-
Rührwerksmühle zum fortlaufenden Mahlen und Dispergieren von Stoffen
in Flüssigkeiten Die Erfindung bezieht sich auf eine Rührwerksmühle zum fortlaufenden
Mahlen und Dispergieren von Stoffen in Flüssigkeiten zwecks Bildung von dünnflüssigen
bis dickflüssigen Massen unter Verwendung von Mahlkörpern, wie .Sand, Perlen, Kugeln
u. dgl., mit einem verhältnismäßig geringen Durchmesser, der von Bruchteilen eines
Millimeters bis zu wenigen Millimetern reicht. Derartige Vorrichtungen sind auch
unter der Bezeichnung Sandmühle bekannt. Sie bestehen aus einem zylindrischen Behälter,
in welchem eine senkrechte Welle zentral angeordnet ist, die mit radialen Ansätzen,
z. B. mit Scheiben oder mit von Speichen getragenen Ringen, ausgestattet ist. Die
Flüssigkeit mit den darin zu dispergierenden und gegebenenfalls zu vermahlenden
Stoffen wird unten in den Behälter eingeführt und das Gemisch der Einwirkung der
durch die rotierende Welle in Bewegung versetzten Mahlkörperfüllung, beispielsweise
Sand, unterworfen, während es nach oben steigt. Am oberen Ende des Behälters tritt
die Masse nach ihrer Verarbeitung' durch ein Sieb aus, welches die Mahlkörper in
dem Behälter zurückhält.
-
Die Eifindung bezweckt eine Verbesserung derartiger Rührwerksmühlen
und erreicht dies im wesentlichen dadurch, däß das Rührwerk, wie bereits vorgeschlagen,
als Förderschnecke ausgebildet ist und daß deren Schraubengänge nach unten fördern
und sich bis in die Nähe des Behälterbodens erstrecken sowie an ihrem Umfang bis
nahe an die Innenwand des Behälters reichen: Dies bietet mehrere Vorteile. Bei den
bekannten Vorrichtungen bildet sich - infolge der ziemlich großen Umfangsgeschwindigkeit
der Rührwerkzeuge, z. B. Ringe oder Scheiben, ein Sog aus, welcher durch die genannten
Rührwerkzeuge unterbrochen wird, wobei sich ein wesentlicher Anteil der Mahlkörperchen
um die Flächen der Ringe bzw. Scheiben herumbewegen muß bzw. auf diesen - abrollt,
so däß keine gleichmäßige Mahlzone mit- überall gleichmäßigem Druck entstehen kann.
Wird das Mahlgut von unten in den zylindrischen Behälter eingepumpt, damit es auf
der Wanderung nach oben die Mahlkörperfüllung in einer gewissen Zeit passiert, -um
eine entsprechende Dispergierung oder Feinmablung zu erlangen, so zeigt sich., daß
infolge der auf die Mahlkörperfüllung wirkenden Zentrifugalkraft, welche diese mehr
oder weniger- an die- Wand des Behälters schleudert, in der Mitte ein Sog und dadurch
ein freier Raum entsteht. Infolgedessen kann ; ein Teil des Mahlgutes unter Umständeh
eingemahlen oder zumindest nicht vollständig Öder-:nicht -gleichmäßig vermahlen
nach oben passieren. Das Mahlgut wird also nicht mit genügender Sicherheit gezwungen,
in jedem Fall- die- ganze -Mahlkörperfüllung zu passieren und durch die Mahlkörper
sowie die Reibung -an den Wänden des Gefäßes sowie durch die Scheiben gleichmäßig
dispergiert zu werden. In dem Bereich des. zentralen Soges erhält die Mahlkörperfüllung
im ganzen keine Umwälzung. Bei besonderen Bindemitteln ist es daher möglich, daß
Klumpenbildungen von Mahlkörpern und Bindemitteln wie Harzen entstehen können, was
zwischen den Ringscheiben zu Verstopfungen führen kann.
-
Auch wird bei der Verwendung von Ringscheiben als Rührwerkzeuge kein
besonderer Mahldruck auf die Mahlkörper, z. B. den Mahlsand, ausgeübt.. Ferner hat
die. Praxis gezeigt; daß bei den bekannten Ausführungen dieser Scheiben nur Mahlkörper
mit einer Korngröße von 0,4 bis 0,8 mm verwendet werden können.
