WO2008031244A1 - Maschine zur behandlung eines fliessfähigen förderbaren materials - Google Patents

Maschine zur behandlung eines fliessfähigen förderbaren materials Download PDF

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WO2008031244A1
WO2008031244A1 PCT/CH2007/000442 CH2007000442W WO2008031244A1 WO 2008031244 A1 WO2008031244 A1 WO 2008031244A1 CH 2007000442 W CH2007000442 W CH 2007000442W WO 2008031244 A1 WO2008031244 A1 WO 2008031244A1
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WO
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chamber
machine according
machine
treatment
vibration
Prior art date
Application number
PCT/CH2007/000442
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English (en)
French (fr)
Inventor
Boris Ouriev
Eduard Nater
Olaf Eichstaedt
Niklaus SCHÖNENBERGER
Oliver Schlien
Original Assignee
Bühler AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/57—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms for material continuously moving therethrough
    • 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
    • B02C17/14—Mills in which the charge to be ground is turned over by movements of the container other than by rotating, e.g. by swinging, vibrating, tilting
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/56—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms having a vibrating receptacle provided with stirring elements, e.g. independent stirring elements
    • 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
    • B01F33/25—Mixers with loose mixing elements, e.g. loose balls in a receptacle

Definitions

  • the invention relates to a machine or a plant and to a process for the treatment of a flowable conveyable material, in particular for the division and distribution in a carrier liquid contained solid particles, droplets or gas bubbles.
  • Such machines include a base frame and a housing enclosing a treatment chamber through which the material can flow, an inlet for supplying the material to be treated and an outlet for discharging the treated material.
  • the chamber is movably mounted relative to the base frame of the machine and coupled to a vibration source through which the chamber housing is displaceable relative to the base frame of the machine in vibration movements.
  • vibratory mills which have a filled with Mahlangeskörpem chamber.
  • the chamber filled with regrind suspension is likewise in the Usually offset by an unbalance motor in relatively low-frequency vibrations with frequencies of about 10 to 25 Hz and with amplitudes well below one centimeter.
  • the comminution of the suspended Mahlgutpelle takes place predominantly by bumps between the present in relatively dense bed Mahlos crushern (usually steel balls) and the suspended Mahlgutp personalityn, with a typical impact process, for example, by two mutually colliding Mahltos emotions between which one or more Mahlgutp sie are crushed.
  • the power densities achieved are typically below about 30 watts / liter.
  • agitator mills or stirred ball mills in which a moving tool (usually a rotor with pins) is moved in a chamber filled with stock suspension.
  • the moving liquid in the chamber of the meal stock suspension also carries along with the suspended Mahigutteilchen Mahlösève.
  • the comminution of the suspended Mahlgutp takes place mainly by bumps between the present in a relatively loose bed Mahlos crushern (usually steel balls or ceramic balls) and the chamber inner wall and / or by bumps between the Mahlos 1969n and the moving tool (mainly on the rotor pins) and to a lesser extent by bumps between the auxiliary grinding bodies which flow at relatively high speed due to the drag forces caused by the moving tool and mediated by the liquid at speeds of the order of magnitude of 10 m / s.
  • Mahltosratin usually steel balls or ceramic balls
  • the moving tool mainly on the rotor pins
  • the auxiliary grinding bodies which flow at relatively high speed due to the drag forces caused by the moving tool and mediated by the liquid at speeds of the order of magnitude of 10 m / s.
  • power densities of the order of several kilowatts / liter In commercial stirred ball mills, one works with power densities of the order of several kilowatts / liter.
  • stirred ball mill conventional design is firmly mounted on a substructure, similar to the above-described vibratory mills or vibratory mills in relatively low-frequency oscillations (with frequencies of about 10 to 25 Hz) and with amplitudes of offset by several millimeters to over one centimeter.
  • the invention has for its object to provide a simply constructed machine for the treatment of a flowable recoverable material and in particular such a machine for the division and distribution contained in a carrier liquid ner solid particles to provide droplets or gas bubbles, which achieves a comparable crushing result as the mills mentioned above when used as mill for wet comminution, with significantly less energy or significantly less power per liter of ground material and / or shorter grinding time than in the known mills ,
  • the chamber is filled with a plurality of societyskörpem of a solid material, the largest dimension is less than a quarter of the smallest chamber volume dimension and in the idle state of the machine a bed in the lower part of the Form chamber, and in that the chamber is mounted vertically movable relative to the base frame and displaceable in vertical vibrations.
  • the treatment of the flowable conveyable material using the machine according to the invention takes place by pumping the material into the chamber via the inlet and discharging it out of the chamber via the outlet, while the chamber housing is set in vibratory motion with the treatment bodies contained in it ,
  • the treatment of the color pigments is carried out in the present invention by the interaction of several mechanisms.
  • the treatment bodies reciprocated by the vibrating chamber generate expansion flows in the carrier liquid surrounding them, in which suspended particles or agglomerates are comminuted or deagglomerated.
  • the volume of the chamber volume which is free of treatment bodies at rest above the treatment body bed occupies 10% to 80% of the chamber volume.
  • the above-mentioned piston-like sealing of the dispersion bubble is thus made possible, in particular a sufficiently high viscosity of the carrier liquid is needed.
  • the plurality of treatment bodies is a polydisperse and / or polymorphic mixture of differently sized and / or differently shaped treatment bodies, the diameter of the treatment bodies preferably being in the range from 0.1 mm to 10 mm. It is particularly advantageous if the diameters of the individual treatment bodies of a first treatment body group are in the range of 0.1 mm to 5 mm and the diameters of the individual treatment bodies of a second treatment body group are in the range of 1 mm to 10 mm. In this way, a particularly dense packing of treatment bodies is made possible, so that the above-mentioned piston-like sealing of the dispersion bubble is made possible even with a less high viscosity of the carrier liquid.
  • the treatment bodies may be spherical, or they may be polyhedron-like structures whose tips and edges are rounded and whose surfaces are slightly outwardly arched.
  • the density of the treatment body is greater than the density of the carrier liquid of the material to be treated.
  • massive balls made of a heavy material eg steel
  • this "heavy" treatment body bumps mainly with a vertically upward component and possibly and to a lesser extent bumps with a vertically downward component, namely by bumps that through the reciprocating chamber floor are caused or bumps caused by the reciprocating chamber ceiling.
  • this "heavy" treatment body bumps mainly with a vertically upward component and possibly and to a lesser extent bumps with a vertically downward component, namely by bumps that through the reciprocating chamber floor are caused or bumps caused by the reciprocating chamber ceiling.
  • it is subject to gravity and, finally, to the drag forces of the carrier liquid surrounding it.
  • a gradient of the treatment body distribution in the chamber is also for these heavy treatment body, with the number of treatment body per unit volume increases towards the bottom.
  • uniformity of the spatial treatment body distribution can be achieved.
  • the density of the treatment bodies can also be smaller than the density of the carrier fluid of the material to be treated.
  • the density of the treatment bodies can also be smaller than the density of the carrier fluid of the material to be treated.
  • the density of the treatment bodies can also be smaller than the density of the carrier fluid of the material to be treated.
  • the treatment body filling of the machine is a combination of heavy and light treatment bodies, a more uniform spatial distribution of treatment bodies inside the chamber can be achieved. This proves to be advantageous when starting the machine.
  • the machine and its vibration drive are designed so that the chamber housing can be placed in oscillatory movements whose frequency is in the range of 15 Hz to 120 Hz, in particular in the range of 20 Hz to 120 Hz and most preferably in the range of 20 Hz to 100 Hz and whose amplitude is in the range of 0.1 mm to 6 mm.
  • This allows excitation of the chamber base frame vibration with a frequency of 30Hz to 120Hz.
  • 40Hz to 80Hz especially when water or silicone oil is used as the carrier liquid.
  • the chamber may be linearly mounted with one degree of freedom and coupled to the vibration source so that the chamber is translatable into a linear reciprocating motion.
  • the chamber can also be mounted planar with two degrees of freedom and be coupled to the vibration source, so that the chamber is displaceable in a circular path movement.
  • Partly responsible for the realization of the above-described mechanisms is the presence against the output force or buoyancy force of the "heavy" or "light” treatment body acting vertical impact components up or down.
  • the chamber can be mounted on the base frame only sliding and without any suspension or return means. This is sufficient e.g. in an electromagnetic drive with periodic polarity reversal of the fields. It achieves in this way a reciprocating movement of the chamber without a mechanical suspension of the coupling.
  • the chamber may be slidably mounted on the base frame and with suspension or return means. This allows e.g. a drive near the resonant frequency of the unit of chamber mass and suspension, wherein the resonance frequency can be adjusted by changing the spring constant.
  • the chamber inner wall and the treatment body may be made of metal, in particular steel.
  • the chamber inner wall and the treatment bodies may be made of ceramic or of a polymeric material.
  • a lining of the chamber with an elastomeric material is advantageous. It is furthermore advantageous if the chamber inner wall consists of ceramic or of a polymer material and the treatment bodies consist of metal.
  • the chamber inner wall may be made of metal and the treatment body of ceramic or of a Polymermateria! consist.
  • the inlet is located in the lower part of the chamber and the outlet in the upper part of the chamber.
  • This is advantageous in heavy treatment bodies.
  • the machine according to the invention has at the outlet and / or at the inlet a separating device which prevents the treatment bodies from leaving the chamber via the outlet and / or via the inlet while allowing the material to be treated or treated to pass.
  • it also has an inlet line leading to the inlet, which contains a feed pump for conveying the material.
  • the chamber is movably mounted relative to the base frame of the machine and coupled to a first vibration source, through which the chamber is displaceable relative to the base frame in oscillatory movements, and the machine has a compensating body which is movably supported relative to the base frame of the machine and a second vibration source is coupled.
  • the first oscillation source and the second oscillation source can be driven in phase opposition to one another. As a result, it is possible to minimize forces acting on the machine from the machine, in particular on the ground.
  • the mass M1 and the vector components of the amplitude A1 of the vibration vector of the chamber on the one hand and the mass M2 and the vector components of the amplitude A2 of the vibration vector of the balance body on the other hand satisfy the relationship 0.5 ⁇ (A1 ⁇ M1) / (A2 ⁇ M2) ⁇ 1 ; 5.
  • the compensation body is a second chamber, the function of which is the same as that of the first chamber coupled to the first vibration source, wherein preferably the second chamber is identical to the first chamber.
  • a system according to the invention for the treatment of a flowable, transportable material, in particular for the division and distribution of solid particles, droplets or gas bubbles contained in a carrier liquid preferably contains a series connection and / or a parallel connection of the inventive machines described above.
  • the material is pumped via the inlet into the chamber and out of the chamber via the outlet dissipated, while the chamber housing is added with the treatment bodies contained in it in a vibratory motion.
  • a surfactant is added to the material to be treated before or during the treatment.
  • the surface tension of the carrier liquid can be reduced and thus the formation of the vapor bubbles can be promoted.
  • thereby reagglomeration of the crushed or deagglomerated solid particles can be prevented.
  • the inventive method can be carried out with the inventive machine or system both continuously and in batch mode.
  • a drift movement of the treatment body can take place in cocurrent with or in countercurrent to the material to be comminuted.
  • the chamber baseline oscillation is excited at a frequency that is in the range of 80% to 120% of the chamber baseline resonant frequency (resonant frequency at 100%).
  • resonant frequency resonant frequency at 100%.
  • treatment body between 0.1 mm and 10 mm in diameter and a carrier liquid with a viscosity of 1mPas to 10 Pas can be achieved with a frequency of 40Hz to 80Hz very good dispersing results. It proves to be particularly advantageous that inexpensive electromagnetic drives for the reciprocation of the chamber can be used using the usual mains frequencies of 50 Hz or 60 Hz.
  • the carrier liquid is pressurized in the chamber.
  • the pressure in the interior of the chamber is in the range of 1 bar to 200 bar and in particular in the range of 10 bar to 100 bar. This promotes the formation of the dispersing bubble and its accompanying effects.
  • the pressure inside the chamber is greater than the vapor pressure of the carrier liquid.
  • the viscosity of the carrier liquid should be above a minimum value.
  • the carrier liquid water or an aqueous solution can be used.
  • water e.g. by adding sugar, starch and the like.
  • the viscosity of the water can be increased.
  • oil in particular silicone oil, can be used as the carrier liquid.
  • surface-active substances mixtures / emulsions of different liquids, such as e.g. Produce oil-water emulsions.
  • the carrier liquid by heating or cooling the carrier liquid, the optimum viscosity for the particular product can be set.
  • a gas or a gas mixture in particular nitrogen or air
  • nitrogen or air is introduced into the chamber.
  • gas bubbles can be generated, which are similar to the Behive vapor bubbles.
  • the pressure generation inside the chamber by introducing a compressed gas or gas mixture into the chamber.
  • the gas or gas mixture is introduced at several points of the chamber wall via high-pressure nozzles. The introduction of the gas mixture can take place like a pulse.
  • the frequency of the pulse train is smaller than the oscillation frequency of the chamber. But is particularly advantageous if the frequency of the pulse train is the same size as the oscillation frequency.
  • the pulse sequence and the oscillation can then be operated in phase. This can be achieved without great effort by a direct coupling of the chamber drive and the pneumatic source. If necessary, the pulse sequence and the oscillation can also be operated out of phase.
  • the present invention thus provides a large number of new parameters by means of which the person skilled in the art can carry out an optimization of the machine, the system and the method according to the invention depending on the product to be treated.
  • the present invention is not only suitable for the division and distribution of solid particles, but may also be used as an emulsifying machine (emulsion-producing) or foaming machine (foaming-producing).
  • a treatment body bed is vibrated. This has the consequence that the treatment body perform only a slow drift movement in the order of a few cm / s in addition to their reciprocating motion. This saves energy, and there is only a slight increase in temperature.
  • Fig. 1 is a schematic sectional view of a part of a first embodiment of the inventive machine along a vertical sectional plane at rest;
  • Fig. 2 is a schematic sectional view of the part of the first embodiment of the inventive machine along a vertical sectional plane in the operating state;
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of a wall section of a second embodiment of the machine according to the invention along a vertical sectional plane in the operating state;
  • Fig. 4A is a schematic sectional view of a part of the first embodiment in a vertical arrangement along a vertical sectional plane parallel to the longitudinal axis and indicating four different operating conditions;
  • 4B is a schematic sectional view of the part of the first embodiment in a horizontal arrangement along a vertical sectional plane orthogonal to the longitudinal axis and indicating four different operating conditions;
  • Fig. 5A is a graph of the particle size distribution of a suspension treated with the inventive machine
  • Fig. 5B is a graph of the particle size distribution of a suspension treated with a prior art machine
  • Fig. 6A is a graph of the particle size distribution of a suspension treated with the inventive machine
  • Fig. 6B is a graph of the particle size distribution of a suspension treated with a prior art machine
  • Fig. 7A is a schematic sectional view of a part of a third embodiment of the machine according to the invention along a vertical sectional plane;
  • Fig. 7B is a schematic sectional view of a part of a fourth embodiment along a vertical sectional plane
  • FIG. 8A is a schematic representation of a wall section of a fifth embodiment of the machine according to the invention along a vertical sectional plane;
  • Fig. 8B is a sectional view of the wall portion of the fifth embodiment along the vertical sectional plane
  • 9A is a schematic representation of a wall section of a sixth embodiment of the machine according to the invention along a vertical sectional plane;
  • Fig. 9B is a sectional view of the wall portion of the sixth embodiment along the vertical sectional plane
  • Fig. 10 is a partial sectional view of a first drive variant of the inventive machine
  • Fig. 11 shows the operating point in the amplitude response of the vibrating motion staggered machine according to the invention
  • Fig. 12 is a schematic representation of a first example of a linear drive according to the invention.
