Die Erfindung betrifft eine Dispergiereinheit zum Dispergieren eines Aufgabestoffes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , eine Dispergiereinheit nach dem Oberbegriff des Anspruchs 3 sowie eine Dispergiervorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 13.

TECHNISCHER HINTERGRUND

Dispergiervorrichtungen werden verwendet, um Dispersionen, also heterogene Gemische aus mindestens zwei nicht oder nicht vollständig ineinander lösbaren Stoffen, zu erzeugen.

Dabei dient die Dispergiereinheit dazu, die Stoffe derartig in Bewegung zu versetzen, dass ein erster Stoff möglichst gleichmäßig in einem zweiten Stoff verteilt wird, und Agglomerate des zu verteilenden Stoffes aufzubrechen. Der Stoff, der in dem anderen verteilt wird, wird im Folgenden als Aufgabestoff bezeichnet. Der Stoff, in dem der Aufgabestoff verteilt wird, wird im Folgenden als Dispersionsmittel bezeichnet.

Grundsätzlich können sowohl der Aufgabestoff als auch das Dispersionsmittel alle drei Aggregatszustände einnehmen. Lediglich dann, wenn beide gasförmig sind, handelt es sich nicht um eine Dispersion. Die am häufigsten in industriellen Anwendungen vertretenen Dispersionen sind Emulsionen (flüssig/flüssig) sowie Suspensionen (fest/flüssig).

Bei den Suspensionen sind die festen Aufgabestoffe typischerweise fein und pulverförmig. Die Partikelgröße ist meist kleiner als 1 mm, oft sogar kleiner als 1/10 mm

Nicht zuletzt im Falle des Erzeugens einer Dispersion aus einem flüssigen Dispersionsmittel und einem im Wesentlichen festen Aufgabestoff wird das Dispersionsmittel zusammen mit dem Aufgabestoff in einen Behälter gefüllt. Dort werden der Aufgabestoff und das Dispersionsmittel derartig in Bewegung versetzt, dass der Aufgabestoff gleichmäßig im Dispersionsmittel verteilt wird.

STAND DER TECHNIK

Herkömmliche Dispergiereinheiten bestehen typischerweise aus einer von einer Antriebswelle angetriebenen Scheibe, die an ihrem Außenumfang zahnartige Strömungselemente aufweist und frei, ohne Korb, in der zu dispergierenen Masse kreist. Die Strömungselemente stehen häufig orthogonal oder nahezu orthogonal von der restlichen Scheibe ab und bewirken eine Verwirbelung des im Bereich der rotierenden Scheibe befindlichen Fluids. Durch die Rotation der Scheibe in dem mit Dispersionsmittel und Aufgabestoff gefüllten Behälter wird dann der gesamte Behälterinhalt in Bewegung versetzt. Dabei wird der Aufgabestoff im Dispersionsmittel verteilt. Der Grad der Vermischung nimmt dabei jedoch mit zunehmender Entfernung von der rotierenden Scheibe ab. Insbesondere am Rand des Behälters befindliche Agglomerate von Aufgabestoffpartikeln werden nicht oder nur bedingt aufgetrennt. Um eine möglichst feine Verteilung des Aufgabestoffes im Dispersionsmittel zu erhalten, ist deshalb eine relativ lange Vermisch-Dauer erforderlich. Darüber hinaus sind derartige herkömmliche Dispergiereinheiten ohne Korb darauf angewiesen, dass die zu dispergierende Massen eine bestimmte, nicht zu niedrige Viskosität aufweist, um in hinreichendem Maß durch die Scheibenrotation die für das fortschreitende Dispergieren erforderlichen Scherkräfte in die zu dispergierende Masse einbringen zu können.

Selbst bei hoher Viskosität der zu dispergierenden Masse reichen bei den korblos, nur mit einer kreisenden Scheibe arbeitenden Dispergierteinheiten die Scherkräfte allerdings nicht mehr aus um auch statt pulverförmigem auch körniges, grobkörniges oder gar stückiges Aufgabegut zu zerkleinern.

Es sind daher auch Dispergiereinheiten bekannt, bei denen ein Rotor in einem käfigartigen Korb rotiert. Der Rotor ist dabei typischerweise so gestaltet, dass er das außerhalb des Korbes befindliche Dispersionsmittel zusammen mit dem Aufgabestoff in den Korb fördert. Das zusammen mit dem Aufgabestoff in den Korb geförderte Dispersionsmittel wird dann zusammen mit dem Aufgabestoff durch die Öffnungen des Käfigs gedrückt. Dabei kommt es zu einer Zerkleinerung der Partikel des Aufgabestoffs an den Öffnungen des Käfigs. Bei derartigen Dispergiereinheiten wird im Regelfall darauf Wert gelegt einen engen Dichtspalt von kleiner als 2 mm, meist sogar nur im Bereich von 0,5 bis 1 mm, zwischen dem Rotor und dem Korb auszubilden. Dies geschieht, um den Durchfluss in diesem Bereich gering zu halten. Zudem wird oft ein Rotor verbaut, der die perforierte Fläche am Käfig überwiegend oder vollständig abdeckt bzw. überstreicht. Derartige Dispergiereinheiten haben zwar den Vorteil, dass sie eine relativ starke Strömung in Richtung des Korbes erzeugen, sodass auch eventuelle zunächst am Rand des Behälters befindliche Aufgabestoff- Agglomerate angesaugt und zerkleinert werden. Jedoch können die Agglomerate in Abhängigkeit von der Größe der Käfigöffnungen nur bis zu einem gewissen Grad aufgetrennt werden. Zwar führen kleinere Öffnungen grundsätzlich zu einer feineren Auftrennung, jedoch gehen kleinere Öffnungen gleichzeitig mit einem größeren Strömungswiderstand und daher mit einer geringeren Sogwirkung einher. Zudem führen zu kleine Käfigöffnungen unter Umständen zu einer Anlagerung von Aufgabestoffpartikeln und letztlich zum Verstopfen des Käfigs.

