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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Homogenisieren von Stoffen, z. B. pastösen Massen, und/oder zur Erzeugung von Emulsionen mit Tröpfchengrössen im um-Bereich. gemäss dem Oberbegriff von Anspruch 1.
Herkömmlich dient ein elektromotorisch angetriebenes Werkzeug mit einem koaxial ineinandergeschachtelten Rotor-Stator-System dazu, hindurchtretendes Mischgut durch Scherkräfte zwischen dicht benachbarten konzentrischen Zahnkörben, von denen zumindest einer rotierend angetrieben wird, zu homogenisieren und durch periodisch fluchtende Kanäle zu fördern. Je nach deren Geometrie und Bemessung treten am Scherspalt unterschiedliche Geschwindigkeits-Komponenten und Verwirbe- lungen auf.
Beispielsweise durch Veränderung der Schlitzbreite zwischen den Statorzähnen hat man gemäss DE 32 20 092 A1 eine Einstellbarkeit auf Mischgut unterschiedlicher Viskosität zu erzielen versucht. Eine Anhäufung und Festsetzung von MaterialRückständen in zwangsläufig vorhandenen Kammem, Winkeln und Spalten ist jedoch hygienisch ungünstig und beeinträchtigt auch den Wirkungsgrad.
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angebracht. Nach EP 0 290 033 81 wurde ein umsteuerbarer Antrieb für einen Rotor mit zweierlei Förderflächen vorgesehen, die in der einen Drehrichtung hauptsächlich nur verwirbeln und homogenisieren, in der anderen aber optimal pumpen sollen. Dies bedeutet für die Praxis, dass jeweils von Homogenisier- auf Pumpbetrieb und zurück umgeschaltet werden muss, wodurch der Zeitaufwand pro Charge naturgemäss steigt.
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Aus EP 0 801 974 A1 ist eine vergleichbare Vorrichtung mit einer drehbaren Absperrscheibe bekannt, die in Offenstellung ein internes Umwälzen des Mischgutes mit Rückförderung in die Nähe des Behälterbodens gestattet, während in Schliessstellung eine Durchfluss-Durchmischung und-Homogenisierung stattfindet, gegebenenfalls mit externem Umpumpen. Besonders in Umlenkbereiche mit niedrigeren Strömungsgeschwindigkeiten können sich allerdings Rückstände ansetzen, was die Reinigung erschwert. Die Verdrehbarkeit der Absperr-Scheibe durch den Drehimpuls des Produktes oder mittels Permanentmagneten hängt stark von den Eigenschaften des Mischgutes ab ; klebrige Stoffe lassen sich deshalb kaum (oder nicht gut) verarbeiten.
Eine Homogenisiereinrichtung gemäss DE 296 08 712 U1 hat Statoransätze und/oder Rotoransätze von Trapezform oder trapezähnlicher Gestalt, also mit Keilstrukturen, die den Strömungsverlauf dank unterschiedlicher Flächenanteile und Abreisskanten massgeblich beeinflussen. Lokal verschiedene Geschwindigkeiten bewirken hohe Scherkräfte und Verwirbelungen auch bei einem Dispergierer laut DE 296 08 713 U1, wobei eine Verstellung des Axialabstandes zwischen Stator und Rotor überproportionale Änderungen des Scherspaltvolumens herbeiführt.
Die Verarbeitung bestimmter Produkte blieb jedoch weiterhin problematisch. Um beispielsweise Pharmazeutika und Kosmetika wie Cremes, Lotionen usw. so zu behandeln, dass beim Gebrauch ein Gefühl von besonderer Geschmeidigkeit entsteht, ist oft der Zusatz von Wachs erwünscht. Das lässt sich bei hohem Wachsanteil nicht leicht bewerkstelligen, weil Wachs bei Raumtemperatur fest ist und daher üblicherweise zuerst aufgeschmolzen wird, ehe in einer- meist einstufigen - Dispergiermaschine die Vermischung mit einer heissen Emulsion aus Wasser und Öl erfolgt. Ist die Emulsion nicht warm genug, so agglomeriert das Wachs durch Abkühlung an dem Produkt. Das notwendige Erhitzen bedingt bei den gewöhnlich grossen Behältem hohen Energie- aufwand ; das Beheizen der üblichen Dampfmäntel ist auch zeitraubend.