  • Fig. 13 is a schematic representation of a second example of a linear drive according to the invention.
  • 14 is a schematic representation of a third example of a linear drive according to the invention.
  • Fig. 15 is a side view of a part of the machine according to the invention.
  • Fig. 16 is a partial sectional view of the part of Fig. 15 taken along a vertical sectional plane;
  • Fig. 17 is a side view of a portion of the machine according to the invention.
  • Fig. 18 is a plan view of the machine according to the invention.
  • Fig. 19 is a perspective view of an element of the machine according to the invention.
  • Fig. 1 is a schematic sectional view of a part of a first embodiment of the inventive machine along a vertical sectional plane in the idle state.
  • the part or a housing 5 is shown, at the lower end of a material inlet 2 and at the upper end of a material outlet 3 is present, which open into a treatment chamber 4 and from her lead out.
  • the treatment chamber 4 and the housing 5 are cylindrical, wherein the cylinder axis is vertical. At least in some areas of the housing 5 cooling channels 5a are present, which can be flowed through by a cooling fluid.
  • the chamber 4 is filled with a plurality of specialistsskörpem B to a certain level.
  • the filling level ie the height of the treatment body bed S, is preferably between 20% and 95% of the chamber height.
  • the treatment bodies B preferably have a spherical or spherical shape.
  • the housing 5 and the treatment body B are made of metal here. For example, steel, titanium or the like can be used.
  • the housing 5 together with its treatment body B can by a drive unit (see Fig. 10, 12, 13, 14, 17, 18) in a forced Vibrational movement or vibration movement are offset, in which the housing behaves practically as a rigid body and performs a reciprocating motion with a vibration frequency f.
  • FIG. 2 is a schematic sectional view of the part of the first embodiment of the machine according to the invention along a vertical sectional plane in the operating state.
  • the treatment body B are shaken.
  • a drifting movement develops, in which the individual treatment bodies B, in addition to their short distances traveled, pass through a closed path BL between two impacts, as shown by the arrows provided with arrows.
  • the treatment bodies B travel approximately in the region of the cylinder axis Z of the housing 5 from bottom to top, radially outwards in the upper area, downwards along the housing inner wall and finally radially inward again in the lower area. This cycle or treatment circulation then begins again.
  • the circulation movement always occurs in this mode of operation, regardless whether and if so how much and what kind of material P is contained in the chamber 4.
  • the treatment body circulation time T2 is dependent on the operating frequency f and on the nature, in particular density and viscosity, of the flowable material that can be conveyed. While T1 is in the range of about 0.002 seconds to about 0.1 seconds, T2 is typically several minutes and is typically in the range of 0.5 minutes to 5 minutes.
  • the product P flows through the chamber 4 from the inlet 2 in ascending movement to the outlet 3.
  • the treatment bodies B moved back and forth by the vibrating chamber 4 generate expansion flows in the carrier liquid PF surrounding them, in which suspended particles or agglomerates are comminuted or desaggregated. be mer-
  • areas which are largely free of treatment bodies B are formed continuously. These are "bubbles" or "dispersing bubbles” in the swarm of the treatment bodies B. Within these dispersing bubbles, small vapor bubbles form in the carrier liquid PF. These vapor bubbles form continuously and then collapse again.
  • the dispersing bubbles arise and then migrate in the chamber volume 4 or fall together, ie they are again occupied by treatment bodies B.
  • These phase changes or the erratic behavior of the phase boundaries between air and carrier liquid vapor on the one hand and carrier liquid PF on the other hand contributes significantly to the division and distribution of suspended in the carrier fluid PF particles or agglomerates.
  • the time period T3 between the formation and disappearance of a dispersing bubble is a multiple of the period T1 of the reciprocation of the treatment bodies B.
  • the time T4 between the formation and disappearance of the vapor bubbles is a multiple of the period T1 of the reciprocation of the treatment body B.
  • FIG. 3 is a schematic sectional view of a wall section of a second embodiment of the machine according to the invention along a vertical sectional plane in the operating state.
  • injection nozzles 5b through which process gas (e.g., air, nitrogen and the like) or a process fluid (e.g., a surfactant) can be injected.
  • the pressure in the chamber 4 can be adjusted by the injection nozzles 5b.
  • injection nozzles 5b high-pressure nozzles are preferably used.
  • the carrier liquid PF carrying the product P flows upward in the region of the chamber inner wall 5c (indicated by the arrow), while the treatment bodies B (indicated by the web BL) move downwards in the region of the chamber inner wall 5c.
  • FIG. 4A is a schematic sectional view of a part of the first embodiment in a vertical arrangement along a vertical sectional plane parallel to the longitudinal axis.
  • Four different operating states (f, A, Qi) are indicated which are suitable for a given frequency f and given amplitude A of the housing vibration differ only in their force angle Q:
  • Q Q4: vibration horizontal, i. orthogonal to the cylinder axis.
  • FIG. 4B is a schematic sectional view of the part of the first embodiment in a horizontal arrangement along a vertical sectional plane orthogonal to the longitudinal axis.
  • the value h also increases, so that the free volume present above the treatment body bed S can be adjusted and, in particular, reduced to practically 0% of the volume of the chamber 4.
  • 5A, 5B, 6A, 6B each show a particle size distribution of a treated model suspension consisting of sugar dispersed in silicone oil AK10.
  • the left ordinate axis shows the distribution sum Q3 (x) in%.
  • the right ordinate axis shows the distribution density q3g (x).
  • the abscissa axis shows the particle size in ⁇ m.
  • 5A is a diagram of the particle size distribution of the model suspension treated with a machine according to the invention under the following conditions:
  • Treatment body steel balls, diameter 1, 75 mm
  • Fig. 5B is a graph of the particle size distribution of the model suspension treated with a prior art (stirred ball mill) machine under the following conditions:
  • Treatment body steel balls, diameter 0.65 mm
  • Average particle size approx. 30 ⁇ m.
  • 6A is a graph of the particle size distribution of the model suspension treated with a machine according to the invention under the following conditions:
  • Treatment body steel balls, diameter 1, 75 mm
  • Average particle size approx. 8 ⁇ m.
  • Fig. 6B is a graph of the particle size distribution of the model suspension treated with a prior art (stirred ball mill) machine under the following conditions: Treatment time: 2.9 hours
  • Treatment body steel balls, diameter 0.65 mm
  • FIG. 7A is a schematic sectional view of a part of a third embodiment of the machine according to the invention along a vertical sectional plane.
  • the housing 5 surrounds a chamber 4, which is divided into a left sub-chamber 4a, a middle sub-chamber 4b and a right sub-chamber 4c.
  • the middle sub-chamber 4b is filled with spherical treatment bodies B1.
  • the left sub-chamber 4a and the right sub-chamber 4c are filled with rod-shaped (cylindrical or prismatic) treatment bodies B2.
  • the treatment bodies B1 and B2 cause comminution, ie fragmentation of the particles in the carrier liquid PF.
  • a static plate-like mixer element SM1 or SM2 is arranged, on the one hand, the sub-chambers 4a, 4b and 4c separated from each other and on the other hand improves the distribution of the crushed particles in the carrier liquid PF.
  • Fig. 7B is a schematic sectional view of a part of a fourth embodiment along a vertical sectional plane. This embodiment differs from the third embodiment of FIG. 7A only in that in the left part of the chamber 4a, no rod-shaped treatment body B2 but spherical treatment bodies B3 are included, whose diameter is greater than that of the spherical treatment body B1 in the middle partial chamber 4b.
  • FIGS. 8A, 8B and 9A, 9B show measures for sound insulation in the machine according to the invention.
  • FIG. 8A is a schematic representation of a wall section of a fifth embodiment of the machine according to the invention along a vertical sectional plane.
  • the wall of the housing 5 is constructed essentially of five layers, namely from the inside to the outside consecutively: a chamber volume 4 limiting, abrasion resistant, hard elastic inner layer 51; a first soft-elastic suspension layer 52 consisting of elastic elements (only spring elements 52a); an insulating layer or damping layer 53 consisting of viscoelastic elements (spring elements 53a and damping elements 53b); a second soft-elastic suspension layer 54 consisting of elastic elements (only spring elements 54a); and a hard-wearing outer layer 55.
  • a chamber volume 4 limiting, abrasion resistant, hard elastic inner layer 51 a first soft-elastic suspension layer 52 consisting of elastic elements (only spring elements 52a); an insulating layer or damping layer 53 consisting of viscoelastic elements (spring elements 53a and damping elements 53b); a second soft-elastic suspension layer
  • FIG. 8B is a sectional view of the wall portion of the fifth embodiment along the vertical sectional plane and shows a concrete embodiment of the housing wall layers 52, 53, 54 described in Fig. 8A.
  • the two suspension layers 52 and 54 are made of a resilient polymeric material, such as epoxy resin .
  • the cushioning layer 53 is made of a viscoelastic polymer material, preferably in the form of a porous foam.
  • FIG. 9A is a schematic representation of a wall section of a sixth embodiment of the inventive machine along a vertical sectional plane.
  • the wall of the housing 5 is constructed in sections only from the five layers of Fig. 8A. Between these sections 57 there is a vacuum 56.
  • Fig. 9B is a sectional view of the wall portion of the sixth embodiment taken along the vertical sectional plane and showing a concrete configuration of the housing wall layers 52, 53, 54 described in Fig. 9A.
  • the two sectional suspension layers 52 and 54 are made of a resilient polymeric material, such as e.g. Epoxy resin.
  • the sectionally damping layer 53 consists of a viscoelastic polymer material, preferably in the form of a porous foam. Between the resilient and damping sections 57 there is an evacuated cavity 56.
  • FIG. 10 is a partial sectional view of a first drive variant of the machine according to the invention.
  • the housing 5 is connected via a connecting rod 42 to a crankshaft 41 which is driven by a motor (not shown).
  • the housing 5 is slidably mounted in a linear guide 43.
  • the connecting rod 42 is rotatably connected to the crankshaft 41 and to the underside of the housing 5.
  • the connecting rod 42 is articulated on the housing 5 or on the crankshaft 41 via a first articulated connection 42a and a second articulated connection 42b.
  • the intensity INT ie the input of mechanical power in the vibration of the housing 5 is proportional to the total mass M of the housing, including content, proportional to the second power of the vibration amplitude of the housing and proportional to the cube of the vibration frequency f of the housing ,
  • INT kx M x A 2 xf 3 , where k is a constant.
  • This is the entry mechanical performance in the total chamber volume 4.
  • crankshaft drive of Fig. 10 is designed for an amplitude of the housing vibration movement of about 2 mm and can be operated at frequencies in the range of 20 Hz to 120 Hz and in particular at a frequency of 50 Hz or 60 Hz.
  • the typical mechanical power input into the volume of the chamber 4 is about 200 watts / liter to 500 watts / liter.
  • Fig. 11 shows the operating point BP in the amplitude response of the forced vibration / vibration of the housing 5.
  • the amplitude A in mm is plotted, while along the abscissa the ratio of the vibration frequency to the resonance frequency f / f R is plotted.
  • Die Intensity is increased by increasing the frequency f and / or the amplitude A, whereby the average speed of the treatment body B and the strength and frequency of the occurring impact forces of the treatment body B with each other or with the housing wall are increased as well as the tensile forces in the carrier liquid PF increases become. All this enhances the comminution effect on the particles of the product P.
  • FIG. 12 is a schematic representation of a first example of a linear drive according to the invention.
  • This linear drive 71 is used as a vibration source.
  • the linear drive 71 is formed by a first electromagnet 71a and a second electromagnet 71b and by an iron armature 71c arranged between the two electromagnets 71a, 71b.
  • the two electromagnets 71a, 71b are each rigidly connected to the base frame 8 of the machine (see FIG. 17, FIG. 18), while the iron armature 71c is rigidly connected to the housing 5 (see eg FIG. 1).
  • the armature 71c is guided along a guide (not shown).
  • the electromagnets 71a, 71b By periodically switching on and off or reversing the electromagnets 71a, 71b can be the Iron armature 71c each magnetizing or re-magnetizing so that due to the magnetic forces between the electromagnet and the armature, a periodic reciprocation of the armature 71c is achieved.
  • the housing 5 can be forced to vibrate.
  • the two electromagnets 71a, 71b can be driven for example via an AC voltage power supply.
  • the resulting alternating magnetic field attracts the armature 71c and generates its reciprocation.
  • the anchor material used for this purpose is preferably soft iron.
  • a soft iron anchor it is also possible to use a permanently magnetized ferromagnetic alloy anchor 71c.
  • the two electromagnets 71a, 71b are then periodically reversed. They are driven at the same frequency, but out of phase, to alternately produce a half period of upward force on the armature and a half period of downward force on the armature.
  • FIG. 13 is a schematic representation of a second example of a linear drive according to the invention, which can be used as a vibration source.
  • the linear drive 72 is also here by a first electromagnet 72a and a second E- lektromagnet 72b and by an arranged between the two electromagnets 72a, 72b anchor 72c, 72d, 72e formed.
  • the armature here consists of a first iron armature section 72c facing the first electromagnet 72a and a second iron armature section 72d facing the second electromagnet 72b, wherein the two iron armature sections 72c, 72d are rigidly connected to one another via an aluminum arm 72e.
  • soft iron or a permanently magnetized ferromagnetic material can be used as the material for the anchor sections.
  • the anchor bracket For example, instead of aluminum, another non-ferromagnetic material may also be used.
  • the linear drive 73 is also here by Elektromag- nete 73a, 73b, 73c, which are arranged side by side as a kind of "battery", and formed by one equipped with a plurality of permanent magnets 73f anchor 73d, which is arranged adjacent to the solenoid group 73a, 73b, 73c.
  • the armature 73d is guided along an armature guide 73e indicated by dashed lines.
  • the three electromagnets 73a, 73b, 73c may be e.g. be powered by a three-phase power supply. The resulting traveling magnetic field pulls anchor 73d with it and generates its reciprocation.
  • a second electromagnet group (not shown) may also be arranged to the right of the armature 73d.
  • the linear drive of the third example has the advantage that the armature stroke can be significantly greater than in the linear drives of the first and second examples.
  • the linear drives 71, 72 and 73 shown in FIGS. 12, 13 and 14 can be driven in a particularly simple manner by existing alternating current or three-phase electricity networks.
  • the voltage frequencies of 50 Hz or 60 Hz given in such electricity networks can advantageously be used to reciprocate the housing 5 with these frequencies relative to the base frame 8 (see FIGS. 17, 18).
  • Fig. 15 is a side view of a part of the machine according to the invention and shows a side view of a vibrating spring assembly 6 according to the invention.
  • the housing 5 is at a first location by means of a first upper oscillating spring 61 and a first lower oscillating spring 62 and at a second location by means of a second obe-
  • the oscillating spring 63 and a second lower oscillating spring 64 are swingably clamped relative to the base frame 8 (see FIGS. 17, 18) between an upper fixing plate 81 and a lower fixing plate 82 of the base frame 8, the fixing plates 81, 82 being connected to each other by vertical connecting rods 14 are connected.
