DE2921408A1 - Verfahren zum entlueften von viskosem mahlgut, verwendung einer ruehrwerksmuehle zur durchfuehrung des verfahrens und ruehrwerksmuehle - Google Patents
Verfahren zum entlueften von viskosem mahlgut, verwendung einer ruehrwerksmuehle zur durchfuehrung des verfahrens und ruehrwerksmuehleInfo
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Description
292U08
PATENTANWÄLTE
DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAU
DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAU
-3-
Nürnberg, den 25.o5.1979 18/Ka
Draiswerke G.m.b.H., Speckweg 43 - 59, 68oo Mannheim 31
"Verfahren zum Entlüften von viskosem Mahlgut, Verwendung einer Rührwerksmühle zur Durchführung des Verfahrens und
Rührwerksmühle"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1, die Verwendung einer Rührwerksmühle nach Patentanspruch 4 und eine Rührwerksmühle nach Patentanspruch
Das Entlüften von viskosem Mahlgut und insbesondere von pasteusem,
also hochviskosem Mahlgut, wie Farben, nach dem Mahlen ist außerordentlich schwierig. Aus dem Artikel von Engels "Verbesserung
des Wirkungsgrades von naßarbeitenden Rührwerksmühlen durch Vollraumnutzung und Vermeidung von Lufteinschlüssen" in der
Zeitschrift "FARBE und LACK", Heft 1o, 1969, ist es bekannt, das Mahlgut aus einer geschlossenen Rührwerksmühle in einen
Auffangbehälter zu überführen. Die Rührwerksmühle weist eine aus einem Zylindersieb bestehende Trenneinrichtung auf, die die
im Mahlraum der Rührwerksmühle befindlichen Mahlhilfskörper
zurückhält. Bei dieser Ausgestaltung wird ein der Mühle vorgeschalteter Vorratsbehälter und ein der Rührwerksmühle nachgeschalteter
Auffangbehälter jeweils mit Vakuum beaufschlagt. Zusätzlich kann der Mahlraum der Mühle selber mit Vakuum beaufschlagt
werden. Diese bekannte Ausgestaltung ist nicht funktionsfähig, da durch die Vakuumbeaufschlagung des Mahlraums
das Mahlgut aufschäumt und hierdurch die Mahlhilfskörper
mithochgeschwemmt werden, die die Vakuumleitung selber ver-
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stopfen. Wenn dagegen nur vom Auffangbehälter her eine Vakuumbeaufschlagung
erfolgt, dann wird nur ein sehr kleiner Luftanteil aus dem Mahlgut entfernt.
Weiterhin ist es bekannt, einem beheizbaren Mischtank ein Dispergier-
und Homogenisier-Aggregat zuzuordnen und eine Vakuumentlüftungsanlage
nachzuschalten. Diese besteht aus einem Behälter in Form eines auf der Spitze stehenden Kegels, in den oben eine
vom Mischtank kommende Leitung einmündet. Das durch diese Leitung zugeführte viskose Material wird auf eine hochtourig angetriebene
Schleuderscheibe aufgegeben, die das Material verhältnismäßig fein verteilt abspritzt. Gleichzeitig wird der Behälter über
eine Vakuumleitung mit Unterdruck beaufschlagt. Am unteren Ende
des Behälters ist eine Austragspumpe angeschlossen. Diese bekannten Ausführungen arbeiten zufriedenstellend, stellen aber
einen beträchtlichen zusätzlichen apparativen Aufwand dar.
Weiterhin ist es bekannt, pasteuse Materialien auf Walzenstühlen, und zwar auf Ein- oder Drei-Walzenstühlen zu behandeln. Hierbei
wird in den Walzenspalten die Luft regelrecht aus dem Material herausgequetscht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine besonders einfache Entlüftung von viskosem Mahlgut zu erreichen.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 durch die Merkmale des Kennzeichnungsteiles des Patentanspruches 1 gelöst. Durch die kombinierte Beaufschlagung
des Mahlgutes mit Vakuum unter gleichzeitiger Scherkrafteinwirkung wird das Mahlgut extrem aufgerissen, so daß
ein sehr hoher Entlüftungsgrad erreicht wird. Dieser Effekt wird noch vergrößert, wenn das Mahlgut gleichzeitig expandiert
wird, und/oder wenn es gleichzeitig zu einem dünnen Film, d. h. einer dünnen Schicht ausgebreitet wird.