DAS DER ERFINDUNG ZUGRUNDE LIEGENDE PROBLEM

Angesichts dessen ist es die Aufgabe der Erfindung, eine Dispergiereinheit anzugeben, mit der sich eine hohe Sogwirkung bei gleichzeitig hochgradiger Auftrennung von Aufgabestoff-Agglomeraten realisieren lässt.

DIE ERFINDUNGSGEMÄSSE LÖSUNG

Erfindungsgemäß wird dieses Problem mit den Merkmalen des auf die Dispergiereinheit gerichteten Hauptanspruchs gelöst.

Dementsprechend erfolgt die Lösung des Problems mit einer Dispergiereinheit zum Dispergieren eines Aufgabestoffs in einem Dispersionsmittel. Die Dispergiereinheit umfasst einen auch im Betrieb stillstehenden Dispergierkorb, dessen Mantelfläche Auslassöffnungen aufweist. In manchen Applikations-Fällen weist die obere Stirnseite des Dispergierkorbes Durchbrüche oder Schlitze auf, im Einzelfall könnte die obere Stirnseite des Dispergierkorbs auch ganz offen sein. Vorzugsweise gilt aber: Eine Stirnseite des Dispergierkorbs ist überwiegend, im Wesentlichen oder vollständig geschlossen. In den Dispergierkorb ragt ein Wellenstummel einer Antriebswelle hinein. Dabei trägt der Wellenstummel innerhalb des Dispergierkorbs eine Dispergierscheibe. Die Dispergierscheibe rotiert im Betrieb und saugt dadurch aufgabestoffbefrachtetes Dispersionsmittel in den Bereich zwischen sich und der geschlossenen Stirnseite des Dispergierkorbs ein. Zum überwiegenden Teil fördert die Dispergierscheibe das eingesaugte Dispersionsmittel über die Auslassöffnungen in der Mantelfläche des Dispergierkorbs wieder aus diesem Bereich heraus.

Die Dispergiereinheit zeichnet sich bevorzugt dadurch aus, dass der Dispergierkorb auf seiner der Antriebswelle abgewandten Stirnseite offen ist - vollständig, ansonsten zumindest im Wesentlichen, bzw. zum überwiegenden Teil.

Die Dispergiereinheit zeichnet sich ferner dadurch aus, dass der lichte radiale Abstand zwischen dem größten Außenumfang der Dispergierscheibe bzw. bevorzugt deren Felgenkranz und der Innenumfangsfläche des Dispergierkorbs so groß ist, dass ein Spalt gebildet wird, über den ein mehr als nur unwesentlicher Teil, bevorzugt mindestens 15 %, besser mindestens 25 % des in den Dispergierkorb hineingeförderten Dispersionsmittels wieder aus dem Dispergierkorb abfließen kann. Die Dispergierscheibe ist dabei so aufgebaut, dass das in den Dispergierkorb hineingeförderte Medium im Wesentlichen durch die Dispergierscheibe bzw. deren Zentralbereich hindurch strömen kann. Dadurch behindern sich das in den Dispergierkorb einströmende und das am Außenumfang an der Dispergierscheibe vorbei in Axialrichtung der Dispergierscheibe aus dem Dispergierkorb ausströmende Dispersionsmittel nicht gegenseitig. Die Strömung in Richtung axial zur Dispergierscheibe hat den Vorteil, dass eventuell am Dispergierkorb angelagerte Aufgabestoffpartikel von ihr mitgerissen werden. Dadurch wird einer Verstopfung der Auslassöffnungen des Käfigs entgegengewirkt. Durch diese Strömung können auch angelagerte Partikel mitgerissen werden.

Zudem stellt sich in dem Spalt zwischen der Dispergierscheibe und der Innenmantelfläche des Dispergierkorbs eine Ringströmung in Umfangsrichtung der Dispergierscheibe ein. Diese hat zur Folge, dass ein Teil des mit dem Dispersionsmittel in den Spalt gelangten Aufgabestoffes in Folge von Zentrifugalkräften in Richtung der Innenmantelfläche des Dispergierkorbs beschleunigt wird. Aufgabestoff-Agglomerate prallen dann gegen die Innenmantelfläche des Dispergierkorbs bzw. gegen die Laibungsflächen der Öffnungen in der Mantelfläche des Dispergierkorbs und werden dabei aufgetrennt bzw. förmlich zertrümmert.

Bei alledem ist es so, dass die Dispergierscheibe die perforierte Fläche des Dispergierkorbs bevorzugt nicht oder bevorzugt jedenfalls nur zu einem kleineren Teil abdeckt bzw. überstreicht.

Auf Grund der erfindungsgemäßen Strömungsverhältnisse wird also eine gesteigerte Zahl zertrümmernd wirkender Kollisionen generiert, mit den Laibungsflächen und Öffnungen in der Mantelfläche des Dispergierkorbs aber auch mit den Zähnen oder sonstigen Prallelementen der Dispergierscheibe.

Auf Grund dessen stellen sich durch die erfindungsgemäße Dispergiereinheit auch bei gröberem, also ganuliertem oder gar stückigem Aufgabegut gute Dispergierergebnisse ein und zar auch dann, wen die Viskosität der zu dispergierenden Masse vergleichsweise niedrig ist.

Die Bezeichnung „aufgabestoffbefrachtet“ beschreibt den Zustand des Dispersionsmittels, in dem bereits Aufgabestoff im Dispersionsmittel enthalten ist, jedoch der Aufgabestoff noch nicht verteilt oder zerkleinert wurde.

