DE19614295A1 - Method and device for wet grinding and dispersing solid particles in liquids - Google Patents
Method and device for wet grinding and dispersing solid particles in liquidsInfo
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Naßmahlen von Fest stoffpartikeln in Flüssigkeiten mittels einer Rührwerksmühle bestehend aus minde stens einer Mahlkörper enthaltenden Mahlkammer, mindestens einem Rotor, wobei die Mahlkammer und der Rotor mittels mindestens eines Antriebes unabhängig von einander in Rotation versetzbar sind und das Mahlgut über eine Hohlwelle in die Mahlkammer einleitbar ist.The invention relates to a method and an apparatus for wet grinding of solid Particle particles in liquids using an agitator mill consisting of minde at least one grinding chamber containing grinding media, at least one rotor, wherein the grinding chamber and the rotor by means of at least one drive independently of are mutually rotatable and the regrind via a hollow shaft in the Grinding chamber can be introduced.
Unter Naßmahlen versteht man die Zerkleinerung von Feststoffpartikeln hoher Festigkeit in einer flüssigen Phase; unter Dispergieren das Zerkleinern von Agglome raten, die aus stark haftenden Primärpartikeln bestehen und deren Primärpartikel dis pers in einer flüssigen Phase zu verteilen sind. Diese Naßverfahren werden insbe sondere dann angewandt, wenn die hierbei entstehenden Produkte als Suspension weiterzuverarbeiten oder anzuwenden sind, wie beispielsweise Pigmente und Füll stoffe in Lackfarben und Druckfarben, oder magnetische Feststoffpartikel für die Audio- und Videobandbeschichtung.Wet grinding is understood to be the comminution of higher solid particles Strength in a liquid phase; dispersing the crushing of agglome advise that consist of strongly adhering primary particles and their primary particles dis pers are distributed in a liquid phase. These wet processes are esp used especially when the resulting products as a suspension are to be further processed or used, such as pigments and fillers fabrics in lacquer colors and printing inks, or magnetic solid particles for the Audio and video tape coating.
Ein solches Verfahren oder eine solche Vorrichtung ist aus der DE- 44 19 919 C1 bekannt. Es handelt sich hierbei um eine Rührwerkskugelmühle mit einem Gefäß, das mindestens teilweise mit zu behandelndem Produkt füllbar ist, einem Mahlbehäl ter, der in dem Gefäß um eine zentrale Achse drehbar ist und mindestens einen Wandbereich mit eifler äußeren Trenneinrichtung aufweist, die von dem Produkt durchströmbar ist, im Mahlbehälter enthaltene Mahlhilfskörper jedoch zurückbehält, und einem Rührwerk, das innerhalb des Mahlbehälters angeordnet und unabhängig von diesem um die zentrale Achse drehbar ist. Such a method or such a device is known from DE 44 19 919 C1 known. It is an agitator ball mill with a vessel, which can be at least partially filled with the product to be treated, a grinding container ter which is rotatable in the vessel about a central axis and at least one Has wall area with eifler outer separating device by the product can be flowed through, but retains grinding aid contained in the grinding container, and an agitator that is arranged within the grinding container and independent of this is rotatable about the central axis.
Ein weiteres Verfahren und eine weitere Vorrichtung der erfindungsgemäßen Gat tung ist in der DE 41 28 074 A1 beschrieben. Diese Rührwerksmühle besteht aus einem vorzugsweise zylindrischen, drehbaren, mit einem Einlaß an seinem einen und einem Auslaß an seinem anderen Ende versehenen Mahlbehälter, in welchem eine mit Rührorganen versehene Rührwerkswelle drehbar ist. Am Innenumfang des Mahlbehälters sind Rührorgane in Form von konzentrischen Ringen vorgesehen, die zwischen die Rührorgane der Rührwerkswelle radial nach Innen eingreifen und deren Innendurchmesser kleiner ist als der Außendurchmesser der - ebenfalls von Ringscheiben gebildeten - Rührorgane der Rührwerkswelle.Another method and device of the gat according to the invention device is described in DE 41 28 074 A1. This agitator mill consists of a preferably cylindrical, rotatable, with an inlet at its one and an outlet provided at its other end in which an agitator shaft provided with agitators is rotatable. On the inner circumference of the Grinding containers are provided with stirring elements in the form of concentric rings engage radially inwards between the agitators of the agitator shaft and their Inner diameter is smaller than the outer diameter of - also from Ring discs formed - agitators of the agitator shaft.