  • the ends of the oscillating springs 61, 62, 63 and 64 are each fixed via a spring base 11 against lateral slippage with respect to the housing 5 or with respect to the mounting plates 81, 82 of the base frame 8.
  • these spring bases 11 are fastened to the housing 5 or to the fastening plates 81, 82 of the base frame 8.
  • Fig. 16 is a partial sectional view of the vibrating spring assembly 6 of Fig. 15 along a vertical sectional plane.
  • the four oscillating springs 61, 62, 63 and 64, the lower and upper spring ends respectively associated spring base 11 and the screen frame 5 and the mounting plates 81, 82 of the base frame are each shown in vertical section.
  • the spring base 11 are each screwed with a screw 12 on the housing 5 or on the mounting plates 81, 82 of the base frame.
  • the coil springs 61, 62, 63 and 64 are each precompressed in the idle state (no vibration of the housing 5).
  • each connecting rod 14 is assigned a setting screw 13, with which the position of the upper mounting plate 81 can be fixed to the connecting rods 14.
  • the housing 5 is thus clamped swingably on the base frame 8 via upper and lower oscillating springs and can be set in vibration via one or more oscillation sources 74, 75 (see FIGS. 17, 18) acting on evenly distributed points of the housing 5.
  • the bearing points of the housing 5 are thus each Weil between upper oscillating springs 61, 63 and lower oscillating springs 62, 64 arranged.
  • FIG. 17 is a side view of a portion of the inventive machine and shows a side view of the inventive oscillating spring assembly 6 (see FIG. 15) and a vibration source 7, which consists of an electromagnet 74 and of an element 75 of ferromagnetic material (eg permanent magnet or soft iron ) is formed.
  • the (only partially shown) housing 5 has a plurality of struts 5e (only one is shown), with which it is connected via a respective oscillating spring arrangement 6 (only one is shown) connected to the base frame 8 or suspended therefrom.
  • a respective vibration source 7 (only one is shown)
  • the housing 5 via its strut 5e by the interplay of a respective vibration source 7 with a respective oscillating spring arrangement 6 in vibration, i. be placed in a reciprocating motion and an upward and downward movement.
  • the power transmission takes place by the magnetic interaction between the E- lektromagneten 74 and the ferromagnetic element 75 of each vibration source 7 by the solenoid 74 is alternately turned on and off or by reversing a voltage applied to the magnetic coils of the electromagnet 74 electrical voltage alternately in one direction and in the other direction flows through an electric current.
  • the on / off version is preferably used when the ferromagnetic element 75 is a soft iron core.
  • the polarity reversal version is preferably used when the ferromagnetic element 75 is a permanent magnet.
  • the housing 5 is at several along its circumference uniformly distributed locations (only one shown) by means of an upper oscillating spring 61 and a lower oscillating spring 62 with respect to the base frame 8 between an upper mounting plate 81 and a lower mounting plate 82 of the base frame 8 swingably clamped, the Attachment plates 81, 82 are interconnected by a vertical connecting rod 14.
  • the ends of the oscillating springs 61 and 62 are each fixed via a spring base 11 against lateral slippage with respect to the housing 5 and with respect to the mounting plates 81, 82 of the base frame 8. This spring base 11 are for this purpose attached to the housing 5 and to the mounting plates 81, 82 of the base frame 8.
  • Fig. 18 is a plan view of a part of the machine according to the invention and shows a plan view of four evenly distributed vibration sources 7 along the circumferential direction of the casing 5, each having the electromagnet 74 and the element 75 of ferromagnetic material (e.g., permanent magnet or soft iron).
  • ferromagnetic material e.g., permanent magnet or soft iron.
  • cover 5d as well as the product outlet 3 of the housing 5.
  • Ausderdem parts of the base frame 8 are shown.
  • Each oscillation source 7 is associated with a vibrating spring arrangement or oscillating spring suspension 6 (see FIG. 17).
  • damping elements are arranged between the base frame 8 and the floor of a workshop.
  • a plurality of such housing 5 may be arranged with a respective chamber as a generally rigid housing composite within a larger machine according to the invention. It is also advantageous if two housings 5 with a respective chamber 4 and a total of the same mass are arranged either side by side or one above the other and are vibrated in phase opposition to one another. As a result, move during an oscillation phase, the two housings either with equal speed amounts to each other or away from each other. In this way, virtually no dynamic reaction forces or inertial forces are transmitted from the housings via the base frame to the floor. Thus, virtually no additional dynamic ground forces are exerted on the feet of the base frame except the static ground forces.
  • the plurality (eg four) of vibration sources 7 and the plurality (eg four) of the vibrating springs 6 are arranged uniformly distributed on the housing 5, so that in the for the treatment body fluidization required vibration frequencies as little modal vibrations of the housing 5 are excited.
  • the mentioned arrangement of the vibrating springs 6 and vibration sources 7 results in significantly less than 5% of the vibration energy stored in the oscillating housing 5 being stored in modal vibrations of the housing 5 and by far the greater part of more than 95% in the pure vibration, i. Up- and Abbewe- movement or reciprocating motion of the housing 5 is stored, so that the housing 5 behaves practically as a rigid body, which performs practically only the rigid body fundamental vibration.
  • Fig. 19 is a side view of a coil spring used in the swing spring assembly of the present invention, ie, one of the coil springs 61, 62, 63, or 64 in Fig. 15 or Fig. 16.
  • the connection line G passes through the first end 61a of the coil spring -Wind 61 and by the second end 61b of the coil spring winding 61 non-parallel to the coil spring longitudinal axis L.
  • At least the two ends 61a and 61b of the coil spring coil remain during the vibration operation always with the housing 5 (see FIG. 15, FIG 16) and with the base frame 8 (see Fig. 17, Fig. 18) in contact.
  • the connecting line G is non-parallel to the helical spring longitudinal axis L through the first end of the coil spring coil and through the second end of the coil spring coil. but preferably all of the coil springs about their longitudinal axis in the same position of the force amplitude vector and the motion amplitude vector of the housing 5 are set.
  • the angle a between the direction of the connecting line G and the direction of the helical spring longitudinal axis L is in the range of 25 ° to 35 °.
  • the distance Si measured parallel to the longitudinal helical spring axis L is between the mutually facing surfaces of the first spring end 61a and the first spring end adjacent turn and the measured parallel to the coil spring longitudinal axis distance S 2 between the facing surfaces of the second spring end 61b and the second spring end adjacent turn greater than the amplitude of the expansion or the maximum elongation of the spring dmax divided by the number n of turns the respective coil spring, ie Si> d max / n and S 2 > d max / n. This is to prevent touching these adjacent surfaces of the coil spring facing each other in the vibration mode. This contributes considerably to the smooth running of the inventive machine.
  • Base frame 61b Coil spring end 1 Spring base 71 Linear drive / oscillation source 2 Screw connection 71a First electromagnet 3 Adjustment screw connection 71b Second electromagnet 4 Connecting rod 71c Iron anchor 1 Crankshaft 72 Linear drive / oscillation source 2 Connecting rod 72a First electromagnet 2a Joint connection 72b Second electromagnet 2b Joint connection 72c Iron anchor section 3 Linear guide 72d Iron anchor section 1 inner layer 72e aluminum anchor bracket 73 Linear drive / vibration source 5 1 Distance

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine (1) zur Behandlung eines fliessfähigen förderbaren Materials (P), insbesondere zur Zerteilung und Verteilung in einer Träger-flüssigkeit enthaltener Feststoffteilchen, Tröpfchen oder Gasbläschen. Die Maschine (1) besitzt ein Grundgestell (8) und ein Gehäuse (5), das eine von dem Material (P) durch-strömbare Behandlungskammer (4) umschliesst, mit einem Einlass (2) zum Zuführen des zu behandelnden Materials und einem Auslass (3) zum Abführen des behandelten Materials (P'). Die Kammer (5) ist relativ zum Grundgestell (8) der Maschine beweglich gelagert und mit einer Schwingungsquelle (7) gekoppelt, durch die das Kammergehäu-se (5) relativ zum Grundgestell (8) der Maschine in Schwingungsbewegungen versetzt werden kann. Die Kammer (5) ist mit einer Vielzahl von Behandlungskörpern (B, B1, B2, B3) aus einem Feststoffmaterial gefüllt, deren grösste Abmessung kleiner als ein Viertel der kleinsten Kammervolumen-Abmessung ist und die im Ruhezustand der Ma-schine (1) eine Schüttung (S) im unteren Bereich der Kammer (4) bilden. Die Kammer (4) ist relativ zum Grundgestell (8) vertikal beweglich gelagert und kann in vertikale Schwingungen versetzt werden.

Description

Maschine zur Behandlung eines fliessfähigen förderbaren Materials
Die Erfindung bezieht sich auf eine Maschine bzw. eine Anlage sowie auf ein Verfahren zur Behandlung eines fliessfähigen förderbaren Materials, insbesondere zur Zerteilung und Verteilung in einer Trägerflüssigkeit enthaltener Feststoffteilchen, Tröpfchen oder Gasbläschen.
Derartige Maschinen weisen ein Grundgestell und ein Gehäuse auf, das eine von dem Material durchströmbare Behandlungskammer umschliesst, mit einem Einlass zum Zuführen des zu behandelnden Materials und einem Auslass zum Abführen des behandelten Materials. Dabei ist die Kammer relativ zum Grundgestell der Maschine beweglich gelagert und mit einer Schwingungsquelle gekoppelt, durch die das Kammergehäuse relativ zum Grundgestell der Maschine in Schwingungsbewegungen versetzbar ist.
Bekannt sind sogenannte Schwingmühlen oder Rohr(schwing)mühlen, die eine oder mehrere horizontal angeordnete und mit Mahlhilfskörpern gefüllte Kammern in Form von Hohlzylindem bzw. Rohrabschnitten aufweisen (horizontale Zylinderachse). Die mit Mahlgutsuspension gefüllten Kammern werden dabei in der Regel durch einen Unwuchtmotor in relativ niederfrequente Schwingungen mit Frequenzen von etwa 10 bis 25 Hz und mit Amplituden von mehreren Millimetern bis über einen Zentimeter versetzt. Die Zerkleinerung der suspendierten Mahlgutpartikel erfolgt dabei vorwiegend durch Stösse zwischen den in lockerer Schüttung vorliegenden Mahlhilfskörpern (z.B. Stahlkugeln, Stahlstäbe) und den suspendierten Mahlgutpartikeln, wobei ein typischer Stoss- vorgang z.B. durch zwei gegeneinander prallende Mahlhilfskörper erfolgt, zwischen denen ein oder mehrere Mahlgutpartikel zerkleinert werden. Bei kommerziellen Schwingmühlen arbeitet man mit Leistungsdichten in der Grössenordnung von mehreren Kilowatt/Liter.
Weiterhin sind Vibrationsmühlen bekannt, die eine mit Mahlhilfskörpem gefüllte Kammer aufweisen. Die mit Mahlgutsuspension gefüllte Kammer wirdjJabei ebenfalls in der Regel durch einen Unwuchtmotor in relativ niederfrequente Schwingungen mit Frequenzen von etwa 10 bis 25 Hz und mit Amplituden deutlich unter einem Zentimeter versetzt. Die Zerkleinerung der suspendierten Mahlgutpartikel erfolgt dabei vorwiegend durch Stösse zwischen den in relativ dichter Schüttung vorliegenden Mahlhilfskörpern (meist Stahlkugeln) und den suspendierten Mahlgutpartikeln, wobei auch hier ein typischer Stossvorgang z.B. durch zwei gegeneinander prallende Mahlhilfskörper erfolgt, zwischen denen ein oder mehrere Mahlgutpartikel zerkleinert werden. Bei kommerziellen Vibrationsmühlen dieser Bauart liegen die erzielten Leistungsdichten in der Regel unter etwa 30 Watt/Liter.
Bekannt sind auch Rührwerksmühlen oder Rührwerkskugelmühlen, in denen ein bewegtes Werkzeug (meist ein Rotor mit Stiften) in einer mit Mahlgutsuspension gefüllten Kammer bewegt wird. Die in der Kammer bewegte Flüssigkeit der Mahlgutsuspension führt neben den suspendierten Mahigutteilchen auch Mahlhilfskörper mit. Die Zerkleinerung der suspendierten Mahlgutpartikel erfolgt dabei vorwiegend durch Stösse zwischen den in relativ lockerer Schüttung vorliegenden Mahlhilfskörpern (meist Stahlkugeln oder Keramikkugeln) und der Kammer-Innenwand und/oder durch Stösse zwischen den Mahlhilfskörpern und dem bewegten Werkzeug (hauptsächlich an den Ro- torstiften) sowie in geringerem Masse durch Stösse zwischen den Mahlhilfskörpern, die mit relativ hoher Geschwindigkeit aufgrund der durch das bewegte Werkzeug verursachten und über die Flüssigkeit vermittelten Schleppkräfte mit Geschwindigkeiten der Grössenordnung 10 m/s strömen. Bei kommerziellen Rührwerkskugelmühlen arbeitet man mit Leistungsdichten in der Grössenordnung von mehreren Kilowatt/Liter.
Erwähnenswert sind in diesem Zusammenhang auch vereinzelte Ansätze, bei denen eine Rührwerkskugelmühle herkömmlicher Bauart auf einem Unterbau fest montiert ist, der ähnlich wie die weiter oben beschriebenen Schwingmühlen oder Vibrationsmühlen in relativ niederfrequente Schwingungen (mit Frequenzen von etwa 10 bis 25 Hz) und mit Amplituden von mehreren Millimetern bis über einen Zentimeter versetzt wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfach aufgebaute Maschine zur Behandlung eines fliessfähigen förderbaren Materials bereitzustellen und insbesondere eine solche Maschine zur Zerteilung und Verteilung in einer Trägerflüssigkeit enthalte- ner Feststoffteilchen, Tröpfchen oder Gasbläschen bereitzustellen, welche bei ihrer Verwendung als Mühle zur Nasszerkleinerung ein vergleichbares Zerkleinerungsergebnis wie die eingangs genannten Mühlen erzielt, und zwar mit deutlich weniger Energieaufwand bzw. deutlich weniger Leistung pro Liter Mahlgut und/oder kürzerer Mahldauer als bei den bekannten Mühlen.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Maschine dadurch gelöst, dass die Kammer mit einer Vielzahl von Behandlungskörpem aus einem Feststoffmaterial gefüllt ist, deren grösste Abmessung kleiner als ein Viertel der kleinsten Kammervolumen- Abmessung ist und die im Ruhezustand der Maschine eine Schüttung im unteren Bereich der Kammer bilden, und dadurch, dass die Kammer relativ zum Grundgestell vertikal beweglich gelagert und in vertikale Schwingungen versetzbar ist. Erfindungsge- mäss erfolgt die Behandlung des fliessfähigen förderbaren Materials unter Verwendung der erfindungsgemässen Maschine, indem das Material über den Einlass in die Kammer gepumpt und über den Auslass aus der Kammer abgeführt wird, während das Kammergehäuse mit den in ihm enthaltenen Behandlungskörpem in eine Vibrationsbewegung versetzt wird.