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-sr-
Bei Verwendung einer Rührwerksmühle zur Durchführung dieses Verfahrens entsprechend dem Patentanspruch 4 wird erreicht,
daß das Vakuum selber nicht in den Mahlraum der Rührwerksmühle eindringt, so daß die bei der Direktbeaufschlagung der
Rührwerksmühle mit Vakuum auftretenden Nachteile nicht auftreten. Andererseits wird eine Entlüftung erreicht, wie sie
nicht auf Walzenstühlen erreichbar ist. Hinzu kommt, daß die Mengenleistung nicht der eines Walzenstuhles, sondern
der der Rührwerksmühle entspricht. Die gesamten Investitionskosten für einen Walzenstuhl oder eine andere Vakuumentlüftungsanlage
und die Energiekosten hierfür entfallen durch die erfindungsgemäße Lösung vollständig.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus
den Ansprüchen 5 f. und aus der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 eine Rührwerksmühle gemäß der Erfindung mit nachgeordnetem Auffangbehälter,
Fig. 2 die Rührwerksmühle im Längsschnitt und Fig. 3 einen Teilausschnitt III aus Fig. 2.
Die in der Zeichnung dargestellte Rührwerksmühle weist in üblicher Weise einen Ständer 1 auf, an dessen Oberseite ein
vorkragender Tragarm 2 angebracht ist, an dem wiederum ein zylindrischer Mahlbehälter 3 befestigt ist. In dem Ständer 1
ist ein elektrischer Antriebsmotor 4 untergebracht, der mit einer Keilriemenscheibe 5 versehen ist, von der über Keilriemen
6 eine mit einem Rührwerk 7 drehfest verbundene Keilriemenscheibe 8 drehend antreibbar ist.
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Der Mahlbehälter 3 weist einen Kühlmantel 9 auf, der durch eine zylindrische Innenwand 1o und eine diese konzentrisch
zur Mittel-Längsachse 11 des Mahlbehälters 3 angeordnete,
ebenfalls zylindrische Außenwand 12 begrenzt wird. Die Innenwand 1o und die Außenwand 12 sind oben und unten durch
Abschlußringe 13, 14 miteinander verbunden. In diesen so gebildeten
Kühlmantel 9 mündet unten ein Kühlwasseranschluß 15 ein und oben ein Kühlwasserablauf 16 aus. Der Mahlbehälter 3
ist an seinem unteren Ende durch eine Bodenplatte 17 abgeschlossen, die beispielsweise mittels Schrauben 18 am unteren
Ende des Kühlmantels im Abschlußring 13 befestigt ist. An der Bodenplatte 17 ist ein Mahlgutzulauf 19 angebracht, durch
den Mahlgut von unten in den Mahlraum 2o des Mahlbehälters 3 gepumpt werden kann.
Das konzentrisch zur Mittel-Längsachse 11 angeordnete Rührwerk
7 besteht aus einer Rührwerkswelle 21, auf dem konzentrisch und drehfest radial abstehende Scheiben 22 angebracht sind.
Zwischen benachbarten Scheiben 22 sind Distanzstücke 23 angebracht. Am Außenumfang jeder Scheibe 22 sind radial abstehend
mehrere Rührstäbe 24 befestigt.
An der zylindrischen Innenwand 1o des Mahlbehälters 3 sind
radial in den Mahlraum 2o hineinragende Gegenstäbe 25 angebracht, die axial so angeordnet sind, daß sie immer zwischen
zwei axial benachbarten Rührstäben 24 liegen. Der Aufbau dieses Rührwerks 7 als hohles, kühlbares Rührwerk und die
Ausgestaltung der Gegenstäbe 25 ist im einzelnen in der DE-OS 26 29 251 (entsprechend US-PS 4 129 261 ) dargestellt
und beschrieben, worauf zu Informationszwecken verwiesen
werden kann.
