(19)
(11) EP 0 188 737 A2

(12) EUROPÄISCHE PATENTANMELDUNG

(43) Veröffentlichungstag:
30.07.1986  Patentblatt  1986/31

(21) Anmeldenummer: 85115934.3

(22) Anmeldetag:  13.12.1985
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)4B01F 7/16
(84) Benannte Vertragsstaaten:
AT BE CH DE FR GB IT LI LU NL SE

(30) Priorität: 23.01.1985 DE 3502153

(71) Anmelder: Röben Kolloid Entwicklung GmbH & Co. KG
D-2932 Zetel (DE)

(72) Erfinder:
  • Röben, Wilhelm
    D-2932 Zetel (DE)

(74) Vertreter: Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser Anwaltssozietät 
Maximilianstrasse 58
80538 München
80538 München (DE)


(56) Entgegenhaltungen: : 
   
       


    (54) Kolloidator zum Kolloidieren von fliessfähigen Materialien


    (57) Dieser Kolloidator, mit einem Aufnahmebehälter, der im Kopfbereich zur Einführung des Gutes geeignet ausgebildet ist, weist einen im Bodenbereich des Aufnahmebehälters drehbar angeordneten Rotor als Einwirkungsvorrichtung auf.
    Um einen Kolloidator zu schaffen, der für Reinigung und Reparatur sowie zum Ein- und Ausbringen des Gutes einen gut zugänglichen Aufnahmebehälterinnenraum aufweist und der ein geringes Gewicht sowie einen geringen Raumbedarf hat, ist der Kolloidator so ausgebildet, daß die Antriebswelle des Rotors durch den Boden des Aufnahmebehälters in seinem Kopfbereich mit einer durch einen Verschlußdeckel verschließbaren Öffnung versehen ist, und daß der Kolloidator wahlweise in eine Betriebsstellung, bei der die Öffnung obenliegt, oder in eine Entleerstellung, bei der die Öffnung untenliegt, führbar ist.




    Beschreibung


    [0001] Die Erfindung bezieht sich auf einen Kolloidator zum Kolloidieren von fließfähigen Materialien, mit einem Aufnahmebehälter, der im Kopfbereich zur Einführung der Materialien geeignet ausgebildet ist und mit einem im Bodenbe--eich des Aufnahmebehälters drehbar angeordneten Rotor als Einwirkungsvorrichtung.

    [0002] Eine Vorrichtung zum Herstellen hochwertiger Feststoff-Flüssigkeits-Gemische ist aus der DE-OS 33 06 071 bekannt. Ein zylindrischer Aufnahmebehälter ist mit einem motorisch antreibbaren Flügelrotor versehen. Die Antriebseinheit ist über dem Aufnahmebehälter angeordnet. Die Antriebswelle ist durch eine obere Abschlußwand in das Innere des Behälters geführt. Am unteren freien Ende der Antriebswelle sind diametral gegenüberliegende Rotorblätter angeordnet. Im Bodenbereich des Aufnahmebehälters ist eine Entnahmeöffnung vorgesehen, die mittels eines Schiebers verschließbar ist. Über ein daran angeschlossenes Leitungssystem ist entweder ein Rücktransport eines noch nicht kolloidalen Gemisches in den Aufnahmebehälter, oder die Entnahme des fertigen Gemisches möglich. Bei der hier beschriebenen koaxialen Anordnung der Antriebseinheit über dem Aufnahmebehälter ist das Behälterinnere nicht frei zugänglich. Dadurch wird die Behälterreinigung erschwert und bei Reparaturen am Rotor, der Antriebswelle oder am Behälterinnenraum ist eine aufwendige Demontage notwendig. Weiterhin nimmt die Antriebseinheit am Kopf des Aufnahmebehälters viel Platz ein, so daß zum Einführen von Material in den Behälter nur eine beschränkte Fläche verbleibt.

    [0003] Bei der mechanischen Einwirkung auf die zu bearbeitenden Materialien treten sehr hohe Kräfte und Momente an den Rotorblättern und in der sich weit in das Innere des Aufnahmebehälters erstreckenden Antriebswelle auf. Die bekannte Anordnung mit einer von oben in den Behälter eingeführten Antriebswelle ist deshalb konstruktiv und baulich aufwendig und teuer.

    [0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,einen Kolloidator der eingangs erläuterten Art zu schaffen, der bei einfachem Aufbau ein einfaches und schnelles Ein- und Ausbringen der Materialien ermöglicht, einen für Reinigung und Reparatur gut zugänglichen Behälterinnenraum aufweist, ein geringes Gewicht sowie einen geringen Raumbedarf hat und sich durch eine besonders betriebssichere und zuverlässige Wirkungsweise auszeichnet.

    [0005] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Antriebswelle des Rotors durch den Boden des Aufnahmebehälters nach außen geführt ist, daß der Aufnahmebehälter in seinem Kopfbereich mit einer durch einen Verschlußdeckel verschließbaren öffnung versehen ist, und daß der Kolloidator so ausgebildet ist, daß er wahlweise in eine Betriebsstellung, bei der die öffnung oben liegt, oder in eine Entleerstellung, bei der die öffnung unten liegt, führbar ist.

