinaus wird durch die äußeren Fortsätze eine besonders sichere Deflektion der eventuell in das Pumpengehäuse 42 eintretenden Mahlkugeln 33 erreicht.

Die Figur 8 zeigt schließlich eine alternative Ausführungsform des erfindungsgemäßen Flügelrads, bei welchem auf der Platte 94 ein einziger, schneckenartig vom Innenrand zum äußeren Umfangsrand verlaufender Steg 95 vorgesehen ist.

Bezugszeichenliste

1: Behälter
2: Dissolver
3: Rührwerkskugelmühle
4: Stange
5: Flügelrad
6: Flügelrad
7: Flügelrad
8: Flügelrad
21: Welle
22: Dissolverscheibe
23: Zähne
25: Lochscheibe
26: Buchse
27: Schraube
28: Hülse
29: Gleitlager
31: Gehäuse
32: Ringkanal
33: Mahlkugel
34: Öffnung
35: Spülraum
36: Kreisringscheibe
37: Verbindungshülse
38: Hohlwelle
40: Gleitlager
41: Absatz
42: Pumpengehäuse
43: Zulauf
44: Nase
45: Ausnehmung
46: Ausnehmung
50: Platte
51: Steg
52: Tangente
53: Kanal
61: Steg
62: Kanal
70: Steg
71: Innenrand
80: Steg
81: Innenrand
90: Platte
91: Steg
92: Umfangsrand
93: Fortsatz
94: Platte
95: Steg

Claims

Dispergiervorrichtung, insbesondere eine als Tauchmühle einsetzbare Kugel- oder Perlmühle mit einem Behälter (1) zur Aufnahme und Bearbeitung eines Dispergiergutes, einer Mahlvorrichtung mit einem Mahlkörper enthaltenden Gehäuse (31), das Öffnungen zum Hindurchtreten des Dispergiergutes aufweist, einem in dem Gehäuse (31) angeordneten Rührwerkzeug und einer ersten Strömungserzeugungsvorrichtung, wobei das Gehäuse (31) und das Rührwerkzeug relativ zueinander beweglich sind und zumindest eine Welle durch eine Durchtrittsöffnung in das Gehäuse (31) ragt, durch die das Dispergiergut in das Gehäuse (31) eintreten kann, wobei in dem Gehäuse (31) im Bereich der Durchtrittsöffnung zwischen der Welle (21) und dem Gehäuse (31) eine zweite Strömungserzeugungsvorrichtung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Strömungserzeugungsvorrichtung als Flügelrad (5) ausgebildet ist, die das Dispergiergut während des Betriebs durch die Durchtrittsöffnung in dem Behälter (1) in das Gehäuse (31) befördert und dass das Gehäuse (31) im Bereich der Durchtrittsöffnung als halbschalenförmiges Pumpengehäuse (42) zur Aufnahme des Flügelrades (5,6,7,8) ausgebildet ist, um das Austreten des Mahlkörpers zu verhindern und dass die Flügel des Flügelrades (5) in Richtung der Gehäusewand ausgerichtet sind.
Mahlvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (31) einen trichterförmigen Zulauf (43) aufweist, der an seinem Grund auf der dem zulauf (43) abgewandten Seite das Pumpengehäuse (42) aufweist.
Mahlvorrichtung nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass an dem äußeren umfangsrand der zum Gehäuseinneren gerichteten Öffnung des Pumpengehäuses (42) eine umlaufende Nase (44) vorgesehen ist.
Mahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelrad (5, 6, 7, 8) versehen ist mit einer scheibenförmigen Platte (50, 90), auf der mindestens ein flügelartiger Steg (51, 61, 70, 80, 91) angeordnet ist, der sich im wesentlichen schräg zur Plattenebene in Richtung der Rotationsachse der Platte (50, 90) erstreckt und in radial verlaufender Richtung auf der Platte (50, 90) im wesentlichen schräg zu einer an den äußeren Umfangsrand der Platte (50, 90) angelegten Tangente verläuft.
Mahlvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Flügelrad (5, 6, 7, 8) mehrere Stege (51, 61, 70, 80, 91) aufweist.
Mahlvorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (51, 61, 70, 80, 91) in seiner Längserstreckungsrichtung sichelförmig ausgebildet ist.
Mahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerkzeug eine Kreisringscheibe (36) aufweist, die mit einem umlaufenden, stufenartigen Absatz (41) versehen ist, auf dem die Platte (50, 90) des Flügelrades (5, 6, 7, 8) angeordnet ist.
Mahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührwerkzeug durch eine weitere Welle antreibbar ist.
Mahlvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Strömungserzeugungsvorrichtung Mittel zum Dispergieren aufweist, dass die Mahlvorrichtung höhenverstellbar ist und dass die Mahlvorrichtung mittels der Höhenverstellung in das Dispergiergut eintauchbar ist und aus diesem wieder vollständig entfernbar ist, während die Strömungserzeugungavorrichtung im Dispergiergut verbleibt.
Mahlvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die welle feststeht und das Rührwerkzeug trägt und wobei das Gehäuse relativ zu dem Rührwerkzeug drehbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Strömungserzeugungsvorrichtung einen flügelartigen Steg aufweist, der an dem Gehäuse (31) vorgesehen ist und durch die Durchtrittsöffnung eine Strömung in das Innere des Gehäuses (31) erzeugt.
Mahlvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungserzeugungsvorrichtung mehrere Stege aufweist, die einstückig an dem Gehäuse im Bereich der Durchtrittsöffnung ausgebildet sind.