DE1757942A1 - Vorrichtung zur Dispergierung fester Teilchen in trockenem Zustand auf hohe Feinheit - Google Patents

Description

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Patentanwalt ₂i. Juni 19^3

Dipf. Phys. Dr. Walther 3unius ^₁, j _/χιε

3 Hannover, Abbestr. 20 ^ ' ' ^a "'

Uein8 iil:te : 1489

:.U'.ui5 uboc.v organic\zjcu ί,νατέ^, i-c\rdubice-Hybitvi

?orriciituii₀ ζιιτ Dit-^^r^ieriu^ xteter ieiloiien in trockenem üju&tcuid c/ai .UoLe !''eirüieit

lyif; ^rrii.au.'.-^ lic trifft eine Υοΐ'ϊ iclitung sur !»iapergierung ietr,t-cr· x'e.i.lc.tj.x in urockeueiii /iuit.iiid ;..ax" hohe Feinheit (iui-cli intenfaivfcc Iiiua^en einer iiichim^ von Testen i'eilclien .,lit i.jr.LlIcörj.ierii, l)et>tehanä ö.us einea¹. avlinüriBchen G-efäß !lit iieckeln an ei einem sclmelltuif enden Rührer nit einem oaer .iehroren iiüiireleinenten, wobei die Achse des Gefäßes and ue^ iiuhrtrt, v/a^recLt oder unter einem Winkel bib zu 45° £,enei_cfc ibt und dt.& Gefä/o mit einem otutzen für die Zufuhr und eineiu stutzen i'ilr daa Auslassen des gemahlenen Gutes vergehen ibt.

Die Dibpergierung feeter atofI¹ e in trockenem Zustand auf die !'einheit in der Größenordnung, von kikronen v/ird auf verschiedenen Vorrichtungen, wie zum Beispiel i'ließmiihlen, Kugelmühlen usw. durchgeführt. Als Diüper^ierung wird hier nicht nur die Zerkleinerung der primären i'eilchen, sondern auch die Zerstörung von Anhäufungen (Zusanimenballungen)

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solcher -.Teilchen angesehen.

In den bekannten Vorrichtungen kann nur ein "bestimmter Feinheitsgrad erreicht werden und auch bei verlängerter Dispergierungszeit erfolgt keine weitere l'eilchenverfeinerung mehr. Das kann man so erklären: Zum Beispiel in Kugelmühlen v/erden iiahlkugeln eines Durchmessers von 20 ram benutzt» Bei einer verlangten Festteilchengröße von 1 kikron ist dann das Verhältnis zwischen den Durchmessern 1 : 20 000 und daraus folgt, daß die V/ahrs ehe inlichkeit der Zusammenstöße von der Eauhigkeit der Jüiahlkugeloberfläche abhängig wird. Ferner ist diese V/ahrs ehe inlichkeit von der Frequenz der Iiu^elzusamiüenstöße abhängig, die proportional den iromnielumdrehungen ist, wobei die l'rommelumdrehungen über einen bestimmten kritischen Y/ert >iicht erhöht werden können. Bei de ti angeführten Verhältnis ist der liahlwirkungsgrad von der Energie der Zusammenstöße nicht abhängig.

Die Verkleinerung der Mahlkugelgröße kann nur bis zu einer

bestimmten Grenze geführt werden, bei der noch eine gegenseitige Bewegung und dabei ein fehleffekt entstehen.

Diese Hachteile werden teilweise in Vorrichtungen, die aus einem zylindrischen Gefäß bestehen, in dem sich ein oder mehrere Rührer bewegen, die die Mschung von Mahlkörpern und von gemahlenem Gut umrühren, beseitigt. In diesen be-

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■Ια-u-mten Vorrichtungen wird die/Rülirwirlcuiigskraft durch eine größere Gehaltbewegung erzeugt» wobei die iialilkageln iiiciit im ,,anzenInhalt aes Gefäßes verteilt werden, sondern sieh durch die Wirkung der Dchwere in dem unteren u.'eil 'd-efc. Gefäßes ansammeln. Das gemahlene Gut erfüllt den Raum : zwischen den i^hlkorpern, bzw. s anfielt sich über der luahlkörpersehicht an. (Deutsche I'atentbchriften ITr. 589 796 (1933), 592 105(1934) und 642 127 (1937) .

jis wurde nun durch die ürf in dung festgestellt, daß eine hohe Dispergierungsintensität erreicht v/erden kann, wenn die Lisehung des dispergierten Gutes und der Dispergier-■ körper von relativ kleinem Durchmesser durch intensives ÄüJiren in Wirbelung gebalten wird. Diese -gewirbelte Mischung erfüllt den ganzen Yorriciitungsinlialt, auch wenn der achüttinhalt der «t-ischun^, im Stillstand kleiner ist ,als der ürbeitsinhalt des Gefäßes.