Nachteilig ist ferner, dass flüchtige Bestandteile wie z. B. Duftstoffe entweichen können. Falls man bei der Vermischung grosse Wachspartikel akzeptiert, um auf die Erwärmung der Trägersubstanz zu verzichten, müssen die Partikel in einem folgenden Prozessschritt mittels einer Hochdruck-Homogenisiereinrichtung auf die gewünschte Grösse reduziert werden. Das bedingt extrem hohen apparativen Aufwand mit grossen Kosten.
Hier setzt die Erfindung an. Ziel ist es, unter Überwindung der Nachteile des Standes der Technik mit möglichst wirtschaftlichen Mitteln das Homogenisieren selbst
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schwieriger Produktbestandteile zu ermöglichen, gerade auch solcher, die ein unterschiedliches Temperaturverhalten aufweisen. Die benötigten Produktionsmittel sollen in Konstruktion und Fertigung möglichst einfach und im Betrieb dauerhaft zuverlässig sein. Angestrebt wird weitestgehend störungsfreie Benutzbarkeit mit minimalem Aufwand an Zeit und Energie, und zwar ohne Qualitätseinbussen. Zur Kostenersparnis und im Hinblick auf Umweltschutz ist der Energieverbrauch je Produktionszyklus zu minimieren.
Hauptmerkmal der Erfindung sind in Anspruch 1 angegeben Ausgestaltungen sind Gegenstand der Anspruche 2 bis 15 Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung, die zum Homogenisieren von Stoffen, z. B. pastösen Massen, und/oder zur Erzeugung von Emulsionen mit Tröpfchengrössen im um-Bereich dient und einen Dispergierer an oder in einem Behälter mit wenigstens einem Rotor-Stator-System nahe dem Behälterboden aufweist, mit einem Produktzufluss an der Oberseite und gegebenenfalls mit wenigstens einem in diesem oberen Zuflussbereich angeordneten Förderorgan. Dabei mündet im Einklang mit Anspruch 1 unterhalb des Rotors eine Zuführung für ein Reagenz, z. B. heisses Wachs, in eine Vorkammer, die über eine Rückführung mit einem Hauptraum an der Unterseite der Rotor-Stator-Anordnung strömungsverbunden oder-verbindbar ist.
Eine solche Vordispergierkammer erfordert sehr wenig Platz. Die energetisch überaus vorteilhafte Vorrichtung zeichnet sich durch zweistufige Erzeugung definierter Teilströme aus, indem in einem ersten Prozessschritt aus einer Reagenz- oder Wachslösung ein Vorprodukt erzeugt und dieses in einem zweiten Prozessschritt dem Trägersubstanzstrom hinzugefügt wird. Ein grosser Vorteil dieses Tellstrom-Verfahrens besteht darin, dass die Trägersubstanz nicht auf Wachs-Schmelztemperatur gebracht werden muss, sondern Raumtemperatur behalten kann. Das entstehende Produkt hat dennoch sehr hohen Homogenitätsgrad, weil sich die Tröpfchengrösse durch Einstellung der Energiedichte erzeugnisgerecht steuern lässt ; es erfüllt daher alle Qualitäts-Anforderungen. Zuerst wird ein heisser Reagenz- bzw.
Wachsstrom mit einem dosierten Teilstrom der kalten Trägersubstanz in dem Vordispergierraum vereinigt und-unter Einbringung der für die Tröpfchengrösse notwendigen Energie - dispergiert, worauf das Gemisch mit einem Trägersubstanz-Hauptstrom vermengt und zur Erzeugung des Endprodukts nachvermischt wird
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Nach Anspruch 2 ist die Vorkammer im äusseren Bereich des Rotors zwischen seiner Unterseite und einem äusseren Statorring angeordnet bzw. ausgebildet, der-in der Ausgestaltung von Anspruch 3 - aus dem Hauptraum nach unten ragende Statorzähne aufweist, die den Rotor-Umfang mit Minimalabstand berührungslos übergreifen. Das bewirkt die Erzeugung eines erhöhten statischen Drucks in der Vorkammer oder trägt zumindest dazu bei, indem diese Statorzähne bis an einen der Rotor-Unterseite gegen- überstehenden Bodenflansch reichen.
