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Zentrifugalkolloidmühle.
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Vorliegende Erfindung betrifft eine neuartige Vorrichtung zur Herstellung
kolloider Dispersionen. Sie beruht auf der Beobachtung, daß Kreiselpumpen, insbesondere
Hochdruckkreiselpumpen, feste, flüssige oder gasförmige Substanzen in flüssigen
oder gasförmigen Dispersionsmitteln bis zur kolloiden Feinheit zu zerteilen vermögen.
Die Wirkungsweise solcher Maschinen als Nolloidmühlen kann durch Änderungen in der
Konstruktion verbessert und durch Kombination mit anderen Apparate für den Dauerbetrieb
und selbsttätige Speisung geeignet gemacht werden, wie im folgenden noch eingehend
beschrieben wird.
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Handelt es sich um die Herstellung von Emulsionen, so können gewöhnliche
einstufige Kreiselpumpen verwendet werden. Ihre Wirkung ist jedoch zu gering für
die Zerteilung fester Stoffe in flüssigen Dispersionsmis@teln.
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Es wurde gefunden, daß dieser Effekt erheblich verbessert werden kann,
wenn die Pumpen mit einem besonderen Zerstäubungswiderstand ausgerüstet werden.
Abb. I und 2 zeigen eine auf diese Weise aus einer Ereiselpumpe umgebauten Zentrifugalkolloidmühle.
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In dem zweiteiligen Gehäus, e 24 läuft das auf der Achse 23 befestigte,
mit den Schaufeln 21 versehene Schleuderrad 22 um. Dieses Rad ist exzentrisch im
Gehäuse angeordnet, so daß ein schneckenartiger freier Raum ents@eht, in den der
sogenannte Zerstäubungswiderstand 28 eingebaut ist. Er besteht aus einer Reihe von
Blechen, die mit ihren Schnittflächen dem Flüssigkeitsstrom entgegengerichtet sind,
so daß der Querschnitt das in Abb. 1 (28) dargestellte kammartige Aussehen hat.
Die einzelnen Bleche werden durch eine Grundplatte 29 zusammengehalten und sind
in ihrer ganzen Länge mit Schli@zen 19 (Abb. 2) versehen, Diese Schti. ze können
die verschiedensten Formen haben. Sollen die Bleche einen möglichst großen Widerstand
bieten, so gibt man der gegen den Flüssigkeitsstrom gerichteten Kante oder auch
den ganzen Blechen am besten eine mehr oder weniger wellige Form. Der Zerstäubungswiderstand
kann vor dem Zusammensetzen der beiden Gehäuseteile eingeschoben werden und läßt
sich jederzeit auswechseln. Die Mühle speist sich selbsttätig durch das Saugrohr
25 aus dem Gefäß 20 und drückt durch das Rohr 26 die fertige Dispersion hinaus.
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NVird das Schleuderrad 22 in genügend schnelle Bewegung versetzt,
so tritt eine saugende Wirkung am Rohr 25 und eine schleudernde in Richtung. des
Heberohres 26 auf.
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Während dieser Bewegung wird dem Flüssigkeitsgemisch eine außerordentlich
hohe Zahl von Schlägen durch die Flügel versetzt, wodurch gleichzeitig eine Dispergierung
bewirkt wird. Die Schlagwirkung wird durch den Widerstand 28 erhöht, gegen den die
Flüssigkeit mit großer Wucht geschleudert wird. Da diese Widerstandbleche senkrecht
zur Richtung des Flüssigkeitsstromes mit Schlitzen versehen sind, so wird dadurch
eine weitere Ausnutzung der Zentrifugalkraft für die Zertrümmerung des zu dispergierenden
Stoffes erzielt.
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An Stelle der in Abb. I und 2 dargestellten Zentrifugalkolloidmühle
kann man mit Vorteil auch mehrstufige Kreiselpumpen für den gleichen Zweck verwenden.
Dabei können die Widerstände in der letzten Stufe eingebaut werden. Die Anwendung
mehrstufiger Mühlen ist besonders deshalb günstig, weil dieselben bereits nach einem
Durchlauf dem zu zerkleinernden Stoff den nötigen Feinheitsgrad geben. Da solche
Maschinen für die verschiedensten Durchlaufmengen pro Stunde gebaut werden können,
ergeben sich sehr große Vorteile gegenüber den bekannten Kolloidmüheln. Zentrifugalkolloidmühlen
mit großer Stufenzahl arceiten unter sehr hohem Druck, daher können die Zers, täubungswiderstände
hier fehlen. Auch kann durch Änderung der Biegung der Schaufeln des Schleuderrades
eine erhöhte &chlagwirkung erzeugt werden, obwohl die Saug- und Druckwirkung
dadurch teilweise herabgesetzt wird.