Unter einem relativ kleinen Disperglerkürperdurchmesser _:wird die Größe von 0,1 - 5 mm verstanden. Bei diesen Bedingungen bev/egt siea das Verhältnis zwischen dem "Dis.pe.rgierkörperdurchmes&er und dem jrestteilctendurclimesser im Intervall von 1üs1 bis 1ü üüü ; 1. yorteilhaft ist besonders das" Verhältnis im Intervall 100 ii bis 1GÜO : 1.

Die große Diyper^ierir.tentiität wird bei diesem Verfahren üiirch hohe Zuoahiienstoßiiitenüitl-t der DiiJ, ergierkörper von

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relativ kleiner -j&öls, die aber vülli_o ^um Zerstören der dispergieren i'elichen genäßt, erreicht.

Die Dispergiergeeohwlndlgkelt ist der Zusammenetoßfrequenz und -Energie proportional, ist abhängig von der Wirbelinteneität, von der Eispergierkörpergröße, vom Verhältnis zv/iß ehe η der Dispergierkörper- ιιηα ieBtteilchenraenge» ferner voui Verhältnis zwischen der i-ifcchungstienge. und dem Arbeitsrauminhalt, vom Verhältnis zv/i&chen dem spezifischen Gewicht der Dispergierkö'rper und eier fee ten leuchen und von der Eingangs- und Ablauf reinheit der festen !Teilchen.

Ferner wurde festgestellt, daß dass Verhältnis zwischen dem Di&pergierteilchen- und dem l'eetteilchen^ehalt 0,2 bis 10, zwischen den Schutt inhalt der kiechung von Diepergierkör-' pern und ffestteilchen und zwischen dem Arbeiterauminhalt 0,4 bis 0,85 und zwischen dew spezifischen Gewicht der Disperglerkörper und der festen !iellchen 0,1 bis 8 sein soll«

Dae Mahlkörperciaterial wird mit Absicht entsprechend dem Verschleißwiderstand gewählt. Bs eignet sich Glae, Keramik, Metalle oder Plastikmaeeen, z.B. PVC, 2?olystyrea,

Es ist bekannt, daß die Wirbelinteneität beim MIeeheη j

für einen BUhrer bestimmter Gattung von der $our»a»&hl *

und von phyeikaliechen Eigeneohaften des gemahlenen Gutes j

abhängig ist. f

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Die ./irbeluiig kann für jeden bestimmten iötoff in einem befctiuLv-ten 'lourenzahlbereicli erreicht werden. Bei niedriger •üourenzalil koi:u.;.t es zum mischen des iu&terials nur in IiIILr er Umgebung. Bei hoher i'ourenzahl rotiert der ganze InL.alt liiit dein Rührer. In "beiden Fällen komuit es nur zu en Zusammenstößen zwischen den Dispergierkörpern.

Diese Erkenntnisse v/urden zusammenfassend bei der Vorrichtung der vorliegenden Erfindung in Anwendung gebracht. Diese Vorrichtung besteht aus einem zylindrischen Gefäß mit Deckeln und einem Schnellaufenden Rührer mit einem oder mehreren Rührelementen. Die Achse des Gefäßes und des Rührers ist waagrecht oder unter einem Winkel bis zu 45° geneigt. Das Gefäß ibt weiter mit einem stutzen für die Zufuhr dea zu mahlenden Gutes, einem stützen für die Entleerung des gemahlenen Gutes und wenigstens einem Stutzen f;ir die Zufuhr eines Zusatzgases versehen. Die Rührelemente sind scheibenförmig und können vorteilhaft mit Schlitzen oder Voraprüngen versehen sein. Der äeheibendurchmeeser umfaßt 70 - 9Op des Gefäßdurchmessers, die Abstände zwischen den Rührelementen 20 - 5Oj> des Rühr element endurchmessers.

Es wurde festgestellt, daß die bestgeeignete Form der Riihrelemente die Scheibenform ist. Die Scheibe kann zweckmäßig mit Rippen, Schlitzen oder Vorsprüngen versehen werden. Vorteile dieser Anordnung beruhen im niedrigen spezi-

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fischen Verschleiß auch bei Umdrehungsgeschwindigkeiten von 5 bis 30 m/Sec., die zur Erreichung der Wirbelung des Gefäßinhaltes brauchbar sind.

Das Gefäß ist teilweise mit Lispergierkörpern gefüllt. Der Durchmesser der Dispergierkörper wird im Bereich von 1 - 5 mm gewählt. Das Verhältnis zwischen dem Gehalt der Dispergierkörper und dem Gehalt an zu vermählenden Teilchen soll sich im Bereich von 0,3 bis 10 bewegen.