In der DD 2 90 317 A7 ist eine Vorrichtung beschrieben, die aus einem Außenzylin der besteht, der das Mahlgefäß darstellt und einem konzentrisch angeordneten In nenzylinder, wobei zwischen Außenzylinder und Innenzylinder ein ringförmiger Mahlspalt ausgebildet ist, der von einer aus Mahlgutteilchen, Mahlkörpern und Flüs sigkeit bestehenden Suspension durchströmt wird. Hierbei sind der Innenzylinder feststehend und der Außenzylinder rotierend angeordnet, wobei ein ringförmiger effektiver Mahlspalt zwischen Außenzylinder und Innenzylinder durch Ablagerung von Mahlkörpern und Teilchen des Mahlgutes auf dem rotierenden Außenzylinder gebildet wird.In DD 2 90 317 A7 a device is described which consists of an outer cylinder which consists of the grinding vessel and a concentrically arranged In cylinder, with an annular between the outer cylinder and inner cylinder Grinding gap is formed, that of one from grinding material particles, grinding media and rivers liquid existing suspension is flowed through. Here are the inner cylinder stationary and the outer cylinder arranged rotating, with an annular effective grinding gap between outer cylinder and inner cylinder through deposition of grinding media and particles of the grinding stock on the rotating outer cylinder is formed.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung liegt insbesondere darin die Nachteile des Standes der Technik zu verringern, d. h.: Verkürzung der Verweilzeiten des Mahlgu tes in der erfindungsgemäßen Vorrichtung, Vereinfachung der Prozeßführung, Ver meidung von teuren Kühlvorrichtungen in der eigentlichen Mahlvorrichtung und die Anwendbarkeit auf ein möglichst breites Spektrum des zu verarbeitenden Mahlgutes.The object of the present invention is in particular the disadvantages of Reduce prior art, d. h .: Reduction of the residence time of the grinding tes in the device according to the invention, simplification of the process control, Ver avoidance of expensive cooling devices in the actual grinding device and the Applicability to the broadest possible spectrum of the regrind to be processed.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in der Mahlkammer befindlichen Mahlkörper durch Rotation der Mahlkammer stark komprimiert werden, daß der Rotor in Rotation versetzt wird, wobei die Drehgeschwindigkeiten der Mahl kammer und des Rotors gleichsinnig verläuft, und daß der Rotor konstant schneller, konstant langsamer, alternierend langsamer oder schneller dreht oder gleich schnell dreht als die Mahlkammer, daß das zu vermahlende Mahlgut durch eine Hohlwelle in die den Rotor enthaltende Mahlkammer geleitet und anschließend das Mahlgut infol ge der Zentrifugalkraft über Auslaßöffnungen in einen Auffangbehälter geschleudert wird.This object is achieved in that in the grinding chamber existing grinding media are strongly compressed by rotating the grinding chamber, that the rotor is set in rotation, the rotational speeds of the grinding chamber and the rotor runs in the same direction, and that the rotor is constantly faster, constantly slower, alternating slower or faster or equally fast turns as the grinding chamber that the ground material to be ground in through a hollow shaft passed the grinding chamber containing the rotor and then infol centrifugal force hurled through outlet openings in a collecting container becomes.
Die Mahlkörper mit der sie umgebenden und sie durchströmenden Suspension müs sen in ein Zentrifugalfeld überführt werden, um eine enge Mahlkörperpackungsstruk tur und hohe Normalkräfte zwischen den Mahlkörpern einzustellen. Dies gelingt, in dem die horizontale oder vertikale Mahlkammer selbst um ihre Achse wie eine Zentri fuge rotiert. Der Zerkleinerungsprozeß setzt jedoch erst ein, wenn zusätzlich die komprimierte Mahlkörperschüttung durch rotierende oder schwingende Werkzeuge relativ bewegt wird, da erst hierbei die erforderlichen Schubspannungen auf die Feststoffpartikel erzeugt werden. Hierbei ist es wichtig, daß diese Relativbewegung und Mischbewegung mit gleichsinnigem Drehsinn zur Kammerrotation erzeugt wird, da nur Mahlkörper, die sich auf einer Kreisbahn bewegen, die erforderlichen Zentri pedalkräfte aufbauen. Mahlkörper, die bsp. durch bewegte Werkzeuge von ihrer Kreisbahn verdrängt werden, besitzen zwar noch eine Geschwindigkeit, erzeugen jedoch keinen Kontaktdruck auf die nächst folgende Mahlkörperschicht in Richtung steigenden Radius. Hierbei ist es unerheblich, ob die Drehzahl des Werkzeuges größer oder kleiner ist als die Mahlkammerdrehzahl, wenn sie nur gleichsinnig ist. Die Ausführungsformen zur Einleitung der gleichsinnigen Relativbewegung erfolgt gemäß den Unteransprüchen durch verschiedene Varianten:The grinding media with the surrounding and flowing through suspension must be transferred to a centrifugal field to create a tight packing structure ture and high normal