Bei Versuchen zur Dispergierung von Offset-Farben hat sich überraschenderweise gezeigt, dass mit dieser erfindungsgemässen Vorgehensweise
a) dieselbe Produktfeinheit wie mit einer standardmässigen Rührwerkskugelmühle erzielt wird, wofür die erfindungsgemässe Maschine aber nur einen Bruchteil der bei der Rührwerkskugelmühle notwendigen spezifischen Energie (spezifischer mechanischer Energieeintrag) benötigt; oder b) eine höhere Produktfeinheit als mit einer standardmässigen Rührwerkskugelmühle erzielt wird, wenn der erfindungsgemässen Maschine dieselbe spezifische Energie (spezifischer mechanischer Energieeintrag) wie der Rührwerkskugelmühle zur Verfügung steht.
Die Behandlung der Farbpigmente erfolgt bei vorliegenden Erfindung durch das Zusammenwirken mehrerer Mechanismen. Erstens erzeugen die durch die vibrierende Kammer hin und her bewegten Behandlungskörper in der sie umgebenden Trägerflüssigkeit Dehnströmungen, in denen suspendierte Partikel oder Agglomerate zerkleinert bzw. desagglomeriert werden.
Zweitens erfolgt eine Zerkleinerung bzw. Desagglomerierung der suspendierten Partikel durch Stösse der Behandlungskörper untereinander.
Drittens entstehen während des Betriebs der Maschine in dem mit Trägerflüssigkeit gefüllten Kammervolumen fortlaufend Bereiche, die weitgehend frei von Behandlungskörpern sind, sog. "Blasen" ("Dispergierblasen") im Schwärm der Behandlungskörper. Innerhalb dieser Dispergierblasen bilden sich kleine Dampfbläschen in der Trägerflüssigkeit. Diese Dampfbläschen bilden sich fortlaufend und fallen dann wieder in sich zusammen. Ebenso entstehen die Dispergierblasen und wandern dann im Kammervolumen umher oder fallen in sich zusammen, d.h. sie werden wieder von Behandlungskörpern besetzt. Die Zeitdauer zwischen dem Entstehen und Verschwinden einer Disper- gierblase ist ein Vielfaches der Periodendauer der Hin- und Herbewegung der Behandlungskörper. Auch die Zeitdauer zwischen dem Entstehen und Verschwinden der Dampfbläschen ist ein Vielfaches der Periodendauer der Hin- und Herbewegung der Behandlungskörper. Vieles deutet darauf hin, dass in den "Blasen"-Bereichen, die eine Verarmung an Behandlungskörpern aufweisen, ein tieferer Druck als in den übrigen Kammerbereichen herrscht. Dies ermöglicht dann innerhalb des Volumens der Dispergierblasen die Entstehung und das Verschwinden der Dampf bläschen. Die sich hin und her, vorwiegend aber auf und ab bewegenden Behandlungskörper-Schwärme im Umfeld einer Dispergierblase wirken zusammen mit der zwischen den Behandlungskörpern verteilten Trägerflüssigkeit wie ein Kolben und prägen der Trägerflüssigkeit innerhalb der Dispergierblase eine periodische Druckschwankung auf. Die Dispergierblase scheint zu "atmen". Dabei wird während der Lebensdauer einer Dispergierblase immer wieder spontan Trägerflüssigkeit aus den die Dispergierblase umgebenden, an Behandlungskörpern reichen Bereichen in die Dispergierblase eingespritzt. All dies trägt wesentlich zur Zerteilung und Verteilung der in der Trägerflüssigkeit suspendierten Partikel bzw. Agglomerate bei. Mit anderen Worten kann man auch sagen, dass bei der Maschine und dem Verfahren der vorliegenden Erfindung stets ein Wechselspiel von fester Phase (Behandlungskörper), einer flüssigen Phase (Trägerflüssigkeit) und einer gasförmigen Phase (Dampf der Trägerflüssigkeit oder Gas in der Kammer) stattfindet, d.h. es liegen gleichzeitig oder zumindest über die Zeit gemittelt stets eine Feststoff-, eine Flüssigkeits- und eine Dampf- bzw. Gasphase im Innern der Kammer vor.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn der im Ruhezustand von Behandlungskörpern freie Raum des Kammervolumens oberhalb der Behandlungskörper-Schüttung 10% bis 80% des Kammervolumens einnimmt. Die weiter oben erwähnte kolbenartige Abdichtung der Dispergierblase wird somit ermöglicht, wobei insbesondere eine ausreichend hohe Viskosität der Trägerflüssigkeit benötigt wird.
Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Vielzahl der Behandiungskörper eine polydisperse und/oder polymorphe Mischung aus unterschiedlich grossen und/oder unterschiedlich geformten Behandlungskörpern ist, wobei der Durchmesser der Behandlungskörper vorzugsweise im Bereich von 0,1 mm bis 10 mm liegt. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Durchmesser der einzelnen Behandlungskörper einer ersten Behandlungskörper-Gruppe im Bereich von 0,1 mm bis 5 mm liegen und die Durchmesser der einzelnen Behandlungskörper einer zweiten Behandlungskörper-Gruppe im Bereich von 1 mm bis 10 mm liegen. Auf diese Weise wird eine besonders dichte Packung von Behandlungskörpern ermöglicht, so dass die weiter oben erwähnte kolbenartige Abdichtung der Dispergierblase auch schon bei einer weniger hohen Viskosität der Trägerflüssigkeit ermöglicht wird. Die Behandlungskörper kugelförmig sein, öder es kann sich um polyederähnliche Gebilde handeln, deren Spitzen und Kanten abgerundet und deren Flächen leicht nach aussen gewölbt sind.
Zweckmässigerweise ist die Dichte der Behandlungskörper grösser als die Dichte der Trägerflüssigkeit des zu behandelnden Materials. Dafür kommen z.B. massive Kugeln aus einem schweren Material (z.B. Stahl) in Frage. Einerseits erfahren damit diese "schweren" Behandlungskörper Stösse vorwiegend mit einer vertikal nach oben gerichteten Komponente und möglicherweise und in geringerem Ausmass Stösse mit einer vertikal nach unten gerichteten Komponente, nämlich durch Stösse, die durch den sich hin und her bewegenden Kammerboden hervorgerufen werden bzw. Stösse die durch die sich hin und her bewegende Kammerdecke hervorgerufen werden. Andererseits unterliegend sie der Schwerkraft und schliesslich noch den Schleppkräften der sie umgebenden Trägerflüssigkeit. Im Betrieb stellt sich dann auch für diese schweren Behandlungskörper ein Gradient der Behandlungskörper-Verteilung in der Kammer ein, wobei nach unten hin die Zahl der Behandlungsköper pro Volumeneinheit zunimmt. Mit zunehmender Frequenz der Kammer-Vibration (Hin- und Herbewegung der Kammer) lässt sich eine Vergleichmässigung der räumlichen Behandlungskörper-Verteilung erzielen.
Alternativ kann die Dichte der Behandlungskörper auch kleiner als die Dichte der Trägerflüssigkeit des zu behandelnden Materials sein. Hierfür kommen z.B. hohle oder poröse Kugeln aus einem schweren (Stahl) oder einem leichten Material (Keramik) in Frage. Dies führt in erster Linie zu einer Umkehrung der im vorhergehenden Absatz geschilderten Verhältnisse. Es stellt sich dann für diese "leichten" Behandlungskörper ein Gradient der Behandlungskörper- Verteilung in der Kammer ein, wobei nach oben hin die Zahl der Behandlungsköper pro Volumeneinheit zunimmt. Mit zunehmender Frequenz der Kammer-Vibration (Hin- und Herbewegung der Kammer) lässt sich aber auch hier eine Vergleichmässigung der räumlichen Behandlungskörper-Verteilung erzielen.
Wenn die Behandlungskörper-Füllung der Maschine eine Kombination aus schweren und leichten Behandlungskörpern ist, kann eine gleichmässigere räumliche Verteilung von Behandlungskörpern im Innern der Kammer erzielt werden. Dies erweist sich beim Anfahren der Maschine als vorteilhaft.
Die Maschine und ihr Vibrationsantrieb sind so ausgelegt, dass das Kammergehäuse in Schwingungsbewegungen versetzt werden kann, deren Frequenz im Bereich von 15 Hz bis 120 Hz, insbesondere im Bereich von 20 Hz bis 120 Hz und am bevorzugtesten im Bereich von 20 Hz bis 100 Hz liegt und deren Amplitude im Bereich von 0,1 mm bis 6 mm liegt. Dies ermöglicht eine Anregung der Kammer-Grundgestell-Schwingung mit einer Frequenz von 30Hz bis 120 Hz. Besonders vorteilhaft sind 40Hz bis 80Hz, insbesondere wenn Wasser oder Silikonöl als Trägerflüssigkeit verwendet werden. Für die Schwingungsquelle und deren Ankopplung an die Kammer kommen mehrere Varianten in Frage:
> eine Quelle für mechanische Schwingungen bzw. Vibrationen mit mechanischer, induktiver oder kapazitiver Ankopplung; oder
> eine Quelle für elektromagnetische Schwingungen bzw. Vibrationen mit mechanischer, induktiver oder kapazitiver Ankopplung.
Die Kammer kann linear mit einem Freiheitsgrad gelagert und mit der Schwingungsquelle gekoppelt sein, so dass die Kammer in eine lineare Hin- und Herbewegung versetzbar ist. Die Kammer kann auch planar mit zwei Freiheitsgraden gelagert und mit der Schwingungsquelle gekoppelt sein, so dass die Kammer in eine kreisende Bahnbewegung versetzbar ist. Mitverantwortlich für das Zustandekommen der weiter oben geschilderten Mechanismen ist das Vorhandensein gegen die Abtriebskraft bzw. Auftriebskraft der "schweren" bzw. "leichten" Behandlungskörper wirkenden vertikalen Stosskomponenten nach oben bzw. nach unten.
Die Kammer kann an dem Grundgestell nur gleitend und ohne jegliche Federung oder Rückstellmittel gelagert sein. Dies reicht z.B. bei einem elektromagnetischen Antrieb mit periodischer Umpolung der Felder aus. Man erzielt auf diese Weise eine Hin- und Herbewegung der Kammer auch ohne eine mechanische Federung der Ankopplung.
Alternativ kann die Kammer an dem Grundgestell gleitend und mit Federung oder Rückstellmittel gelagert sein. Dies ermöglicht z.B. einen Antrieb in der Nähe der Resonanzfrequenz der Einheit aus Kammermasse und Federung, wobei die Resonanzfrequenz durch Verändern der Federkonstanten eingestellt werden kann.
Die Kammer-Innenwand und die Behandlungskörper können aus Metall, insbesondere aus Stahl bestehen. Alternativ können die Kammer-Innenwand und die Behandlungskörper aus Keramik oder aus einem Polymermaterial bestehen. Vorteilhaft ist auch eine Auskleidung der Kammer mit einem Elastomermaterial. Weiterhin vorteilhaft ist es, wenn die Kammer-Innenwand aus Keramik oder aus einem Polymermaterial besteht und die Behandlungskörper aus Metall bestehen.
Umgekehrt kann auch die Kammer-Innenwand aus Metall bestehen und die Behandlungskörper aus Keramik oder aus einem Polymermateria! bestehen.
Besonders vorteilhaft ist eine Bestückung der Maschine mit "leichten" und "schweren" Behandlungskörper aus Keramik bzw. aus Stahl und mit einer Stahlauskleidung im oberen Bereich der Kammer und einer Keramikauskleidung im unteren Bereich der Kammer.
Vorzugsweise ist der Einlass im unteren Teil der Kammer und der Auslass im oberen Teil der Kammer angeordnet. Dies ist bei schweren Behandlungskörpern vorteilhaft. Bei einer Umkehrung der Verhältnisse wegen der Verwendung von leichten anstatt schweren Behandlungskörpern kann es auch vorteilhaft sein, wenn der Einlass im oberen Teil der Kammer und der Auslass im unteren Teil der Kammer angeordnet ist.
Zweckmässigerweise besitzt die erfindungsgemässe Maschine am Auslass und/oder am Einlass eine Trennvorrichtung, welche die Behandlungskörper daran hindert, die Kammer über den Auslass und/oder über den Einlass zu verlassen, während sie das zu behandelnde oder das behandelte Material passieren lässt.
Zweckmässigerweise besitzt sie auch eine zum Einlass führende Einlassleitung, die eine Förderpumpe zum Fördern des Materials enthält.
Bei einer vorteilhaften Ausführung ist die Kammer relativ zum Grundgestell der Maschine beweglich gelagert und mit einer ersten Schwingungsquelle gekoppelt, durch welche die Kammer relativ zum Grundgestell in Schwingungsbewegungen versetzbar ist, und die Maschine besitzt einen Ausgleichskörper, der relativ zum Grundgestell der Maschine beweglich gelagert und mit einer zweiten Schwingungsquelle gekoppelt ist. Zweckmässigerweise sind dabei die erste Schwingungsquelle und die zweite Schwingungsquelle zueinander gegenphasig antreibbar. Dadurch lassen sich von der Maschine auf ihre Umgebung, insbesondere auf den Boden wirkende Kräfte minimieren. Vorzugsweise erfüllen die Masse M1 und die Vektorkomponenten der Amplitude A1 des Schwingungsvektors der Kammer einerseits und die Masse M2 und die Vektorkomponenten der Amplitude A2 des Schwingungsvektors des Ausgleichskörpers andererseits die Beziehung 0,5 < (A1 x M1 ) / (A2 x M2) < 1 ,5.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn 0,8 < (A1 x M1) / (A2 x M2) < 1 ,2.
Dadurch wird u.a. eine Minimierung der Bodenkräfte erzielt.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführung ist der Ausgleichskörper eine zweite Kammer, deren Funktion dieselbe wie die der mit der ersten Schwingungsquelle gekoppelten ersten Kammer ist, wobei vorzugsweise die zweite Kammer zur ersten Kammer baugleich ist.
Eine erfindungsgemässe Anlage zur Behandlung eines fliessfähigen förderbaren Materials, insbesondere zur Zerteilung und Verteilung in einer Trägerflüssigkeit enthaltener Feststoffteilchen, Tröpfchen oder Gasbläschen enthält vorzugsweise eine Serienschaltung und/oder eine Parallelschaltung der weiter oben beschriebenen erfindungsgemäs- sen Maschinen.
Bei dem erfindungsgemässen Verfahren zur Behandlung eines fliessfähigen förderbaren Materials, insbesondere zur Zerteilung und Verteilung in einer Trägerflüssigkeit enthaltener Feststoffteilchen, Tröpfchen oder Gasbläschen, unter Verwendung der erfindungsgemässen Maschine oder Anlage wird das Material über den Einlass in die Kammer gepumpt und über den Auslass aus der Kammer abgeführt, während das Kammergehäuse mit den in ihm enthaltenen Behandlungskörpern in eine Vibrationsbewegung versetzt wird.
Auf diese Weise wird das gleichzeitige Auftreten und Zusammenwirken der weiter oben geschilderten Mechanismen hervorgerufen, nämlich > mittels der durch die vibrierende Kammer hin und her bewegten Behandlungskörper in der sie umgebenden Trägerflüssigkeit Dehnströmungen zu erzeugen, in denen suspendierte Partikel oder Agglomerate zerkleinert bzw. desagglomeriert werden;
> durch Stösse der Behandlungskörper untereinander die suspendierten Partikel zu zerkleinern bzw. zu desagglomerieren; und
> durch das Zusammenwirken der Hin- und Herbewegung der Kammer und die so erzeugten Stösse auf die Behandlungskörper einerseits und die Viskosität der Trägerflüssigkeit andererseits das fortwährende Entstehen der Dispergierblase und der in ihr stattfindenden "Bläschenbildungen" / "Kochvorgänge" sowie die Einspritzbewegungen der Trägerflüssigkeit in die von Bläschen durchsetzte Dispergierblase zu erzeugen.
