DE1184188B - Ruehrwerksmuehle zur Herstellung von Feststoffdispersionen - Google Patents

Ruehrwerksmuehle zur Herstellung von Feststoffdispersionen

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DE1184188B
DE1184188B DED36373A DED0036373A DE1184188B DE 1184188 B DE1184188 B DE 1184188B DE D36373 A DED36373 A DE D36373A DE D0036373 A DED0036373 A DE D0036373A DE 1184188 B DE1184188 B DE 1184188B
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DE
Germany
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agitator
grinding
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agitator mill
grinding container
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DED36373A
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English (en)
Inventor
Kaspar Engels
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Draiswerke GmbH
Original Assignee
Draiswerke GmbH
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C17/00Disintegrating 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
    • B02C17/16Mills in which a fixed container houses stirring means tumbling the charge
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F33/00Other mixers; Mixing plants; Combinations of mixers
    • B01F33/25Mixers with loose mixing elements, e.g. loose balls in a receptacle

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Crushing And Grinding (AREA)

Description

  • Rührwerksmühle zur Herstellung von Feststoffdispersionen Die Erfindung bezieht sich auf Rührwerksmühlen mit stehendem Mahlbehälter, bei denen als Mahlhilfskörper Sand oder ähnliche kleinkörnige Materialien dienen, die in der Mahlgutmasse direkt oder indirekt mittels Rührwerken bewegt werden.
  • Kugelmühlen dieser Art sind bereits in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. So wurde schon vorgeschlagen, Mahlgut und Mahlhilfskörper mittels Rührarmen in Bewegung zu halten. Diese Ausführungsform hat sich für relativ große Mahlhilfskörper, z. B. für Mahlkugeln mit Durchmessern zwischen 5 und 10 mm, auch recht gut bewährt. Die Anzahl der Bewegungsstellen der Mahlhilfskörper, die für den eigentlichen Mahlprozeß verantwortlich sind, ist dabei aber so gering, daß relativ große Maschineneinheiten notwendig waren, wobei sich dennoch nur ein relativ geringer Ausstoß ergab. Dazu kommt noch, daß die Rührarme die Kugeln nur zum kleinsten Teil direkt schieben, daß also die eigentliche Mahlarbeit nur in diesen relativ kleinen Bereichen durchgeführt wird, daß andererseits an diesen Stellen aber auch die gesamte Rührenergie für die gesamte Umwälzung des großen Behälterinhaltes übertragen wird, wodurch erhebliche Verschleißerscheinungen auftreten.
  • Es gibt andererseits Rührwerksmühlen, bei denen die Mahlgut-Mahlhilfskörper-Mischung durch konzentrisch laufende Rührscheiben, lediglich durch Adhäsion des Mahlgutes an diesen Scheiben, in Bewegung gehalten wird. Durch diese Scheiben werden Differenzgeschwindigkeiten in das Mahlgut eingeleitet, die an der Peripherie dieser Scheiben so groß werden, daß die dabei auftretenden Fließenergiegefälle, gestört durch die Mahlhilfskörper, Scherkräfte zur Folge haben, die eine Reibung in ausreichendem Maße für viele Zwecke gewährleisten.
  • Dieser bekannten Ausführungsform haftet jedoch der Nachteil an, daß die Zonen genügend großer Scherkraft lediglich an der Peripherie der wenigen Rührscheiben auftreten, wodurch wiederum die Notwendigkeit besteht, die Maschinen größer zu bemessen, als es der durchgesetzten Mahlgutmenge an sich entsprechen würde.
  • Dabei tritt der weitere Nachteil ein, daß im Bereich dieser Rührscheiben Strömungswirbel entstehen, die beachtliche Bewegungskomponenten in Achsrichtung des Mischwerkes zur Folge haben. Da es sich bei den Mühlen, die als Mahlhilfskörper Sand benutzen, in der Regel um kontinuierlich arbeitende Mühlen handelt, ist durch diese Bewegung in Achsrichtung die Bedingung einer konstanten Verweilzeit für alle Teile des Mahlgutes jedoch nicht erfüllt. Es besteht die Gefahr, daß durch diese Bewegungsimpulse in Achsrichtung Mahlgutpartikeln den gesamten Mühlenraum schon in wesentlich kürzerer Zeit als vorgesehen, und demzufolge auch mit einer geringeren Scherkraftbeanspruchung, durchlaufen.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mühle zu schaffen, die die Nachteile der bekannten Rührwerksmühlen vermeidet und bei vorgegebenem Mahlgutvolumen bzw. Mahlgutdurchsatz die Abmessungen der Mühle zu verringern' gestattet.