forces between the grinding media. This succeeds in the horizontal or vertical grinding chamber itself around its axis like a centri joint rotates. The crushing process only starts when the compressed grinding media by rotating or vibrating tools is moved relatively, because only then the required shear stresses on the Solid particles are generated. It is important that this relative movement and mixing movement with the same direction of rotation for chamber rotation is generated, since only grinding media that move on a circular path have the required centri Build up pedal forces. Grinding media, the ex. through moving tools of theirs Circular path are displaced, still have a speed, generate however no contact pressure in the direction towards the next grinding media layer increasing radius. It is irrelevant whether the speed of the tool is greater or less than the grinding chamber speed if it is only in the same direction. The embodiments for initiating the relative movement in the same direction are carried out according to the subclaims through different variants:
Die Mahlkammer wird über eine drehbare Hohlwelle derart in Rotation versetzt, daß die in ihr enthaltenen Mahlkörperschüttung stark komprimiert wird. Es entstehen somit hohe Normalspannungen für die Partikelbeanspruchung der Suspension. Ein Rotor wird ebenfalls über eine Hohlwelle in Rotation versetzt, wobei der Rotor gleichsinnig, jedoch schneller dreht als die Mahlkammer. Es wird sowohl zwischen Rotoroberflä chen und Mahlkörperschüttung einerseits, als auch zwischen Mahlkörperschüttungs innenfläche der Mahlkammer anderseits eine intensive Schlupfbewegung ausgelöst.The grinding chamber is rotated via a rotatable hollow shaft in such a way that the bed of grinding media contained therein is strongly compressed. It thus arises high normal stresses for particle loading of the suspension. A rotor is also set in rotation via a hollow shaft, the rotor in the same direction, however, it rotates faster than the grinding chamber. There is both between rotor surface Chen and grinding media on the one hand, as well as between grinding media on the other hand, an intensive slip movement is triggered on the inside surface of the grinding chamber.
Eine andere bevorzugte Verfahrensweise zur Erregung einer Schlupfbewegung be steht darin, daß die Mahlkammer und der Rotor gleichsinnig drehen, der Rotor je doch langsamer dreht als die Mahlkammer. Another preferred way to excite a slip movement is that the grinding chamber and the rotor rotate in the same direction, the rotor each but turns more slowly than the grinding chamber.
Ebenso ist eine Kombination der beiden obengenannten Verfahrensweisen möglich, indem die Mahlkammer und der Rotor sich gleichsinnig drehen, jedoch die Drehzah len von der Mahlkammer bzw. von dem Rotor so mit stetigem, periodischen, zeitlichen Wechsel ändern, daß sich einmal die Mahlkammer schneller dreht als der Rotor und andererseits der Rotor sich schneller dreht als die Mahlkammer.A combination of the two methods mentioned above is also possible, by the grinding chamber and the rotor rotating in the same direction, but the speed len from the grinding chamber or from the rotor with a constant, periodic, temporal Change change that the grinding chamber turns faster than the rotor and on the other hand the rotor turns faster than the grinding chamber.
Eine weitere bevorzugte Verfahrensweise besteht darin, daß beispielsweise die Mahlkammer periodisch von einer maximalen Drehzahl auf eine niedrigere Drehzahl abgebremst und dann wieder auf die maximale Drehzahl hochbeschleunigt wird. Außerdem ist es denkbar, bei dieser Fahrweise den Rotor ganz entfallen zu lassen.Another preferred procedure is that, for example Grinding chamber periodically from a maximum speed to a lower speed is braked and then accelerated back up to the maximum speed. It is also conceivable to omit the rotor entirely in this way of driving.
Eine weitere bevorzugte Verfahrensweise besteht darin, daß die Mahlkörperschüt tung mit scherender Wirkung in Bewegung gesetzt werden, wobei die Hohlwelle über eine Biege elastischer Kupplung und mittels einer Unwuchtmasse in Schwingungen versetzt wird.Another preferred procedure is that the grinding media tion with a shearing effect in motion, the hollow shaft over a bending elastic coupling and vibrating by means of an unbalanced mass is transferred.
Weiterhin können in dem Behälter mehrere Mahlkammern mit mehreren Rotoren kas kadenartig übereinander bzw. nebeneinander betrieben werden, wobei jede Kammer mit dem dazugehörigen Rotor über die gemeinsame Hohlwelle versorgt wird.Furthermore, several grinding chambers with several rotors can cas in the container can be operated like a caddy one above the other or next to each other, each chamber is supplied with the associated rotor via the common hollow shaft.