-
Diese Nachteile werden durch die Erfindung behoben, weil diese im
wesentlichen nach dem Prinzip des Schneckendruckes und weniger nach dem der Zentrifugalkräfte
arbeitet: Bei der erfindungsgemäß vorgesehenen Ausbildung des Rühr- und Törderorgans
als Schnecke kann sich kein `Sog bilden. Ein toter Misch- bzw. Mahlraum ist vermieden,
wenn die Wendeln der Schnecke bis auf einen kleinen Spalt an der Innenwand des Mischbehälters
heranreichen. Die Mahlkörper werden zwangläufig ständig umgewälzt, und eine- Reibung
des Mahlgutes findet :nicht, nur an den äußeren Flächen des zylindrischen Behälters,
sondern auch auf den-breiten Wendeln oder Wendelabschnitten der Schnecke und--der.
Schneckenwelle statt, so. däß eine -Khimpenbilditng auch bei zähesten
Harzen
bzw. Bindemitteln nicht möglich ist, zumal die Schnecke so arbeitet, daß der Druck
auf den Boden des Mahlbehälters erfolgt und gegebenenfalls durch stufenlose Drehzahländerung
gesteuert werden kann.
-
Dazu kommt, daß sich die Schnecke im Mahlbehälter selbst zentriert,
so daß auf eine besondere Zentrierscheibe an dem unteren Wellenende gegenüber dem
Behälterboden, wie dies bei Scheiben und ähnlichen Ausführungen erforderlich ist,
verzichtet werden kann. Dies ist ein weiterer Vorteil, da im Gegensatz zu bekannten
Vorrichtungen kein Totraum am Boden des Mahlbehälters entstehen kann.
-
Zwar ist in einem älteren Patent eine Schneckenwelle als Förderorgan
für Rührwerksmühlen anderer Bauart bereits vorgeschlagen worden; diese ist jedoch
so ausgebildet, daß sie das Gut in einem Zylinder aufwärts fördert, worauf dieses
Gut in dem Zwischenraum zwischen den Schneckengängen und der Zylinderwand abwärts
gedrängt wird und in der Mitte des Bodenteils nach unten austritt.
-
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
folgenden Beschreibung der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele.
-
F i g.1 zeigt eine Rührwerksmühle gemäß der Erfindung in axialem Schnitt;
F i g. 2 zeigt eine andere Ausführung in der gleichen Darstellungsweise; F i g.
3 stellt ein weiteres Ausführungsbeispiel ebenfalls im Axialschnitt dar; F i g.
4 zeigt schematisch eine in einem zylindrischen Behälter angeordnete Schnecke mit
mehrfach unterbrochenem Schneckengang; F i g. 5 ist ein Axialschnitt durch einen
zylindrischen Behälter mit auf der Innenwand vorgesehenen Nuten bei herausgenommener
Schnecke; F i g. 6 zeigt als Einzelheit der Vorrichtung ein Ventil im Längsschnitt.
-
Bei dem in F i g.1 gezeigten Beispiel ist der aufrecht stehende zylindrische
Mahlbehälter 2 mit Abstand von einem zylindrischen Mantel 3 umgeben, der Stutzen
10 und 11 für den Ein- und Austritt eines Heiz- oder Kühlmediums aufweist.
Zentral in dem Behälter 2 ist eine Welle 4 angeordnet, die bei dem gezeichneten
Beispiel einen durchgehenden Schnekkengang 1 trägt, der vom Bereich eines am Kopf
des Behälters 2 angeordneten Siebes 6 bis in die Nähe des Behälterbodens reicht,
an dem die zu verarbeitende Mischung durch einen Stutzen 9 eintritt.
-
Nach dem Passieren des Siebes 6 tritt die fertig verarbeitete Dispersion
teils seitlich unmittelbar in den mit einem Ablauf 5 ausgestatteten Behälterkopf
und teils über einen oberen Aufsatz 7 und ein. Rohrknie 8 ebenfalls in den Ablauf.
-
Die in F i g. 2 gezeigte Ausführungsform unterscheidet sich von der
vorerwähnten dadurch, daß der Behälter 2 nur in seinem oberen Teil zylindrisch ist
und sich im übrigen nach unten konisch verjüngt. Die Schnecke 1 ist entsprechend
gestaltet.
-
Der in F i g. 3 dargestellte Behälter ist über seine gesamte von der
Schnecke bestrichene Höhe ebenso wie die Schnecke selbst konisch gestaltet. Die
Schnecke kann auch bei durchgehend zylindrischem Behälter sich am unteren Ende im
Durchmesser verjüngen.
