DE682490C - Vibrationskolloidmuehle - Google Patents

Vibrationskolloidmuehle

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DE682490C
DE682490C DEP76437D DEP0076437D DE682490C DE 682490 C DE682490 C DE 682490C DE P76437 D DEP76437 D DE P76437D DE P0076437 D DEP0076437 D DE P0076437D DE 682490 C DE682490 C DE 682490C
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DE
Germany
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housing
colloid mill
rotor
teeth
periods
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Expired
Application number
DEP76437D
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English (en)
Inventor
Hermann Plauson
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Individual
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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
    • B02C19/00Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/18Use of auxiliary physical effects, e.g. ultrasonics, irradiation, for disintegrating
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02CCRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C19/00Other disintegrating devices or methods
    • B02C19/16Mills provided with vibrators

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Toxicology (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)

Description

  • Vibrationskolloidmühle Es sind Kolloidmühlen bekannt, bei welchen ein oder zwei Zahnräder in das Innere eines mit gleicher Zahnung versehenen festen Gegenschlägers eingebaut sind. Bei allen diesen Kolloidmühlen ist die Breite der Zähne gleich oder nahezu gleich den Zwischenräumen zwischen den einzelnen Zähnen.
  • Bei solcher Anordnung erhält man folgende sehr beachtliche Nachteile: Die Kolloidmühle läßt zu wenig oder fast zu wenig Mahlgut zwischen den Zahnrädern hindurch, wenn dieses in Umlaufrichtung kontinuierlich durch die Mühle läuft. Die Durchlaufmöglichkeit ist nämlich zu gering, auch wenn die Läuferzähne gegenüber Zwischenräumen des Gegenschlägers liegen, weil die Breite der Läuferzähne den gegenüberliegenden hohlen Zwischenraum überbrückt. Zur Beseitigung dieses Nachteiles ist bereits vorgeschlagen, an den Zahnrädern in Laufrichtung Querausfräsungen anzuwenden.
  • Eine solche Ausführung erlaubt wohl, große Mengen an Mahlgut durch die Mühle zu lassen, aber der Wirkungsgrad ist zu gering, weil die Hälfte der Flüssigkeit die Zwischenräume ohne Schlagwirkung passieren kann.
  • Ein weiterer Fehler der bekannten Bauart liegt darin, daß die bei der Mahlwirkung auftretenden Schwingungen zu geringe Amplituden haben, als daß man das Prinzip der Kolloidmühle als Schwingungsprinzip ansehen könnte.
  • Auf Grund vieler Versuche wurde gemäß der Erfindung eine neue Art der Kolloidmühle gefunden, bei welcher .die Mahl- oder Dispersionswirkung durch eine hohe Zahl von Vibrationen oder Schwingungen bis Ultraschallschwingungen hervorgerufen wird, womit ein gänzlich neues Prinzip der kolloidalen Mahlung gefunden ist.
  • Es wurde auf Grund der Versuche festgestellt, daß eine ganz neue Wirkung bei .der kolloidalen Mahlung eintritt, wenn das Verhältnis der Zahnbreite zu dem ausgefrästen Zwischenraum auf dem Läufer wie auf .dem als Gegenschläger wirkenden feststehenden Gehäuse nicht, wie es bisher meist der Fall war, i : i, sondern i : 2 oder noch besser bei: großen Maschinen i : 3 ist (wobei 2 und die Verhältniszahlen der ausgefrästen Zwischenräume zwischen den einzelnen Zähnen angeben) und das Mahlgut in Umlaufrichtung ;ein- und ausgeführt wird. Bei dieser Ausführung ist es .möglich, daß das Mahlgut in dem Augenblick, in dem sich der Läuferzahn in der Mitte des Leerraumes zwischen zwei Gehäusezähnen befindet, zwischen Läufer und Gehäuse in einer freien Strombahn in Zickzackform bis zur -Abflußstelle hindurchläuft. Durch den Umlauf des Läufers wird die Beförderung