Darüberhinaus wird die obengenannte Aufgabe durch eine Vorrichtung zur Durchfüh rung des Verfahrens zum Naßmahlen und Dispergieren von Feststoffpartikeln in Flüssigkeiten dadurch gelöst, daß die Mahlkammer einen gasförmigen um die Hohl welle angeordneten Raum aufweist, daß am Umfang (10) der Mahlkammer Aus laßöffnungen für das Mahlgut angeordnet sind, und daß die Rührwerksmühle direkt an einem Auffangbehälter für das Mahlgut angeordnet ist.In addition, the above object is achieved by a device for performing the method for wet grinding and dispersing solid particles in liquids in that the grinding chamber has a gaseous space arranged around the hollow shaft that on the circumference ( 10 ) of the grinding chamber from openings for the regrind are arranged, and that the agitator mill is arranged directly on a collecting container for the regrind.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen und ihren Kombinationen.Further advantageous refinements emerge from the subclaims and their combinations.
Zur Stützung der Ansprüche werden im folgenden einige Ausführungsbeispiele an hand von Zeichnungen dargestellt. To support the claims, some exemplary embodiments are given below illustrated by hand.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Schnittzeichnung der Rührwerksmühle, Fig. 1 is a cross-sectional view of the agitator mill,
Fig. 2 ein Beispiel eines Rotors, Fig. 2 shows an example of a rotor,
Fig. 3 ein exzentrisch gelagerter Rotor, Fig. 3 an eccentrically mounted rotor,
Fig. 4 ein mit biegeelastischer Kupplung versehener Rotor, Fig. 4 is a provided with flexurally elastic coupling rotor,
Fig. 5 ein Diagramm für das Brems-Beschleunigungs-Verfahren,5 is a diagram for the brake acceleration process.,
Fig. 6 eine andere Ausführung einer erfindungsgemäßen Rührwerksmühle, Fig. 6 shows another embodiment of an agitating mill of the present invention,
Fig. 7 eine Kaskadenanordnung von der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Fig. 7 shows a cascade arrangement of the device according to the invention.
Die Fig. 1 stellt eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Rührwerksmühle dar. Die Rührwerksmühle besteht aus einer Mahlkammer 1 mit einem Rotor 2. Die Mahl kammer 1 wird über einen Antrieb 8′ und einer Hohlwelle 5′ angetrieben. In der Hohl welle 5′ befindet sich eine weitere Hohlwelle 5 für den Rotor 2 der über den Antrieb 8 angetrieben wird. Die Mahlkammer 1 ist mit Mahlkörpern 3 gefüllt. Das Mahlgut 4 ge langt über den Zufluß 38 durch die Hohlwelle 5 in die Mahlkammer 1. In der Fig. 1 ist der Rotor 2 scheibenförmig dargestellt und weist an seinem umfangsseitigen Ende Rührwerkszeuge 28 auf. Die Rührwerkzeuge 28 können allen möglichen denkbaren bekannten Formen aufweisen, beispielsweise, wie dargestellt, stabförmige Zapfen. Die Hohlwelle 5 ist an ihrem Ende 37 geschlossen ausgebildet. Weiterhin weist die Hohlwelle an ihrem unteren Ende seitliche Öffnungen 39 auf. Die Fig. 1 zeigt den Zustand bei drehender Rührwerksmühle. Das Mahlgut gelangt durch die Hohlwelle 5 durch die seitlichen Öffnungen 39 der Hohlwelle 5, durch den Rotor 2. Das Mahlgut 4 gelangt anschließend am Umfang des Rotors 2 durch die Mahlkörper 3 in den Innenraum der Mahlkammer 1. Am oberen Ende der Mahlkammer 1 befinden sich Öffnungen 11, die als Austrittsöffnungen für das behandelnde Mahlgut 4 dienen. An der Außenseite der Mahlkammer 1 sind über den Öffnungen 11 abschirmende, zur Behälterwand 14′ geöffnete Abdeckungen 30 angebracht, die bis zum Umfang der Mahlkammer 1 reichen, so daß das Mahlgut infolge der Zentrifugalkräfte nach außen spritzen kann. Mit den senkrecht gestrichelten Linien sind die verschiedenen Bereiche in der Mahlkammer angedeutet. Insbesondere bildet sich beim Betrieb der Rührwerksmühle in ihrer Mitte ein gasförmiger Raum 9. Weiterhin weist die Mahl kammer (1) im unteren Bereich eine verschließbare Öffnung (40) auf, die bei spielsweise zum Spülen der Mahlkammer (1) geöffnet wird. Die ganze Rührwerks mühle ist auf einem Deckel 36 befestigt, der wiederum einen Auffangbehälter 14 ab schließt. In dem Auffangbehälter 14 ist ein Rührwerk 19 vorgesehen, welches über den Antrieb 33 angetrieben wird. Im Auffangbehälter (14) ist eine maximale Mahlgut höhe 32 im Stillstand, sowie der Mahlgutspiegel 31 im Betrieb der Rührwerksmühle gezeigt. Ferner kann der Auffangbehälter 14 mit einer Kühlung 21 versehen sein. Mit den Bezugszeichen 22, 23, 34 und 35 soll angedeutet werden, daß eine Kreisfahr weise möglich ist. Mittels einer Pumpe 34 wird das Mahlgut über die Leitung 23 in einen Kreislauf durch den Prozeß geführt. Um die Möglichkeit der plötzlichen Ab bremsung der Mahlkammer 1 bzw. des Rotors 2 zu gewährleisten, sind an den Hohl wellen 5, 5′ Bremsvorrichtungen 43, 43′ angebracht. Fig. 1 is a sectional view of an agitator mill according to the invention. The agitator mill comprises a milling chamber 1 with a rotor 2. The grinding chamber 1 is driven by a drive 8 'and a hollow shaft 5 '. In the hollow shaft 5 'there is another hollow shaft 5 for the rotor 2 which is driven by the drive 8 . The grinding chamber 1 is filled with grinding media 3 . The regrind 4 reaches ge over the inflow 38 through the hollow shaft 5 in the grinding chamber. 