DE1276985B - Ruehrwerksmuehle zum Feinzerkleinern und Dispergieren von Feststoffen sowie zur Emulgierung von Fluessigkeiten - Google Patents

Description

• Rührwerksmühle zum Feinzerkleinern und Dispergieren von Feststoffen sowie zur Emulgierung von Flüssigkeiten Die Erfindung betrifft eine Rührwerksmühle zum Feinzerkleinern und Dispergieren von Feststoffen sowie zur Emulgierung von Flüssigkeiten, bestehend aus einem einen Materialzufluß und einen Materialabfluß aufweisenden, senkrechten, zylindrischen Behälter, der mit einer dichten Packung loser, etwa kugelförmiger Mahlkörper gefüllt ist und in dem ein koaxiales Rührwerk umläuft.
• Bei den bekannten Rührwerksmühlen dieser Art werden die Mahlkörper bei der Drehung des Rührwerks gewöhnlich in der Weise mitgeschleppt, daß sie sich ständig um die Drehachse des Behälters umwälzen, wobei eine gegenseitige Relativbewegung der einzelnen Mahlkörper durch Schiebung und Drehung, die eine Übertragung von Scherkräften auf das zwischen den Mahlkörpern befindliche Gut zur Folge haben, in einem nur geringen Ausmaß stattfindet. Daraus folgt, daß die effektive Zerkleinerungsarbeit der Mahlkörper im Vergleich zu der vom Rührwerk geleisteten Transportarbeit relativ gering ist.
• Um einen besseren Wirkungsgrad sowohl bei der Naß- als auch bei der Trockenmahlung zu erzielen, wird erfindungsgemäß eine neuartige Konstruktion des Rührwerks vorgeschlagen, die sich dadurch kennzeichnet, daß das Rührwerk aus einem zylindrischen Walzenkörper besteht, der mit mindestens einem Ringwulst größeren Durchmessers versehen ist. Durch diese Bauweise wird in einem viel stärkeren Maße als bei den bekannten Konstruktionen erreicht, daß die kugelförmigen Mahlkörper im wesentlichen alle gleichzeitig aufeinander abrollen, somit Scherkräfte auf das zwischen ihnen befindliche Mahlgut ausüben und dadurch Zerkleinerungsarbeit leisten. Dies führt zu einer wesentlich intensiveren Mahlung, die bei vergleichsweisen Freiheitsgraden kürzere Mahlungszeiten erfordert und ein besseres Verhältnis von geleisteter Mahlarbeit zu der dem Rührwerk zugeführten Energie erbringt.
• Diese Vorteile lassen sich durch verschiedene konstruktive Weiterbildungen des Rührwerks noch steigern. So hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Ringwulst als Verdrängungsring mit nach außen schräg zulaufenden Oberflächen auszubilden. Auch kann der Walzenkörper am unteren Ende einen ringförmigen Verdrängungskörper erhalten, der mit der Innenwand des zylindrischen Behälters einen Ringspalt bildet, der kleiner ist als der Durchmesser der kugelförmigen Mahlkörper und zur Längsachse des Walzenkörpers geneigt sein kann. Außerdem hat sich als vorteilhaft erwiesen, den Materialabfluß unterhalb des Ringspaltes anzuordnen sowie am Walzenkörper unterhalb des Ringspaltes, und zwar unmittelbar über dem Boden des zylindrischen Behälters, ein senkrechtes Rührwerksblatt anzubringen, das das sich durch den Ringspalt bewegende zerkleinerte Mahlgut durch die Materialabflußöffnung hindurchfördert.
• Schematische Darstellungen von Ausführungsbeispielen des Erfindungsgegenstandes sind in der Zeichnung enthalten, auf die die folgende Beschreibung Bezug nimmt. In der Zeichnung stellt dar F i g. 1 eine Draufsicht auf zwei hintereinandergeschaltete Rührwerksbehälter der erfindungsgemäßen Art, F i g. 2 eine senkrechte Schnittansicht der Vorrichtung von F i g. 1, F i g. 3 einen Teil eines Horizontalschnittes durch einen Rührwerksbehälter mit den eingefüllten Mahlkörpern und F i g. 4 einen Teil einer senkrechten Schnittansicht einer Rührwerksmühle mit schräg liegendem Ringspalt.