Die Bezeichnung „Aufgabestoff-Agglomerate“ beschreibt nicht zwingend nur Feststoffe, sondern kann eine Ansammlung von flüssigen oder überwiegend flüssigen Stoffen bezeichnen.

BEVORZUGTE AUSGESTALTUNGSMÖGLICHKEITEN

Es besteht eine Reihe von Möglichkeiten, die Erfindung so auszugestalten, dass ihre Wirksamkeit oder Brauchbarkeit noch weiter verbessert wird.

So ist es besonders bevorzugt, dass die Dispergiereinheit ein Tauchrohr besitzt, in dem die angetriebene Antriebswelle rotieren kann. Dabei trägt das Tauchrohr den Dispergierkorb.

Das Tauchrohr steht still und verhindert, dass die rotierende Antriebswelle außerhalb des Käfigs Dispersionsmittel mitnimmt, uneffektiv verquirlt und radial abschleudert oder verspritzt. Dies hat eine Steigerung des Wirkungsgrades der Dispergiereinheit zur Folge.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Radkörper Speichen und vorzugsweise einen Felgenkranz. Idealerweise umfasst der Radkörper vier, zur Verringerung der Kavitationsgefahr im Speichenbereich besser nur drei Speichen. Im Bereich von deren radial äußerem Ende sind Zähne angebracht.

Der Radkörper, aus dem die Dispergierscheibe besteht, ist dabei als Nabe ausgeführt, die im montierten Zustand an der in den Dispergierkorb ragenden Antriebswelle befestigt ist. Für den Fall, dass der Radkörper einen Felgenkranz aufweist, sind die Zähne im Bereich der radial äußeren Außenumfangsfläche des Felgenkranzes angebracht. Die Speichen ermöglichen es dem aufgabestoffbefrachteten Dispersionsmittel, im Zentrumsbereich in Axialrichtung der Dispergierscheibe durch diese hindurch in den Dispergierkorb zu strömen.

Die Zähne bewirken eine zusätzliche Zerkleinerung der Aufgabestoff-Agglomerate. Die Zerkleinerung erfolgt zum einen dann, wenn Agglomerate auf die mit der Dispergierscheibe rotierenden Zähne aufprallen. Zudem bewirken die Zähne eine Verwirbelung des in der Nähe des Spaltes zwischen Dispergierscheibe und Dispergierkorb befindlichen aufgabestoffbefrachteten Dispersionsmittels. Dadurch werden die Aufgabestoff-Agglomerate gegeneinander und gegen die Innenmantelfläche des Dispergierkorbs bzw. die Laibungen seiner Öffnungen geschleudert und aufgetrennt. Um eine entsprechende Strömung zu erzeugen, verläuft idealerweise zumindest ein Teilbereich der Zähne parallel oder annähernd parallel zur Längsachse der Dispergierscheibe. Vorzugsweise stehen die Zähne dabei abwechselnd in entgegengesetzte Richtungen von der Dispergierscheibe ab. Dabei ist es auch denkbar, dass die Zähne unterschiedliche Geometrien oder unterschiedliche Größen aufweisen.

Idealerweise umfasst der Radkörper eine plattenartige Radscheibe mit Ausklinkungen. Die Ausklinkungen ermöglichen den Durchtritt des mit Aufgabestoff befrachteten Dispersionsmittels. Insbesondere ist es vorteilhaft, die Ausklinkungen so zu gestalten, dass eine

Rotationsbewegung der Dispergierscheibe eine Förderung des aufgabestoffbefrachteten Dispersionsmittels in den gewünschten Bereich bewirkt.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform sind die Speichen oder Ausklinkungen nach Art von Schaufelblättern angestellt. Bevorzugt sind sie in einem Winkel zwischen 27° und 33° zur Senkrechten auf die Antriebswellenlängsachse angestellt und zwar derart, dass sie das Dispersionsmittel im Wesentlichen oder zumindest überwiegend in Richtung der Antriebswellenlängsachse pumpen, in den Dispergierkorb hinein.

Wenn die bevorzugte, entsprechende Dimensionierung der Strömungswege umgesetzt wurde, dann pumpen die nach Art von Schaufelblättern gestalteten Speichen mehr Dispersionsmittel samt des darin enthaltenen Aufgabestoffs in den Bereich zwischen der geschlossenen Stirnseite des Dispergierkorbs und der Dispergierscheibe hinein, als durch die Auslassöffnungen im Mantel des Dispergierkorbs nach außen abgegeben werden kann.

Dies hat zur Folge, dass ein guter Teil des Dispersionsmittels nicht durch die Fenster in der Mantelfläche des Dispergierkorbs, sondern stattdessen durch den Spalt zwischen dem Außenumfang der Dispergierscheibe und dem Innenumfang des Dispergierkorbs aus dem Dispergierkorb herausgepresst wird.

Anmerkung: Im Prinzip soll möglichst alles angesaugte Material durch die Fenster im Korb.

Die dadurch verursachte transportiert verstärkt Aufgabestoff-Agglomerate in den Einwirkungsbereich der Zähne der Dispergierscheibe, wo ein Zertrümmern stattfindet. Das Zertrümmern erfolgt entweder durch die Zähne selbst oder dadurch, dass der Feststoff durch den Kontakt mit einem Zahn oder durch die mittelbare Einwirkung eines Zahns gegen die Laibung einer Auslassöffnung geschleudert wird.

Vorzugsweise erfüllt das Verhältnis zwischen dem größten Außendurchmesser GAD der Dispergierscheibe, die bevorzugt im Bereich ihres Außenumfangs mit einem Felgenkranz abschließt, und dem größten Außendurchmesser GAS, den die rotierenden freiliegenden Enden der Speichen beschreiben, folgende Beziehung: GAD/GAS = 1 ,48 bis 1 ,55.