1 In FIG. 1, the rotor 2 is shown disk-shaped and has Rührwerkszeuge 28 at its circumferential end. The stirring tools 28 can have all possible conceivable known shapes, for example, as shown, rod-shaped pins. The hollow shaft 5 is closed at its end 37 . Furthermore, the hollow shaft has lateral openings 39 at its lower end. Fig. 1 shows the state with the agitator mill rotating. The ground material passes through the hollow shaft 5 through the lateral openings 39 of the hollow shaft 5 , through the rotor 2 . The ground material 4 then reaches the circumference of the rotor 2 through the grinding bodies 3 into the interior of the grinding chamber 1 . At the upper end of the grinding chamber 1 there are openings 11 which serve as outlet openings for the material to be treated 4 . On the outside of the grinding chamber 1 are shielding over the openings 11 , the container wall 14 'open covers 30 are attached, which extend to the circumference of the grinding chamber 1 , so that the ground material can spray outwards due to the centrifugal forces. The different areas in the grinding chamber are indicated with the vertical dashed lines. In particular, when the agitator mill is operating, a gaseous space 9 is formed in its center. Furthermore, the grinding chamber ( 1 ) has a closable opening ( 40 ) in the lower region, which is opened for example for rinsing the grinding chamber ( 1 ). The whole agitator mill is attached to a lid 36 , which in turn closes a container 14 from. An agitator 19 is provided in the collecting container 14 and is driven by the drive 33 . In the collecting container ( 14 ), a maximum ground material height 32 is shown at a standstill, and the ground material level 31 is shown when the agitator mill is operating. Furthermore, the collecting container 14 can be provided with a cooling 21 . The reference numerals 22 , 23 , 34 and 35 are intended to indicate that a circular drive is possible. By means of a pump 34 , the regrind is fed through a line 23 into a circuit through the process. To ensure the possibility of sudden braking from the grinding chamber 1 or the rotor 2 , 5 , 5 'braking devices 43 , 43 ' are attached to the hollow shafts.
Das Grundprinzip der Rührwerksmühle besteht darin, daß sie gleichzeitig in einem solchen Behälter integriert wird. Da für Maschinen mit schnelldrehendem Behälter sowieso eine Einhausung aus Sicherheitsgründen erforderlich ist, kann diese Vor aussetzung mit dem Auffangbehälter 14 gelöst werden. Das aus der Mahlkammer 1 austretende Mahlgut läßt man freispritzend in den Auffangbehälter 14 ausströmen. In der Mahlkammer 1 selbst ist ein begrenztes Füllniveau sowohl für das Mahlgut als auch für die Mahlkörper vorgesehen, so daß im Zentrum der drehenden Kammer ein radial begrenzter Gasraum 9 entsteht. Das Füllniveau der Mahlkörperschüttung und des Mahlgutspiegels sind unterschiedlich. Der Mahlgutüberlauf 11 an der Mahlkam mer 1 kann durch die richtige Anordnung von zwei bis drei Bohrungen, mit Führung zum Außenmantel realisiert werden. Hierbei wirken die mit dem Behälter schnell ro tierenden Rohre wie Pumpen. Das Mahlgut spritzt nach Verlassen dieser Rohre durch den Behältergasraum gegen die mit Kühlung ausgestattete Behälterwand. Unabhän gig vom Füllgrad des Behälters kann die gesamte Wandfläche wie eine Dünnschicht- Kühler als Kühlapparat genutzt werden.The basic principle of the agitator mill is that it is integrated into such a container at the same time. Since an enclosure is required for safety reasons anyway for machines with a rapidly rotating container, this suspension can be solved before with the collecting container 14 . The regrind emerging from the grinding chamber 1 is allowed to flow freely into the collecting container 14 . In the grinding chamber 1 itself, a limited filling level is provided both for the ground material and for the grinding media, so that a radially limited gas space 9 is created in the center of the rotating chamber. The filling level of the grinding media and the grist level are different. The regrind 11 on the Mahlkam mer 1 can be realized by the correct arrangement of two to three holes with a guide to the outer jacket. The pipes rotating quickly with the container act like pumps. After leaving these pipes, the regrind splashes through the container gas space against the container wall equipped with cooling. Regardless of the degree to which the container is filled, the entire wall surface can be used as a cooling device like a thin-film cooler.