All dies begünstigt das Zerteilen und Verteilen der suspendierten Feststoffteilchen.
Vorzugsweise wird dem zu behandelnden Material vor oder während der Behandlung eine grenzflächenaktive Substanz zugeführt. Dadurch kann einerseits die Oberflächenspannung der Trägerflüssigkeit herabgesetzt und somit die Bildung der Dampfbläschen begünstigt werden. Andererseits kann dadurch ein Reagglomerieren der zerkleinerten oder desagglomerierten Feststoffpartikel verhindert werden.
Das erfindungsgemässe Verfahren kann mit der erfindungsgemässen Maschine bzw. Anlage sowohl kontinuierlich als auch im Chargenbetrieb erfolgen.
Eine Driftbewegung der Behandlungskörper kann im Gleichstrom mit oder im Gegenstrom zu dem zu zerkleinernden Material erfolgen.
Vorzugsweise wird die Kammer-Grundgestell-Schwingung mit einer Frequenz angeregt, die im Bereich von 80% bis 120% der Kammer-Grundgestell-Resonanzfrequenz liegt (Resonanzfrequenz bei 100%). Dabei kann man mit Frequenzen im Bereich von 80% bis 95% oder im Bereich von 105% bis 120% der Resonanzfrequenz anregen. Bei ausreichender Dämpfung kann auch nahe an der Resonanz bei 95% bis 105% der Resonanzfrequenz oder direkt im Resonanzmaximum, d.h. mit der Resonanzfrequenz (bei 100%), angeregt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Kammer-Grundgestell- Schwingung mit einer Frequenz von 30Hz bis 120 Hz1 insbesondere mit 40Hz bis 80Hz, angeregt wird.
Wenn Behandlungsköper zwischen 0,1 mm und 10 mm Durchmesser und eine Trägerflüssigkeit mit einer Viskosität von 1mPas bis 10 Pas verwendet wird, lassen sich mit einer Frequenz von 40Hz bis 80Hz sehr gute Dispergierergebnisse erzielen. Besonders vorteilhaft erweist es sich dabei, dass unter Verwendung der gängigen Netzfrequenzen von 50 Hz oder 60 Hz kostengünstige elektromagnetische Antriebe für die Hin- und Herbewegung der Kammer verwendet werden können.
Vorteilhaft ist auch, wenn die Trägerflüssigkeit in der Kammer unter Druck gesetzt wird. Vorzugsweise liegt der Druck im Innern der Kammer im Bereich von 1 bar bis 200 bar und insbesondere im Bereich von 10 bar bis100 bar. Dies begünstigt das Entstehen der Dispergierblase und deren Begleiteffekte. Vorzugsweise ist der Druck im Innern der Kammer grösser als der Dampfdruck der Trägerflüssigkeit.
Die Viskosität der Trägerflüssigkeit sollte über einem Mindestwert liegen.
Zweckmässigerweise ist sie grösser als 1 mPas. Vorzugsweise liegt sie im Bereich von 0,1 mPas bis 50 Pas und insbesondere im Bereich von 0,5 Pas bis 10 Pas.
Als Trägerflüssigkeit kann Wasser oder eine wässrige Lösung verwendet werden. So kann z.B. durch Zugabe von Zucker, Stärke und dgl. die Viskosität des Wassers erhöht werden. Alternativ kann als Trägerflüssigkeit Öl, insbesondere Silikonöl, verwendet werden. Durch den Einsatz oberflächenaktiver Substanzen lassen sich auch Gemische / Emulsionen verschiedener Flüssigkeiten wie z.B. Öl-Wasser-Emulsionen herstellen. Weiterhin kann durch Heizen oder Kühlen der Trägerflüssigkeit deren für das jeweilige Produkt optimale Viskosität eingestellt werden.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn in die Kammer ein Gas oder ein Gasgemisch, insbesondere Stickstoff oder Luft, eingeleitet wird. Dadurch können zusätzlich zu den Dampfbläschen auch noch Gasbläschen erzeugt werden, die sich ähnlich wie die Dampfbläschen verhalten. Darüber hinaus kann so die Druckerzeugung im Innern der Kammer durch Einleiten eines komprimierten Gases oder Gasgemisches in die Kammer erfolgen. Vorzugsweise wird das Gas oder Gasgemisch an mehreren Stellen der Kammerwand über Hochdruckdüsen eingeleitet. Das Einleiten des Gasgemisches kann impulsartig erfolgen.
Dabei reicht es schon aus, wenn die Frequenz der Impulsfolge kleiner als die Schwingungsfrequenz der Kammer ist. Besonders vorteilhaft ist aber, wenn die Frequenz der Impulsfolge gleich gross wie die Schwingungsfrequenz ist. Die Impulsfolge und die Schwingung können dann phasengleich betrieben werden. Dies lässt sich ohne grossen Aufwand durch eine direkte Kopplung des Kammer-Antriebs und der Pneumatik-Quelle erreichen. Bei Bedarf können die Impulsfolge und die Schwingung zueinander auch phasenverschoben betrieben werden.
Die vorliegende Erfindung stellt somit eine Vielzahl neuer Parameter bereit, anhand derer der Fachmann eine Optimierung der Maschine, der Anlage und des Verfahrens ge- mäss der Erfindung je nach zu behandelndem Produkt durchführen kann.
Die vorliegende Erfindung eignet sich nicht nur zur Zerteilung und Verteilung von Feststoffpartikeln, sondern kann auch als Emulgiermaschine (Emulsionserzeugung) oder Schäummaschine (Schaumerzeugung) verwendet werden.
Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Behandlungskörper-Schüttung vibriert. Dies hat zur Folge, dass die Behandlungskörper neben ihrer Hin- und Herbewegung nur eine langsame Driftbewegung in der Grössenordnung von einigen cm/s durchführen. Dies spart Energie, und es erfolgt nur eine geringe Temperaturerhöhung.
Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nun folgenden, nicht einschränkend aufzufassenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und Einzelheiten der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung, wobei: Fig. 1 eine schematische Schnittansicht eines Teils einer ersten Ausführung der erfindungsgemässen Maschine entlang einer vertikalen Schnittebene im Ruhezustand ist;
Fig. 2 eine schematische Schnittansicht des Teils der ersten Ausführung der erfindungsgemässen Maschine entlang einer vertikalen Schnittebene im Betriebszustand ist;
Fig. 3 eine schematische Schnittansicht eines Wandabschnitts einer zweiten Ausführung der erfindungsgemässen Maschine entlang einer vertikalen Schnittebene im Betriebszustand ist;
Fig. 4A eine schematische Schnittansicht eines Teils der ersten Ausführung in vertikaler Anordnung entlang einer zur Längsachse parallelen vertikalen Schnittebene ist und vier unterschiedliche Betriebszustände andeutet;
Fig. 4B eine schematische Schnittansicht des Teils der ersten Ausführung in horizontaler Anordnung entlang einer zur Längsachse orthogonalen vertikalen Schnittebene ist und vier unterschiedliche Betriebszustände andeutet;
Fig. 5A ein Diagramm der Partikelgrössen-Verteilung einer mit der erfindungsgemässen Maschine behandelten Suspension ist;
Fig. 5B ein Diagramm der Partikelgrössen-Verteilung einer mit einer Maschine des Stands der Technik behandelten Suspension ist;
Fig. 6A ein Diagramm der Partikelgrössen-Verteilung einer mit der erfindungsgemässen Maschine behandelten Suspension ist;
Fig. 6B ein Diagramm der Partikelgrössen-Verteilung einer mit einer Maschine des Stands der Technik behandelten Suspension ist; Fig. 7A eine schematische Schnittansicht eines Teils einer dritten Ausführung der erfindungsgemässen Maschine entlang einer vertikalen Schnittebene ist;
Fig. 7B eine schematische Schnittansicht eines Teils einer vierten Ausführung entlang einer vertikalen Schnittebene ist;
Fig. 8A eine schematische Darstellung eines Wandabschnitts einer fünften Ausführung der erfindungsgemässen Maschine entlang einer vertikalen Schnittebene ist;
Fig. 8B eine Schnittansicht des Wandabschnitts der fünften Ausführung entlang der vertikalen Schnittebene ist;
Fig. 9A eine schematische Darstellung eines Wandabschnitts einer sechsten Ausführung der erfindungsgemässen Maschine entlang einer vertikalen Schnittebene ist;
Fig. 9B eine Schnittansicht des Wandabschnitts der sechsten Ausführung entlang der vertikalen Schnittebene ist;
Fig. 10 eine partielle Schnittansicht einer ersten Antriebsvariante der erfindungsgemässen Maschine ist;
Fig. 11 den Betriebspunkt im Amplitudengang der in Schwingungsbewegung versetzten erfindungsgemässen Maschine zeigt;
Fig. 12 eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels eines erfindungsgemässen Linear-Antriebes ist;
Fig. 13 eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels eines erfindungsgemässen Linear-Antriebes ist; Fig. 14 eine schematische Darstellung eines dritten Beispiels eines erfindungsge- mässen Linear-Antriebes ist;
Fig. 15 eine Seitenansicht eines Teils der erfindungsgemässen Maschine ist;
Fig. 16 eine partielle Schnittansicht des Teils von Fig. 15 entlang einer vertikalen Schnittebene ist;
Fig. 17 eine Seitenansicht eines Abschnitts der erfindungsgemässen Maschine ist;
Fig. 18 eine Draufsicht auf die erfindungsgemässe Maschine ist; und
Fig. 19 eine Perspektivansicht eines Elementes der erfindungsgemässen Maschine ist.
In den verschiedenen Figuren tragen identische oder ähnliche Elemente dieselben Bezugszeichen.
Fig. 1 ist eine schematische Schnittansicht eines Teils einer ersten Ausführung der erfindungsgemässen Maschine entlang einer vertikalen Schnittebene im Ruhezustand. Von der insgesamt mit 1 bezeichneten Maschine ist hier der Teil bzw. ein Gehäuse 5 gezeigt, an dessen unterem Ende ein Material-Einlass 2 und an dessen oberem Ende ein Material-Auslass 3 vorhanden ist, die in eine Behandlungskammer 4 münden bzw. aus ihr herausführen. Die Behandlungskammer 4 und das Gehäuse 5 sind zylinderförmig ausgebildet, wobei die Zylinderachse vertikal verläuft. Zumindest in Teilbereichen des Gehäuses 5 sind Kühlkanäle 5a vorhanden, die mit einem Kühlfluid durchströmbar sind. Die Kammer 4 ist mit einer Vielzahl von Behandlungskörpem B bis auf eine bestimmte Füllhöhe gefüllt. Die Füllhöhe, d.h. die Höhe der Behandlungskörper-Schüttung S, liegt vorzugsweise zwischen 20% und 95% der Kammerhöhe. Die Behandlungskörper B haben vorzugsweise eine kugelförmige oder kugelähnliche Gestalt. Das Gehäuse 5 und die Behandlungskörper B sind hier aus Metall gefertigt. Es können z.B. Stahl, Titan oder dgl. verwendet werden. Das Gehäuse 5 samt seiner Behandlungskörper B kann durch eine Antriebseinheit (siehe Fig. 10, 12, 13, 14, 17, 18) in eine erzwungene Schwingungsbewegung bzw. Vibrationsbewegung versetzt werden, bei der sich das Gehäuse praktisch als Starrkörper verhält und eine Hin- und Herbewegung mit einer Schwingungsfrequenz f durchführt.
Fig. 2 ist eine schematische Schnittansicht des Teils der ersten Ausführung der erfin- dungsgemässen Maschine entlang einer vertikalen Schnittebene im Betriebszustand. Durch die Hin- und Herbewegung des Gehäuses, bei der es sich um eine reine Auf- und Abbewegung oder vorwiegend um eine Auf- und Abbewegung handelt, werden die Behandlungskörper B durchgerüttelt. Dabei entwickelt sich im stationären Zustand eine Driftbewegung, bei der die einzelnen Behandlungskörper B zusätzlich zu ihren kurzen zurückgelegten Wegstrecken zwischen zwei Stössen insgesamt eine geschlossene Bahn BL durchlaufen, wie dies durch die mit Pfeilen versehenen Linien dargestellt ist. Die Behandlungskörper B wandern etwa im Bereich der Zylinderachse Z des Gehäuses 5 von unten nach oben, im oberen Bereich radial nach aussen, entlang der Gehäuse- Innenwand nach unten und schliesslich im unteren Bereich wieder radial nach innen. Dieser Zyklus bzw. Behandlungskörper-Umlauf beginnt dann von neuem. Die Dauer T2 eines solchen Zyklus bzw. Umlaufs ist um einige Grössenordnungen länger als die Periodendauer (T1 = 1/f) der mit einer Frequenz f erfolgenden Hin- und Herbewegung des Gehäuses 5. Die Umlaufbewegung tritt bei dieser Betriebweise stets auf, und zwar unabhängig davon, ob und ggf. wie viel und welche Art von Material P in der Kammer 4 enthalten ist.
Die Behandlungskörper-Umlaufdauer T2 ist aber von der Betriebsfrequenz f und von der Beschaffenheit, insbesondere Dichte und Viskosität, des fliessfähigen förderbaren Materials abhängig. Während T1 im Bereich von etwa 0,002 s bis etwa 0,1 s liegt, beträgt T2 in der Regel mehrere Minuten und liegt typischerweise im Bereich 0,5 min bis 5 min.
Das Produkt P durchströmt die Kammer 4 vom Einlass 2 in aufsteigender Bewegung zum Auslass 3. Dabei erzeugen die durch die vibrierende Kammer 4 hin und her bewegten Behandlungskörper B in der sie umgebenden Trägerflüssigkeit PF Dehnströmungen, in denen suspendierte Partikel oder Agglomerate zerkleinert bzw. desagglo- meriert werden. Ausserdem erfolgt eine Zerkleinerung bzw. Desagglomerierung der suspendierten Partikel durch Stösse der Behandlungskörper B untereinander. Des Weiteren entstehen in der mit Trägerflüssigkeit PF gefüllten Kammer 4 fortlaufend Bereiche, die weitgehend frei von Behandlungskörpern B sind. Hierbei handelt es sich um "Blasen" bzw. "Dispergierblasen" im Schwärm der Behandlungskörper B. Innerhalb dieser Dispergierblasen bilden sich kleine Dampfbläschen in der Trägerflüssigkeit PF. Diese Dampfbläschen bilden sich fortlaufend und fallen dann wieder in sich zusammen. Ebenso entstehen die Dispergierblasen und wandern dann im Kammervolumen 4 umher o- der fallen in sich zusammen, d.h. sie werden wieder von Behandlungskörpern B besetzt. Auch diese Phasenänderungen bzw. das sprunghafte Verhalten der Phasengrenzen zwischen Luft und Trägerflüssigkeits-Dampf einerseits und Trägerflüssigkeit PF andererseits trägt wesentlich zur Zerteilung und Verteilung der in der Trägerflüssigkeit PF suspendierten Partikel bzw. Agglomerate bei.
