DE2340726A1 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen mischen bzw. dispergieren und/oder feinmahlen - Google Patents
Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen mischen bzw. dispergieren und/oder feinmahlenInfo
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Description
Verfahren und Vorrichtung zum kontinuierlichen Mischen bzw. Dispergieren und/oder Feinmahlen
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum kontinuierlichen Feinmahlen und/oder Dispergieren von Stoffen in einem beispielsweise
flüssigen oder verflüssigbaren Dispersionsmittel.
Vorfahren zum kontinuierlichen Feinmahlen und/oder Dispergieren
von z. B. Feststoffen in Flüssigkeiten sind bekannt. So kennt
man beispielsweise sogenannte Rührwerksmühlen. Sie bestehen im allgemeinen aus einem aufrechtstehenden oder liegenden Mahlbehälter
mit einem darin hochtourig umlaufenden, meist aus Scheiben gebildeten Rührwerk. Als Mahlkörper dienen eine
Füllung von Sand, Perlen oder dergleichen. Das Mahlgut wird an einem Ende dem Mahlbehälter der Rührwerksmühle zugepumpt,
um es am anderen Ende, nachdem es von Mahlkörpern getrennt wurde, wieder zu verlassen. Rührwerksmühlen muss erfahrungsgemäss
vordispergiertes, pumpfähiges Mahlgut zugeführt werden. Zum Vorraischen bzw. Vordispergieren werden im allgemeinen grossvolumige
Mischmaschinen bzw. Rührwerke eingesetzt, in welchen beispielsweise Feststoffe und Flüssigkeiten miteinander in
Kontakt gebracht werden. Abgesehen von dem enormen apparativen Aufwand, den solche Vormischmaschinen erfordern, ist die
Qualität der Vormischung nicht so gut, als dass nicht noch erfahrungsgemäss eine stattliche Zahl von Feststoff-Agglomeraten
erheblicher Grosse vorhanden wäre, da bei solchen Mischgeräten die Mischgutkomponenten nur mit einer statistischen Wahrscheinlichkeit
erfasst werden. Anschliessend an den Mischprozess wird das Mahlgut über Dosierpumpen und Rohrleitungen der Rührwerksmühle
zugeführt. Die Leistung der Rührwerksmühle wird aber wegen der erwähnten Feststoffagglomerate erheblich geschmälert, ι
ganz abgesehen von den dadurch bedingten Schwierigkeiten in den Dosierpumpen und Rohrleitungen.
Es wurde auch schon vorgeschlagen, Rührwerksmühlen einzusetzen,
denen die einzelnen Mahlgutkomponenten mittels separater Zuführstutzen am Mahlbehälter über getrennte Dosiereinrichtungen
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zugeführt werden. Abgesehen von den praktischen Schwierigkeiten der dosierten Zuführung von im allgemeinen pulverföfmigen
Feststoffen gegen den statischen Druck der Flüssigkeitssäule innerhalb des Mahlbehälters ergaben sich weitere
Probleme während des Dispergier- bzw. Mahlvorganges, so dass
sich eine solche Rührwerksmühle in der Praxis nicht durchsetzen konnte. Man beobachtete dabei, dass die trockenen,
meist feinpulverigen, festen Mahlgutkomponenten beim Eintritt in den Mahlbehälter zum Brikettieren und Zementieren
neigen und im ungünstigsten Falle die Rührwerksmühle zum Blockieren bringen, ausserdem wird sehr häufig die Bildung
von Sekundäragglomeraten der Feststoffteilchen beobachtet,
welche die Mahlleistung einer solchen Rührwerksmühle erheblich vermindern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine zugehörige Vorrichtung zum Mischen bzw. Dispergieren
und/oder Feinmahlen von Stoffen in einem beispielsweise flüssigen oder verflüssigbaren Dispersionsmittel in einem
fortlaufenden Arbeitsgang zu schaffen, wobei die oben erwähnten Nachteile vermieden v/erden. Es soll gegenüber dem
Stand der Technik ein Verfahren geschaffen werden, wobei mit einem geringeren Einsatz von Nebeneinrichtungen eine
gesteigerte Arbeitsleistung erzielt wird, und angestrebt wird, mit einem Minimum an Steuereinrichtungen auszukommen.