Der zentrale Gasraum 9 der Mahlkammer 1 bringt einen zusätzlichen Effekt für die Lösung der Dichtung der beiden rotierenden Hohlwellen 5, 5′. Es muß lediglich ge gen einen Gasraum 9 abgedichtet werden und nicht gegen das unter Förderdruck stehende Mahlgut 4 und schon gar nicht gegen die bewegten Mahlkörper. Somit kann in vorteilhafter Weise eine Gleitringdichtung sowie eine Trennvorrichtung entfallen. Weiterhin ist vorteilhaft, daß die auf dem Behälter angeordnete Rührwerksmühle wie bei einem Standrührwerk auf- und abgefahren werden kann, damit die Maschine mit der Mahlkörperfüllung leicht zugänglich ist. Weiterhin ist von Vorteil, daß bei Char genwechsel auch die Gesamtreinigung der Anlage in einfacher Weise durchgeführt werden kann, indem einfach Waschmittel vorgelegt und im Kreis umgepumpt wird, um somit die Rührwerkmühle, einschließlich der Mahlkörperfüllung, den Kreisbehälter durch Ausspritzen mit rotierender Mahlkammer, sowie den Kreislauf mit der Pumpe, Rohrleitung und Armaturen zu reinigen.The central gas space 9 of the grinding chamber 1 brings an additional effect for the solution of the seal of the two rotating hollow shafts 5 , 5 '. It only has to be sealed against a gas space 9 and not against the regrind 4 under conveying pressure and certainly not against the moving grinding media. A mechanical seal and a separating device can thus advantageously be dispensed with. It is also advantageous that the agitator mill arranged on the container can be moved up and down as with a standing agitator, so that the machine with the grinding media filling is easily accessible. A further advantage is that the entire cleaning of the system can also be carried out in a simple manner by changing the charge and simply by pumping detergent and pumping it in a circle, in order to thus stir the agitator mill, including the grinding media filling, the circular container by spraying with a rotating grinding chamber, and the Clean the circuit with the pump, pipeline and fittings.
Die eingefüllte Mahlkörperschüttung besteht üblicherweise aus kugeligen Mahlkör pern, deren Dichte größer ist als die Dichte der Suspension (bevorzugtes Verhältnis 1,5 bis 4,0) mit mono- oder polydispersen Kugeldurchmesserverteilungen per unter schiedlichen mittleren Durchmessern von < 100 µm bis 6 mm (bevorzugt < 500 µm).The filling of the grinding media usually consists of spherical grinding media pern whose density is greater than the density of the suspension (preferred ratio 1.5 to 4.0) with mono- or polydisperse spherical diameter distributions per under different average diameters from <100 µm to 6 mm (preferably <500 µm).
Die Mahlkörper mit der sie umgebenden und sie durchströmenden Suspension müs sen in ein Zentrifugalfeld überführt werden, um eine enge Mahlkörperpackungsstruktur und hohe Normalkräfte zwischen den Mahlkörpern einzustellen. Dies gelingt, indem die horizontale oder vertikale Mahlkammer selbst um ihre Achse wie eine Zentrifuge rotiert.The grinding media with the surrounding and flowing through suspension must must be transferred to a centrifugal field to create a tight packing structure and to set high normal forces between the grinding media. This can be done by the horizontal or vertical grinding chamber itself around its axis like a centrifuge rotates.
Der Zerkleinerungsmechanismus setzt jedoch erst ein, wenn zusätzlich die kompri mierte Mahlkörperschüttung durch rotierende oder schwingende Werkzeuge relativ bewegt wird, da erst hierbei die erforderlichen Schubspannungen auf die Feststoff partikeln erzeugt werden.The shredding mechanism only starts when the kompri gated grinding media by rotating or vibrating tools relatively is moved, because only then the necessary shear stresses on the solid particles are generated.