Bei einem derartigen Verhältnis wird eine gute Förderleistung der Dispergierscheibe bezogen auf das von der Dispergierscheibe in den Dispergierkorb geförderte Dispersionsmittel gewährleistet. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist die durchgehende lichte Höhe HA der Auslassöffnungen bzw. jedenfalls derjenigen Auslassöffnungen, die die Dispergierscheibe als eine in Umfangsrichtung verlaufende Reihe aus mehreren Auslassöffnungen umgürten, mehr als nur unwesentlich größer als die Höhe h der Dispergierscheibe. Idealerweise ist die Höhe HA mindestens um den Faktor 2,2 größer als die Höhe h der Dispergierscheibe. Besser ist sie mindestens um den Faktor 4 und im Optimalfall mindestens um den Faktor 6 größer.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist der lichte radiale Abstand zwischen dem größten Außenumfang der Dispergierscheibe und der Innenumfangsfläche des Dispergierkorbs so groß, dass ein Spalt gebildet wird, über den auch große Partikel oder Agglomerate den Weg in den Dispergierkorb finden.

Generell lässt sich sagen, dass die Parameter des Dispergierkorbes und des Dispergierrades so gewählt werden, dass die Durchströmung des Dispergierkorbes möglichst dadurch zustande kommt, dass das Dispersionsmittel samt des darin enthaltenen Aufgabestoffs über die zumindest eine freie Stirnseite in den Dispergierkorb eintreten und ihn im Wesentlichen über seine durchbrochene Umfangsmateifläche wieder verlassen, anstatt über die Stirnflächen.

Der lichte radiale Abstand zwischen dem Außenumfang des Dispergierrades und der Innenumfangsmantelfläche des Dispergierkorbs beträgt dabei vorzugsweise mindestens 10 mm, besser mindestens 20 mm und idealerweise maximal 35 mm bzw. 30 mm.

In einer weiteren denkbaren Ausführungsform wird der Dispergierkorb an seiner geschlossenen Stirnseite durch einen konischen oder paraboloidartigen Reflektorkörper geschlossen. Der Reflektorkörper lenkt den von der Dispergierscheibe in axialer Richtung in den Raum zwischen der Dispergierscheibe und dem durch den Reflektorkörper verschlossenen Dispergierkorb geförderten Volumenstrom bevorzugt in Richtung seines Zentrums um. Dies führt zu besonders intensiver Verwirbelung und damit zu einer feineren Verteilung des Aufgabestoffes im Dispersionsmittel.

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform werden die Zähne von einem Felgenkranz getragen, mit dem sie einen Zahnkranz bilden. Dieser ist bevorzugt austauschbar, meist zerstörungsfrei austauschbar mit den Speichen der Dispergierscheibe verbunden.

So können je nach Anwendung Zahnkränze mit unterschiedlichen Zahngeometrien oder aus unterschiedlichen Materialien an der Dispergierscheibe angebracht werden. Zudem kann der Zahnkranz bei Verschleißerscheinungen ausgetauscht werden, ohne die gesamte Dispergierscheibe wechseln zu müssen.

Vorzugsweise weist die Dispergiervorrichtung einen Dispergierbehälter auf. Der Dispergierbehälter, im einfachsten Fall ein passend abgestimmter Eimer, hält das Dispersionsmittel und den Aufgabestoff. In den Dispergierbehälter wird der Dispergierkorb im Betrieb vollständig eingetaucht. Die Dispergiervorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass der Außendurchmesser des Dispergierkorbs genau, im Wesentlichen oder zumindest etwa das 0,5-Fache bis 0,6-Fache des Innendurchmessers des Dispergierbehälters beträgt.

Für den Fall, dass der Dispergierbehälter unrund ist, bezieht sich der Außendurchmesser des Dispergierkorbs auf dessen mittleren Außendurchmesser und der Innendurchmesser des Dispergierbehälters auf dessen mittleren Innendurchmesser.

SONSTIGES

Schutz wird auch beansprucht für eine Dispergiereinheit zum Dispergieren eines Aufgabestoffes in einem Dispersionsmittel mit einem Tauchrohr. In dem Tauchrohr kann eine motorisch angetriebene Antriebswelle rotieren. Dabei trägt das Tauchrohr einen auch im Betrieb stillstehenden Dispergierkorb. Die Mantelfläche des Dispergierkorbs weist Auslassöffnungen auf. Die dem Tauchrohr zugewandte Stirnseite des Dispergierkorbs ist überwiegend, im Wesentlichen oder vollständig geschlossen. In den Dispergierkorb ragt zudem ein Wellenstummel der Antriebswelle hinein. Dabei trägt der Wellenstummel eine Dispergierscheibe. Die Dispergiereinheit zeichnet sich dadurch aus, dass der Dispergierkorb auf seiner dem Tauchrohr abgewandten Stirnseite vollständig oder zumindest im Wesentlichen offen ist. Die Höhe H, welche die Erstreckung des Dispergierkorbs entlang der Antriebswellenlängsachse L bemisst, ist wesentlich, also mindestens um den Faktor 2,5 oder besser mindestens um den Faktor 4-6 größer als die größte Höhe h der Dispergierscheibe. Die Dispergierscheibe besteht aus einem Radkörper, der an seinem Außenumfang Zähne trägt.