Erfindungsgemäss wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass die zu mischenden bzw. dispergierenden und/oder feinzumahlenden
Stoffe mit dem beispielsweise flüssigen oder verflüssigbaren
Dispersionsmittel in einer kontinuierlichen Mischmaschine vorbehandelt und ohne zeitliche und räumlcihe Unterbrechung
in einem Mahlprozess in einer Rührwerksmühle übergeführt wird, einer Rührwerksmühle mit Rührelementen, die Misch- bzw.
Mahlgut und die Mahlhilfskörper mit Reibung und Schub in Bewegung halten und die bis zu 40 - 80 % mit Mahlhilfskörpern
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gefüllt ist, wobei die Dispersion an einem Ende dem Mahlbehälter zugeführt und denselben am anderen Ende von den
Mahlkörpern getrennt verlässt. Dabei ist es vom Standpunkt der Erfindung wesentlich, dass die Stoffkomponenten dosiert,
unmittelbar der kontinuierlichen Mischmaschine bzw. einer Schneckenmaschine aufgegeben werden können.
Der Erfindung liegen folgende Überlegungen zugrunde, die in eingehenden Versuchen erhärtet wurden:
Wird eine kontinuierlich arbeitende Mischmaschine beispielsweise eine Schneckenmasehine kontinuierlich mit z. B. einem
pulverförmigen Feststoff und einem dazugehörenden z. B.
flüssigen Dispersionsmittel im richtigen Verhältnis dosiert
beschickt, so kann man die Schneckenmaschine mit einem Mengendes
durchsatz betreiben, der dem Vielfachen sonst üblichen entspricht.
Dei diesem Verfahren v/ird unter dem Einfluss der unmittelbaren Seherkrafteimvirkung die Bildung von Sekundäragglomeraten
der pulverförmigen Feststoffkomponenten vermieden. Erfindungsgemäss wird die so entstandene, vorbehandelte
Mischung ohne zeitliche und räumliche Unterbrechung unmittelbar einer Rührwerksmühle zum Feindispergieren und Feinmahlen
zugeführt. Dabei stellt man fest, dass durch das direkte
In^inanderübergehen von Misch- und Mahlprozess die Rührwerksmühle
in ihrer Arbeitsleistung wesentlich gesteigert wird und ein viel einheitlicheres Endprodukt liefert als bei den
herkömmlichen Verfahren, wo nach dem Vormischprozess in grossvolumigen Mischbehältern bzw. Rührkesseln sowohl ein
wesentlich schlechteres Ausgangsprodukt für die Rührwerks·*·
mühle erzeugt wird, als auch Rezepturverschiebungen durch Lntmischungsvorgänge in den Rührkesseln selbst und/oder
in den Rohrleitungen und Pumpen unvermeidbar sind, abgesehen von den dadurch bedingten Störungen und Betriebsausfällen.
Die Erfindung soll an einem Beispiel erläutert werden.
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Es soll eine Druckfarbe, bestehend aus 200 kg Russ und
800 kg Bindemittel hergestellt werden. Die herkömmliche Verfahrensweise sieht vor, Russ und Bindemittel zunächst
vorzumischen. Man verwendet dazu einen Mischkessel von ca. 1500 Liter Inhalt und ein Mischgerät, welches als
Dissolver bekannt in der betrieblichen Praxis üblich ist. Für den genannten Ansatz wird ein Dissolver mit einer Antriebsleistung
von 60 PS notwendig. Man legt zunächst das Bindemittel in dem Mischkessel vor und gibt den Russ während
des Laufes des Dissolvers kontinuierlich zu. Um eine Vormischung zu erzielen, wie sie normalerweise als Aufgabengut
für Rührwerksmühlen gefordert wird, benötigt man eine Laufzeit des Dissolvers von 40 min. Im Anschluss an die Vormischung
wird das Dispergiergut mit einer entsprechenden Dosierpumpe aus dem Sumpf des Mischkessels gesaugt und
einer Rührwerksmühle mit einem Mahlbehälterinhalt von 125 Liter zudosiert. Die Rührwerksmühle dieser Grosse ist
ausgerüstet mit einem Antriebsmotor von 122 PS. Für das Feinmahlen des genannten Ansatzes in der Rührwerksmühle wird
eine Gesamtdurchlaufzeit von 1 Std. 20 min. benötigt.