    [0006] Der erfindungsgemäße Kolloidator hat gegebüber dem Stand der Technik wesentliche Vorteile. Die im Behälterboden nach außen geführte Antriebswelle der Einwirkungsvorrichtung ist eine gewichtsmäßig leichte Konstruktion. Die Antriebswelle bildet einen kurzen Hebel der die zu übertragenden Kräfte und Momente niedrig hält. Weiterhin wird durch diese Anordnung der Welle der Behälterinnenraum für die zu bearbeitenden Materialien freigehalten, während eine von oben in den Behälter geführte und in einem Stützrohr gelagerte Antriebswelle das effektive Volumen des Aufnahmebehälters verkleinert. Ein weiterer Vorteil einer im Bodenbereich des Aufnahmebehälters nach außen geführten Antriebswelle ergibt sich dadurch, daß der Kopfbereich des Aufnahmebehälters mit einer großen Öffnung ausführbar ist, die einen freien Zugang zum Behälterinneren ermöglicht und im Betrieb mit einem Verschlußdeckel verschließbar ist. Durch die im Behälterboden nach außen geführte Antriebswelle und die dadurch erreichte freie Zugänglichkeit im Kopfberebh des Aufnahmebehälters besteht genügend Freiraum, die Materialien durch den Deckel hindurch ungehindert in den zentralen Bereich des Aufnahmebehälters einzubringen. Durch die schwenkbare Anordnung des Behälters wird erreicht, daß ein fertig bearbeitetes kolloidales Gemisch einfach und schnell durch Schwenken des Aufnahmebehälters aus seiner Betriebsstellung mit Öffnung obenliegend in eine Entleerstellung, mit Öffnung untenliegend, dem Behälter entnommen werden kann.

    [0007] Eine günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kolloidators wird dadurch erreicht, daß das Verhältnis der Höhe des Aufnahmebehälters zu dessen Innendurchmeser im Bereich von 0,70 bis 2,5 liegt. Durch die Einhaltung dieses Verhältnisses wird bei der Herstellung eines kolloidalen Gemisches die Ausbildung von Wirbelströmen im Behälter wirksam unterstützt.

    [0008] Mit Vorteil ist der erfindungsgemäße Kolloidator so ausgebildet, daß das Verhältnis des Innendurchmessers des Aufnahmebehälters zum Durchmesser des Rotors im Bereich von 1,10 bis 2,25 liegt. Dies bewirkt, daß alle Gemischteilchen durch das Wirken des Rotors beschleunigt werden und daß sich keine Ablagerungen an der Innenwand des Aufnahmebehälters bilden.

    [0009] Eine für die Herstellung eines kolloidalen Gemisches notwendige Umfangsgeschwindigkeit wird vorteilhaft dadurch definiert, daß die Drehzahl des Rotors in Abhängigkeit seiner Ausgestaltung zwischen 1.500 und 12.000 U/min. beträgt.

    [0010] Eine günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kolloidators wird dadurch erreicht, daß der Rotor mindestens zwei Flügel aufweist. Die Ausgestaltung der Einwirkungsvorrichtung als Flügelrotor ist durch Verwendung einfacher Bauteile eine kostengünstige Lösung. Dies wird mit Vorteil auch dadurch erreicht, daß die Flügel jeweils als einfache Platten ausgebildet sind.

    [0011] Mit Hilfe des Einstellwinkels der Flügel ist bei der Herstellung eines kolloidalen Gemisches eine Einflußnahme auf die Gemischteilchenbewegung in Richtung der Rotorachse möglich. Mit Vorteil liegt ein Einstellwinkel eines jeden Flügels in einem Bereich von 2° bis 18°

    [0012] Mit Vorteil ist der erfindungsgemäße Kolloidator so ausgebildet, daß jeder Flügel einen über seine Längserstreckung sich ändernden Einstellwinkel aufweist. Auf diese Weise kann erreicht werden, daß sich beim Betrieb in dem Kolloidator ein optimales Strömungsverhalten der fließfähigen Materialien ergibt. Ein derartiges optimales Fließverhalten kann z.B. durch ein mathematisches Rechenprogramm vorbestimmt werden, so daß dann durch einen entsprechenden Einstellwinkel jedes Flügels dieses Strömungsverhalten in sicherer Weise realisiert werden kann. Dabei erweist es sich als besonders vorteilhaft, daß der Einstellwinkel im Bereich der Drehachse am größten ist und zur Flügelspitze hin abnimmt. Eine derartige Ausgestaltung des Flügels weist somit die größte Steigung in der Nähe der Drehachse und die kleinste Steigung an der Spitze auf. Dadurch wird erreicht, daß der gesamte Flügel über seine gesamte Länge praktisch denselben Vorschub bzw. dieselbe Beschleunigung auf die einzelnen Partikel des fließfähigen Materials aufbringt. Ein zu kleiner Einstellwinkel im Bereich der Drehachse würde unter ungünstigen Umständen bedeuten, daß dort praktisch kein Schub bzw. Sog erzeugt wird, während an den Flügelspitzen durch den Flügel ein zu großer Schub oder Sog erzeugt bzw. eine zu große Beschleunigung auf die entsprechenden Partikel aufgebracht würde.

    [0013] Es erweist sich auch als besonders vorteilhaft, wenn der Einstellwinkel der Flügel veränderbar ist. Die Veränderbarkeit kann durch verschiedene bauliche Maßnahmen erreicht werden, wobei es prinzipiell möglich ist, die Veränderung des Einstellwinkels während des Betriebs des Kolloidators vorzunehmen oder sie andererseits vor Betriebsbeginn durch mechanisches Umstellen zu verändern.

    [0014] Eine für die Herstellung eines kolloidalen Gemisches günstige Ausgestaltung des Aufnahmebehälters wird erreicht, indem koaxial zum Rotor, an der Seite des Rotors, die dem Innenraum des Aufnahmebehälters zugewandt ist, ein rotationssymetrischer, sich zum Behälterinneren hin verjüngender Körper angeordnet ist. Mit einem derart strömungsgünstig ausgebildeten Umlenkkörper bilden sich bei der Herstellung des kolloidalen Gemisches Wirbelformen im Gemisch so aus, daß die Oberfläche im Querschnitt die Form einer Lemniskate annimmt. Eine solche Wirbelform ermöglicht hohe Teilchengeschwindigkeiten in dem zu bearbeitenden Gemisch.