Dadurch wird die Vorkammer auf ein kleines Volumen begrenzt, worin eine intensive Vordispergierung des zugeführten Heisswachses ohne störende Abkühlung und auch ohne Klumpenbildung vor sich geht, weil die zum Aufnehmen der Wachs-Zugabe benötigte Emulsionsmenge gering ist. Das Wachs kann bei hoher Energiedichte in die Trägersubstanz ohne Schlierenbildung eingearbeitet werden. Diese Energie-Einbringung durch das Rotor/Stator-System ist massgeblich für die Feinheit der Wachspartikel, da die Zunahme der vergrösserten Oberflächenenergie aufgebracht bzw. um ein Vielfaches überschritten werden muss.
Bei der dann erfolgenden plötzlichen Abkühlung an dem grossen Volumen des Hauptstromes der kalten Trägersubstanz härten die Wachspartikel aus, was eine sekundäre Agglomeratbildung verhindert.
Zweckmässig ist insbesondere gegenüber der äusseren Rotor-Unterseite im Bodenflansch gemäss Anspruch 4 ein z. B. schräger Einlasskanal vorhanden, in den einebevorzugt als bodenparalleler Radialkanal in den Flansch integrierte - Zuführleitung mündet. Der bereits passend orientierte Heisswachs-Zustrom erfolgt dadurch vorteilhaft an günstiger Verwirbelungsstelle, und zwar selbstdosierend, indem das unterhalb der Rotor-Stator-Anordnung heiss zugeführte Wachs in einer Vorkammer mit einem Teilstrom der Trägersubstanz dispergiert und das entstandene Vorprodukt über eine Rückführung mit dem von oben zufliessenden Hauptstrom verdünnt und im Dispergierer feinverteilt wird. Dabei kann in der Vorkammer eine umgekehrte Trombe erzeugt werden, deren Unterdruck zur Dosierung des Teilstroms beiträgt.
Beim Schnelilauf des Rotors können im Rotor/Stator-System Umfangsgeschwindigkeiten oberhalb 20 m/s auftreten, so dass das in der Vorkammer vorhandene Medium dank starker Zentrifugalbeschleunigung kräftig durch den Statorzahnkranz hindurch nach aussen gepresst wird und hierbei eine Energiezunahme erfährt.
Laut Anspruch 5 hat der Rotor an seiner Oberseite maximalen Durchmesser bzw Umfang. Von einer Umfangskante oder-rundung aus springt eine Aussenfläche zur RotorUnterseite hin ein, wahrend die Rotor-Oberseite eben oder konkav gestaltet ist. Dass
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dabei an die Aussenfläche zur Rotomabe hin wenigstens eine z. B. kegelstumpfförmige Umlenkfläche anschliesst, ermöglicht eine besonders intensive Radialförderung des Mediums.
Die Rotor-Unterseite bildet gemäss den Ansprüchen 6 bis 8 einen Umlenkkörper, der z. B. mit wenigstens zwei stumpfwinklig aneinander anschliessenden Kegel- und/oder Wölbflächen versehen sein kann. Diese können eine Stufenfläche der Rotornabe peripher einschliessen und nach aussen steiler werdende Winkel haben. Sehr günstig ist es, wenn eine Umlenkfläche einen bis zur Vorkammer reichenden Flachkonus bildet, an den sich wenigstens eine konusförmige oder konkave Aussenfläche mit steilerem Konus- bzw. Zentriwinkel anschliesst. Die Umlenkflächen leiten den Teilstrom besonders effektiv in den Hauptraum über.
Die kräftige Zentrifugalströmung am äusseren Statorring hat daher bereits eine achsparallele Komponente, die den Teilstrom-Eintritt in den Hauptraum sehr wirksam unterstützt. Dazu trägt die Verwirbelung an einer vorzugsweise scharfen Abreisskante am Übergang zwischen benachbarten Umlenkflächen nach Anspruch 8 weiter bei. Ferner kann im Teilstrom ein statischer Druck erzeugt werden, der denjenigen des Hauptstroms übersteigt. Das wird überraschend einfach dadurch erzielt, dass die Vorkammer den unteren und radial äusseren Teilen des Rotors zugeordnet ist, von wo das Vorprodukt nach aussen umgelenkt wird, ehe man es an der Stator-Oberseite beschleunigt und dem radial weiter innen fliessenden Hauptstrom zuführt.