  • Demgemäß besteht die Erfindung bei einer Rührwerksmühle, deren Rührwerk aus einem geschlossenen, glattwandigen Körper besteht, der innerhalb eines stehenden, im wesentlichen zylindrischen, mit Sand als Mahlhilfsmittel gefüllten Mahlbehälter fliegend gelagert um seine Welle rotiert, wobei dem Mahlbehälter das Mahlgut kontinuierlich zugeführt und über ein Sieb wieder abgeführt wird, darin, daß die axiale Länge des Rührkörpers etwa der Höhe des Mahlbehälters entspricht und seine Mantelfläche im wesentlichen paraltel zur Behäiterwand verläuft, so daß sich ein in axialer Richtung im wesentlichen gleichbleibender ringförmiger Mahlraum ergibt.
  • Beim Erfindungsgegenstand ergibt sich ein zylindrischer Ringraum zwischen dem schnell umlaufenden Rührkörper und der zylind,risch,en Mantelwandung des Mühlengehäuses. Das Mahlgut wird am unteren Ende des Mühlengehäuses dem zylindrischen Mahlraum zugeführt und steig, zum Teil gemeinsam mit dem Mahlhilfsmittel in diesem Ringraum von unten nach oben. Dort wird schließlich mittels eines Siebes die Trennung zwischen Mahlgut und Mahlhilfsmittel vorgenommen. Auf einer längeren Strecke, entsprechend der Höhe des Mühlengehäuses, soll in diesem im Querschnitt ringförmigen Mahlraum das Mahlgut mit dem Mahlhilfsmittel hochsteigen können.
  • Hierbei wird durch den schnell rótierenden Rührkörper den an der Außenwandung dieses Rührkörpers benachbarten Teilen des Mahlgutes und des Mahlhilfsmittels eine entsp'reehend große Drehbewegung erteilt, die an der Innenwandung des zylindrischen Mühlengehäuses nicht besteht und gerade die Differenz zwischen diesen Bewegungen, die dem Mahlgut in diesem Ringraum aufgezwungen werden, ist für den angestrebten Mahleffekt entscheidend. Dieser Effekt ist mit den bekannten Einrichtungen nicht angestrebt worden und kann auch damit nicht erreicht werden.
  • Der erfindungsgemäß gestaltete Rührkörper läuft mit einem dem jeweiligen Mahlgut und den jeweils verwendeten Mahlhilfskörpern angepaßten Abstand konzentrisch oder auch leicht exzentrisch in dem Mahlbehälter um. Die Strömungen im Mahlgut sollen soweit wie möglich laminar und in Ebenen senkrecht zur Rührwerksdrehung verlaufen. Auf diese Art läßt sich das Strömungsbild grundsätzlich besser beherrschen, die Energie zur Erzielung von genügend großen Scherkraftfeldern auf weitestgehend kleinen Raum vereinigen, und es wird dadurch gleichzeitig vermieden, daß unkontrolliert schon Mahlgutpartikel weiter durchlaufen, als dem normalen kontinuierlichen Durchströmungsprozeß des Mahlgutes entspricht. Dieses laminare Fließgefälle, das lediglich in Ebenen senkrecht zur Rührwerksachse auftritt, führt zu einer automatischen Filterung und Zurückhaltung zu großer Mahlgutpartikeln. Im Sinne einer gleichmäßigen Mahlung können diese größeren Partikeln bzw. Pigmentagglomerate die Mahlgut-Sand-Mischung nur langsam durchlaufen und werden somit länger dem Mahlprozeß ausgesetzt, als das schon feingemahlene Gut. Diese Ausführungsform begünstigt deshalb eine gleichmäßige Feindispergierung.
  • Die stärkere Konzentration der Energieübertragung auf kleine Räume, die durch die Erfindung ermöglicht wird, führt trotzdem nicht zu unzulässigen Wärmesteigerungen, da neben einer Kühlung des Mantels auch noch eine Kühlung des Rührwerkskörpers in einfacher Weise möglich ist. Diese Kühlung der eigentlichen Mitnahmefläche begünstigt darüberhinaus auch den reinen Arbeitsprozeß. Würde sich nämlich die Mituahmefläche erwärmen, dann wäre der Wirkungsgrad der Adhäsionsmitnahme wesent lich verschlechtert. Durch die Kühlung des Rührwerkskörpers ist die Adhäsion des Mahlgutes an dieser Fläche aber wesentlich begünstigt, und es wird dadurch auch die Ausbildung der Scherkräfte gesteigert.