    [0015] Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kolloidators wird auch dadurch erreicht, daß der Abstand des Rotors vom Aufnahmebehälterboden variabel ist. Ein derartig ausgestalteter Kolloidator kann in optimaler Weise an unterschiedliche Füllmengen und an unterschiedliches Füllmaterial angepaßt werden, wodurch der erfindungsgemäße Kolloidator praktisch universell einsetzbar wird. Die Höhenverstellung des Rotors kann auf vielfältige Weise vorsichgehen, etwa durch Absenken des Aufnahmebehälters relativ zum Rotor oder durch teleskopartiges Verschieben des Rotors auf seiner Drehachse. Durch diese Höhenverstellbarkeit wird sichergestellt, daß stets die für das jeweilige Füllmaterial bzw. für die jeweilige Füllmenge optimalen Strömungs- oder Verwirbelungsbedingungen in dem Aufnahmebehälter des Kolloidators vorliegen.

    [0016] Um eine möglichst optimale Wirkungsweise des Kolloidators zu erreichen, wird das Verhältnis des Durchmessers des Aufnahmebehälters zum Abstand der Flügel vom Behälterboden in einen Bereich von 4 bis 25 liegen. Dabei ist bei einem im wesentlichen zylindrischen Aufnahmebehälter dessen Innendurchmesser zugrundezulegen, bei einem Aufnahmebehälter, welcher eine nichtzylindrische Form aufweist, ist zur Bestimmung des eben genannten Verhältnisses der in der Drehebene des Rotors bzw. dessen Flügel vorliegende Durchmesser heranzuziehen.

    [0017] Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kolloidators wird dadurch erreicht, daß der Aufnahmebehälter mit mindestens je einer verschließbaren Materialzuführung und Materialabführung versehen ist. Diese Materialzuführung bzw. Materialabführung kann dabei entweder im Bodenbereich, im übergangsbereich zwischen Boden und Seitenwandung oder in der Seitenwandung des Aufnahmebehälters vorgesehen werden, ebenso ist es möglich, die Materialzuführung und die Materialabführung an verschiedenen Stellen des Aufnahmebehälters vorzusehen. Mit einem derartig ausgestalteten Kolloidator ist es möglich, einen quasi stationären Betrieb durchzuführen, d.h. es werden jeweils einzelne Chargen dem Kolloidator zugegeben und nach deren Bearbeitung aus dem Kolloidator entfernt, ohne daß es notwendig wäre, den Antrieb des Rotors abzuschalten. Ein derartiger Chargenbetrieb kann dabei ausschließlich durch diese ebengenannten Materialzuführung bzw. Materialabführung gewährleistet sein, es kann jedoch auch nützlich sein, mittels einer derartigen Materialzuführung den Kolloidator zu beschicken und ihn nach erfolgter Behandlung des fließfähigen Materials durch einen Kippvorgang zu entleeren. Insgesamt ergeben sich vielfältige Kombinationsmöglichkeiten, welche allesamt die universelle Einsetzbarkeit des erfindungsgemäßen Kolloidators weiterverbessern.

    [0018] Eine günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kolloidators zeichnet sich dadurch aus, daß eine von oben in den Aufnahmebehälter hineinragbare Materialzuführung zur Zufuhr von Material in den Bereich der Einflußzone des Rotors vorgesehen ist. Auf diese Weise kann während des Betriebs des Kolloidators zusätzliches Material, wie etwa Zuschlagstoffe in die Einflußzone des Rotors zugegeben werden. Da sich beim Betrieb des Kolloidators ein quasi stationärer Zustand des in ihm befindlichen fließfähigen Materials einstellt, ist es möglich, in die sogenannte "Saugzone" des Rotors diese Zuschlagsstoffe zuzuführen. Deshalb erweist es sich als besonders vorteilhaft, wenn die Materialzuführung bewegbar angeordnet ist, so daß der Zuführungsort für die Zuschlagsstoffe der jeweiligen Füllmenge und dem jeweiligen Füllmaterial in leichter Weise angepaßt werden kann. Diese von oben erfolgende Materialzuführung kann dabei, je nach Anwendungsgebiet, einzeln oder im Zusammenhang mit der oben beschriebenen Materialzufuhr bzw. Materialabfuhr zur Anwendung gelangen. Die Zugabe von Zuschlagsstoffen ist sowohl bei einem quasi stationären Chargenbetrieb sowie bei einem normalen Einsatzbetrieb des Kolloidators verwendbar. Des weiteren ist es möglich, mit der von oben ermöglichten Materialzuführung anstelle von Zuschlagsstoffen, zu denen etwa auch eine Wasserzugabe in unterschiedlicher Temperatur z.B. über 70°C zu zählen wäre, auch Wasserdampf mit Temperaturen über 100°C zuzuführen. Eine derartige Wasaerdampfzufuhr kann, je nach Anwendungsgebiet, zu einer schnelleren Verfestigung des fließfähigen Materials oder zu einer "Keimbildung" analog der Erstarrung bei Metallen in dem Material führen. Die Wasserdampfzufuhr kann auch zu einer Abtötung von in dem fließfähigen Material enthaltenen Krankheitskeinem oder ähnlichem verwendet werden.

    [0019] Es erweist sich als vorteilhaft, wenn die Materialzuführung nur bei ihrer Verwendung in den Behälter hineinragt und bei Nichtbenutzung aus dem Behälter entfernt wird, um den Kolloidationsvorgang nicht zu stören.