Der Mahlraum 2o wird nach oben durch eine Trenneinrichtung 26 verschlossen, die aus einer an der Rührwerkswelle 21 drehfest
mittels einer Paßfederverbindung 27 angebrachten Ringscheibe
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A-
und einem konzentrisch hierzu angeordneten ortsfesten Gegenring 29 besteht. Dieser Gegenring 29 ist an das obere Ende
des Kühlmantels 9 mittels Schrauben 3o angeschraubt. Dieser Gegenring 29 dient gleichzeitig als Anschlußflansch zur Befestigung
einer Abdeckhaube 31 mittels Schrauben 32. Diese Abdeckhaube schließt einen Austragsraum 33 ein,aus dem ein
Mahlgutauslaufstutzen 34 ausmündet. Die durch den Austragsraum 33 hindurchgeführte Rührwerkswelle 21 ist durch die
Abdeckhaube 31 mittels einer nur angedeuteten Stopfbüchse abgedichtet hindurchgeführt. Die Verbindung zwischen der Abdeckhaube
31 und dem Mahlbehälter 3 ist ebenfalls gas- und flüssigkeitsdicht.
Neben der Rührwerksmühle ist ein auf Rollen 36 verfahrbarer Auffangbehälter 37 auf dem Boden 38 verschiebbar angeordnet,
der mit einem abnehmbaren Deckel 39 gas- und flüssigkeitsdicht verschlossen ist. Der Mahlgutaus lauf stutzen 34 ist
mit diesem Auffangbehälter 37 über eine Überführungsleitung verbunden, die in den Deckel 39 einmündet. Im Deckel 39 kann
ein Schauglas 41 angebracht sein.
In den Austragsraum 33 mündet eine Vakuumleitung 42, durch die ein entsprechender Unterdruck erzeugt und aufrechterhalten
werden kann. Alternativ oder kumulativ kann eine beispielsweise am Deckel 39 angebrachte Vakuumleitung 43 vorgesehen
sein, durch die im Auffangbehälter 37 ein entsprechender Unterdruck erzeugt und aufrechterhalten werden kann. Aufgrund
der Verbindung des Austragsraumes 33 mit dem Auffangbehälter
37 über die Überführungsleitung 4o pflanzt sich ohnehin das Vakuum vom Austragsraum 33 zum Auffangbehälter
oder umgekehrt fort.
Der Mahlraum 2o ist in üblicher Weise zu 5o bis 7o% seines freien Volumens mit Mahlhilfskörpern 44 gefüllt, von denen
nur einer in dem vergrößerten Teilausschnitt der Fig. 3 dargestellt ist. Diese Mahlhilfskörper 44 werden durch die
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Trenneinrichtung 26 im Mahlraum 2o zurückgehalten,und zwar
dadurch, daß der Trennspalt 45 zwischen der mit der Rührwerkswelle 21 umlaufenden Ringscheibe 28 und dem fest mit
dem Mahlbehälter 3 verbundenen Gegenring 29 an seiner dem Mahlraum 2o zugewandten - engsten Stelle eine Breite a
hat, die kleiner ist als der Durchmesser d der kleinsten im Mahlbehälter 3 befindlichen Mahlhilfskörper 44, so daß
durch diesen Trennspalt 45 keine Mahlhilfskörper 44 in den Austragsraum 33 gelangen können. Wie aus Fig. 2 und insbesondere
aus Fig. 3 ersichtlich ist, sind die Trennspalt-Begrenzungsflächen
46, 47 an der Ringscheibe 28 einerseits und am Gegenring 29 andererseits vom Mahlraum 2o aus gesehen
radial nach außen geneigt, d.h. sie haben eine radiale Richtungskomponente,und zwar eine radial nach außen gerichtete
Richtungskomponente. Gleichzeitig ist aus Fig. 3 ersichtlich, daß die am Gegenring ausgebildete Trennspaltbegrenzungsflache
47 etwas stärker geneigt ist als die an der Ringscheibe 28 ausgebildete Trennspaltbegrenzungsflache 46, so daß sich
der Trennspalt 45 vom Mahlraum 2o aus zum Austragsraum 33 hin erweitert. Die engste Spaltweite a ist primär den Mahlhilf
skörpern 44 angepaßt, sie ist auf jeden Fall aber so eng, daß das Vakuum vom Austragsraum 33 her nicht in dem
Mahlraum 2o sich ausbreitet, da ein Vakuum im Mahlraum während des Mahlens dazu führen würde, daß Luft aus dem Mahlgut entweicht.