  • Versuche haben ergeben, daß mittels der erfindungsgemäßen Ausführungsform des Rührwerkes nicht nur eine wesentliche Konzentrierung und damit Verkleinerung der eigentlichen Arbeitszone möglich ist, sondern darüber hinaus auch noch eine erhebliche Verringerung des ansonsten bei allen Mühlen unvermeidlichen Verschleißes. Die Verkleinerung der eigentlichen Mahlzone bietet noch den weiteren Vorteil, daß die bei kontinuierlichen Arbeitsprozessen notwendigen Einlaufzeiten geringer sind und daß Rückstände am Schluß des Arbeitsprozesses äußerst klein gehalten werden können. Der minimale Verschleiß kommt dadurch zustande, daß die für den Verschleiß im wesentlichen verantwortlichen Mahlhilfskörper infolge der auf sie bei der laminaren Mahlgutströmung einwirkenden Zentrifugalkräfte so gut wie garnicht zu einer Berührung mit dem hochtourig laufenden Rührwerkskörper kommen. Der Rotationskörper bewegt sich also ausschließlich im Schmierfilm des Bindemittels. Bis zur Trogwandung sind die Umfangsgeschwindigkeiten praktisch bis auf Null ab- gebaut, so daß auch hier der Verschleiß vernachlässigbar klein bleibt.
  • In der Zeichnung ist schematisch ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäß gestalteten Mühle dargestellt.
  • In dem Mahlbehälter 1 ist zentrisch eine Rührwerkswelle 2 angeordnet, auf welcher der konzentrische Rührwerkskörper 3 sitzt. Die Welle 2 mit dem Rührwerkskörper 3 sind in Lagern 4 gelagert und werden über eine Scheibe 5 von einem nicht dargestellten Motor in Umdrehung versetzt. Dem Mahlbehälterl wird das Mahlgut durch eine Öffnung 6 zugeführt. Es durchwandert unter dem Zulaufdruck die zwischen dem Mahlbehälter 1 und dem Rührwerkskörper 3 gebildete Mahlzone und tritt oberhalb des Troges 1 über ein Sieb 7 in eine Auffanghaube 8 aus, von der es über die Auslaufschnauze 9 abläuft.
  • Der Mahlbehälter 1 weist zum Zweck der Kühlung einen Doppelmantel 10 mit einem Wasserzuflußll und einem Wasserabfluß 12 auf. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist auch der Rührwerkskörper3 kühlbar ausgebildet. Das Kühlwasser für den Rührwerkskörper 3 wird durch die Welle mittels eines an sich bekannten zentrisch laufenden Stopfbuchsenanschlusses 13 zugeführt. Hier durchtritt das Kühlmittel die Welle bis zum Innenboden 14 des Rührwerkskörpers 3, wandert in diesen nach oben, um dann durch die Welle 2 wieder auszutreten. Durch den Spritzrand 15 wird es abgespritzt und in einer Kühlmittelsammeltasse 16 aufgefangen, von wo es über einen Ablauf 17 wieder abgenommen wird.
  • Die Erfindung ist nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. So ist es beispielsweise möglich, den Rotationskörper 3 auf der Welle 2 exzentrisch anzuordnen bzw. die Welle 2 im Mischwerkstrog selbst exzentrisch einzubauen.
  • Der Rührwerkskörper3 ist vorzugsweise rotatnonssymmetrisch, d. h. als Zylinder ausgebildet. Es ist aber auch möglich, dem Rührwerkskörper 3 eine andere Querschnittsform, beispielsweise eine Ellipse zu geben. In bestimmten Fällen kann es zweckmäßig sein, als Rührwerkskörper einen regelmäßigen Polyeder zu verwenden. Auch die Art die Kühlung des Rührwerkskörpers und des Mahlbehälters kann von der dargestellten Ausführungsform abweichen, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Anstatt den Mahlbehälter und/oder den Rührwerkskörper zu kühlen, kann es in bestimmten Fällen auch vorteilhaft sein, entweder einen der beiden Teile oder beide zu erwärmen oder aber auch einen Teil zu erwärmen und den anderen zu kühlen. Ebenso ist es auch moglich, zwei oder mehrere unabhängig oder antriebsmäßig miteinander verbundene Rotationskörper in einem Mahlbehälter anzuordnen.
  • Wie aus der Zeichnung ersichtlich, entspricht die Höhe des Rührwerkskörpers 3 etwa der Höhe des Mahlbehälters 1. Es ist jedoch durchaus möglich, den Rührwerkskörper 3 länger als den Mahlbehälter 1 auszubilden, wobei dann jedoch das Gitter 7 praktisch als oberer Abschluß oder als Haube ausgebildet sein muß, durch die dann das Mahlgut nach oben austreten kann.