Die Zeitdauer T3 zwischen dem Entstehen und Verschwinden einer Dispergierblase ist ein Vielfaches der Periodendauer T1 der Hin- und Herbewegung der Behandlungskörper B. Auch die Zeitdauer T4 zwischen dem Entstehen und Verschwinden der Dampfbläschen ist ein Vielfaches der Periodendauer T1 der Hin- und Herbewegung der Behandlungskörper B.
Fig. 3 ist eine schematische Schnittansicht eines Wandabschnitts einer zweiten Ausführung der erfindungsgemässen Maschine entlang einer vertikalen Schnittebene im Betriebszustand. In der Gehäusewand 5 sind Einspritzdüsen 5b angeordnet, über die Prozessgas (z.B. Luft, Stickstoff und dgl.) oder ein Prozessfluid (z.B. eine oberflächenaktive Substanz) eingedüst werden können. Ausserdem kann durch die Einspritzdüsen 5b der Druck in der Kammer 4 eingestellt werden. Als Einspritzdüsen 5b werden vorzugsweise Hochdruckdüsen verwendet. Die das Produkt P mitführende Trägerflüssigkeit PF strömt im Bereich der Kammer-Innenwand 5c aufwärts (durch den Pfeil angedeutet), während sich die Behandlungskörper B (durch die Bahn BL angedeutet) im Bereich der Kammer- Innenwand 5c abwärts bewegen.
Fig. 4A ist eine schematische Schnittansicht eines Teils der ersten Ausführung in vertikaler Anordnung entlang einer zur Längsachse parallelen vertikalen Schnittebene. Es sind vier unterschiedliche Betriebszustände (f, A, Qi) angedeutet, die sich für eine ge- gebene Frequenz f und gegebene Amplitude A der Gehäuse-Vibration nur in ihrem Kraftwinkel Q unterscheiden:
Q = Q1 : Vibration vertikal, d.h. parallel zur Zylinderachse;
Q = Q2: Vibration näherungsweise vertikal;
Q = Q3: Vibration näherungsweise horizontal;
Q = Q4: Vibration horizontal, d.h. orthogonal zur Zylinderachse.
Fig. 4B ist eine schematische Schnittansicht des Teils der ersten Ausführung in horizontaler Anordnung entlang einer zur Längsachse orthogonalen vertikalen Schnittebene. Es sind ebenfalls die vier unterschiedlichen Betriebszustände (f, A, Qi) mit Qi = Q1 , Q2, Q3, Q4 angedeutet. Mit steigender Frequenz f steigt auch der Wert h an, so dass das über der Behandlungskörper-Schüttung S vorhandene freie Volumen eingestellt und insbesondere bis auf praktisch 0% des Volumens der Kammer 4 verringert werden kann.
Fig. 5A, 5B, 6A, 6B zeigen jeweils eine Partikelgrössen-Verteilung einer behandelten Modell-Suspension, bestehend aus in Silikonöl AK10 dispergiertem Zucker.
Die linke Ordinatenachse zeigt jeweils die Verteilungssumme Q3(x) in %. Die rechte Ordinatenachse zeigt jeweils die Verteilungsdichte q3g(x). Die Abszissenachse zeigt jeweils die Partikelgrösse in μm.
Fig. 5A ist ein Diagramm der Partikelgrössen-Verteilung der mit einer erfindungsgemäs- sen Maschine unter den folgenden Bedingungen behandelten Modell-Suspension:
Behandtungsdauer: 30 min
Behandlungskörper: Stahlkugeln, Durchmesser 1 ,75 mm
Produkt-Durchsatz: 25 kg/h bis 100 kg/h
Produkt-Temperatur: 2O0C bis 23°C
Spezifische Oberfläche Sv. 1 ,02 m2/cm3
Mittlere Partikelgrösse: ca. 13 //m. Fig. 5B ist ein Diagramm der Partikelgrössen-Verteilung der mit einer Maschine des Stands der Technik (Rührwerkskugelmühle) unter den folgenden Bedingungen behandelten Modell-Suspension:
Behandlungsdauer: 25 min
Behandlungskörper: Stahlkugeln, Durchmesser 0,65 mm
Produkt-Durchsatz: 140 kg/h
Produkt-Temperatur: 250C bis 380C, ansteigend
Spezifische Oberfläche Sv: 0,51 m2/cm3
Mittlere Partikelgrösse: ca. 30 μm.
Fig. 6A ist ein Diagramm der Partikelgrössen-Verteilung der mit einer erfindungsgemäs- sen Maschine unter den folgenden Bedingungen behandelten Modell-Suspension:
Behandlungsdauer: 5 h
Behandlungskörper: Stahlkugeln, Durchmesser 1 ,75 mm
Produkt-Durchsatz: 50 kg/h
Produkt-Temperatur: 23°C, konstant
Spezifische Oberfläche Sv: 1 ,27 m2/cm3
Mittlere Partikelgrösse: ca. 8 μm.
Fig. 6B ist ein Diagramm der Partikelgrössen-Verteilung der mit einer Maschine des Stands der Technik (Rührwerkskugelmühle) unter den folgenden Bedingungen behandelten Modell-Suspension: Behandlungsdauer: 2,9 h
Behandlungskörper: Stahlkugeln, Durchmesser 0,65 mm
Produkt-Durchsatz: 50 kg/h bis 300 kg/h
Produkt-Temperatur: 38°C, konstant
Spezifische Oberfläche Sv: 0,93 m2/cm3 Mittlere Partikelgrösse: ca. 13 μm.
Fig. 7A ist eine schematische Schnittansicht eines Teils einer dritten Ausführung der erfindungsgemässen Maschine entlang einer vertikalen Schnittebene. Das Gehäuse 5 umgibt eine Kammer 4, die in eine linke Teilkammer 4a, eine mittlere Teilkammer 4b und eine rechte Teilkammer 4c unterteilt ist. Die mittlere Teilkammer 4b ist mit kugelförmigen Behandlungskörpem B1 gefüllt. Die linke Teilkammer 4a und die rechte Teilkammer 4c sind mit stabförmigen (zylindrischen oder prismatischen) Behandlungskörpern B2 gefüllt. Die Behandlungskörper B1 und B2 bewirken eine Zerkleinerung, d.h. Zerteilung der Partikel in der Trägerflüssigkeit PF. Zwischen den Teilkammem 4a und 4b sowie zwischen den Teilkammern 4b und 4c ist jeweils ein statisches plattenartiges Mischerelement SM1 bzw. SM2 angeordnet, das einerseits die Teilkammern 4a, 4b und 4c voneinander trennt und andererseits die Verteilung der zerkleinerten Partikel in der Trägerflüssigkeit PF verbessert.
Fig. 7B ist eine schematische Schnittansicht eines Teils einer vierten Ausführung entlang einer vertikalen Schnittebene. Diese Ausführung unterscheidet sich von der dritten Ausführung der Fig. 7A lediglich dadurch, dass in der linken Teilkammer 4a keine stabförmigen Behandlungskörper B2 sondern kugelförmige Behandlungskörper B3 enthalten sind, deren Durchmesser grösser als derjenige der kugelförmigen Behandlungskörper B1 in der mittleren Teilkammer 4b ist.
Fig. 8A, 8B und 9A, 9B zeigen Massnahmen zur Schallisolierung bei der erfindungsge- mässen Maschine.
Fig. 8A ist eine schematische Darstellung eines Wandabschnitts einer fünften Ausführung der erfindungsgemässen Maschine entlang einer vertikalen Schnittebene. Die Wand des Gehäuses 5 ist im wesentlichen aus fünf Schichten aufgebaut, und zwar von innen nach aussen aufeinander folgend: eine das Kammervolumen 4 begrenzende, möglichst abriebfeste, hartelastische Innenschicht 51 ; eine aus elastischen Elementen bestehende erste weichelastische Federungsschicht 52 (nur Federelemente 52a); eine aus viskoelastischen Elementen bestehende Isolationsschicht bzw. Dämpfungsschicht 53 (Federelemente 53a und Dämpfungselemente 53b); eine aus elastischen Elementen bestehende zweite weichelastische Federungsschicht 54 (nur Federelemente 54a); und eine hartelastiche Aussenschicht 55. Fig. 8B ist eine Schnittansicht des Wandabschnitts der fünften Ausführung entlang der vertikalen Schnittebene und zeigt eine konkrete Ausgestaltung der in Fig. 8A beschriebenen Gehäusewand-Schichten 52, 53, 54. Die beiden Federungsschichten 52 und 54 bestehen aus einem elastischen Polymermaterial, wie z.B. Epoxidharz. Die Dämpfungsschicht 53 besteht aus einem viskoelastischen Polymermaterial, vorzugsweise in Form eines porösen Schaums.
Fig. 9A ist eine schematische Darstellung eines Wandabschnitts einer sechsten Ausführung der erfind u ngsgemässen Maschine entlang einer vertikalen Schnittebene. Die Wand des Gehäuses 5 ist im nur abschnittsweise aus den fünf Schichten der Fig. 8A aufgebaut. Zwischen diesen Abschnitten 57 befindet sich ein Vakuum 56.
Fig. 9B ist eine Schnittansicht des Wandabschnitts der sechsten Ausführung entlang der vertikalen Schnittebene und zeigt eine konkrete Ausgestaltung der in Fig. 9A beschriebenen Gehäusewand-Schichten 52, 53, 54. Die beiden abschnittweisen Federungsschichten 52 und 54 bestehen aus einem elastischen Polymermaterial, wie z.B. Epoxidharz. Die abschnittsweise Dämpfungsschicht 53 besteht aus einem viskoelastischen Polymermaterial, vorzugsweise in Form eines porösen Schaums. Zwischen den federnden und dämpfenden Abschnitten 57 befindet sich ein evakuierter Hohlraum 56.
Fig. 10 ist eine partielle Schnittansicht einer ersten Antriebsvariante der erfindungsge- mässen Maschine. Das Gehäuse 5 ist über eine Pleuelstange 42 mit einer Kurbelwelle 41 verbunden, die durch einen (nicht gezeigten) Motor angetrieben wird. Ausserdem ist das Gehäuse 5 in einer Linearführung 43 verschiebbar gelagert. Die Pleuelstange 42 ist mit der Kurbelwelle 41 und mit der Unterseite des Gehäuses 5 drehbar verbunden. Hierfür ist die Pleuelstange 42 über eine erste Gelenkverbindung 42a und eine zweite Gelenkverbindung 42b am Gehäuse 5 bzw. an der Kurbelwelle 41 angelenkt.
Allgemein ist die Intensität INT, d.h. der Eintrag mechanischer Leistung in die Vibration des Gehäuses 5 proportional zur Gesamt-Masse M des Gehäuses samt Inhalt, proportional zur zweiten Potenz der Vibrations-Amplitude des Gehäuses und proportional zur dritten Potenz der Vibrations-Frequenz f des Gehäuses. Mit anderen Worten: INT = k x M x A2 x f3, wobei k eine Konstante ist. Dies ist der Eintrag mechanischer Leistung in das gesamte Kammervolumen 4. Üblicherweise gibt man den mechanischen Leistungseintrag bezogen auf eine Volumeneinheit an (z.B. Liter).
Vorzugsweise ist der Kurbelwellen-Antrieb der Fig. 10 für eine Amplitude der Gehäuse- Vibrationsbewegung von etwa 2 mm ausgelegt und kann mit Frequenzen im Bereich von 20 Hz bis 120 Hz und insbesondere mit einer Frequenz von 50 Hz oder 60 Hz betrieben werden. Der typische mechanische Leistungseintrag in das Volumen der Kammer 4 liegt bei etwa 200 Watt/Liter bis 500 Watt/Liter.
Fig. 11 zeigt den Betriebspunkt BP im Amplitudengang der erzwungenen Schwingung/Vibration des Gehäuses 5. Entlang der Ordinate ist die Amplitude A in mm aufgetragen, während entlang der Abszisse das Verhältnis der Schwingungsfrequenz zur Resonanzfrequenz f/fR aufgetragen ist. Für die erzwungene Schwingung/Vibration des Gehäuses 5 arbeitet man mit einer Anregungsfrequenz f, für die 0,95 < f/fR < 1 ,05 gilt. Dadurch lässt sich ausreichend viel Energie in die Schwingung/Vibration eintragen, um ein genügend intensives Durchrütteln bzw. Fuidisieren der Behandlungskörper B in der Kammer 4 zu erzielen, und zwar mit oder ohne anwesende Trägerflüssigkeit bzw. Produkt-Suspension PF in der Kammer 4. Die Intensität wird durch Erhöhen der Frequenz f und/oder der Amplitude A erhöht, wodurch die mittlere Geschwindigkeit der Behandlungskörper B und die Stärke sowie die Häufigkeit der auftretenden Stosskräfte der Behandlungskörper B untereinander oder mit der Gehäusewand erhöht werden sowie auch die Dehnkräfte in der Trägerflüssigkeit PF erhöht werden. All dies steigert die Zerkleinerungswirkung auf die Partikel des Produktes P.
Fig. 12 ist eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels eines erfindungsge- mässen Linear-Antriebes. Dieser Linear-Antrieb 71 wird als Schwingungsquelle verwendet. Der Linear-Antrieb 71 wird durch einen ersten Elektromagnet 71a und einen zweiten Elektromagnet 71b sowie durch einen zwischen den beiden Elektromagneten 71a, 71b angeordneten Eisen-Anker 71c gebildet. Die beiden Elektromagnete 71a, 71b sind jeweils mit dem Grundgestell 8 der Maschine (siehe Fig. 17, Fig. 18) starr verbunden, während der Eisen-Anker 71c mit dem Gehäuse 5 (siehe z.B. Fig. 1) starr verbunden ist. Der Anker 71c ist entlang einer (nicht gezeigten) Führung geführt. Durch periodisches Ein- und Ausschalten oder Umpolen der Elektromagnete 71a, 71b lässt sich der Eisen-Anker 71c jeweils derart Magnetisieren bzw. Um-Magnetisieren, dass aufgrund der magnetischen Kräfte zwischen den Elektromagneten und dem Anker eine periodische Hin- und Herbewegung des Ankers 71c erzielt wird. Somit kann dem Gehäuse 5 eine Schwingung/Vibration auferzwungen werden. Die beiden Elektromagnete 71a, 71 b können z.B. über eine Wechselspannung-Stromversorgung angetrieben werden. Das so entstehende Wechsel-Magnetfeld zieht den Anker 71c mit und erzeugt dessen Hin- und Herbewegung. Als Ankermaterial verwendet man hierfür vorzugsweise Weicheisen.
Anstelle eines Weicheisen-Ankers kann auch ein permanent magnetisierter Anker 71c aus einer ferromagnetischen Legierung verwendet werden. Die beiden Elektromagnete 71a, 71b werden dann periodisch umgepolt. Ihre Ansteuerung erfolgt mit derselben Frequenz, aber gegenphasig, um abwechselnd eine Halbperiode mit nach oben wirkender Kraft auf den Anker und eine Halbperiode mit nach unten wirkender Kraft auf den Anker zu erzeugen.
Wenn eine geringere Krafteintragung in die Gehäuse-Vibration ausreichend ist, kann anstelle zweier identischer Elektromagnete auch lediglich ein einziger dieser Elektromagnete verwendet werden.