    [0020] Bei verschiedenen Anwendungsgebieten des erfindungsgemässen Kolloidators und bei entsprechender Ausgestaltung der zu behandelnden fließfähigen Materialien kann es günstig sein, in den Materialien enthaltene Gase während des Betriebs des Kolloidators abzuführen. Zu diesem Zweck kann eine mit dem Innenraum des Aufnahmebehälters in Zusammenwirkung bringbare Vakuumpumpe vorgesehen werden. Um einen wirkungsvollen Betrieb der Vakuumpumpe zu gewährleisten, ist es dabei jedoch nötig, den Aufnahmebehälter mit Hilfe des Deckels dicht zu verschließen. Durch den in dem Innenraum des Behälters entstehenden Unterdruck kann erreicht werden, daß sich das Porenvolumen des fließfähigen Materials vor oder während des Kolloidationsvorganges auf ein Maß reduzieren läßt, welches mit den bisher bekannten Kolloidatoren nicht realisierbar ist.

    [0021] Nach erfolgter Kolloidation ist es mittels der Vakuumpumpe möglich, das vorliegende Porenvolumen zu verringern oder das erzielte Porenvolumen aufrechtzuerhalten.

    [0022] Mit Vorteil ist bei dem erfindungsgemäßen Kolloidator in dem Verschlußdeckel ein Sichtfenster vorgesehen, durch welches das Bedienungspersonal die Vorgänge im Inneren des Aufnahmebehälters während des Betriebs des Kolloidators überwachen können, wodurch sie in der Lage sind, die Betriebsbedingungen den jeweiligen Verhältnissen anzupassen und somit den ganzen Kolloidiervorgang weiter zu optimieren.

    [0023] Bei dem erfindungsgemäßen Kolloidator ist es weiterhin vorteilhaft, im Verschlußdeckel eine Reinigungsvorrichtung anzuordnen. Eine derartige Reinigungsvorrichtung kann mit Wasser oder Druckluft oder mit Dampf oder mit sonstigen Reinigungsmitteln betrieben werden. Vorteilhafterweise wird die Reinigungsvorrichtung in Form einer Sprühdüse ausgebildet sein, welche eine Reinigung des entleerten Kolloidators in besonders einfacher Weise ermöglicht. Bei Verwendung einer derartigen Reinigungsvorrichtung ist natürlich die Möglichkeit einer Materialabfuhr aus dem Bodenbereich des Kolloidators besonders zweckmäßig, jedoch ist eine derartige Ausgestaltung nicht unabdingbar notwendig.

    [0024] Mit Vorteil ist der Kolloidator auch so ausgebildet, daß zwischen Behälterboden und Rotor ein Verdrängungskörper angeordnet ist. Mittels dieses Verdrängungskörpers, dessen genaue Dimensionen dem Abstand des Rotors von dem Behälterboden sowie dem Durchmesser des Rotors des Behälters angepaßt werden können, ist es möglich, den Totraum unterhalb des Propellers auszufüllen, wodurch unerwünschte Ablagerungen unbewegten Materials in diesem Totraum auf sichere Weise unterbunden werden.

    [0025] Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Aufnahmebehälters des erfindungsgemäßen Kolloidators wird auch dadurch erreicht, daß an der Innenwand des Aufnahmebehälters mindestens eine Umlenkvorrichtung angeordnet ist. Die Umlenkvorrichtung ist so ausgebildet, daß die vom Rotor beschleunigten Gemischteile die in spiralförmigen Bahnen an der Behälterinnenwand ho.chwandern strömungsgünstig, d.h. mit großer Geschwindigkeit und geringem Energieverlust, umgelenkt werden und in den Wirkungsbereich des Rotors zurückgeführt werden.

    [0026] Mit Vorteil ist der erfindungsgemäße Kolloidator auch so ausgebildet, daß der Aufnahmebehälter ausbauchend ausgestaltet ist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann die Behälterform der sich beim Kolloidationsvorgang einstellenden Strömungsform des fließfähigen Materials in optimaler Weise anpassen, wodurch Totzonen, in welchen das Material ohne Bewegung, und damit ohne Einfluß durch den Rotor sich befindet,ausgeschlossen werden.

    [0027] Eine einfache und kostengünstige Ausführungsform des Rotors wird vorteilhaft dadurch erreicht, daß alle Flügel in einer Ebene liegen.

    [0028] Eine andere günstige Ausgestaltung wird dadurch erreicht, daß die Flügel in Richtung zur Rotorachse derart versetzt angeordnet sind, daß ein der Behälterinnenseite zugewandter Teil eines Flügels und ein dem Behälterboden zugewandter Teil eines benachbarten Flügels in derselben, zur Rotorachse senkrechten Ebene liegen. Durch diese Anordnung der Flügel werden die Gemischteilchen bei der Bearbeitung in Richtung der Rotorachse vom Rotor höher gefördert und somit die Strömung des Gemisches im Behälter beeinflußt.

    [0029] Die mechanische Beanspruchung der Behälterinnenwand durch das zu bearbeitende Gemisch ist im Bereich des Rotors am größten. Mit Vorteil wird daher der Aufnahmebehälter im Bereich des Rotors mit einer verstärkten Wandung versehen.

    [0030] Mit Vorteil wird eine günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kolloidators dadurch erreicht, daß der Aufnahmebehälter mit dem Rotor, die Antriebswelle und der Motor eine Einheit bilden, die um eine horizontale Achse vorzugsweise durch ihren Schwerpunkt, drehbar angeordnet ist. Dadurch können zwischen dem Rotor und dem Motor einfache Übertragungselemente eingesetzt werden.

    [0031] Eine schmalbauende Ausführungsform des erfindungsgemäßen Kolloidators mit einem einfachen Rahmen in dem der Behälter und der Motor gehaltert sind, wird vorteilhaft dadurch erreicht, daß der Aufnahmebehälter und der Motor koaxial angeordnet sind. Eine günstige Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Kolloidators wird aber auch dadurch erreicht, daß der Aufnahmebehälter parallel zum Motor angeordnet ist und zwischen der Motorwelle und der'Rotorwelle ein übertragungselement angeordnet ist. Auf diese Weise wird eine sehr niedrige Bauhöhe erreicht und daher zusätzlich die Zugänglichkeit zum Behälterinneren verbessert.