Nach dem erfindungsgemässen Verfahren wird eine ebenfalls
erfindungsgemässe Vorrichtung eingesetzt dergestalt, dass eine Schneckenmaschine mit einer Antriebsleistung von 15 PS !
mit dem Mahlbehälter einer Rührwerksmühle mit einem Mahlbe- t
hälterinhalt von 125 Liter festverbunden ist, d. h., dass der Mischraum der Schneckenraaschine ohne räumliche Trennund ;
in den Mahlraum der Rührwerksmühle übergeht. Der Rührwerksmühlenteil
der erfindungsgemässen Vorrichtung ist mit denselben Elementen bestückt, wie die obige Rührwerksmühle
nach dem herkömmlchen Verfahren. Nun wird aber sowohl das Bindemittel als auch der für die Herstellung der Druckfarbe [
benötigte Russ in einem kontinuierlichen Strom im richtigen ' Mengenverhältnis, nämlich 4:1, kontinuierlich und unmittelbar
der Schneckenmaschine aufgegeben. In der Schneckenmaschine erfahren die genannten Komponenten eine, kontinuierliche
intensive Mischung, welche direkt in einen Mahlprozess innerhalb der Rührwerksmühle' übergeht. Überraschenderweise wird
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nach dem erfindungsgemässen Verfahren und der dazugehörigen
Vorrichtung eine Durchlaufzeit von nur einer Stunde benötigt.
Das überraschende besteht darin, dass durch das ohne räumliche und zeitliche Unterbrechung ineinanderübergehende Mischverfahren
in ein Mahlverfahren die Arbeitsleistung der Rührwerksmühle
wesentlich verbessert wird, obwohl für die Vormischung ein wesentlich geringerer Energieaufwand eingesetzt
wird als bei dem oben beschriebenen Verfahren. Es kommt ausserdem hinzu, dass die Dosier- und Steuereinrichtung der kontinuierlichen
Mischmaschine gleichzeitig als Steuereinrichtung für die Rührwerksmühle verwendet wird, so dass der hierbei
bekannte Aufwand an zusätzlichen Geräten entfällt.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Verfahrens der zugehörigen Vorrichtung sieht die Verwendung
einer Schneckenmaschine vor, die als ein- oder mehrwellige Scherkräfte erzeugende Mischschneckenmaschine ausgebildet
ist und das Misch- bzw. Mahlgut unter Druck der Rührwerksmühle übergibt. Der Einbau von v/endeltreppenförmig angeordneten
Kurvenscheiben kann zusätzlich günstige Mischeffekte erzeugen.
Für bestimmte Mischaufgaben ist es besonders vorteilhaft, wenn einzelne Komponeten der Gesamtmischung oder Teile derselben
nicht immittelbar über dem Einlauftrichter der Schneckenmaschine zugegeben werden, sondern erst zu einem späteren
Zeitpunkt der Schneckenmaschine oder der Rührwerksmühle zudosiert werden. Man wird deshalb an der Schneckenmaschine
ggf. eine weitere Dosiereinrichtung beispielsweise in der zweiten Hälfte der Schneckenlänge anbringen und/oder im unteren Trogbereich der Rührwerksmühle.
Für die betriebliche Praxis ist es ein zusätzlicher Vorteil, die Schneckenmaschine unmittelbar mit der Rührwerksmühle
zu verbinden. Dabei ist es für viele Fälle zweckmässig, die Schneckenwelle der Schneckenmaschine und die Rührwelle der
Rührwerksmühle mit einer gemeinsamen Achse anzutreiben, d. h. also, dass die Schneckenwelle und die Rührwelle mit derselben
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Drehzahl betrieben werden.