Das Gefäß kann zweckmäßig mit einer Einrichtung zum Trennen der Dispergierkörper vom gemahlenen Gute ausgerüstet werden. Das Trennelement kann entweder im Gefäß oder außerhalb des Gefäßes angeordnet werden und kann durch ein auf verschiedene Arten hergestelltes Sieb, durch ein rotierendes Sieb, durch einen beweglichen Spalt, einen Zentrifugalabscheider usw. gebildet werden. Bei der Anwendung eines Zusatzgases kann zu dessen Trennung von den festen Teilchen eine beliebige PiItereinrichtung, wie z.B. ein Schlauchfilter oder ein Drehfilter verwendet werden. Vorteilhaft kann ein erwärmtes Zusatzgas zur Nachtrocknung des gemahlenen LIaterials verwendet werden. Jüan kann die Dispergierung auch unter Verwendung von Inertgasen oder bei niedriger Temperatur durchführen, besonders bei der Bearbeitung von Stoffen, die bei gewöhnlicher Temperatur weich werden, selbst weich sind oder die sonst wertlos gemacht werden könnten.

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Die Vorrichtung kann kontinuierlich oder diskontinuierlich, "bei Verwendung eines Zusatzgas es in geöffnetem oder in geschlossenem Zyklus arbeiten. Die Vorrichtung kann aus verschiedenem Material hergestellt werdenn. Y/enn es nötig ist, können die dem Abreiben ausgesetzten Vorrichtungsteile mit einem verschließfesten katerial ausgekleidet werden.

Das v/esen der Erfindung sowie weitere Merkmale sind anhand von in der Zeichnung schematise!! dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert.

Die Vorrichtung in Pig. 1 ist in horizontaler Lage dargestellt. Sie besteht aus dem walzenförmigen Gefäß 1 und den Deckeln 2 und 3. Feste Teilchen mit Dispergierkörpern werden mittels eines auf der Welle 4 angeordneten Sührere 5 gerührt. Das zum Dispergieren vorgesehene Gut wird durch den Stutzen 6 zugeführt, das Zusatzgas durch den Stutzen 7. Die Abführung des di&pergierten Gutes wird durch den Stutzen 8, wo ein Siebeinsatz 9 eingestellt ist, vorgenommen.

Die Vorrichtung in Pig. 2 1st in v/es entlichen Teilen mit der in Pig. 1 dargestellten Vorrichtung übereinstimmend. Der Unterschied besteht darin, daß die Torrichtung ohne Zusatzgae arbeitet und ferner, daß die Trennung der dis- pergierten Teilchen Ton den Mahlhilfekörpern mittels eines im oberen Teil des hohlen Deckels 3 befestigten Siebes

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- 8 oder Spaltenblecliee 10 durchgeführt wird.

Die in Fig. 3 dargestellte Vorrichtung ist wieder in wesentlichen 'feilen mit der in Fig. 1 dargestellten Torrichtung übereinstimmend. Der Unterschied besteht darin, daß das Gut duroh den im Deckel 3 ^gebrachten ßtuteiüi ο zugeführt wird. Das Trennen des gemahlenen Guteß von den Dißpergierkö'rpern wird nittels beweglicher Spalte durchgeführt, die zwischen der rotierenden Scheibe 11 und der festen Scheibe 12 gebildet sind. Das bearbeitete Gut wird durch den im unteren i'eil der üronmel 1 angebrachten Stutzen abgeführt.

Bei der in Fig. 4 gezeichneten Vorrichtung ist die Separationseinrichtung so gebildet, daß bei einer beweg·* liehen Separationspalte die rotierende Scheibe 11 an der anderen Seite der festen ringförmigen Platte 12 angeordnet ist. Daraus ergibt eich, daß die getrennten leuchen zusätzlich noch durch die Wirkung der Zentrifugalkraft in die Spalte eingezogen werden.

Die in Fig. 5 dargestellte Vorrichtung unterscheidet lieh dadurch, daß das Trennelement durch ein rotierendes auf der Welle 4 befestigtes oder selbständig in einem anderen Teil des Gefäßes 1 oder des Deckels 5 angebrachtes Sieb mit Sonderantrieb gebildet wird. Außer dem Xrennea dee dispergierten Gutes von den Malilkörpern kann daß rotierend·

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,jieb 13 uucL den groben Anteil der festen ^ei-iah x'eilcüen separierei... Dat. dispergierte Grirfc fließt durch den stutzen 8 ab.