Hierbei ist es von Bedeutung, daß diese Relativbewegung und Mischbewegung mit gleichsinnigem Drehsinn zur Kammerrotation erzeugt wird, da nur Mahlkörper, die sich auf einer Kreisbahn bewegen, die erforderlichen Zentripedalkräfte aufbauen. Mahlkörper, die beispielsweise durch bewegte Werkzeuge von ihrer Kreisbahn ver drängt werden, besitzen zwar noch eine Geschwindigkeit, erzeugen jedoch keinen Kontaktdruck auf die nächstfolgende Mahlkörperschicht in Richtung steigendem Radius. Hierbei ist es unerheblich, ob die Drehzahl des Werkzeuges größer oder kleiner ist als die Mahlkammerdrehzahl, wenn sie nur gleichsinnig ist.It is important that this relative movement and mixing movement with the same direction of rotation for chamber rotation is generated, since only grinding media that move on a circular path, build up the necessary centripetal forces. Grinding bodies which ver. From their orbit ver by moving tools are still at a speed, but do not produce any Contact pressure on the next grinding media layer in the direction of increasing Radius. It is irrelevant whether the speed of the tool is greater or is lower than the grinding chamber speed if it is only in the same direction.
Die technische Lösung des Einleitens einer Relativbewegung in die durch Auszentri fugieren komprimierte Mahlkörperstruktur läßt sich mit den oben beschriebenen, unterschiedlichen Varianten erreichen.The technical solution of initiating a relative movement in the eccentric can be compressed with the above described, achieve different variants.
In Fig. 2 ist eine mögliche Ausführungsform eines Rotors 2 dargestellt. Der Rotor 2 ist an der nach unten geschlossenen Hohlwelle 5 angeschlossen. Die Hohlwelle 5 weist seitliche Öffnungen 39 auf, an die sich zwei oder mehrere Rohre 41 anschließen. An den äußeren Enden der Rohre 41 ist eine hohle ringförmige Scheibe 42 vorgesehen. Auf der hohlen Scheibe 42 sind als Rührwerkzeuge dienenden Stäben 43 ange bracht. Das Mahlgut kann somit von der Hohlwelle 5 durch die Rohre 41 über die Hohlräume 26 aufweisende Scheibe 42 nach außen befördert werden.In Fig. 2 shows a possible embodiment of a rotor 2 is shown. The rotor 2 is connected to the hollow shaft 5, which is closed at the bottom. The hollow shaft 5 has lateral openings 39 , to which two or more tubes 41 are connected. A hollow annular disc 42 is provided at the outer ends of the tubes 41 . On the hollow disc 42 serving as stirring bars 43 are introduced . The ground material can thus be conveyed to the outside from the hollow shaft 5 through the tubes 41 via the disc 42 having cavities 26 .
Gemäß einer weiteren Variante ist in Fig. 3 ein exzentrisch gelagerter Rotor gezeigt. Die Hohlwelle 5 weist eine Exzentrizität e auf. Der Rotor 2 ist vor dem unteren Teil der Hohlwelle 5 drehbar gelagert. Der Rotor 5 wird hierbei über die Mahlkörpertau chung mitgeschleppt. Die Drehzahl der Hohlwelle liegt von 0 (Stillstand) bis zur Dreh zahl der nicht dargestellten Mahlkammer. Die Mahlgutzufuhr geschieht über das un tere Ende der Hohlwelle 5 durch den Rotor nach außen in die Mahlkammer.According to a further variant, an eccentrically mounted rotor is shown in FIG. 3. The hollow shaft 5 has an eccentricity e. The rotor 2 is rotatably supported in front of the lower part of the hollow shaft 5 . The rotor 5 is dragged along via the grinding body. The speed of the hollow shaft is from 0 (standstill) to the speed of the grinding chamber, not shown. The supply of regrind occurs via the lower end of the hollow shaft 5 through the rotor to the outside into the grinding chamber.
Eine andere bevorzugte Ausführungsform zeigt Fig. 4. Hierbei ist in der Hohlwelle 5 eine mit einem Balg versehene Kupplung 45 eingefügt. Unterhalb der biegeelasti schen Kupplung ist eine Unwuchtmasse 46 angeordnet, woran sich der eigentlich selbständig drehende Rotor 2 (wie in Fig. 3) anschließt. Auch hier kann der Rotor über die Mahlkörpertauchung mitgeschleppt werden. Der wesentliche Punkt ist, daß die Relativbewegung der Mahlkörper mit einem zu Kreisschwingungen m erregten Rotor 2 erreicht wird.Another preferred embodiment is shown in FIG. 4. Here, a coupling 45 provided with a bellows is inserted in the hollow shaft 5 . Below the flexurally elastic coupling, an unbalanced mass 46 is arranged, which is followed by the rotor 2 , which actually rotates independently (as in FIG. 3). Here, too, the rotor can be dragged along with the grinding media. The essential point is that the relative movement of the grinding media is achieved with a rotor 2 excited to circular vibrations m.