Das Tauchrohr verhindert, dass die rotierende Antriebswelle außerhalb des Käfigs Dispersionsmittel mitnimmt, uneffektiv verquirlt und radial abschleudert oder verspritzt. Dadurch wird gewährleistet, dass nur oder zumindest überwiegend nur im Bereich der Zähne der Dispergierscheibe eine Radialbeschleunigung des aufgabestoffbefrachteten Dispersionsmittels stattfindet. Dies resultiert in einem höheren Geschwindigkeitsunterschied zwischen dem Dispersionsmittel und den von diesem mitgeführten Aufgabestoff-Agglomeraten und somit eine hohe Schlagwirkung bzw. eine bessere Auftrennung der Agglomerate.

Weiterhin wird Schutz beansprucht für ein Dispergiersystem, welches eine Dispergiereinheit nach Anspruch 11 umfasst. Das Dispergiersystem zeichnet sich dadurch aus, dass es mindestens einen zweiten, alternativ montierbaren Zahnkranz umfasst. Die Zähne des mindestens einen zweiten Zahnkranzes weisen eine andere Zahngeometrie auf als die Zähne des ersten Zahnkranzes.

Zudem wird Schutz beansprucht für eine Dispergiervorrichtung mit einer Dispergiereinheit nach einem der bereits aufgestellten Ansprüche. Die Dispergiervorrichtung zeichnet sich dadurch aus, dass sie einen Hochgeschwindigkeitsantrieb besitzt. Dieser lässt die Dispergierscheibe im Bereich ihres Außenumfangs mit einer Geschwindigkeit von mehr als 18 m/s und idealerweise bis zu 20 m/s rotieren, in manchen, dann aber nur noch bedingt optimalen Fällen bis zu 25 m/s.

FIGURENLISTE

Die Fig. 1 - 2 zeigen den Gesamtaufbau der Dispergiereinheit entsprechend eines ersten Ausführungsbeispiels.

Die Fig. 3 - 4 machen die Funktionsweise der Dispergierscheibe in Kombination mit dem Dispergierkorb deutlich, am ersten Ausfühungsbeispiel, stellvertretend für alle Ausführungsbeispiele.

Die Fig. 5 - 9 zeigen den Aufbau des Dispergierkorbs und des Tauchrohrs, am ersten Ausfühungsbeispiel, stellvertretend für alle Ausführungsbeispiele.

Die Fig. 10 - 12 zeigen den Aufbau der Dispergierscheibe, am ersten Ausfühungsbeispiel, stellvertretend für alle Ausführungsbeispiele.

Die Fig. 13 und 14 zeigen ein zweites Ausführungsbeispiel, das sich durch seinen in der Position verstellbaren Dispergierkorb auszeichnet und seine optionale äußere Schleuderscheibe.

Die Fig. 15 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel, das sich durch seine zusätzlich, korbinnere Schleuderscheibe auszeichnet.

Die Fig. 16 zeigt ein viertes Ausführungsbeispiel, das sich durch eine durchbrochene strinseitige Abdeckung des Dispergierkorbes auszeichnet.

ERSTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Dispergiereinheit wird anhand eines ersten Ausführungsbeispiels auf der Grundlage der Figuren 1 bis 12 erläutert.

Anhand der Figuren 1 und 2 lässt sich der grundlegende Aufbau der Dispergiereinheit 1 erläutern. Dabei sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle Elemente mit Bezugszeichen versehen.

Im Betrieb befindet sich die Dispergiereinheit 1 in einem Behälter mit den zu dispergierenden Stoffen, wobei der Dispergierkorb 2 mitsamt der darin befindlichen Dispergierscheibe 5 vollständig in das Dispersionsmittel eingetaucht wird. Auf diese Art und Weise wird insgesamt gesehen ein Ensemble geschaffen, das man als Dispergiereinheit bezeichnen kann und auf das ganz am Ende der Beschreibung nochmals kurz eingegangen wird.

Das mit dem Dispergierkorb 2 verbundene, optionale Tauchrohr 6 ist mit dem Flansch 26 an dem im Betrieb in der Regel nicht mit Dispersionsmittel in Kontakt stehenden Gehäuseabschnitt 33 befestigt. Das Tauchrohr bildet i. d. R. eine Drehmomentstütze für den Dispergierkorb, hält ihn auch unter der Belastung des rotierenden Flüssigkeitsschwalls verdrehtest. Innerhalb des Tauchrohrs 6 verläuft die nicht dargestellte, jedoch mit gestrichelten Linien angedeutete Antriebswelle 4. Diese ragt an dem Dispergierkorb 2 zugewandten Ende des Tauchrohrs 6 aus diesem heraus und in den Dispergierkorb 2 hinein. An dem in den Dispergierkorb 2 hineinragenden Abschnitt der Antriebswelle 4 ist die Dispergierscheibe 5 angebracht. Die Höhe H (siehe Fig. 8) des Dispergierkorbs 2 ist dabei wesentlich größer als die maximale Höhe h (siehe Fig. 11 ) der Dispergierscheibe 5. Dadurch wird sichergestellt, dass die Dispergierscheibe 5 sich im montierten Zustand vollständig im Inneren des Dispergierkorbs 2 befindet.

Im Betrieb wird die Rotationsbewegung der Antriebswelle 4 auf die Dispergierscheibe 5 übertragen. Dabei wird das im Bereich der vom Tauchrohr 6 abgewandten Stirnseite des Dispergierkorbs 2 befindliche aufgabestoffbefrachtete Dispersionsmittel über die Speichen 9 durch die Dispergierscheibe 5 hindurch in den Bereich zwischen der Dispergierscheibe 5 und der dem Tauchrohr 6 zugewandten geschlossenen Stirnseite des Dispergierkorbs 2 gefördert. Um eine entsprechende Förderwirkung zu erzeugen, sind die Speichen 9 nach Art von Schaufelblättern ausgebildet. Der Großteil des in den Dispergierkorb 2 geförderten aufgabestoffbefrachteten Dispersionsmittels verlässt den Dispergierkorb 2 über die Auslassöffnungen 3. Die lichte Höhe HA (siehe Fig. 8) der Auslassöffnungen 3 ist dabei wesentlich größer als die maximale Höhe h der Dispergierscheibe 5. Dabei treffen einige der im Dispersionsmittel enthaltene Aufgabestoff-Agglomerate auf die Stege zwischen den Auslassöffnungen 3 des Dispergierkorbs 2. Durch das Aufschlagen werden die Agglomerate aufgetrennt.