Fig. 13 ist eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels eines erfindungsge- mässen Linear-Antriebes, der als Schwingungsquelle verwendet werden kann. Die Anordnung am Gehäuse 5 (siehe z.B. Fig. 1) und am Grundgestell 8 (siehe Fig. 17, Fig. 18) sowie die Betriebweise entsprechen dem ersten Beispiel von Fig. 12. Der Linear- Antrieb 72 wird auch hier durch einen ersten Elektromagnet 72a und einen zweiten E- lektromagnet 72b sowie durch einen zwischen den beiden Elektromagneten 72a, 72b angeordneten Anker 72c, 72d, 72e gebildet. Der Anker besteht aber hier aus einem dem ersten Elektromagneten 72a zugewandten ersten Eisen-Ankerabschnitt 72c und einem dem zweiten Elektromagneten 72b zugewandten zweiten Eisen-Ankerabschnitt 72d, wobei die beiden Eisen-Ankerabschnitte 72c, 72d über einen Aluminium- Ankerbügel 72e miteinander starr verbunden sind.
Auch hier können als Material für die Ankerabschnitte Weicheisen oder ein permanent magnetisiertes ferromagnetisches Material verwendet werden. Für den Ankerbügel kann anstelle von Aluminium auch ein anderes nicht-ferromagnetisches Material verwendet werden.
Fig. 14 ist eine schematische Darstellung eines dritten Beispiels eines erfindungsge- mässen Unear-Antriebes. Die Anordnung am Gehäuse 5 (siehe z.B. Fig. 1) und am Grundgestell 8 (siehe Fig. 17, Fig. 18) entsprechen dem ersten und dem zweiten Beispiel von Fig. 12 bzw. Fig. 13. Der Linear-Antrieb 73 wird auch hier durch Elektromag- nete 73a, 73b, 73c, die nebeneinander als eine Art "Batterie" angeordnet sind, sowie durch einen mit einer Vielzahl von Permanentmagneten 73f ausgestatteten Anker 73d gebildet, der neben der Elektromagnet-Gruppe 73a, 73b, 73c angeordnet ist. Der Anker 73d ist entlang einer gestrichelt angedeuteten Anker-Führung 73e geführt. Die drei E- lektromagnete 73a, 73b, 73c können z.B. über eine Dreiphasen-Stromversorgung angetrieben werden. Das so entstehende Wander-Magnetfeld zieht den Anker 73d mit und erzeugt dessen Hin- und Herbewegung.
Anstelle der nur einen dargestellten Elektromagnet-Gruppe 73a, 73b, 73c links vom Anker 73d kann auch eine (nicht dargestellte) zweite Elektromagnet-Gruppe rechts vom Anker 73d angeordnet sein.
Der Linear-Antrieb des dritten Beispiels hat den Vorteil, dass der Ankerhub deutlich grösser sein kann als bei den Linear-Antrieben des ersten und zweiten Beispiels.
Die in Fig. 12, Fig. 13 und Fig. 14 gezeigten Linear-Antriebe 71 , 72 bzw. 73 können in besonders einfacher Weise durch vorhandene Wechselstrom- oder Drehstrom- Elektrizitätsnetze angetrieben werden. Dabei können die in derartigen Elektrizitätsnetzen vorgegebenen Spannungsfrequenzen von 50 Hz oder 60 Hz vorteilhaft genutzt werden, um das Gehäuse 5 mit diesen Frequenzen relativ zum Grundgestell 8 (siehe Fig. 17, Fig. 18) hin- und herzubewegen.
Fig. 15 ist eine Seitenansicht eines Teils der erfindungsgemässen Maschine und zeigt eine Seitenansicht einer erfindungsgemässen Schwingfeder-Anordnung 6. Das Gehäuse 5 ist an einer ersten Stelle mittels einer ersten oberen Schwingfeder 61 und einer ersten unteren Schwingfeder 62 und an einer zweiten Stelle mittels einer zweiten obe- ren Schwingfeder 63 und einer zweiten unteren Schwingfeder 64 bezüglich des Grundgestells 8 (siehe Fig. 17, Fig. 18) zwischen einer oberen Befestigungsplatte 81 und einer unteren Befestigungsplatte 82 des Grundgestells 8 schwingbar eingespannt, wobei die Befestigungsplatten 81 , 82 durch vertikale Verbindungsstangen 14 miteinander verbunden sind. Die Enden der Schwingfedem 61 , 62, 63 und 64 sind jeweils über einen Federsockel 11 gegen ein seitliches Verrutschen bezüglich des Gehäuses 5 bzw. bezüglich der Befestigungsplatten 81 , 82 des Grundgestells 8 fixiert. Diese Federsockel 11 sind hierfür an dem Gehäuse 5 bzw. an den Befestigungsplatten 81 , 82 des Grundgestells 8 befestigt.
Fig. 16 ist eine partielle Schnittansicht der Schwingfeder-Anordnung 6 von Fig. 15 entlang einer vertikalen Schnittebene. Die vier Schwingfedern 61 , 62, 63 und 64, die ihren unteren und oberen Federenden jeweils zugeordneten Federsockel 11 sowie der Siebrahmen 5 und die Befestigungsplatten 81 , 82 des Grundgestells sind jeweils im Vertikalschnitt gezeigt. Die Federsockel 11 sind jeweils mit einer Schraubverbindung 12 am Gehäuse 5 oder an den Befestigungsplatten 81 , 82 des Grundgestells angeschraubt. Die Schraubenfedern 61, 62, 63 und 64 sind im Ruhezustand (keine Schwingung des Gehäuses 5) jeweils vorkomprimiert. Diese Vorkompression ist ausreichend gross, dass die Schwingfedern 61 , 62, 63 und 64 auch im Betriebszustand (bei schwingendem Gehäuse 5) immer gegen die Auflagefläche am jeweiligen Federsockel 11 gedrückt werden. Dies trägt zu einem stabilen und geräuscharmen Betrieb der erfindungsgemässen Maschine bei. Zur Einstellung der Vorkompression der Schwingfedern 61 , 62, 63 und 64 kann die obere Befestigungsplatte 81 entlang der Verbindungsstangen 14 etwas nach oben oder nach unten bewegt und mit diesem Abstand zur unteren Befestigungsplatte 82 fixiert werden. Hierfür ist jeder Verbindungsstange 14 eine Einstell- Schraubverbindung 13 zugeordnet, mit der die Position der oberen Befestigungsplatte 81 an den Verbindungsstangen 14 fixiert werden kann.
Das Gehäuse 5 ist somit über obere und untere Schwingfedern an dem Grundgestell 8 schwingbar eingespannt und kann über eine oder mehrere, an gleichmässig verteilten Punkten des Gehäuses 5 angreifende Schwingungsquellen 74, 75 (siehe Fig. 17, Fig. 18) in Schwingung versetzt werden. Die Lagerpunkte des Gehäuses 5 sind somit je- weils zwischen oberen Schwingfedem 61 , 63 und unteren Schwingfedem 62, 64 angeordnet.
Fig. 17 ist eine Seitenansicht eines Abschnitts der erfindungsgemässen Maschine und zeigt eine Seitenansicht der erfindungsgemässen Schwingfeder-Anordnung 6 (siehe Fig. 15) sowie einer Schwingungsquelle 7, die aus einem Elektromagneten 74 und aus einem Element 75 aus ferromagnetischem Material (z.B. Permanentmagnet oder Weicheisen) gebildet ist. Das (nur teilweise gezeigte) Gehäuse 5 besitzt mehrere Streben 5e (nur eine ist gezeigt), mit denen es über jeweils eine Schwingfeder-Anordnung 6 (nur eine ist gezeigt) mit dem Grundgestell 8 verbunden bzw. an diesem aufgehängt ist. Durch jeweils eine Schwingungsquelle 7 (nur eine ist gezeigt), kann das Gehäuse 5 über seine Strebe 5e durch das Wechselspiel einer jeweiligen Schwingungsquelle 7 mit einer jeweiligen Schwingfeder-Anordnung 6 in Vibration, d.h. in eine Hin- und Herbewegung bzw. eine Aufwärts- und Abwärtsbewegung versetzt werden.
Die Kraftübertragung erfolgt durch die magnetische Wechselwirkung zwischen dem E- lektromagneten 74 und dem ferromagnetischen Element 75 jeder Schwingungsquelle 7, indem der Elektromagnet 74 abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird oder durch Umpolung einer an den Magnetspulen des Elektromagneten 74 anliegenden elektrischen Spannung abwechselnd in der einen Richtung und in der anderen Richtung von einem elektrischen Strom durchflössen wird. Die Einschalt/Ausschalt-Version kommt vorzugsweise dann zum Einsatz, wenn das ferromagnetische Element 75 ein Weicheisenkern ist. Die Umpol-Version kommt vorzugsweise dann zum Einsatz, wenn das ferromagnetische Element 75 ein Permanentmagnet ist.
Das Gehäuse 5 ist an mehreren entlang seines Umfangs gleichmässig verteilten Stellen (nur eine ist gezeigt) mittels einer oberen Schwingfeder 61 und einer unteren Schwingfeder 62 bezüglich des Grundgestells 8 zwischen einer oberen Befestigungsplatte 81 und einer unteren Befestigungsplatte 82 des Grundgestells 8 schwingbar eingespannt, wobei die Befestigungsplatten 81 , 82 durch eine vertikale Verbindungsstange 14 miteinander verbunden sind. Die Enden der Schwingfedern 61 und 62 sind jeweils über einen Federsockel 11 gegen ein seitliches Verrutschen bezüglich des Gehäuses 5 bzw. bezüglich der Befestigungsplatten 81 , 82 des Grundgestells 8 fixiert. Diese Federsockel 11 sind hierfür an dem Gehäuse 5 bzw. an den Befestigungsplatten 81, 82 des Grundgestells 8 befestigt.
Fig. 18 ist eine Draufsicht auf einen Teil der erfindungsgemässen Maschine und zeigt eine Draufsicht auf vier entlang der Umfangsrichtung des Gehäuses 5 gleichmässig verteilte Schwingungsquellen 7, die jeweils den Elektromagneten 74 und das Element 75 aus ferromagnetischem Material (z.B. Permanentmagnet oder Weicheisen) aufweisen. Man erkennt einen Deckel 5d sowie den Produkt-Auslass 3 des Gehäuses 5. Aus- serdem sind Teile des Grundgestells 8 gezeigt. Jeder Schwingungsquelle 7 ist eine Schwingfeder-Anordnung bzw. Schwingfeder-Aufhängung 6 (siehe Fig. 17) zugeordnet.
Folgende vorteilhaften Eigenschaften der erfindungsgemässen Maschine und/oder des erfindungsgemässen Verfahrens Punkte sind noch erwähnenswert:
Zwischen dem Grundgestell 8 und dem Boden einer Werkhalle sind vorzugsweise Dämpfungselemente (nicht gezeigt) angeordnet.
Anstelle nur eines Gehäuses 5 mit der darin enthaltenen Kammer 4 können auch mehrere solcher Gehäuse 5 mit einer jeweiligen Kammer als insgesamt starrer Gehäuse- Verbund innerhalb einer grosseren erfindungsgemässen Maschine angeordnet sein. Vorteilhaft ist auch, wenn zwei Gehäuse 5 mit einer jeweiligen Kammer 4 und insgesamt derselben Masse entweder nebeneinander oder übereinander angeordnet sind und zueinander gegenphasig in Schwingung versetzt werden. Dadurch bewegen sich während einer Schwingungsphase die beiden Gehäuse entweder mit gleichen Geschwindigkeitsbeträgen aufeinander zu oder voneinander weg. Auf diese Weise werden praktisch keine dynamischen Reaktionskräfte bzw. Trägheitskräfte von den Gehäusen über das Grundgestell auf den Boden übertragen. Somit werden über die Füsse des Grundgestells ausser den statischen Bodenkräften praktisch keine zusätzlichen dynamischen Bodenkräfte ausgeübt.
Die mehreren (z.B. vier) Schwingungsquellen 7 und die mehreren (z.B. vier) Schwingfedern 6 sind an dem Gehäuse 5 gleichmässig verteilt angeordnet, so dass bei den für die Behandlungskörper-Fluidisierung benötigten Vibrationsfrequenzen möglichst wenig Modalschwingungen des Gehäuses 5 angeregt werden.
Neben dem kreisförmigen Grundriss des zylindrischen Gehäuses 5 sind auch andere Gehäuse-Grundrisse (quadratisch, dreieckig, elliptisch) möglich.
Die erwähnte Anordnung der Schwingfedern 6 und Schwingungsquellen 7 führt dazu, dass deutlich weniger als 5% der in dem schwingenden Gehäuse 5 gespeicherten Schwingungsenergie in Modalschwingungen des Gehäuses 5 gespeichert ist und der weitaus grösste Teil von mehr als 95% in der reinen Vibration, d.h. Auf- und Abbewe- gung oder Hin- und Herbewegung des Gehäuses 5 gespeichert ist, so dass sich das Gehäuse 5 praktisch als Starrkörper verhält, der praktisch nur die Starrkörper- Grundschwingung durchführt.
Fig. 19 ist eine Seitenansicht einer in der erfindungsgemässen Schwingfeder-Anordnung verwendeten Schraubenfeder, d.h. eine der Schraubenfedern 61 , 62, 63 oder 64 in Fig. 15 oder Fig. 16. Bei dieser Schraubenfeder verläuft die Verbindungsgerade G durch das erste Ende 61a der Schraubenfeder-Windung 61 und durch das zweite Ende 61b der Schraubenfeder-Windung 61 nicht-parallel zur Schraubenfeder-Längsachse L. Zumindest die beiden Enden 61a und 61b der Schraubenfeder-Windung bleiben während des Vibrationsbetriebs stets mit dem Gehäuse 5 (siehe Fig. 15, Fig. 16) und mit dem Grundgestell 8 (siehe Fig. 17, Fig. 18) in Berührung. Dies führt zu einer durch die abwechselnd komprimierten und gedehnten Schraubenfedern hervorgerufenen Kraftkomponente und Bewegungskomponente des Gehäuses 5 in horizontaler Richtung X zusätzlich zu der Kraft- und Bewegungskomponente des Gehäuses 5 in vertikaler Richtung Z. Durch Drehen einer montierten Schraubenfeder 61 um ihre Längsachse L kann diese Nicht-Parallelität zwischen der Verbindungsgerade G den Schraubenfeder- Windungsenden 61a, 61 b und der Schraubenfeder-Längsachse L und somit die Grosse der horizontalen Komponenten eingestellt werden. Damit kann das Rütteln bzw. die FIu- idisierung der Behandlungskörper B sowie der Umlauf der Behandlungskörper B in der Kammer 4 fein eingestellt und für die an dem Produkt P durchzuführenden jeweiligen Zerteilungs- und Verteilungsaufgaben optimiert werden. Diese Fein-Einstellung des Kraftwinkels Q (siehe Fig. 4A und Fig. 4B) kann als Ergänzung zu einer Grob-Einstellung des Kraftwinkels z.B. durch Verschwenken des Gehäuses 5 durchgeführt werden.