Claims (9)

  1. Patentansprüche: 1. Rührwerksmühle zur Herstellung von Feste stoffdispersionen, deren Rührwerk aus einem gF schlossenen, glattwandigen Körper besteht, der innerhalb eines stehenden, im wesentlichen zylindrischen mit Sand als Mahlhilfskörper gefüllten Mahlbehälter fliegend gelagert um seine Achse rotiert, wobei dem Mahlbehälter das Mahlgut kontinuierlich zugeführt und über ein Sieb wieder abgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge des Rührkörpers (3) etwa der Höhe des Mahlbehälters (1) entspricht und seine Mantelfläche im wesentlichen parallel zur Behälterwand verläuft, so daß sich ein in axialer Richtung im wesentlichen gleichbleibender ringförmiger Mahlraum ergibt.
  2. 2. Rührwerksmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rührkörper ein Zylinder (3) ist.
  3. 3. Rührwerksmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rührkörper ein prismatisches Polyeder ist.
  4. 4. Rührwerksmühle nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rührkörper (3) zentrisch im Mahlbehälter (1) angeordnet ist.
  5. 5. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rührkörper in bezug auf die Rührwerkswelle (2) exzentrisch angeordnet ist.
  6. 6. Rührwerksmühle nach einemderAnsprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rührkörper (3) kühlbar ausgebildet ist.
  7. 7. Rührwerksmühle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rührkörper als Hohlkörper ausgebildet und mit einer Hohlwelle (2) versehen ist, durch die Kühlflüssigkeit zu- und abgeführt wird.
  8. 8. Rührwerksmühle nach einem derAnsprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Rührkörpers (3) stufenlos steuerbar ist.
  9. 9. Rührwerksmühle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Mahlgutzulauf (6) im Boden des Mahlbehälters (1) vorgesehen ist und das Sieb (7) für den Mahlgutablauf oberhalb des Mahlbehälters in zylindrischer Verlängerung seines Mantels angeordnet ist.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 170 570; französische Patentschrift Nr. 1 073 307; britische Patentschrift Nr. 422 628; USA.-Patentschrift Nr. 2 581 414.
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