    [0032] Eine günstige Ausgestaltung des Kolloidators wird fernerhin dadurch erreicht, daß ein in den Aufnahmebehälter einbringbarer, relativ zu diesem bewegbarer Abstreifkörper vorgesehen ist. Dieser Abstreifkörper, dessen Wirkungsweise mit einem Löffel vergleichbar ist, kann nach Entleerung des Aufnahmebehälters zur Reinigung der Behälterinnenwände verwendet werden, um diese von anhaftendem Material zu befreien. Eine Verunreinigung der Behälterinnenwände hätte eine ungewünschte Störung des Strömungsverhaltens des fließfähigen Materials während des Kolloidationsvorgangs zur Folge. Der Abstreifer, welcher vorteilhafterweise löffelähnlich ausgestaltet ist, kann zu seiner Relativbewegung zu dem Aufnahmebehälter in geeigneter Weise drehbar um die Behältersymmetrieachse ausgestaltet sein, es ist jedoch auch möglich, den Abstreifer feststehend auszubilden, und den Aufnahmebehälter in geeigneter Weise in Drehung zu versetzen. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Abstreifers kann dadurch gegeben sein, daß dieser zusätzlich mit Druckluft oder mit Dampf beaufschlagbar ist, d.h. mit entsprechenden Austrittsdüsen versehen ist, wodurch der Reinigungsvorgang zusätzlich erleichtert wird.

    [0033] Bei der Dimensionierung des erfindungsgemäßen Kolloidators, insbesondere bei der Festlegung des Rotoreinstellwinkels, des Abstands des Rotors vom Boden, seiner Drehgeschwindigkeit sowie der Füllmenge, mit der der Kolloidator mit fließfähigem Material beaufschlagt wird, muß das spezifische Gewicht dieses fließfähigen Materials bzw. seiner Einzelkomponenten Berücksichtigung finden. Im Hinblick auf diese Notwendigkeit erweisen sich die oben beschriebenen Vorteile des erfindungsgemäßen Kolloidators als besonders wertvoll, da dieser für ein weites Anwendungsfeld verwendbar ist.

    [0034] Im folgenden werden mehrere Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Kolloidators im Zusammenhang mit der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

    Fig. 1 einen Längsschnitt eines Kolloidators gemäß dem Stand der Technik,

    Fig. 2 einen Längsschnitt eines ersten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kolloidators, mit koaxialer Anordnung von Aufnahmebehälter und Motor,

    Fig. 3 einen Längsschnitt eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kolloidators, bedem Aufnahmebehälter und Motor nebeneinander angeordnet sind,

    Fig. 4 einen Längsschnitt eines dritten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Kolloidators in schematischer Darstellung, und

    Fig. 5 ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kolloidators ebenfalls in schematischer Darstellung.



    [0035] In den Figuren sind gleich oder analog wirkende Bauteile stets mit denselben Bezugsziffern versehen.

    [0036] Der in Figur 2 dargestellte Kolloidator weist einen Aufnahmebehälter 1 auf, in dem im Bodenbereich ein Rotor 2 angeordnet. ist, der über eine Antriebswelle 3, die im Behälterboden nach außen geführt ist, mit dem Motor 9 in Verbindung steht. Der Aufnahmebehälter 1 und der Motor 9 sind in einem Rahmen 10 gehaltert, der in einem Ständer 12 drehbar angeordnet ist. Der Aufnahmebehälter 1 weist einen Verschlußdeckel 4 auf, der mit einer Reinigungsvorrichtung 5 versehen ist und mit gelenkig gelagerten Armen 8 am Ständer 12 befestigt ist. Die Arme 8 sind derart ausgebildet, daß sie die für die Reinigungsvorrichtung notwendigen Zuleitungen aufnehmen. Der Motor 9 ist koaxial mit dem Aufnahmebehälter 1 angeordnet. Zwischen dem Aufnahmebehälter 1 und dem Motor 9 ist eine Schwungscheibe 16 angeordnet. An einer dem Ständer 12 zugewandten Seite des Rahmens 10 ist ein Zahnrad 11 fest mit dem Rahmen verbunden. Ein Motor 14 ist am Ständer derart befestigt, daß ein vom Motor 14 angetriebenes Ritzel im Eingriff mit dem Zahnrad 11 steht. Mittels dieser Anordnung ist die Einheit aus Aufnahmebehälter und Motor aus der Betriebsstellung, bei der die Behälteröffnung obenliegt, in eine Entleerstellung, bei der die Behälteröffnung unteriliegt, schwenkbar. Der im Bodenbereich des Aufnahmebehälters 1 angeordnete Rotor 2 ist als Flügelrotor ausgebildet. Die Flügel sind einfache Platten, die die Rotorblätter bilden. Der Rotor weist mindestens zwei Rotorblätter auf, die entweder in einer Ebene senkrecht zur Rotorachse liegen oder derart entlang der Rotorachse versetzt angeordnet sind, daß ein der Behälterinnenseite zugewandter Teil eines Rotorblattes und ein dem Behälterboden zugewandter Teil eines benachbarten Rotorblattes noch in derselben zur Rotorachse senkrechten Ebene liegen. Koaxial zum Rotor ist an der Seite des Rotors, die dem Innenraum des Aufnahmebehälters 1 zugewandt ist, ein rotationssymetrischer, sich zum Behälterinneren hin verjüngender Körper 6 angeordnet. Dieser Körper 6 kann auch einstückig mit der Nabe des Rotors ausgebildet sein. Im Bereich des Rotors ist die Wand des Aufnahmebehälters verstärkt ausgeführt. Weiterhin ist am Innendradius des Behälters eine Umlenkvorrichtung 7 angeordnet. Diese Umlenkvorrichtung 7 besteht aus einer oder mehreren Umlenkflächen die kreisringförmig dem Innenradius des Aufnahmebehälters angepaßt sind und die einen Querschnitt aufweisen der der Form einer Lemniskate angenähert ist.