des Mahlgutes von der Zufuhr- bis zur Abfuhrstelle bewirkt, und es entsteht dabei eine so starke Pümpwirkung, daß das Mahlgut ohne weitere Pumpe von der Abführstelle wieder in den Einfülltrichter zurückgepumpt , werden kann. Dadurch werden ein mehrmaliges ununterbrochenes selbsttätiges Umpumpen des Mahlgutes durch die Kolloidmühl.e und andauernde rhythmische Schwingungen des Mahlgutes ermöglicht. Dieses kann durch eine besondere Leitung unmittelbar in Abfüllgefäße gepumpt werden. In der Praxis wird so vorgegangen, daß die Umpumpleitung immer mehr oder weniger geöffnet bleibt, auch wenn abgefüllt wird, damit der innere Druck auf die Stopfbuchsenpackungen gemildert wird.
  • Die Wirkung- der neuen Vibrationskolloi.dmühle beruht darauf, daß, wenn z. B: ein Verhältnis zwischen Zähnen und Zwischenräumen von i cm : 3\cm besteht (wobei die Tiefe des Zwischenraumes etwa gleich der Breite der Zahnflächen sowohl des Läufers wie des Gehäuses ist), .daß dann in- jeder Periode zwei Phasen auftreten. Die erste Phase entsteht, wenn ein Gehäusezahn einem -Läuferzahn gegenübersteht. Dann ist die größte Druck- und Mahlwirkung vorhanden. Der Durchlauf des Flüssigkeitsstromes ist aber fast aufgehoben. Die zweite Phase tritt ein, wenn die Zahnfläche des Läufers gegenüber der Mitte des Zwischenraumes zwischen zwei Zahnflächen des Gehäuses steht. Dann ist die geringste Druckwirkung auf die Mahlgutflüssigkeit vorhanden und für .den Mahlgutstrom ein Durchlaß von i cm Querschnitt frei geworden. Der Übergang von der einen zur anderen Phase geht in regelmäßig aufeinanderfolgenden Perioden vor sich-. Das Mahlgut muß dabei aber in einem Zickzackweg durch den zwischen Läufer und Gehäuse jeweils freien Raum fließen und wird dadurch periodischen Vibrationen oder Schwingungen großer Zahl unterworfen, die durch regelmäßig wechselnden Druck und Druckentlastung hervorgerufen werden. Schon bei einer normalen Zahl solcher Perioden kann diese Kolloidmühle als Reak-..Bons- und Dispersionsapparat -mit hoher '". istung wirken. Es ist aber möglich, Ma--c inen zu bauen, die eine erhöhte Zahl von Schwingungsperioden ausführen, deren Höhe den Ultraschallschwingungen nahekommt. Bei einer solchen Ausführung treten die für die Erfindung charakteristischen neuen Wirkungen, die den Ultraschallwirkungen ähneln, auf.
  • Es ist eine Kolloidmühle bekannt, bei der ein konzentrischer, zylindrischer oder leicht kegelförmiger Mahlkörper in einem mit einer gleichen Zahl von Nuten versehenen Ständer läuft. Die Einwirkung ununterbrochen wirkender rhythmischer Schwingungen auf das Mahlgut, wie sie .bei der Ausführung .der Vibrationskolloidmühle durch die Anordnung der Ein- und Ausfuhröffnungen erzielt wird, ist bei der bekannten Kolloidmühle nicht möglich, auch wenn die Nuten breiter sind als die Stege, da die Durchzugrichtung für das Mahlgut bei dieser Kolloidmühle axial angeordnet ist, so daß das Mahlgut schraubenförmig zwischen den Nuten und Stegen geknetet, eine beständige rhythmische Schwingungswirkung auf das Mahlgut infolge von Interferenzerscheinungen jedoch aufgehoben wird. Im Gegensatz hierzu liegt der wesentliche Fortschritt der Vibrationskolloidmühle in der Anwendung kontinuierlich wirkender rhythmischer Schwingungen auf das Mahlgut. Durch ,die Einführung des Mahlgutes in Umlaufrichtung -gemäß der Erfindung und Abführung nach Durchlaufen von s j4 des Gehäuseumfanges vor dem letzten glatten Viertel erhält die Vibrationskolloidmühle gleichzeitig pumpende Eigenschaften, was für ihre großtechnische Anwendung von großer Bedeutung ist und mit den bekannten Kolloidmühlen nicht zu erreichen ist.
  • Eine der bekannten Kolloidmühlen weist außerdem eine verschiedene Zahl,von Zahnflächen auf dem Läufer und dem Gehäuse auf, so daß die rhythmischen Schwingungen, wie sie gemäß der Erfindung erzielt werden, durch Interferenzerscheinüngen unterbrochen werden.