Um den Grad der Auftrennung zu erhöhen, lässt sich die lichte Breite der Auslassöffnungen 3 variieren. Hierfür ist die mit den Auslassöffnungen 3 versehene Zylindermantelfläche des Dispergierkorbs 2 mit einer Korbwandverstärkung 12 ausgestattet. Die Korbwandverstärkung 12 ist ebenfalls mit Auslassöffnungen 3 versehen, die in ihrer Geometrie denen des Dispergierkorbs 2 gleichen. Um die lichte Breite der Auslassöffnungen 3 zu verändern, kann die Korbwandverstärkung 12 um die Längsachse L der Antriebswelle 4 herum verdreht werden. Befindet sich die Korbwandverstärkung 12 in der gewünschten Position, wird die mit der Korbwandverstärkung 12 rotationsfest verbundene Haltescheibe 13 mittels der Klemmschrauben 15 gegen eine weitere Rotation fixiert. Der maximale Verdrehwinkel, um den sich die Korbwandverstärkung 12 um die Längsachse L der Antriebswelle 4 verdrehen lässt, wird von der Länge der gebogenen Langlöcher 14 bestimmt.

Anhand der Figuren 3 und 4 lässt sich die Funktionsweise der Dispergierscheibe 5 in Kombination mit dem Dispergierkorb 2 erläutern.

Wie oben beschrieben, verlässt der Großteil des mittels der Dispergierscheibe 5 in den Dispergierkorb 2 geförderten Dispersionsmittels den Dispergierkorb 2 über die Auslassöffnungen 3. Zwischen dem größten Außenumfang GAD der Dispergierscheibe 5 und der Innenumfangsfläche des Dispergierkorbs 2 befindet sich jedoch ein Spalt, über den ein nicht unerheblicher Teil des aufgabestoffbefrachteten Dispersionsmittels den Dispergierkorb 2 verlässt. Der besagte Spalt lässt sich gut anhand der Figuren 4 und 5 erkennen.

Die Geometrie der Dispergierscheibe 5 und des Dispergierkorbs 2 ist so aufeinander abgestimmt, dass die Dispergierscheibe 5 mehr aufgabestoffbefrachtetes Dispersionsmittel in den Bereich zwischen ihr und der dem Tauchrohr 6 zugewandten geschlossenen Stirnseite des Dispergierkorbs 2 fördert, als durch die Auslassöffnungen 3 aus dem Dispergierkorb 2 abfließen kann. Dies hat zur Folge, dass der Teil des aufgabestoffbefrachteten Dispersionsmittels, welcher den Dispergierkorb 2 nicht über die Auslassöffnungen 3 verlässt, in den Bereich des Spaltes zwischen der Dispergierscheibe 5 und der Innenmantelfläche des Dispergierkorbs 2 gedrückt wird.

Dabei entsteht eine Strömung in Richtung parallel zur Längsachse L der Antriebswelle 4, die verstärkt Feststoffe bzw. Aufgabestoff-Agglomerate in den Einwirkungsbereich der Zähne 8 der Dispergierscheibe 5 fördert. Dieser Effekt lässt sich zudem durch die bereits beschriebene Variierbarkeit der lichten Breite der Auslassöffnungen 3 des Dispergierkorbs 2 verstärken. Die mit der Dispergierscheibe 5 rotierenden Zähne 8 kollidieren dann entweder mit den Aufgabestoff-Agglomeraten oder bewirken eine Verwirbelung, die die Agglomerate in Richtung der Laibungen der bzw. Stege zwischen den Auslassöffnungen 3 befördert. In beiden Fällen findet ein Zertrümmern der Agglomerate statt.

Die Dispergierscheibe 5 wird mit der Befestigungsschraube 16 in Kombination mit der Haltescheibe 17 an der Antriebswelle 4 befestigt. Die Verdrehsicherung der Dispergierscheibe 5 auf der Antriebswelle 4 erfolgt mittels einer Passfederverbindung.

Um zu verhindern, dass Dispersionsmittel in das Innere des Tauchrohrs 6 gelangt, wird das Tauchrohr 6 optional mit einem Radialwellendichtring 18 oder mit einer Spaltdichtung abgedichtet. Eine weitere Dichtungsoption wird später noch im Rahmen der Varianten angesprochen. Die Lagerung des Radialwellendichtrings 18 erfolgt über die Positionierringe 19. Diese sind mittels der Befestigungsschrauben 20 am Dispergierkorb 2 befestigt. Die Lauffläche 22 für die Dichtlippe des Radialwellendichtrings 18 wird von der Hülse 21 bereitgestellt. Die Hülse 21 ist auf die Antriebswelle 4 geschoben und dort mittels Schrauben festgeklemmt, die in die Gewindebohrungen 24 geschraubt werden. Um den Spalt zwischen der Hülse 21 und der Antriebswelle 4 abzudichten, sind in der Hülse 21 zwei Nuten 23 vorgesehen, in die jeweils ein O-Ring eingelegt werden kann.

In den Figuren 5 bis 9 wird der Aufbau des Dispergierkorbs 2 (ohne die Korbwandverstärkung 12) sowie die Verbindung des Dispergierkorbs 2 mit dem Tauchrohr 6 dargestellt. In Fig. 5 werden die Auslassöffnungen 3 und die Bohrungen 25 nur exemplarisch mit Bezugszeichen versehen.