    [0037] Die im Aufnahmebehälter angeordneten, mechanisch hochbeanspruchten Teile z.B. die Rotorblätter und die Umlenkeinrichtung sind so im Behälter angeordnet, daß sie leicht und schnell auswechselbar sind. Der Verschlußdeckel 4 des Aufnahmebehälters kann auch mit einer Eingabeöffnung versehen sein, über die das zu bearbeitende Gut unmittelbar oder mittels einer Einführvorrichtung in den zentralen Bereich des Behälters eingebracht wird. Der Motor 9 des Kolloidators, der den Rotor 2 im Aufnahmebehälter antreibt kann als Elektromotor ausgeführt sein, der in Abhängigkeit vom Zustand des Gemisches regelbar ist.

    [0038] Der in Fig. 3 dargestellte Kolloidator weist eine Ausführungsform mit paralleler Anordnung von Aufnahmebehälter 1 und Motor 9 auf. Die dardurch erreichte niedrigere Bauhöhe macht eine andere Rahmenform 10' für die Halterung des Behälters 1 und des Motors 9 notwendig. Als übertragungselement zwischen Motorwelle und Rotorwelle ist ein Antriebsriemen 15 angeordnet. Der Rahmen 10' ist wie unter Fig. 2 beschrieben im Ständer 12 drehbar angeordnet.

    [0039] Die aufgezeigten Ausführungsformen beschreiben einen Kolloidator der mit mechanisch physikalischen Mitteln ein Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch in ein kolloidales System überführt. Zum Einbringen des Mischgutes in den Aufnahmebehälter wird dieser in seine Betriebsstellung geschwenkt. Das Feststoff-Flüssigkeits-Gemisch wird entweder bei abgenommenen Verschlußdeckel über die obenliegende öffnung, oder über eine Eingabeöffnung in einem entsprechend ausgebildeten Verschlußdeckel unmittelbar oder mittels einer Einführvorrichtung in den zentralen Bereich des Behälterinnenraums in den Wirkungsbereich des Rotors eingebracht. Während der Aufbereitungszeit werden den Feststoffteilchen von den Rotorblättern hohe Beschleunigungen aufgegeben, die zur Zerkleinerung der Feststoffe führen. Durch weitere Umwälzung des Gemisches findet durch das Zusammenwirken der Feststoffpartikel eine Zerreibung statt. Auf diese Weise werden Feststoffpartikel zu Feinstteilen mit einem Kornmaß von etwa 5 u oder weniger zerlegt. Um im Aufnahmebehälter eine gute Umwälzung des zu bearbeitenden Gemisches zu erreichen, ist am Innenradius des Behälters ein Umlenkblech(7) angeordnet und koaxial am Rotor ein Umlenkkörper angebracht. Die vom Rotor beschleunigten und entlang einer spiralförmigen Bahn an der Behälterinnenwand nach oben wandernden Gemischteilchen werden am Umlehkblech umgelenkt und erneut dem Wirkungsbereich des Rotors zugeführt. Eine auf diese Weise erzeugte Wirbelform im Behälter zeigt im Querschnitt die Form einer Lemniskate. Ist ein kolloidales Gemisch erreicht, so wird nach Abnahme des Deckels vom Aufnahmebehälter die Einheit bestehend aus Aufnahmebehälter und Motor 9 durch Betätigen des Motors 14 in eine Entleerstellung geschwenkt und das fertige Gemisch dem Behälter entnommen.

    [0040] In Figur 4 ist ein drittes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kolloidators dargestellt, wobei die Lagerung und Aufhängung des Aufnahmebehälters sowie der Antrieb des Rotors im einzelnen nicht nochmals gezeigt sind, da diese analog den Figuren 2 und 3 ausgeführt sind. Der in Figur 4 dargestellte Aufnahmebehälter 1 weist am übergangsbereich zwischen der Seitenwandung und dem Boden jeweils eine Materialzuführung 17 sowie Materialabführung 18 auf. Diese Materialzu- bzw. Abführungen sind in Form geeignet dimensionierter Rohre ausgebildet, welche fest an dem Aufnahmebehälter 1 befestigt sind. Die Materialzuführung und Materialabführung 17,18 sind jeweils mittels eines Schiebers 21 zu öffnen bzw. zu schließen. Die Ankopplung dieser Zu- bzw. Abführung und die Ausgestaltung des Schiebers erfolgt dabei derart, daß das Strömungsverhalten des fließfähigen Materials im Inneren des Aufnahmebehälters 1 nicht behindert wird. Weiterhin weist der Rotor 2 einen gewissen Abstand von dem Behälterboden auf, welcher, wie bereits oben beschrieben, abhängig ist von der Füllmenge bzw. der Füllhöhe fließfähigen Materials. Zur Vermeidung des Totraums unterhalb des Rotors 2 ist ein im wesentlichen kreisringförmiger Verdrängungskörper 22 vorgesehen, dessen genaue Dimensionierung den einzelnen Anwendungsfällen angepaßt werden kann. Der Verdrängungskörper 22 muß auch so ausgebildet sein, daß eine Befüllung bzw. Entleerung des Aufnahmebehälters 1 durch die Materialzuführung 17 bzw. Materialabführung 18 nicht behindert wird. Um den Aufnahmebehälter 1 mit diesen Zu- bzw. Abführungen 17,18 in geeigneter Weise, wie in den Fig. 2 und 3 dargestellt, um eine horizontale Achse kippen zu können, sind diese Zu- bzw. Abführungen 17,18 in nicht dargestellter Weise in die Lagerung des Rahmens 10 des Kolloidators integriert. Es ist aber auch genauso gut möglich, die Materialzufuhr bzw. Abfuhr 17,18 schlauchförmig auszugestalten, um damit die Kippbarkeit des Aufnahmebehälters 1 zu gewährleisten. In Figur 4 ist weiterhin eine Ausgestaltungsform des Verschlußdeckels 4 dargestellt, welcher mit einem Sichtfenster 20 versehen ist, durch welches das Bedienungspersonal in das Innere des Aufnahmebehälters 1 blicken kann, wenn der Verschlußdeckel 4 in seine Verschlußposition verfahren ist. (In Figur 4 ist der Verschlußdeckel 4 in einem etwas geöffneten Zustand dargestellt). Die Größe und Ausbildung des Sichtfensters 20 hängt von den jeweiligen Gegebenheiten ab, bevorzugterweise ist das Sichtfenster 20 aus einem Spezialglas gefertigt, welches sich durch besondere Kratzfestigkeit auszeichnet. Weiterhin weist der Verschlußdeckel 4 eine Reinigungsvorrichtung 5 auf, welche in ähnlicher Weise wie in den Figuren 2 und 3 dargestellt, zur Reinigung des Innenraums des Aufnahmebehälters 1 dienen kann. Eine derartige Reinigung wird vor allem dann in besonders nützlicher Weise durchgeführt, wenn der Kolloidator in einem quasi stationären Chargenbetrieb gefahren wird, bei welchem es nicht notwendig ist, den Verschlußdeckel 4 in der Leerphase zu öffnen, wobei in dieser Leerphase auch der Rotor 2 weiterhin angetrieben wird. Außerdem weist der Verschlußdeckel 4 eine Materialzuführung 19 auf, welche bewegbar durch den Verschlußdeckel 4 hindurchragt und so ausgestaltet ist, daß Zuschlagsstoffe während des Kolloidationsvorgangs in die Einflußzone des Rotors 2 zugeführt werden können. Die Materialzuführung 19 ist in geeigneter Weise relativ zu dem Verschlußdeckel 4 bewegbar, so daß ihre jeweilige Lage der Füllmenge und der Art des fließfähigen Materials angepaßt werden kann.