  • Durch folgende Beispiele soll die neue Kolloidmühle näher erläutert werden: Beispiel i Läufer und Gehäuse haben, auf den arbeitenden Dektor .bezogen, 25 Zahnflächen von r cm Breite, i cm Tiefe bei 3 cm Zwischenraum. Ein Kurzschlußmotor mit 3000 Umläufen in der Minute wird unmittelbar mit der Kolloidmühle gekuppelt.
  • Bei dieser Ausführung kommt eine periodische Schwingungswirkung von 25 # 3000 = 75 ooo Perioden oder 150 ooo Amplituden in der Minute auf .das Mahlgut zustande. Eine beliebige chemische Reaktion oder Dispergierung, .die einer solchen Zahl rhythmisch auftretender Schwingungen, nämlich :i5oo einzelnen Schwingungsamplituden oder rz5o Perioden in der Sekunde unterworfen wird, erfährt .durch diese mechanische Kraft eine hochwertige Beförderung und Beschleunigung, so daß .der Apparat gemäß der Erfindung sowohl all vorzügliche Dispersionsmaschine als auch zur Beförderung chemischer Reaktionen vorteilhafte Dienste leisten kann.
  • Treibt man diese Kolloidmühle mit Hilfe eines Zahnradgetriebes mit 6ooo Umdrehungen an, so erhält man schon 150000 Perioden oder 300 ooo einzelne Amplituden in der Minute und 2500 Perioden oder 5000 einzelne Schwingungsamplituden in der Sekunde. .
  • Damit ist aber ,die Grenze des Möglichen noch nicht erreicht. Treibt man die Kolloidmühle mit gooo Tburen in der Minute oder bei Anwendung einer schnellaufenden Turbine bis 12 ooo Umdrehungen in der Minute, so werden im letzten Falle 25 - 12 000 = 300 ooo Perioden oder 6oo ooo Amplituden in der Minute, also außerordentlich hohe Schwingungszahlen je Sekunde ermöglicht. Es treten dann schon den Grenzgebieten des Ultraschalls ähnliche Wirkungen auf und damit eine gänzlich neue Möglichkeit und neue Wirkungen bei der Ausführung von Dispergierungen und der Beförderung chemischer Reaktionen mit mechanischer Kraft. Beispiel e Um mit der neuen, auf .dem Schwingungsprinzip aufgebauten Kolloidmühle für besondere Zwecke ultraschallähnliche Wirkungen zu erzielen, werden die Zahnflächen des Läufers und des Gehäuses in einer Breite von nur 5 mm und die Zwischenräume zwischen den einzelnen Zahnungsflächen in einer Breite von r cm und einer Tiefe von etwa r cm ausgeführt. Wendet man einen Läuferdurchmesser von 3oo mm an, was einem Umfang von 9,43 mm entspricht, so erhält man bei jeder Umdrehung 63 Perioden. Bei nur 6ooo Umdrehungen erzielt man demnach 378 000 Perioden in der Minute, 6300 Perioden oder 12 6oo einzelne Schwingungsamplituden in der Sekunde. Bei Anwendung einer Umdrehungszahl von z8 ooo Touren je Minute, was technisch vollkommen ausführbar ist und schon ausgeführt wurde, erhält man 63 - 18 ooo = z 134 000 Perioden . und a 268 ooo Amplituden in der Minute = 37 8oo Amplituden in der Sekunde. Erhöht man den Durchmesser bis auf 5oo mm und treibt mit 18 ooo Touren, so erhält man 10q. - 18 ooo - i 872 000 Perioden öder 3 744 000 Schwingungsamplituden in der Minute; in der Sekunde 62 q.oo Amplituden. Damit wäre schon der Wirkungsbereich der Ultraschallschwingungen erreicht. Bei der Verwendung in der Praxis erzielt man jedoch schon bei erheblich niedrigeren Schwingungszahlen ausgezeichnete großtechnische Wirkungen. Es sollen im Rahmen der Beschreibung aber auch die Möglichkeiten der ultraschallähnlichen Schwingungen durch -die Vibrationskolloidmühle angedeutet @verden.