Zur Anpassung an die unterschiedlichen Viskositäten der Misch- bzw. Mahlgüter wird man bei der erfindungsgemässen
Vorrichtung die Mahlkörpertrenneinrichtung der Rührwerksmühle den entsprechenden Viskositäten anpassen. Bei niedrigen
bis mittleren Viskositäten wird zur Mahlkörpertrennung ein beispielsweise zylInderförmiges Sieb am Auslass der Rührwerksmühle
ausreichend sein. Bei hohen Viskositäten era- pfiehlt sich die Verwendung einer sogenannten Ringspalttrenneinrichtung,
die aus einem am Mahlbehälter befestigten Ring und einer mit der Rührwelle umläufenden Scheibe gebildet
wird, wobei zwischen Ring und Scheibe eine bestimmte Spaltweite eingestellt wird.
In besonderen Fällen kann es sinnvoll sein, an die Rührwerksmühle eine zusätzliche Schneckenmaschine für ein weiteres
Nachhomogenisieren vorzusehen.
Aus den in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen gehen weitere Einzelheiten der Erfindung hervor.
Die Fig. 1 zeigt im Längsschnitt eine erfindungsgemässe Vorrichtung.
Dabei bezeichnet A die Schneckenmaschine, B die unmittelbat anschliessende Rührwerksmühle. Die Schneckenmaschine
mit Schnecke 1 ist in dem Gehäuse 2 untergebracht, welches mit einem Doppelmantel 3 mit der Eintrittsöffnung
und der Austrittsöffnung 5 zum Heizen oder Kühlen versehen ist. Die Schnecke 1 befindet sich auf einer Achse 6, welche
in den Lagern 7 geführt ist. Der Antrieb ist in dieser Figur durch das Antriebsritzel 8 angedeutet. An der Antriebsseite ist das Gehäuse der Schneckenmaschine von einem Zufuhrtrichter
9 unterbrochen. Die beiden Dosiereinrichtungen 10 und 11 führen das Misch- bzw. Mahlgut der erfindupg sgemässesi
Vorrichtung zu, Es werden in dieser Fig. 1 zwei Dosier-
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einrichtungen für die Dosierung von rieselfähigen Peststoffen
dargestellt, wobei einer der Feststoffe ein durch beispielsweise Temperatureinwirkung und/oder Druck verflüssigbares
Dispersionsmittel sein kann, in welchem der andere Feststoff dispergiert bzw. gemahlen wird. Die Rührwerksmühle B besteht
aus einem mit dem Gehäuse 2 der. Schneckenmaschine verbundenen Mahlbehälter 12 mit Doppelmantel 13 mit der Eintrittsöffnung
14 und Austrittsöffnung 15 zum Heizen bzw. Kühlen. Die Rührwelle 16 ist in diesem Falle mit der Antriebsachse 6 der
Sehneckenmaschine fest verbunden. Auf der Rührwelle 16 sind
die Rührscheiben 17 befestigt. Die Mahlkörper 18 erfüllen einen bestimmten Volumenprozentsatz des Mahlbehälters 12. Die
Form der Rührscheiben 17 ist an das Jeweils zu behandelnde Gut angepasst, ebenso Art, Menge und Grosse der Mahlkörper-18.
Zur Trennung der Mahlkörper von dem Mahlgut dient eine Trenneinrichtung,
hier bestehend aus einer sogenannten Ringspalttrennung, welche aus einem an dem Mahltrog befestigten Ring
19 und einer mit der Rührwelle 16 umlaufenden Scheibe 20 gebildet wird. Zwischen Ring und umlaufender Scheibe wird ein
endlicher Spalt eingestellt, der gleich oder kleiner als der halbe Durchmesser der kleinsten,verwendeten Mahlkugel
ist.
Die Figur 2 zeigt einen Längsschnitt durch die erfindungsgemässe
Vorrichtung, wobei Schneckenmaschine:. A1 und Rührwerksmühle
B'winkelig zueinander angeordnet sind. Schneckenmaschine A*
und Rührwerksmühle B1besitzen in diesem Falle hier nicht
näher dargestellte eigene Antriebe mit gleicher oder unterschiedlicher Drehzahl,- In dem Gehäuse 26 der Schneckenmaschine
A' befindet sich eine Schnecke 27 auf einer Achse 28.