    [0041] Weiterhin ist in Figur 4 ein Abstreifkörper 23 dargestellt, welcher relativ zu dem Aufnahmebehälter 1 bewegbar ist und löffelartig nach der Entleerungsphase des Aufnahmebehälters 1 dessen Innenwände von restlichem fließfähigem Material reinigen kann. Während des Betriebs des Kolloidators wird der Abstreifkörper 23 aus dem Aufnahmebehälter 1 entfernt, um den Strömungsvorgang des fließfähigen Materials nicht zu stören. Die Relativbewegung zwischen dem Abstreifkörper 23 und dem Aufnahmebehälter 1 kann entweder dadurch realisiert werden, daß der Abstreifkörper 23 relativ zu der Symmetrieachse des Aufnahmebehälters 1 bewegt wird, oder daß der Abstreifkörper stillsteht, während der Aufnahmebehälter 1 in Drehung versetzt wird.

    [0042] In Figur 5 ist ein viertes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Kolloidators dargestellt, bei welchem der Aufnahmebehälter 1 eine ausbauchende Form aufweist. Die übrigen Bauteile des Kolloidators sind bei einem derartigen Aufnahmebehälter 1 analog zu den im Zusammenhang mit den Figuren 2 bis 4 beschriebenen Bauteilen anwendbar. Der in Figur 5 dargestellte Aufnahmebehälter 1 ist in seiner Form demStrömungsverhalten des fließfähigen Materials angepaßt, wobei insbesondere durch die sich nach oben verjüngende Form verhindert wird, daß sich im oberen Randbereich der Seitenwandung des Aufnahmebehälters 1 eine Totzone bildet, in welcher sich Material ansammelt, welches nicht durch den Rotor 2 in Bewegung gehalten wird. Somit kann bei dieser ausbauchenden Form des Aufnahmebehälters 1 auf die in den Figuren 2 und 3 dargestellte Umlenkvorrichtung unter Umständen verzichtet werden, wodurch sich die Reinigung des Aufnahmebehälters und dessen universelle Anwendbarkeit wesentlich verbessert.

    [0043] Die Erfindungs ist nicht auf die hier beschriebenen Ausführungsbeispiele beschränkt. Unter Beibehaltung der für die Lehre der Erfindung notwendigen Anordnung des Kolloidators sind vielfältige Variationsmöglichkeiten insbesondere bei der Ausgestaltung des Rotors und des Behälterinnenraums möglich. So ist es beispielsweise möglich, den Rotor so auszugestalten, daß seine Flügel in zwei im wesentlichen parallelen Ebenen angeordnet sind, wobei in jeder Ebene jeweils drei Flügel mit einem Winkel von etwa 120° zueinander vorgesehen sind, welche zu den jeweiligen Flügeln der anderen Ebene um etwa 60° versetzt sind. Eine günstige Ausgestaltung der Flügel kann sich, je nach Anwendungsbeispiel, daraus ergeben, daß die Vorderkante, in Drehrichtung gesehen, des jeweiligen Flügels höher liegt als dessen rückseitige Kante, wodurch auf der Oberseite des Flügels, ähnlich wie bei einem Flugzeugflügel, eine Unterdruckzone gebildet wird, welche das darüberliegende fließfähige Material zum Flügel hinsaugt. Durch die sich dabei bildende Saugzone kann es, unter bestimmten Anwendungsfällen, möglich sein, auf die im oberen Randbereich des Behälters 1 vorgesehene Umlenkung 7 zu verzichten, da durch die Saugzone sichergestellt ist, daß das Material wieder zum Propeller hin zurückfließt.