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Mit mehrstufigen Maschinen kann man nicht nur kolloide Dispersionen
fester Stoffe herstellen, sondern dieselben auch wenn nötig ldlometerweit befördern,
eine Möglichkei;, die für die Kaolin-und Kohlenindustrie und viele andere Betriebe
von großer Wichtigkeit ist. Bei der Herstellung flüssiger Kohle
z.
B. kann gleichzeitig die Fabrikation des Produktes und seine Beförderung durch Röhren
etwa in die Bunker für flüssige Brennstoffe in Hafenanlagen vorgenommen werden.
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Kaolin kann im Kaolinbruch kolloidisiert und durch Röhren zur Weiterverarbeitung
nach der Fabrik geleitet werden.
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Eine Vorrichtung, die durch Zusenmenschalten einer Zentrifugalkolloidmühle
mi geeigneten Behältern die automatische Füllung bewirkt und somit für den Großbetrieb
geeignet ist, zeigt Abb. 3. Durch diese Anordnung wird die plötzliche Überlastung
und damit die starke Abnutzung der Mühle vermieden, die regelmäßig auftritt, wenn
man die Füllung einfach aus einem Gefäß vornimmt, das höher als die Mühle steht.
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Durch die im folgenden näher beschriebene Vorrichtung wird dieser
Fehler behoben.
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Das zu mahlende Gut gelangt je nach Stellung der Hähne 2 und 4 abwechselnd
aus den Rührkesseln I und 3 durch die Leitung 5 in den als Zuflußregler dienenden,
gegebenenfalls mit einem Rührwerk versehenen Behälter 6, aus dem es durch das Rohr
7 von der Zentrifugalkolloidmühie 9 angesaugt wird. Die in dem abgeschlossenen Zuflußregler
oberhalb der Flüssigkeit befindliche Luft, deren Druck durch ein Sicherheitsventil
geregelt werden kann, wirkt als Puffer, so daß durch diese Vorrichtung die automatische
Speisung der Zentrifugalkolloidmühle gewährleistet wird. Das Gut wird vermittels
der Flügel 10 unter gleichzei iger Dispergierung durch die Apparatur gedrückt und
in das Steigrohr 11 gepreßt. Ist der gewünschte Feinheitsgrad der Dispersion noch
nicht erreicht, so kann das Gut bei geöffneter Stellung der Hähne 12 und I3 durch
die Leitungen 14 und 5 wieder in den Behälter 6 und somit in die Mühle zurückgeführt
werden, oder auch zunächst in einen der Rührkessel I oder 3, wo gegebenenfalls Zusätze
gemacht werden können. Bei genügendem Feinheitsgrad dagegen wird es durch den geöffneten
Hahn I3 in den VorratsbehElter I8 befördert.
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In den Rührkes.seln I und 3 können abwechselnd Mahlchargen vorbereitet
werden, so daß der Mühle nach Beendigung eines Mahlganges sofort neues Gut zugeführt
werden kann.
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Die Zentrifugalkolloidmühle besitzt allen bereits bekannten Typen
gegenüber folgende Vorteile: 1. Die Zentrifugalkolloidrnühle bewirkt selbsttätig
eine stets gleichbleibende Belastung. Sie arbei.et daher mit gutem Nutzeffekt sowohl
hinsichtlich des Energieverbrauches als auch der Erzeugung gleichmäßiger Dispersionen.
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2. Die Zentri'ugalkolloidmühle erlaubt eine fortlaufende Arbeisweise
und ist unabhängig von Zuführungs-und Entleerungsapparaten, wie Pumpen usw. Sie
bewirkt näm. ich einer--seits durch Saugen selbsttätig ihre Füllung und andererseits
durch die Pumpwirkung wie Beförderung der Dispersion in be. iebige Vorratsgefäße.
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3. Die Zentrifugalkolloidmühle erfordert keine Kühlvorrichtungen
wie die alten Systeme, da infolge ihrer kontinuierlichen Arbeitsweise die zu bearbei
ende Masse nur kurze Zeit in der Mühle verbleibt.
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4. Die Zentrifugalkolloidmühle kann für große Stundenleistung gebaut
werden, sie erfordert für dieselbe Leistung weniger Kraft als die bekannten Mühlen,
da hier weniger schädliche Wirbelströme auftreten. Durch die Anwendung erhöhten
Druckes, d. h. größerer Pumphöhe, kann die Reibwirkung weitgehend verbessert werden;
dieselbe Wirkung wird auch durch Reihenschaltung mehrerer einzelner Zentrifugalflügel
erreicht. Alle diese Eigenschaften stellen Vorteile dar, die sich bei den bisher
bekannten Kolloidmüldentypen nicht verwirklichen ließen.