Die Lagerung der Schneckenwelle ist hier nicht gezeichnet. Das Gehäuse 26 mit Doppelmantel 29 mit der Eintrittsöffnung
30 und der Austrittsöffnung 31 ist an der Antriebsseite von einem Einlauftrichter 32 unterbrochen. Die Schneckenmaschine
A' ist unmittelbar mit dem Mahlbehälter 33 der Rührwerksmühle B'verbunden. Der Mahlbehälter 33 ist mit
einem Doppelmantel 34 mit Eintrittsöffnung 35 und der Aus-
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trittsöffnung 36 zu Kühl- oder Heizzwecken versehen. Die Rührwelle
37 mit den Rührscheiben 38 und der angedeuteten Lagerung 39 läuft in Anwesenheit der Mahlkörper 40 in dem
Mahlbehälter 33 um. Auch hier entspricht die Form der Rührscheiben 38 und Art, Menge und Grosse der Mahlkörper 40
dem jeweiligen Misch- bzw. Mahlgut. Am oberen Ende des Mahlbehälters 33 dient eine Teenneinrichtung 41, hier als
Zylindersieb dargestelltm zum Abscheiden der Mahlkörper 4O
von dem Mahlgut, Es verlässt über einen Auslauf 42 die Rührwerksmühle B'.
Für die kontinuierliche Dosierung der Feststoffkomponente dient
eine hier dargestellte Dosiervorrichtung 43, das beispielsweise flüssige Dispersionsmittel wird mit einer Dosierpumpe
44 über eine Rohrleitung 45 der Schneckenmaschine zugeführt. Eine weitere, beispielsweise flüssige Komponente wird mit
einer Dosierpumpe 46 über eine entsprechende Leitung 47 in der zweiten Hälfte der Schneckenlänge der Schneckenmaschine
Bf zugeführt.
Für Fälle, wo das zu behandelnde Gut aus mehreren Feststoffbzw.
Dispersionsmittelkomponenten besteht, muss selbstverständlich die Dosierung für jede Komponente erfolgem. Es ist aber
auch durchaus möglich, Stoffkomponenten, die ähnliche Dosiereigenschaften
aufweisen, vorher zusammenzufassen bzw. vorzumischen und gemeinsam über nur ein Dosiergerät zuzugeben.
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Claims (9)
- PATENTANSPRÜCHEl.y Verfahren zum kontinuierlichen Mischen bzw. Dispergieren und/oder Feinmahlen von Stoffen in einem beispielsweise flüssigen bzw. verflüssigbaren Dispersionsmittel mittelsan sich bekannter kontinuierlicher Mischmaschine und nächgeschaiteten Rührwerksmühlen, dadurch gekennzeichnet, dass ein kontinuierlicher Mischprozess ohne zeitliche und räumliche Unterbrechung in einen Mahlprozess übergeführt wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu mischenden bzw. zu dispergierenden und/oder feinzumahlenden Stoffe in einer an sich bekannten Schneckenmaschine mit dem Dispersionsmittel behandelt und unmittelbar anschliessend einer an sich bekannten Rührwerksmühle zugeführt werden.
- 3. Verfahren nach Anspruch lod.2,dadurch gekennzeichnet, dassdie Stoffkomponenten dosiert unmittelbar der Schneckenmaschine zugegeben werden.
- 4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Kombination einer an sich bekannten Schneckenmaschine mit einer an sieh bekannten Rührwerksmühle mit Rührelementen, die das Misch- bzw. Mahlgut und die Mahlkörper mit Schub und Reibung in Bewegung halten.
- 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenmaschine als ein- oder mehrwellige, Scherkräfte erzeugende Mischschneckenmaschine ausgebildet ist.
- 6. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass Teilkomponenten des Misch- bzw. Mahlgutes nicht nur am Einlauftrichter, sondern an beliebigen Stellen am Schneckengehäuse der Schneckenmaschine zugegeben werden. .509807/0659
- 7. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneckenmaschine unmittelbar mit der Rührwerksmühle verbunden ist.
- 8. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 7, dadurch gekannzeichnet, dass die Schneckenmaschine und die Rührwerksmühle mit einer geraeinsamen Achse angetrieben werden.
- 9. Vorrichtung nach Anspruch 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet7 dass die Rührwerksmühle mit einer der jeweiligen Viskosität entsprechenden Mahlkörpertrennvorrichtung ausgerüstet ist.509807/0659JALeerseite
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