DE2340726A1

DE2340726A1 - Verfahren und vorrichtung zum kontinuierlichen mischen bzw. dispergieren und/oder feinmahlen

Info

Publication number: DE2340726A1
Application number: DE19732340726
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Ing Duerr
Original assignee: Draiswerke GmbH
Current assignee: Draiswerke GmbH
Priority date: 1973-08-11
Filing date: 1973-08-11
Publication date: 1975-02-13
Also published as: DE2340726C2

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. D_abei 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 B^f 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

PATENTANSPRÜCHE

l.y Verfahren zum kontinuierlichen Mischen bzw. Dispergieren und/oder Feinmahlen von Stoffen in einem beispielsweise flüssigen bzw. verflüssigbaren Dispersionsmittel mittels

an 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, dass

die 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. .

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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.

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JA

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