Vorzugsweise ist bei jeder der Schraubenfedern 61 , 62, 63, 64 die Verbindungsgerade G durch das erste Ende der Schraubenfeder-Windung und durch das zweite Ende der Schraubenfeder-Windung nicht-parallel zur Schraubenfeder-Längsachse L. Damit kann durch Drehen nicht nur einer, sondern vorzugsweise aller Schraubenfedem um ihre Längsachse in dieselbe Position der Kraftamplituden-Vektor und der Bewegungsamplituden-Vektor des Gehäuses 5 eingestellt werden. Der Winkel a zwischen der Richtung der Verbindungsgerade G und der Richtung der Schraubenfeder-Längsachse L liegt im Bereich von 25° bis 35°.
Bei allen Schraubenfedem 61 , 62, 63, 64 (siehe Fig. 15, Fig. 16) der Schwingfeder- Anordnung 6 ist der parallel zur Schraubenfeder-Längsachse L gemessene Abstand Si zwischen den einander zugewandten Oberflächen des ersten Federendes 61a und der zum ersten Federende benachbarten Windung sowie der parallel zur Schraubenfeder- Längsachse gemessene Abstand S2 zwischen den einander zugewandten Oberflächen des zweiten Federendes 61b und der zum zweiten Federende benachbarten Windung grösser als die Amplitude der Dehnschwingung bzw. die maximale Dehnung der Feder dmax dividiert durch die Anzahl n der Windungen der jeweiligen Schraubenfeder, d.h. Si > dmax/ n und S2 > dmax / n. Damit wird verhindert, dass sich im Vibrationsbetrieb diese einander zugewandten benachbarten Oberflächen der Schraubenfeder berühren. Dies trägt beträchtlich zum ruhigen Lauf der erfindungsgemässen Maschine bei.
Bezugszeichen
Maschine / Vibromühle 52 Federungsschicht
Produkt-Einlass 52a Federelement
Produkt-Auslass 53 Dämpfungsschicht
Behandlungskammer 53a Federelement a linke Teilkammer 53b Dämpfungselement b mittlere Teilkammer 54 Federungsschicht c rechte Teilkammer 54a Federelement
Gehäuse 55 Aussenschicht a Kühlkanal 56 Vakuum / Hohlraum b Einspritzdüse 57 Abschnitt der Federungs- undc Kammer-Innenwand Dämpfungsschicht d Deckel 61 Schraubenfeder e Strebe 62 Schraubenfeder
Schwingfeder/Schwingfeder- 63 Schraubenfeder
Anordnung 64 Schraubenfeder
Schwingungsquelle 61a Schraubenfeder-Ende
Grundgestell 61b Schraubenfeder-Ende 1 Federsockel 71 Linearantrieb/Schwingungsquelle2 Schraubverbindung 71a erster Elektromagnet 3 Einstell-Schraubverbindung 71b zweiter Elektromagnet 4 Verbindungsstange 71c Eisenanker 1 Kurbelwelle 72 Linearantrieb/Schwingungsquelle2 Pleuelstange 72a erster Elektromagnet 2a Gelenkverbindung 72b zweiter Elektromagnet 2b Gelenkverbindung 72c Eisen-Ankerabschnitt 3 Linearführung 72d Eisen-Ankerabschnitt 1 Innenschicht 72e Aluminium-Ankerbügel 73 Linearantrieb/Schwingungsquelle 51 Abstand
73a erster Elektromagnet 52 Abstand
73b zweiter Elektromagnet G Verbindungsgerade
73c dritter Elektromagnet L Schraubenfeder-Längsachse
73d Anker BP Betriebspunkt
73e Anker-Führung a Winkel
73f Permanentmagnet B Behandlungskörper
74 Elektromagnet B1 Behandlungskörper
75 ferromagnetisches Element B2 Behandlungskörper
81 Befestigungsplatte B3 Behandlungskörper
82 Befestigungsplatte P Produkt / Produktpartikel
A Amplitude PF Trägerflüssigkeit / Produktfluid
Q Kraftwinkel S Schüttung
Z Zylinderachse SM1 statisches Mischerelement
INT Intensität SM2 statisches Mischerelement
SZ Siebzeit BL Bahn der Behandlungskörper f Frequenz

Claims

Patentansprüche
1. Maschine (1) zur Behandlung eines fliessfähigen förderbaren Materials (P), insbesondere zur Zerteilung und Verteilung in einer Trägerflüssigkeit enthaltener Feststoffteilchen, Tröpfchen oder Gasbläschen, wobei die Maschine ein Grundgestell (8) und ein Gehäuse (5) aufweist, das eine von dem Material (P) durchströmbare Behandlungskammer (4) umschliesst, mit einem Einlass (2) zum Zuführen des zu behandelnden Materials (P) und einem Auslass (3) zum Abführen des behandelten Materials, und wobei die Kammer (4) relativ zum Grundgestell (8) der Maschine (1) beweglich gelagert und mit einer Schwingungsquelle (7) gekoppelt ist, durch die das Gehäuse (5) relativ zum Grundgestell (8) der Maschine in Schwingungsbewegungen versetzbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (4) mit einer Vielzahl von Behandlungskörpern (B) aus einem Feststoffmaterial gefüllt ist, deren grösste Abmessung kleiner als ein Viertel der kleinsten Kammervolumen-Abmessung ist und die im Ruhezustand der Maschine (1) eine Schüttung (S) im unteren Bereich der Kammer (4) bilden, und dass die Kammer (4) relativ zum Grundgestell (8) vertikal beweglich gelagert und in vertikale Schwingungen versetzbar ist.
2. Maschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der im Ruhezustand von Behandlungskörpern (B) freie Raum des Kammervolumens oberhalb der Behandlungskörper-Schüttung (S) 10% bis 80% des Kammervolumens einnimmt.
3. Maschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vielzahl der Behandlungskörper (B) eine polydisperse Mischung aus unterschiedlich grossen Behandlungskörpern ist.
4. Maschine nach einem Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser der Behandlungskörper (B) im Bereich von 0,1 mm bis 10 mm liegt.
5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein Durchmesser der Behandlungskörper (B1) einer ersten Behandlungskörper- Gruppe im Bereich von 0,1 mm bis 5 mm liegt und ein Durchmesser der Behandlungskörper (B2) einer zweiten Behandlungskörper-Gruppe im Bereich von 1 mm bis 10 mm liegt.
6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungskörper (B, B1 , B2) kugelförmig sind.
7. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Behandlungskörper polyederähnliche Gebilde (B3) sind, deren Spitzen und Kanten abgerundet sind und deren Flächen leicht nach aussen gewölbt sind.
8. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichte der Behandlungskörper (B, B1 , B2, B3) grösser als die Dichte der Trägerflüssigkeit (PF) des zu behandelnden Materials (P) ist.
9. Maschine nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Kammergehäuse (5) in Schwingungsbewegungen versetzt werden kann, deren Frequenz im Bereich von 20 Hz bis 120 Hz und deren Amplitude im Bereich von 0,1 mm bis 6 mm liegen.
10. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsquelle (7) eine Quelle für mechanische Schwingungen bzw. Vibrationen ist und die Schwingungsquelle (7) mit der Kammer (5) mechanisch gekoppelt ist.
11. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsquelle (7) eine Quelle für mechanische Schwingungen bzw. Vibrationen ist und die Schwingungsquelle (7) mit der Kammer (5) induktiv gekoppelt ist.
12. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsquelle (7) eine Quelle für mechanische Schwingungen bzw. Vibrationen ist und die Schwingungsquelle (7) mit der Kammer (5) kapazitiv gekoppelt ist.
13. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsquelle (7) eine Quelle für elektromagnetische Schwingungen bzw. Vibrationen ist und die Schwingungsquelle (7) mit der Kammer (5) induktiv gekoppelt ist.
14. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schwingungsquelle (7) eine Quelle für elektromagnetische Schwingungen bzw. Vibrationen ist und die Schwingungsquelle (7) mit der Kammer (5) kapazitiv gekoppelt ist.
15. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (5) linear mit einem Freiheitsgrad gelagert und mit der Schwingungsquelle (7) gekoppelt ist, so dass die Kammer (5) in eine lineare Hin- und Herbewegung versetzbar ist.
16. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer (5) planar mit zwei Freiheitsgraden gelagert und mit der Schwingungsquelle (7) gekoppelt ist, so dass die Kammer (5) in eine kreisende Bahnbewegung versetzbar ist.
17. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer-Innenwand (5c) und die Behandlungskörper (B, B1 , B2, B3) aus Metall bestehen.
18. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer-Innenwand (5c) und die Behandlungskörper (B, B1 , B2, B3) aus Keramik oder aus einem Polymermaterial bestehen.
19. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer-Innenwand (5c) aus Keramik oder aus einem Polymermaterial besteht und die Behandlungskörper (B, B1 , B2, B3) aus Metall bestehen.
20. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer-Innenwand (5c) aus Metall besteht und die Behandlungskörper (B, B1 , B2, B3) aus Keramik oder aus einem Polymermaterial bestehen.
21. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (2) im unteren Teil der Kammer (4) und der Auslass (3) im oberen Teil der Kammer (4) angeordnet ist.
22. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (2) im oberen Teil der Kammer (4) und der Auslass (3) im unteren Teil der Kammer (4) angeordnet ist.
23. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass sie am Auslass und/oder am Einlass eine Trennvorrichtung aufweist, welche die Behandlungskörper (B, B1 , B2, B3) daran hindert, die Kammer (4) über den Auslass (3) und/oder über den Einlass (2) zu verlassen, während sie das zu behandelnde oder das behandelte Material (P) passieren lässt.
24. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine zum Einlass führende Einlassleitung aufweist, die eine Förderpumpe zum Fördern des Materials (P) enthält.
25. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer relativ zum Grundgestell der Maschine beweglich gelagert und mit einer ersten Schwingungsquelle gekoppelt ist, durch welche die Kammer relativ zum Grundgestell in Schwingungsbewegungen versetzbar ist, und dass die Maschine einen Ausgleichskörper aufweist, der relativ zum Grundgestell der Maschine beweglich gelagert und mit einer zweiten Schwingungsquelle gekoppelt ist.
26. Maschine nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Schwingungsquelle und die zweite Schwingungsquelle zueinander gegenphasig antreibbar sind.
27. Maschine nach Anspruch 25 oder 26, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse M1 und die Vektorkomponenten der Amplitude A1 des Schwingungsvektors der Kammer einerseits und die Masse M2 und die Vektorkomponenten der Amplitude A2 des Schwingungsvektors des Ausgleichskörpers andererseits die folgende Beziehung erfüllen: 0,5 < (A1 x M1) / (A2 x M2) < 1 ,5.
28. Maschine nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, dass die Masse M1 und die Vektorkomponenten der Amplitude A1 des Schwingungsvektors der Kammer einerseits und die Masse M2 und die Vektorkomponenten der Amplitude A2 des Schwingungsvektors des Ausgleichskörpers andererseits die folgende Beziehung erfüllen: 0,8 < (A1 x M1) / (A2 x M2) < 1 ,2.
29. Maschine nach einem der Ansprüche 25 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichskörper eine zweite Kammer ist, deren Funktion dieselbe wie die der mit der ersten Schwingungsquelle gekoppelten ersten Kammer ist.
30. Maschine nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Kammer zur ersten Kammer baugleich ist.
31. Anlage zur Behandlung eines fliessfähigen förderbaren Materials, insbesondere zur Zerteilung und Verteilung in einer Trägerflüssigkeit enthaltener Feststoffteilchen, Tröpfchen oder Gasbläschen, dadurch gekennzeichnet, dass die Anlage eine Serienschaltung von Maschinen (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 30 aufweist.
32. Anlage nach Anspruch 31 , dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Parallelschaltung von Maschinen (1) gemäss einem der Ansprüche 1 bis 30 aufweist.
33. Verfahren zur Behandlung eines fliessfähigen förderbaren Materials, insbesondere zur Zerteilung und Verteilung in einer Trägerflüssigkeit enthaltener Feststoffteilchen, Tröpfchen oder Gasbläschen, unter Verwendung einer Maschine gemäss einem der Ansprüche 1 bis 30 oder einer Anlage gemäss einem der Ansprüche 31 oder 32, wobei das Material über den Einlass in die Kammer gepumpt und über den Auslass aus der Kammer abgeführt wird, während das Kammergehäuse mit den in ihm enthaltenen Behandlungskörpern in eine Vibrationsbewegung versetzt wird.
34. Verfahren nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass dem zu behandelnden Material vor oder während der Behandlung eine grenzflächenaktive Substanz zugeführt wird.
35. Verfahren nach Anspruch 33 oder 34, dadurch gekennzeichnet, dass es kontinuierlich erfolgt.
36. Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass eine Driftbewegung der Behandlungskörper im Gleichstrom mit dem zu vermählenden Material erfolgt.
37. Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 36, dadurch gekennzeichnet, dass eine Driftbewegung der Behandlungskörper im Gegenstrom zu dem zu vermählenden Material erfolgt.
38. Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 37, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer-Grundgestell-Schwingung mit einer Frequenz angeregt wird, die im Bereich von 80% bis 120% der Kammer-Grundgestell-Resonanzfrequenz liegt.
39. Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 38, dadurch gekennzeichnet, dass die Kammer-Grundgestell-Schwingung mit einer Frequenz von 30Hz bis 120 Hz, insbesondere mit 40Hz bis 80Hz, angeregt wird.
40. Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 39, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerflüssigkeit in der Kammer unter Druck gesetzt wird.
41. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Innern der Kammer im Bereich von 1 bar bis 200 bar und insbesondere im Bereich von 10 bar bisiOO bar liegt.
42. Verfahren nach Anspruch 40, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck im Innern der Kammer grösser als der Dampfdruck der Trägerflüssigkeit ist.
43. Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 42, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität der Trägerflüssigkeit grösser als 1 mPas ist.
44. Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 43, dadurch gekennzeichnet, dass die Viskosität der Trägerflüssigkeit im Bereich von 0,1 mPas bis 50 Pas und insbesondere im Bereich von 0,5 Pas bis 10 Pas liegt.
45. Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägerflüssigkeit Wasser oder eine wässrige Lösung verwendet wird.
46. Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 44, dadurch gekennzeichnet, dass als Trägerflüssigkeit Öl, insbesondere Silikonöl, verwendet wird.
47. Verfahren nach einem der Ansprüche 33 bis 46, dadurch gekennzeichnet, dass in die Kammer ein Gas oder ein Gasgemisch, insbesondere Stickstoff oder Luft, eingeleitet wird.
48. Verfahren nach Anspruch 47, dadurch gekennzeichnet, dass die Druckerzeugung im Innern der Kammer durch Einleiten eines komprimierten Gases oder Gasgemisches in die Kammer erfolgt.
49. Verfahren nach Anspruch 47 oder 48, dadurch gekennzeichnet, dass das Gas o- der Gasgemisch an mehreren Stellen der Kammerwand über Hochdruckdüsen eingeleitet wird.
50. Verfahren nach Anspruch 49, dadurch gekennzeichnet, dass das Einleiten des Gasgemisches impulsartig erfolgt.
51. Verfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Impulsfolge kleiner als die Schwingungsfrequenz ist.
52. Verfahren nach Anspruch 50, dadurch gekennzeichnet, dass die Frequenz der Impulsfolge gleich gross wie die Schwingungsfrequenz ist.
53. Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsfolge und die Schwingung phasengleich sind.
54. Verfahren nach Anspruch 52, dadurch gekennzeichnet, dass die Impulsfolge und die Schwingung zueinander phasenverschoben sind.
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