Das Tauchrohr 6 ist mit dem Dispergierkorb 2 sowie mit dem Flansch 26 über jeweils eine umlaufende Schweißnaht verbunden. Im Flansch 26 sind drei Durchgangsbohrungen 28 für die Befestigung des Flansches 26 am Gehäuseabschnitt 33 der Dispergiervorrichtung vorgesehen. Die dem Tauchrohr 6 zugewandte geschlossene Stirnseite des Dispergierkorbs 2 ist mit dem restlichen Dispergierkorb 2 verschweißt. Es ist jedoch auch denkbar, diese zu verkleben oder lösbar (beispielsweise über eine Verschraubung) zu verbinden bzw. den Dispergierkorb 2 einstückig zu fertigen. Auf der dem Tauchrohr 6 zugewandten geschlossenen Stirnseite des Dispergierkorbs 2 sind zudem vier Gewindebohrungen 27 für die Klemmschrauben 15 sowie sechs Durchgangsbohrungen 25 für die Befestigungsschrauben 20 vorgesehen.

Der Aufbau der Dispergierscheibe 5 wird anhand der Figuren 10 bis 12 verdeutlicht. Die Dispergierscheibe 5 umfasst einen Radkörper 7, einen hieran angrenzenden Felgenkranz 10 und einen am Felgenkranz 10 angebrachten, mit den Zähnen 8 versehenen Zahnkranz 11 . Dabei ist es auch denkbar, dass der Zahnkranz 11 aus dem Felgenkranz 10 gebildet wird, an den die Zähne 8 unmittelbar befestigt werden. Der Radkörper 7 der Dispergierscheibe 5 wird von der Nabe 32 und den Speichen 9 gebildet. Die Dispergierscheibe 5 weist im Zentrum die Nabe 32 auf, die mit ihrer Bohrung 30 auf die Antriebswelle 4 geschoben wird. Um die Drehbewegung der Antriebswelle 4 auf die Dispergierscheibe 5 zu übertragen, ist in der Nabe 32 eine Passfedernut 29 vorgesehen, die im montierten Zustand mit einer entsprechenden Passfeder im Eingriff steht. Ausgehend von der Nabe 32 im Zentrum der Dispergierscheibe 5 verlaufen drei Speichen 9 radial nach außen. Diese sind nach Art von Schaufelblättern gestaltet, sodass sie bei einer Rotation der Dispergierscheibe 5 das unterhalb der Dispergierscheibe 5 befindliche Dispersionsmittel in den Bereich oberhalb der Dispergierscheibe 5 fördern. Der Zahnkranz 11 der Dispergierscheibe 5 ist über die Halteschrauben 31 mit dem Felgenkranz 10 verbunden.

ZWEITES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Die Figuren 13 bis 16 zeigen ein zweites, unter bestimmten technischen Gesichtspunkten abgewandeltes Ausführungsbeispiel.

Grundsätzlich gilt aber auch für dieses Ausführungsbeispiel das zuvor schon für das erste Ausführungsbeispiel Gesagte entsprechend - sofern sich nicht aus der nachfolgenden Beschreibung ausdrücklich etwas anderes ergibt.

Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass die Eintauchtiefe des Dispergierkorbs 2 - von einem vorgegebenen Gefäßrand aus gemessen - variiert werden kann.

Zu diesem Zweck ist ein ortsfest festsetzbarer Flanschkragen 34 vorgesehen. Er trägt einen mehrseitigen Ausleger, hier in Gestalt eines Dreiecksauslegers 35. An dem Ausleger bzw. Dreiecksausleger sind jeweils Haltestangen 36 befestigt. Deren anderes Ende ist jeweils am Dispergierkorb 2 verankert.

Typischerweise sind die Haltestangen 36 zerlegbar oder teleskopierbar ausgeführt. Bei diesem Ausführungsbeispiel besteht jede Haltestange aus einem ersten Abschnitt 36a und einen zweiten Abschnitt 36a. Zweckmäßigerweise hat jede Haltestange oder jeder ihrer Abschnitte 36a, 36b an seinem ersten Ende ein Bolzengewinde und an seinem zweiten Ende ein Mutterngewinde. So kann problemlos eine Verkettung zu einer Haltestange 36 der gewünschten Länge vorgenommen werden. In Fällen, in den gewünscht ist den Dispergierkorb 2 nur weniger tief eintauchen zu lassen, werden die zweiten Abschnitte 36b weggelassen bzw. abgeschraubt und der Dispergierkorb 2 wird direkt am Ende des ersten Abschnitts 36a verankert.

Gleichzeitig ist die Antriebswelle 4 ebenfalls längenveränderbar, also etwa teleskopierbar ausgeführt. Sie kann also durch Zusammenschieben entsprechend gekürzt werden. Der Klemmmechanismus 37 zum Festsetzen der entsprechend teleskopierten Antriebswelle ist in den Figuren 13 bis 17 andeutungsweise dargestellt.

Besonders günstig ist dabei, dass durch das Teleskopieren auch dann, wenn die Haltestangen 36 in vorbestimmter Länge verwendet werden, also etwa in ihrer langen Form unter Einsatz des ersten Abschnitts 36a und des zweiten Abschnitts 36b, eine Einstellung möglich ist. In diesem Fall kann nämlich die Dispergierscheibe 5 so eingestellt werden, dass sie innerhalb des Dispergierkorbs 2 die gewünschte Höhenlage einnimmt - etwa abhängig davon welche maximale Partikel- oder Agglomeratgröße im konkreten Fall zu erwarten ist und bewältigt werden muss.