Die Fig. 5 zeigt eine weitere Variante für die Fahrweise. Dort ist in Form eines Dia grammes ein Brems-Beschleunigungszyklus dargestellt. FIG. 5 shows a further variant for driving. There, a brake acceleration cycle is shown in the form of a diagram.
Die Mahlkammer 1 wird zunächst auf eine maximale Drehzahl nTr-max beschleunigt und anschließend mittels der Bremsen 43, 43′ auf die Drehzahl nTr-min verzögert. Danach beginnt eine erneute Beschleunigungsphase der Mahlkammer 1 auf nTr-max.The grinding chamber 1 is first accelerated to a maximum speed n Tr-max and then decelerated to the speed n Tr-min by means of the brakes 43 , 43 '. Then a new acceleration phase of the grinding chamber 1 to n Tr-max begins.
Mit der gestrichelten Kurve ist der zeitliche Verlauf der Mahlkörperschüttung nMKS ge zeigt. Die Differenz der Kurven nTr - nMKS stellt den für die Scherung erforderliche Schlupf ± Δn dar.The dashed curve shows the course over time of the grinding media bed n MBS . The difference between the curves n Tr - n MKS represents the slip ± Δn required for the shear.
Beispielsweise können folgende Werte der verschiedenen Größen in Betracht kom
men:
nTR-max ≅ 1800 Umdrehungen min-1
nTR-min ≅ 500 Umdrehungen min-1
ΔtBr ≅ 5 s
ΔtBE ≅ 15 s
ΔAT ≅ 20 s.For example, the following values of the different sizes can be considered:
n TR-max ≅ 1800 revolutions min -1
n TR-min ≅ 500 revolutions min -1
Δt Br ≅ 5 s
Δt BE ≅ 15 s
ΔAT ≅ 20 s.
Hierbei sind unter den Bezeichnungen ΔtBr, ΔtBe und ΔT die verschiedenen Zeiten der Bremsdauer, der Beschleunigungsdauer und der Gesamtdauer eines Zyklusses zu verstehen.The terms .DELTA.t Br , .DELTA.t Be and .DELTA.T are to be understood to mean the different times of the braking duration, the acceleration duration and the total duration of a cycle.
Eine andere Ausführungsform einer Rührwerksmühle zeigt Fig. 6. Die Hohlwelle 5 ist an ihrem unteren Ende geöffnet und seitlich geschlossen. Am unteren Ende schließt sich ein scheibenförmiger, mit Rührwerkzeugen versehener Rotor an. Der Rotor teilt die Mahlkammer in zwei Teilkammern 6 und 7. Der Produktverlauf geschieht hierbei in der Weise, daß das Mahlgut durch die Hohlwelle 5 über die untere Teilkammer 7 in die Mahlkörper 3 geführt wird. Anschließend gelangt das Mahlgut 4 in die obere Teilkammer 6 und dann durch die Öffnung 16 in den Auffangbehälter 14. Im Schema ist angedeutet, daß die untere Teilkammer 7 flüssigkeitsgefüllt, während die obere Teilkammer 6 im Zentrum als Folge des Mahlgutüberlaufs ein Gaspolster besitzt. Dies vermeidet die Anwendung einer Gleitringdichtung.Another embodiment of an agitator mill is shown in FIG. 6. The hollow shaft 5 is open at its lower end and closed on the side. At the lower end is a disk-shaped rotor with stirring tools. The rotor divides the grinding chamber into two subchambers 6 and 7 . The course of the product takes place in such a way that the regrind is guided through the hollow shaft 5 via the lower subchamber 7 into the grinding media 3 . The ground material 4 then passes into the upper partial chamber 6 and then through the opening 16 into the collecting container 14 . The diagram indicates that the lower subchamber 7 is filled with liquid, while the upper subchamber 6 has a gas cushion in the center as a result of the regrind overflow. This avoids the use of a mechanical seal.
Fig. 7 macht die Anwendung mehrerer Mahlkammern als Kaskade deutlich. Hierbei sind drei Kammern 1, 1′ und 1′′ übereinander parallel geschaltet, wobei über die ge meinsame Hohlwelle 5, jede Kammer 1, 1′ und 1′′ für sich mit Mahlgut versorgt wird. Alle Bezugszeichen in gestrichener wie ungestrichener Form entsprechen den Be zugszeichen von Fig. 1. Fig. 7 shows the use of several grinding chambers as a cascade. Here, three chambers 1 , 1 'and 1 ''are connected in parallel, one above the other, via the common hollow shaft 5 , each chamber 1 , 1 ' and 1 '' is supplied with regrind. All the reference numerals in the form of a strike and a strike are the same as the reference signs in FIG. 1.
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Representative=s name: FROMMHOLD, J., DR., PAT.-ASS., 38114 BRAUNSCHWEIG |
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