In i'ig. β ibt eine Yorriciituag ^e^eiclmet, die uit dem uxx-^kij^ui arbeitet. Das ^renuen der Dispergierkürper ist j/,.ittels ei-oeb Ab^ciieidero 14 clr.rcli^eführt.

lile in ϊΊ^. 7 dargestellte Vorrichtung ist wieder mit einem anderen Ali&cheidert^p 15, der auf dem 'iefäü an^ebra.cht i&t, ausgerüstet.

jjixi Jeib_x,iel siner mit £jUbc.t2,_cas arbeitenden Vorrichtung in ^e&clilofci&.ener Au&führung Itt in i*ig. 8 dargestellt. Die Separation iot hier üiittels Rotation&L-eparatoren 16,17, bei denen der rotierende x'eil uit einetn oieb, einem Filtertuch usw. ausgerüstet ist, durchgeführt. Die Mischung UQiL üiapergierten G-utes tritt ,in den tieparator 16 ein, vto einesteils die Dispergierkörper, andernteils der grobe Anteil des gemahlenen G-utes abgetrennt wird. Der grobe Anteil wird in das kahlgefäß durch ein am Deckel 3 angebrachtes EUckrohr zurückgegeben.

Das feingemahlene Gut mit dem Zusatzgas wird durch die Hohrleitung in den Separator 17 geleitet, wo der feine Anteil getrennt und durch den stutzen 8 abgeführt wird.

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Das Zusatzgas wird aber ein Blaswerk 18 ins Arbeitsgeffeß zurückgeleitet. Der irennungswirkungsgrad der Separatoren ist von dem Filtermaterial und von der Umdrehungsgeschwindigkeit der rotierenden ieile abhängig.

In diesen Vorrichtungsausführungen ist es möglich, im Bedarfsfalle das Zusatzgas zu erwärmen oder abzukühlen.

Der Separatortyp nach der Pig. 8 kann durch einen anderen Typ, wie zum Beispiel durch einen bchlauchfilter, Zellenfilter usw. ersetzt werden. Ein anderer ütyp des Rotationsseparators, in dem sowohl die Trennung der groben Anteile und der Mahlkörper als auch des feindiepergierten Gutes vom Zusatzgas durchgeführt wird, ist in Pig. 9 dargestellt. Die Mschung von Dispergierkörpern, festen i'eilchen und Zusatzgas wird durch den Stutzen 19 zugeführt. Die Dispergierkörper und der grobe Anteil werden mittels eines Rotationsfilters abgetrennt und durch den stutzen 20 zurück ins Dispergiergefäß eingelassen. Der feine Anteil mit dem Zusatzgas, das durch das Element 24 gegangen ist,., wird vom Gas im Rotationsfilter 23 abgetrennt und durch den Stutzen 21 abgelassen. Das reine Gas wird durch den Stutzen 22 abgeführt. Die Filtereinsätze 23 und 24 sind in selbständigen lagern untergebracht, sie haben verschiedene Umdrehungsgeschwindigkeiten, eventuell auch verschiedenen Drehsinn.

Der Rotationsseparator in Pig. 10 ist in wesentlichen Teilen

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wieder nit de^ iu i'ig. 9 angedeuteten Separator übereinütiiiUiiend. Der "unterschied liegt darin, daß die Rotationsfilter 23 und 24 auf derselben ',/eile befestigt sind und gleiche Umdrehungsgeschwindigkeiten haben.

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Claims (5)

i-atentansprtichei

1. Vorrichtung zur Dispergierung fester l'eilchen in trockenem Zustand auf hohe Feinheit durch intensives

- Rühren einer Mischung von festen leuchen mit Mahlkörpern, bestehend aus einem zylindrischen Gefäß mit Deckeln und einem schneilaufenden Rührer mit einem oder mehreren Rührelementen, wobei die Achse des Gefäßes und des Rührers waagrecht oder unter einem Winkel bis zu 45° geneigt ist und das Gefäß mit einem Stutzen für die Zufuhr und einem Stutzen für das Auslassen des gemahlenen Gutes versehen ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß die Rührelemente scheibenförmig sind, wobei die Scheiten vorzugsweise mit Schlitzen oder Vorsprangen ver&ehen sind, und deren Durchmesser 70 bis 9OJ» des

Gefäßdurchines ε ers umfasst. !

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, I dadurch gekennzeichnet, ■

daß der Abstand zwischen den scheiben 20 bis 5C^ dee ^!

Gefäßdurchmeseere umfaßt. i

3* Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet,

daß dae Gefäß mit mindestens eines Stutzen für dit ι Zufuhr tinte Zueat«geees vtrethtn

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4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet,

daß der Durchmesser der Dibpergierkörper 0,1 Ms 5mia uiifaßt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 4» dώαureh ^eJxennz e ichnet,

daß üas Gefäß bzw. der Deckel des G-efäßes sun Trennen der Dispergierkür^er von den festen gemahlenen Teilclxeii, υsv/. zuii· Trennen des Zusatagases oder der groben ieilcLen ait eineiu festen Sieb, einem rotierenden Sieb oder idit einer rotierenden uclieibe ausgerüstet ist.

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