    Ansprüche

    1. Kolloidator zum Kolloidieren von fließfähigen Materialien, mit einem Aufnahmebehälter, der im Kopfbereich zur Einführung des Gutes geeignet ausgebildet ist, und mit einem im Bodenbereich des Aufnahmebehälters drehbar angeordneten Rotor als Einwirkungsvorrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß die Antriebswelle (3) des Rotors (2) durch den Boden des Aufnahmebehälters nach außen geführt ist, daß der Aufnahmebehälter (1) in seinem Kopfbereich mit einer durch einen Verschlußdeckel (4) verschließbaren Öffnung versehen ist, und daß der Kolloidator so ausgebildet ist, daß er wahlweise in eine Betriebstellung, bei der die Öffnung oben liegt, oder in eine Entleerstellung, bei der die Öffnung unten liegt, führbar ist.
     
    2. Kolloidator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Höhe des Aufnahmebehälters (1) zu dessen Innendurchmesser im Bereich von 0,70 bis 2,5 liegt.
     
    3. Kolloidator nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Innendurchmessers des Aufnahmebehälters (1) zum Durchmesser des Rotors (2) im Bereich von 1,10 bis 2,25 liegt.
     
    4. Kolloidator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Drehzahl des Rotors (2) in Abhängigkeit seiner Ausgestaltung zwischen 1.500 und 12.000 U/min. beträgt.
     
    5. Kolloidator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (2) mindestens zwei Flügel aufweist.
     
    6. Kolloidator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel als einfache Platte ausgebildet ist.
     
    7. Kolloidator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Einstellwinkel jedes Flügels in einem Bereich von 2° bis 18° liegt.
     
    8. Kolloidator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel einen über seine Längserstreckung sich ändernden Einstellwinkel aufweist.
     
    9. Kolloidator nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Einstellwinkel im Bereich der Drehachse am größten ist und zur Flügelspitze hin abnimmt.
     
    10. Kolloidator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet , daß der Einstellwinkel der Flügel veränderbar ist.
     
    11. Kolloidator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit des Rotors (2) zum Einstellwinkel der Flügel im Bereich von 50 bis 3.500 liegt.
     
    12. Kolloidator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß koaxial zum Rotor (2), an der Seite des Rotors (2), die dem Innenraum des Aufnahmebehälters (1) zugewandt ist, ein rotationssymmetrischer, sich zum Behälterinneren hin verjüngender Körper (6) angeordnet ist.
     
    13. Kolloidator nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet , daß der Abstand des Rotors (2) vom Aufnahmebehälterboden variabel ist.
     
    14. Kolloidator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Durchmessers des Aufnahmebehälters (1) zum Abstand der Flügel vom Behälterboden im Bereich von 4 bis 25 liegt.
     
    15. Kolloidator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß alle Flügel in einer Ebene angeordnet sind.
     
    16. Kolloidator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel in mehreren Ebenen angeordnet sind.
     
    17. Kolloidator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel in Richtung der Rotorachse derart versetzt angeordnet sind, daß ein der Behälterinnenseite zugewandter Teil eines Flügels und ein dem Behälterboden zugewandter Teil eines benachbarten Flügels in derselben zur Rotorachse senkrechten Ebene liegen.
     
    18. Kolloidator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Flügelbreite zur Flügeldicke in einem Bereich von 2 bis 10 liegt.
     
    19. Kolloidator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmebehälter (1) im Bereich des Rotors (2) mit einer verstärkten Wandung versehen ist.
     
    20. Kolloidator nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmebehälter (1) mit mindestens je einer verschließbaren Materialzuführung (17) und Materialabführung (18) versehen ist.
     
    21. Kolloidator nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialzuführung (17) und Materialabführung (18) im Bodenbereich des Aufnahmebehälters (1) angeordnet sind.
     
    22. Kolloidator nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialzuführung (17) und Materialabführung (18) im übergangsbereich zwischen Boden und Seitenwandung angeordnet sind.
     
    23. Kolloidator nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Materialzuführung (17) und die Materialabführung (18) im Bereich der Seitenwandung angeordnet sind.
     
    24. Kolloidator nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß eine von oben in den Aufnahmebehälter (1) hineinragbare Materialzuführung (19) zur Zufuhr von Material in den Bereich der Einflußzone des Rotors (2) vorgesehen ist.
     
    25. Kolloidator nach einem der Ansprüche 1 bis 24, gekennzeichnet durch eine mit dem Innenraum des Aufnahmebehälters(1)in Zusammenwirkung bringbare Vakuumpumpe.
     
    26. Kolloidator nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß im Verschlußdeckel (4) ein Sichtfenster (20) vorgesehen ist.
     
    27. Kolloidator nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß im Verschlußdeckel (4) eine Reinigungsvorrichtung (5) angeordnet ist.
     
    28. Kolloidator nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Behälterboden und Rotor (2) ein Verdrängungskörper (22) angeordnet ist.
     
    29. Kolloidator nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, daß ein in den Aufnahmebehälter (1) einbringbarer, relativ zu diesem bewegbarer Abstreifkörper (23) vorgesehen ist.
     
    30. Kolloidator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß an der Innenwand des Aufnahmebehälters (1) mindestens eine Umlenkvorrichtung (7) angeordnet ist.
     
    31. Kolloidator nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmebehälter (1) ausbauchend ausgestaltet ist.
     
    32. Kolloidator nach mindestens einem der Ansprüche 1 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmebehälter (1) mit Rotor (2), die Antriebswelle (3) und ein Motor (9) eine Einheit bilden, die um eine horizontale Achse, vorzugsweise durch ihren Schwerpunkt, drehbar angeordnet ist.
     
    33. Kolloidator nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmebehälter (1) und der Motor (9) koaxial angeordnet sind.
     
    34. Kolloidator nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der Aufnahmebehälter (1) parallel zum Motor (9) angeordnet ist und zwischen der Motorwelle und der Rotorwelle (3) eine Übertragungsvorrichtung (15) angeordnet ist.
     




    Zeichnung