Anhand dieser Figuren ist eine weitere Option recht gut sichtbar. Die Antriebswelle 4 kann mit einer Schleuderscheibe 38 ausgerüstet sein die unmittelbar oberhalb und außerhalb des Dispergierkorbs 2 auf ihr angeordnet ist. Diese Schleuderscheibe 38 sorgt dafür, dass auf der Oberseite des Dispergierkorbs 2 aufgrund von dessen geschlossener oder weitgehend geschlossener Stirnseite keine Art von nicht oder nur schwach strömenden „Totwasser“ entsteht, was in unerwünschter Art und Weise dazu führen würde, dass sich zu dispergierender Feststoff auf der Oberseite des Dispergierkorbs ablagert und sich so dem Dispergiert werden entzieht.

DRITTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Die Figuren 17 bis 20 zeigen ein drittes, unter einem bestimmten technischen Gesichtspunkt abgewandeltes Ausführungsbeispiel.

Grundsätzlich gilt aber auch für dieses Ausführungsbeispiel das zuvor schon für das erste und optional auch das für das zweite Ausführungsbeispiel Gesagte entsprechend - sofern sich nicht aus der nachfolgenden Beschreibung ausdrücklich etwas anderes ergibt.

Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass - typischerweise oberhalb der Dispergierscheibe 5 - eine weitere, innere Schleuderscheibe 39 vorgesehen ist, also eine weitere bzw. zweite, unabhängig von der ersten verkörperte Schleuderscheibe, die innerhalb des Dispergierkorbs 2 liegt. Diese innere Schleuderscheibe trägt dazu bei, dass der Drall des Dispergierguts innerhalb des Dispergierkorbs 2 noch vergrößert wird. Dadurch werden die Kollisionen zwischen den Partikeln bzw. Agglomeraten und dem besprochenen Mantel des Dispergierkorbs intensiviert, was die Dispergierwirkung verstärkt.

Gleichzeitig kann diese innere Schleuderscheibe 39 auch dazu verwendet werden die Öffnung an der oberen Stirnseite des Dispergierkorbs, durch die die Antriebswelle 4 hindurchtritt, abzudichten oder jedenfalls gegen Schwallaustritt zu schützen.

VIERTES AUSFÜHRUNGSBEISPIEL

Die Figuren 21 bis 24 zeigen ein viertes, unter einem anderen technischen Gesichtspunkt abgewandeltes Ausführungsbeispiel.

Grundsätzlich gilt aber auch für dieses Ausführungsbeispiel das zuvor schon für das erste und optional auch das für das zweite und/oder dritte Ausführungsbeispiel Gesagte entsprechend - sofern sich nicht aus der nachfolgenden Beschreibung ausdrücklich etwas anderes ergibt. Dieses Ausführungsbeispiel zeichnet sich dadurch aus, dass der von der Antriebswelle durchgriffene, stirnseitige Deckel des Dispergierkorbs ebenfalls eine Anzahl von Durchbrüchen aufweist, zusätzlich zu jenem, der die Antriebswelle passieren lässt. Die hier vorgesehenen Durchbrüche tragen nicht unbedingt unmittelbar zur Zerkleinerung von Partikeln oder Agglomeraten bei. Ihre Hauptwirkung ist mittelbarer Natur. Sie gewährleisten, dass auch Dispergiergut aus dem tendenziell ein „Totwasser“ bildenden Bereich oberhalb des Dispergierkorbs angesaugt und in den Dispergierkorb hineinbefördert wird, also sich nicht länger der Zerkleinerung entziehen kann. Die Durchbrüche sind bevorzugt, jeder für sich ringabschnittförmig. Idealerweise sind sie, einer in Umfangsrichtung hinter dem anderen, auf einer oder mehreren Kreisbahnen angeordnet, meist konzentrisch zur Antriebswelle 4.

VERSCHIEDENES

Der Vollständigkeit halber sei noch angemerkt, dass nötigenfalls auch Schutz für ein Dispergiersystem (mit einem das zu dispergierene Medium haltenden Behälter) im oben genannten Sinne beansprucht wird, das eine erfindungsgemäße Dispergiereinheit umfasst.

BEZUGSZEICHENLISTE

1 Dispergiereinheit

2 Dispergierkorb

3 Auslassöffnungen

4 Antriebswelle (angedeutet)

5 Dispergierscheibe

6 Tauchrohr

7 Radkörper

8 Zähne

9 Speichen

10 Felgenkranz

11 Zahnkranz

12 Korbwandverstärkung

13 Haltescheibe für Korbwandverstärkung

14 Gebogene Langlöcher

15 Klemmschrauben

16 Befestigungsschraube

17 Haltescheibe

18 Radialwellendichtring

19 Positionierringe

20 Befestigungsschraube

21 Hülse

22 Lauffläche für Radialwellendichtring

23 O-Ring-Nut

24 Gewindebohrungen

25 Bohrungen

26 Tauchrohrflansch

27 Bohrungen

28 Bohrungen

29 Passfedernut

30 Antriebswellenbohrung

31 Halteschrauben

32 Nabe des Radkörpers 33 Gehäuseabschnitt der Dispergiervorrichtung

34 Flanschkragen

35 Dreiecksausleger

36 Haltestange

36a Erster Abschnitt der Haltestange

36b Zweiter (meist kürzerer) Abschnitt der Haltestange

37 Klemmmechanismus

38 Schleuderscheibe

39 Innere, bzw. korbinnere Schleuderscheibe

H Höhe des Dispergierkorbs h Höhe der Dispergierscheibe

L Antriebswellenlängsachse

GAD Größter Außendurchmesser der Dispergierscheibe

GAS Größter Außendurchmesser der Speichen

HA Lichte Höhe der Auslassöffnungen