  • Die Kolloidmühle wird am besten so zusammengestellt, daß über dem mit Kühlmantel versehenen Gehäuse ein Trichter mit Regelhahn angeordnet ist. Nach dem An-, lassen der Maschine läuft das Mahlgut durch den Regelhahn über 3J4 der Peripherie des Schlägers über Schlägerzähne und Zwischenräume zur Ausflußöfnung. Bei einer Ausführung gemäß Beispiel r erfährt das Mahlgut dabei 25mal Druck- und Entlastungswirkung, d. h. 25 Perioden unmittelbar hintereinander. Kurz vor dem letzten Viertel des Läuferumfanges wird das Mahlgut durch die Pumpwirkung des Zahnrades ausgeschleudert und durch ein Rohr in den Einfülltrichter zurückgeführt, solange der Vorgang wiederholt werden soll. Zum Zweck des Abfüllens befindet sich an der Rückleitung eine geeignete Abführstelle. Die innere Gehäusewandung hat nur auf 3/4 ihres Umfanges die dem Läufer entsprechende Zahnung. Das hinter der Ableitungsstelle befindliche Viertel des Gehäuses wird glatt ausgeführt, um das Auspumpen zu ermöglichen oder die Wirkung j zu erhöhen. Zur weiteren Verbesserung des vollen Auspumpens des Mahlgutes wird eine messerförmige Stahlfeder am Anfang des glatten Gehäuseviertels angebracht,, die es mittels einer Schraube ermöglicht, den Zwi- i schenraum zwischen Läufer und Gehäuse hinter der Abführstelle mehr oder weniger abzudichten.
  • Eine solche Einrichtung ist nicht unbedingt erforderlich, jedoch insbesondere bei dünnflüssigem Mahlgut zu empfehlen.
  • Die Vibrationskolloidmühle hat, in das Gehäuse eingebaut, einen Kühl- oder Heizmantel, durch den z. B. bei der Bearbeitung von pastösem Mahlgut Dampf oder heißes Wasser geleitet werden kann.
  • Die Vibrationskolloidmühle kann auch so verändert ausgeführt werden, daß die Zahnungen auf dem Läufer und dem Gehäuse in Richtung des Flüssigkeitsstromes mehr oder weniger abgeschrägt sind. Dadurch wird das Durchfließen des Mahlgutes in Pumprichtung erleichtert, und außerdem können je nach der Abschrägung die Kurven der Perioden und die Amplituden verändert werden. -
    her nicht bekannt. Daß man durchs nische Wirkungen ultraschallähnliche 'rbrationswirkungen auf Flüssigkeiten, Gase oder Dämpfe hervorrufen kann, war nicht bekannt, und es war vor allem nicht zu übersehen, wie diese Wirkung in der Praxis zu erreichen sei.
  • Bei Anwendung hoher Periodenzahlen ist es nicht erforderlich, .die Gehäusezahnung gemäß der Erfindung auf der ganzen Strecke vom Einlauf des Mahlgutes bis zum Auslauf anzubringen. -Es können vielmehr nur eine Hälfte des zu zahnenden Gehäuseteiles oder einzelne Stellen mit Zahnung versehen werden. Z. B. kann kurz nach der Einführstelle eine Gruppe von etwa zehn Zähnen und kurz vor dem Ausfluß nochmals eine Gruppe von zehn Zähnen ausgefräst sein. Die Zahngruppen können aber auch an drei bis vier Stellen auf der Gehäusewandung angebracht sein. Eine solche Ausführungsart ist bei'sehr hohen Periodenzahlen erforderlich, um die ' Durchlaufmenge zu regeln.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Kolloidmühle, bestehend aus einem umlaufenden Zahnrad (Läufer), das von einem mit Innenverzahnung versehenen feststehenden Mahlgehäuse umgeben ist; dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung gleichmäßiger rhythmischer Schwingungen Läufer und Gehäuse jeiche Zahnteilung haben und die Zahn-"eiten des Läufers und des Gehäuses sich zu den Zwischenräumen wie 1:2 bis 1:3 verhalten, wobei .der Gehäusekreis nur auf einem Teil, z. B. g j4 seines Umfanges, die Zahnung aufzuweisen braucht, während am Umfang z. B. unmittelbar nach dem letzten glatten Teil die Zuführstelle und vor dem letzten glatten Teil die Abführstelle für das Gut angeordnet ist.
DEP76437D 1937-12-18 1937-12-18 Vibrationskolloidmuehle Expired DE682490C (de)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE902708C (de) * 1949-11-01 1954-07-26 Supraton G M B H Deutsche Maschine zur Herstellung von feinstzerteilten Mischungen, Dispersionen oder Emulsionen
DE939549C (de) * 1948-10-02 1956-02-23 Adolf Steinbrueckner Kolloidmuehle

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE939549C (de) * 1948-10-02 1956-02-23 Adolf Steinbrueckner Kolloidmuehle
DE902708C (de) * 1949-11-01 1954-07-26 Supraton G M B H Deutsche Maschine zur Herstellung von feinstzerteilten Mischungen, Dispersionen oder Emulsionen

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