-
Die Arbeitsweise dieser Dispergier- und Mahlmaschinen ist bei der
Naßverarbeitung von Pigmenten verschiedener Art so, daß in dem Behälter eine Schnecke
mit entsprechend breit abgestimmten Wendeln arbeitet, wobei die Wendeln bis auf
einen kleinen Spalt an der Behälterwand heranreichen, dessen Breite den Durchmesser
der jeweils verwendeten Mahlkörper um ein Mehrfaches, beispielsweise um das Zwei-
bis Siebenfache, übertrifft. Die Mahlkörper, z. B. der Sand oder sonstige kleine
Mahlkörper; werden durch die Schnecke kontinuierlich von oben nach unten transportiert
und durch den unten im Behälter erzeugten Druck in dem Spalt zwischen Wendeln und
Behälterwand wieder nach oben befördert, so daß ein Zwangumlauf der Mahlkörper entsteht,
wobei das Mahlgut einerseits durch die Zentrifugalkraft und andererseits zusätzlich
unter Druck umgewälzt, dispergiert bzw. vermahlen wird, wie dies in F i g. 1 bis
3 durch Pfeile angedeutet ist. Gegebenenfalls können die Wendeln der Schnecke 1
bis unmittelbar an die Innenwand des Behälters 2 heranreichen, in welchem Fall der
Behälter an der Innenwand mit nicht -dargestellten Lauf- bzw. Führungsnuten für
die aufsteigende Masse ausgestattet wird, die in Bodennähe durch eine Ringnut zusammengefaßt
sind, in welche das Mahlgut durch den Zufuhrstutzen 9 zugeführt wird.
-
Die Steigung der Schnecke kann so gewählt werden, daß es möglich ist,
mit Mahlkörpern verschiedener Größen zu arbeiten, wobei man zweckmäßigerweise bei
kleinen Mahlkörpern eine kleine Steigung wählt. Auch kann eine mehrgängige Schnecke
oder eine solche mit unterbrochenem Schneckengang vorgesehen sein. Die letztgenannte
Ausführungsform ist in F i g. 4 dargestellt, die eine Schneckenwelle 4 mit vier
voneinander getrennten Wendeln 13 zeigt. Dadurch werden zusätzlich partielle Teilumwälzungen
hervorgerufen. Die Abstände der einzelnen Wendeln 13 können gleich oder verschieden
sein.
-
Durch die Veränderung der Drehzahl der Schnecke kann man den Staudruck
der Mahlkörper am Boden des Mahlbehälters beliebig verändern und dem jeweiligen
Mahlgut und dessen Eigenschaften weitgehend anpassen. Eine Lagerung des unteren
Endes der Schneckenwelle 4 ist nicht erforderlich. Ein weiterer Vorteil besteht
darin, daß der Kühlmantel sich auch über den Boden des Behälters erstreckt.
-
Nachdem das Mahlgut die Mahlzone, die Mahlkörperfüllung, die Reibflächen
der Schnecke, die Schneckenwelle und die Behälterinnenwand passiert hat und durch
den Druck der Schnecke in Verbindung mit der Förderpumpe zwangläufig nach oben befördert
worden ist, wird es über ein Trennungssieb 6 abgeführt.
-
Das Mahlgut kann in keiner Weise ausweichen, sondern muß die Mahlzone,
die durch Fehlen des Soges u. dgl. keinerlei tote Räume aufweist, vollständig passieren,
auch wenn die Leistung der Mühle durch Erhöhung der Pumpenleistung entsprechend
erhöht wird.
-
F i g. 5 zeigt eine Ausführungsform, bei welcher an der Innenwand
des zylindrischen Mahlbehälters 14 Ringnuten 15 und diese kreuzende senkrechte Nuten
16 und 17 vorgesehen sind. Diese senkrechten Nuten sind zwischen den aufeinanderfolgenden
Ringnuten zueinander versetzt angeordnet. Die Schnecke ist in diesem Fall so ausgebildet,
daß ihr Außenrand bis an die Innenwand des Behälters 14 reicht. Die Ringnuten 15
wirken als Sammelräume, und die Masse wird vom Behälterboden durch die versetzt
angeordneten Nutäbschnitte 16 und 17 über die verschiedenen
Sammelringnuten
zum oberen Austrittsende des Mahlbehälters geführt.
-
Die Zuführung des Materials in den Behälter kann auch senkrecht von
unten oder von der Seite her tangential in der Strömungsrichtung erfolgen. Ferner
kann Zufuhr durch die als Hohlwelle ausgebildete Schneckenwelle 4 erfolgen.
-
Vorzugsweise ist in den Mahlgutzulauf ein Sicherheitsventil 12 eingebaut;
welches in F i g. 6 in einer Ausführungsform als Rückschlagventil dargestellt ist.
Dieses verhindert, daß bei Abschalten bzw. Aufhören des Pumpendruckes Mahlkörper
in die Druck- bzw. Zulaufleitung gelangen und diese unter Umständen verstopfen können.