• Die Rührwerksmühle wird im folgenden als Vorrichtung zur Naßmahlung beschrieben. Die Behälter 1 und 2 besitzen die gleichen Abmessungen und weisen einen zylindrischen Hohlraum auf, in dem das Rührwerk koaxial eingesetzt ist, das von dem aufgeschwemmten Mahlgut umgeben wird. Im Behälter 1 strömen Flüssigkeit und aufgeschwemmtes Mahlgut abwärts, im Behälter 2 aufwärts. Die Flüssigkeit wird durch einen Einlaß 3 zugeführt, der Feststoff durch eine Einfüllvorrichtung, beispielsweise einen Trichter 4. Die Zufuhr von Flüssigkeit und Feststoff erfolgt kontinuierlich.
• Das mit einem zylindrischen Walzenkörper 7 ausgestattete Rührwerk ist am Kopf des Behälters aufgehängt und wird durch einen Motor M angetrieben. Der Walzenkörper 7 besitzt am unteren Ende des Rührwerks einen ringförmigen Verdrängungskörper 8, der mit der Innenwand des zylindrischen Behälters einen Ringspalt 15 bildet. Der Hauptteil des Walzenkörpers 7 ist eine auf die Antriebswelle M aufgesetzte zylindrische Hülse 9, an die sich nach unten zu ein als Ringwulst ausgebildeter Verdrängungsring 10 anschließt, der nach außen schräg zulaufende Oberflächen besitzt. Der Außendurchmesser dieses Verdrängungsringes ist größer als der der zylindrischen Hülse 9. Zwischen dem Verdrängungsring und dem unteren Verdrängungskörper 8 befindet sich eine weitere zylindrische Hülse, deren Außendurchmesser demjenigen der Hülse 9 entsprechen kann. Der Zwischenraum zwischen den einzelnen Teilen des Walzenkörpers 7 und der Innenwand des Behälters wird von dem Mahlgut, der Flüssigkeit und kugelförmigen Mahlkörpern ausgefüllt, die in einer dichten Packung lose aufeinanderliegen und auf dem Verdrängungskörper 8 lagern. Der Durchmesser der einzelnen Mahlkörper 12 ist größer als die Weite des Ringspaltes 15.
• Der Verdrängungsring 10 vergrößert durch seine Formgebung die rotierende Rührwerksfläche, wodurch eine größere Anzahl der Mahlkörper unmittelbar an der rotierenden Fläche anliegen und der Abstand des Rührwerks von den äußeren Mahlkörpern in diesem Bereich verkleinert wird, was sich auf die Energieübertragung auf die Mahlkörper günstig auswirkt.
• Das Verhältnis von Höhe zu Durchmesser des Behälters ist an sich beliebig, es wird lediglich gefordert, daß die kugelförmigen Mahlkörper 12 keinen zu großen Abstand von dem Rührwerk haben. Die Oberfläche des Walzenkörpers 7 und die Drehzahl der Antriebswelle sind so bemessen, daß auch die Mahlkörper unmittelbar an der Behälterwand beim Rühren bewegt werden. Gewöhnlich liegt der Spiegel der Aufschwemmung über den oberen Mahlkörpern, jedoch können diese auch den Flüssigkeitsspiegel übersteigen.
• Wird das Rührwerk angetrieben, so rollen die Mahlkörper 12 aufeinander ab und üben dadurch auf das zwischengelagerte Mahlgut Scherkräfte aus, die zur Zertrümmerung des Kornguts führen. In F i g. 3 ist die Wirkung des Rührwerks auf die Bewegung der Mahlkörper in Abhängigkeit vom Abstand der Körper von der Drehachse dargestellt. Die in der Nähe des Rührwerks mit dem Abstand R1 von der Drehachse angeordneten Mahlkugeln rollen mit etwa der Oberflächengeschwindigkeit des Walzenkörpers und treiben die benachbarten Kugeln an, die ihrerseits einen Teil ihrer Bewegungsenergie auf die weiter außen liegenden Mahlkugeln übertragen. Die kleinen Pfeile in F i g. 2 zeigen an, daß eine kreisförmige Bewegung der Mahlkugeln um ihren eigenen Mittelpunkt zusätzlich zur Drehung um die Längsachse des Rührwerks stattfindet. Der Behälter 1 kann zum trockenen Mahlen eines festen Stoffes oder zum Emulgieren einer Flüssigkeit in einer anderen verwendet werden. Bei einem zweistufigen Verfahren, das bei der Naßmahlung erforderlich sein kann, strömt das Mahlgut zusammen mit der Flüssigkeit durch den Behälter 1 abwärts und durch eine Austrittsöffnung 13 in den in Reihe geschalteten Behälter 2, in dem es sich aufwärts einem Abfluß 20 zu bewegt. Mahlgutkörner, die zu groß sind, um durch den Ringspalt 15 hindurchzugehen, werden so lange im Behälter 1 zurückgehalten, bis die erforderliche Korngröße erreicht ist.