Ein solcher Luftgang würde aber die Mahlung beeinträchtigen. In diesem extrem engen Trennspalt 45 wird das
durch diesen aus dem Mahlraum 2o nach dem Mahlen in den Austragsraum 33 austretende Mahlgut gleichzeitig hohen Scherkräften
zwischen den gegeneinander bewegten Trennspaltbegrenzungsf lachen 46 und 47 ausgesetzt und gleichzeitig mit Unterdruck
beaufschlagt, der von der dem Mahlraum 2o zugewandten
engsten Stelle mit der Breite a zum oberen, dem Austragsraum 43 zugewandten Ende des Trennspaltes 45 hin zunimmt. Aus
diesem Trennspalt wird im übrigen das Mahlgut in Form eines zerstäubenden Ringfilms ausgetragen, dessen Partikel dann im
Austragsraum noch unter Vakuum entlüftet werden. Das Mahlgut, bei dem es sich in der Regel um Farbe handelt, wird also einer
äußerst günstigen Entlüftung unterzogen.
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Das Verhältnis von a/d beträgt üblicherweise 1/3 bis 1/2. Der Durchmesser der Mahlhilfskörper 44 beträgt üblicherweise
d = o,5 bis 2 mm. Die Erweiterung des Trennspaltes 45 von der engsten, dem Mahlraum 2o zugewandten Stelle mit der
Breite a bis zur weitesten, dem Austragsraum 33 zugewandten Seite beträgt 1oa bis 2oa. Die Länge des Trennspaltes 45
von der engsten bis zur weitesten Stelle beträgt etwa 2o bis 7o mm.
Der hervorragende Entlüftungseffekt ist wesentlich darauf
zurückzuführen, daß die im Mahlgut vorhandenen Luftbläschen beim Austritt aus dem Trennspalt 45 zerplatzen. Der Anteil
der Luft im Mahlgut ist außerordentlich hoch, und zwar deswegen, weil in der Farbe, bzw. dem Pigment bedingt durch
seine Herstellung extrem viel Luft enthalten ist. Hinzu kommt, daß bei den üblichen Vormischprozessen in sogenannten
Dissolvern zusätzlich noch Luft in das Mahlgut eingesaugt und in diesem dispergiert wird. Weiterhin kommt hinzu, daß
in der Rührwerksmühle nicht nur die Farbe, d. h. das Pigment in seinem Bindemittel bzw. Lösungsmittel feindispergiert
wird, sondern daß hier auch die vorhandene Luft feindispergiert wird.
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Claims (6)
- PATENTANWÄLTE
DIPL-ING. H. STEHMANN DIPL-PHYS. DR. K. SCHWEINZER DIPL-ING. DR. M. RAUD-8500 NDRNBERG ESSENWtINSTRASSE 4-6 TELEFON 09 11 / 20 37 27 TELEX 06 / 23135Nürnberg, 25.o5.1979 18/48Draiswerke GmbH, Speckweg 43 - 59, 68oo Mannheim 31 Ansprüche(Λ .) Verfahren zum Entlüften von viskosem Mahlgut, insbesondere von pasteusen Farben, unter Vakuumeinwirkung am Ausgang einer Rührwerksmühle, dadurch gekennzeichnet, daß das Mahlgut im Anschluß an den Mahlprozeß unter gleichzeitiger Scherkrafteinwirkung mit Vakuum beaufschlagt wird. - 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mahlgut gleichzeitig zu einem dünnen Film geformt wird.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Mahlgut gleichzeitig expandiert wird.
- 4. Verwendung einer geschlossenen Rührwerksmühle, bestehend aus einem einen Mahlraum umschließenden Mahlbehälter, einem in diesem angeordneten, drehend antreibbaren Rührwerk und einer zwischen dem Mahlraum und einem Austragsraum angeordneten Trennspalt-Trenneinrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 3.
- 5. Rührwerksmühle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Austragsraum (33) eine Vakuumleitung (42; 43) zugeordnet ist.030048/0481 "* 2
- 6. Rührwerksmühle nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Trennspalt (45) sich in Richtung zum Austragsraum (33) hin erweitert.030048/0481
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