• Der Ringspalt 15 in F i g. 4 liegt schräg zur Längsachse des Rührwerks, wobei die Wandstärke des Rührwerksbehälters 1' am unteren Teil entsprechend der Schräglage des Ringspalts abnimmt, während sich der Durchmesser des ringförmigen Verdrängungskörpers 8' entsprechend vergrößert. Auch in diesem Fall ist jedoch die Ringspaltweite so gewählt, daß die kugelförmigen Mahlkörper 12 nicht hindurchwandern können.
• Um ein Absetzen des suspendierten Feststoffs am Boden des zylindrischen Behälters zu vermeiden, kann am Walzenkörper 7 unterhalb des Ringspaltes 15 und unmittelbar über dem Boden des Behälters 1 ein senkrechtes Rührwerksblatt 16 vorgesehen werden, wie dies in den F i g. 2 und 4 dargestellt ist. Dieses Blatt rührt die Feststoffteilchen ständig auf und unterstützt ihre Förderung durch den Materialabfluß 13 in die benachbarte Rührwerksmühle, in der eine weitere Zerkleinerung der Feststoffteilchen stattfindet.
• Wenn die aufgeschwemmten Feststoffteilchen in der Flüssigkeit durch den Behälter 2 der benachbarten Rührwerksmühle nach oben steigen, erfolgt eine weitere Verringerung der Korngröße. Die Rührwerkvorrichtung und die kugelförmigen Mahlkörper entsprechen denjenigen der ersten Rührwerksmühle. Während die größeren Körner im zylindrischen Behälter 2 zwischen den Mahlkugeln 12 zurückgehalten werden, werden die kleineren in der Flüssigkeit auf Grund des Auftriebs nach oben geschwemmt und fließen durch die Austrittsöffnung 20 entweder in eine dritte Rührwerksmühle dieser Art oder, falls der Zerkleinerungsgrad ausreicht, in einen Abscheider. Sobald die größeren Körner entsprechend zerkleinert sind, steigt das zerkleinerte Gut aufwärts zur Austrittsöffnung 20, wobei seine Steiggeschwindigkeit dem Stokesschen Gesetz unterliegt. Somit zeigt die zweite Rührwerksmühle unter anderem die Wirkung eines Klassierers in Abhängigkeit von der Strömungsgeschwindigkeit der Aufschwemmung.
• Werden noch weitere Rührwerksmühlen verwendet, dann steht die Austrittsöffnung 20 vorzugsweise mit einem Materialzufluß am Boden des zylindrischen Behälters der folgenden Mühle in Verbindung, so daß auch durch die folgende Mühle eine aufwärtsgerichtete Strömung erzeugt wird.

Claims (1)

1. Patentansprüche: 1. Rührwerksmühle zum Feinzerkleinern und Dispergieren von Feststoffen sowie zur Emulgierung von Flüssigkeiten, bestehend aus einem einen Materialzufluß und einen Materialabfluß aufweisenden, senkrechten, zylindrischen Behälter, der mit einer dichten Packung loser, etwa kugelförmiger Mahlkörper gefüllt ist und in dem ein koaxiales Rührwerk umläuft, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t, daß das Rührwerk aus einem zylindrischen Walzenkörper (7) besteht, der mit mindestens einem Ringwulst größeren Durchmessers versehen ist. 2. Rührwerksmühle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringwulst als Verdrängungsring (10) ausgebildet ist, der nach außen schräg zulaufende Oberflächen besitzt. 3. Rührwerksmühle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Walzenkörper (7) am unteren Ende einen ringförmigen Verdrängungskörper (8) besitzt, der mit der Innenwand des zylindrischen Behälters (1) einen Ringspalt (15) bildet, der kleiner ist als der Durchmesser der kugelförmigen Mahlkörper (12). 4. Rührwerksmühle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ringspalt (15) zur Längsachse des Walzenkörpers (7) geneigt ist. 5. Rührwerksmühle nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Materialabfluß (13) unterhalb des Ringspaltes (15) befindet. 6. Rührwerksmühle nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß am Walzenkörper (7) unterhalb des Ringspaltes (15) und unmittelbar über dem Boden des zylindrischen Behälters (1) ein senkrechtes Rührwerksblatt (16) angebracht ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 1109 988, 642127; österreichische Patentschrift Nr. 136 683; britische Patentschrift Nr. 932132; belgische Patentschrift Nr. 628 726; USA.-Patentschrift Nr. 2 581414.