Durch die Bemessung und bedarfsweise Veränderung des Verhältnisses der Eintass/Austass-Querschnitte hat man es in der Hand, den Druck im Hauptraum geeignet einzustellen Für den Fall, dass man für das Endprodukt Pulverbestandteile benötigt, werden sie dem Hauptstrom von oben zugemischt, so dass sie mit grosser Geschwindigkeit im Materialstrom aufgenommen und rasch verwirbelt werden.
Dispergierer werden typisch mit sehr engen Toleranzen gefertigt und präzise montiert. Deshalb ist ein laut Anspruch 9 als Hohlwellen-Motor ausgebildeter Antrieb überaus zweckmässig, namentlich in Anbetracht der geringen Minimal-Abstände im axial verstellbaren Rotor/Stator-System, die bei bis zu 0, 1 mm liegen können.
Der Antrieb der Vorrichtung erfolgt vorteilhaft durch einen an zueinander rechtwinkeligen Flanschen gelagerten Hohlwellenmotor Damit die in die Hohlwelle kraftschlüssig eingesteckte Antnebswelle im Betrieb dimensionsstabil bleibt, Ist nach Anspruch 10 die
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Rotorwelle innerhalb einer Gleitringdichtung axial so abgestützt, insbesondere durch Anschläge und Tellerfedern, dass eine Längenausdehnung der Hohlwelle - und damit der Antriebswelle - nur in Richtung weg vom Bodenflansch möglich ist. Dadurch werden auf überraschend einfache Weise Wärme-Einwirkungen zuverlässig kompensiert, die vom darunterliegenden Motor herrühren.
Obwohl die Temperaturen der Antriebswelle im Dauerbetrieb beispielsweise bis zu 120 C erreichen können, finden infolgedessen am darüber befindlichen Dispergierer praktisch keine Wärmedehnungen statt ; vielmehr treten mit Erwärmung unvermeidlich verbundene Längenausdehnungen der Motorhohlwelle allein in der Richtung auf, die von der Dispergiereinrichtung wegführt. Daher hat man dank gleichbleibend enger Spalte am Rotor/Stator-System dauernd optimale Scherwirkung.
Gemäss Anspruch 11 weist eine bevorzugte Bauform einen Stator mit einer Haube auf, die ausserhalb des äusseren Statorringes eine Umlenkkammer begrenzt, welche nahe dem Bodenflansch mit über den Umfang verteilten Auslass-Öffnungen versehen ist. Das Rührorgan sitzt dicht über dem Einlass und mithin nahe dem Rotor. Diese extrem kompakte Anordnung ist direkt an einen Behälterboden anflanschbar und gewährleistet durch die Rezirkulation auf engem Raum einen hohen Homogenisierungsgrad.
Laut Anspruch 12 hat ein an den Behälterboden anflanschbarer Aufsatz ein das Rührorgan umschliessendes Einlaufrohr, wodurch das Medium besonders kräftig angesaugt wird. Von einem Auslassstutzen geht eine Leitung ab, die z. B. über ein Ventil schaltbar ist und an bzw. in den Oberteil des Behälters zurückführt, gewünschtenfalls mit solchem Tangentenwinkel, dass die vom Rührorgan erzeugte Produktrotation abgebremst wird. Dabei kann es günstig sein, die Leitung unterhalb des im Behälter minimal vorhandenen Produktpegels zurückzuführen, um Lufteinschlüsse zu vermeiden. Durch besondere Bemessung bzw. Einstellung des Strecken- und Winkelverlaufs im Auslasskanal lässt sich die Druckverteilung darin steuern, so dass gewünschte PulsationsEffekte eintreten.
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kann, installiert und nach Bedarf temperiert werden.
Bei hohen Dispergierleistungen, etwa im Bereich von 30 bis 50 kW, ist die neuartige Möglichkeit einer externen Kühlung von grossem Vorteil.
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Eine weitere Reduzierung der Tröpfchengrösse wird erzielt, wenn gemäss Anspruch 14 die Vorkammer und/oder die Umlenkkammer mit Ultraschall beaufschlagt wird, wobei die angrenzenden Rotor-/Stator-Zähne als Reflektoren wirken. Durch den RotorUmlauf überlagert sich im Gemisch ausserdem eine Pulsation.
Speziell für das relativ wenig aufwendige Nachrüsten existenter Homogenisier- bzw.
Dispergier-Anlagen kann die Vorrichtung, alternativ zu den vorgenannten integrierten Bauformen, nach Anspruch 15 eine separate Vordispergierstufe bilden.
Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen. Darin zeigen : Fig. 1 eine Axialschnittansicht eines Homogenisators mit schema- tisch angedeutetem Antrieb, Fig. 2 eine Axialschnittansicht eines ähnlichen Homogenisators mit einem Aufsatz, Fig. 3a, 3b, 3c Axialschnittansichten verschieden ausgebildeter Teile eines
Aufsatzes nach Fig. 2, teilweise in auseinandergezogener
Darstellung (Fig. 3a), Fig. 4a, 4b bzw. 5a, 5b je eine Draufsicht bzw. Seitenansicht, teilweise im Schnitt, von Statorringen, Fig. 6a und 6b Seitenansichten einer Antriebswelle und einer mit ihr kuppelbaren Rührwelle sowie Fig. 7a, 7b, 7c je eine Draufsicht bzw.
Seitenansicht eines Rotors und eines
Ansatzes.
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Rotorwelle 24 durchsetzt.Motorwelle 22 hat am oberen Ende ein Konuslager 23 zur Stabilisierung der Rotorwelle 24 innerhalb einer Gleitringdichtung 26, die sich über Tellerfedern 13 mit einem Festlager am Bodenflansch 14 und mit einem Loslager am Tragflansch 18 abstützt,
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der den Rohrstutzen 16 haltert und zusätzlich durch Distanzbolzen 28 am Boden-
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mit einer Rührwelle 43 drehfest verbunden, die ein Rührorgan 44 in Form eines Propellers haltert. Die Unterseite des Rotors 50 steht dem Bodenflansch 14 direkt gegenüber.
In diesem ist ein Einlasskanal 38 - namentlich schräg - angeordnet, in den eine Zuführleitung 30 mündet, die vorzugsweise in den Flansch 14 bodenparallel verlaufend integriert ist, beispielsweise in radialer Richtung. Sie kann allerdings auch als äusseres Rohr ausgebildet und schräg an die Mündung des Einlasskanals 38 herangeführt sein. Für die Zufuhr von Heisswachs aus einem (nicht dargestellten) Vorratsbehälter ist ein Anschluss 32 mit einem Absperrorgan vorhanden, z. B. einem Drehschieber oder einem Ventil, das mit einem - wahlweise auch anders angeordneten - Hebel 36 bedienbar ist.
Der Bodenflansch 14 (ist mit einem Stator 40 einstückig oder starr verbunden, welcher den Rotor 50 von oben übergreift und eine Ansaugöffnung 45 hat, unterhalb deren sich ein Hauptraum 15 befindet, der von der Oberseite bzw. Deckfläche 53 des Rotors 50
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Umfangsrichtung angestellte Flügelflächen 64 aufweisen (Fig. 7a, 7c).
Wichtig ist die Gestaltung des Rotors 50., {siehe Fig. 7b). Seine Nabe 51. hat eine Zentralbohrung 52 und eine ebene Stirnfläche 54,, an die eine abgesetzte Stufenfläche 55, parallel zur Deckfläche 53, anschliesst. An einem Radius, welcher durch die Öffnung des Einlasskanals 38 vorgegeben ist, geht die Stufenfläche 55 in einen Flachkonus 56
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die in steilerem Winkel an der Umfangskante 59 nahe oder an der Deckflache 53 ausläuft.
An diesem Teil wird der Rotor 50/der hier seinen grössten Umfang bzw.
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mit Minimalspalt übergriffen.In diesem kleinen Volumen wird das aus der Zuführung kommende Heisswachs nach Umlenkung an dem als Prallfläche wirkenden Flachkonus ut dem im Hauptraum 15 bereits vorhandenen Medium zu einem Teilstrom gemischt, der zwischen den äusseren Statorzähnen 48 durch die RadialdurchlÅasse 49 hindurch in eine Umlenkkammer 61. gelangt und als dispergiertes Gemisch am Gehäuse entlang durch Radialauslässe 62 in den (nicht gezeichneten) Behälter abströmt.
Das Rührorgan 44 führt den Hauptstrom im Behälter fortlaufend dem inneren Hauptraum 15 zu, bis die Dispersion den gewünschten Homogenisierungsgrad erreicht hat. Über einen (hier nicht dargestellten) Auslass kann das fertige Produkt abgezogen werden.
Das Ausführungsbeispiel der Fig. 2 ist prinzipiell gleichartig aufgebaut, weshalb entsprechende Bauteile mit schon erwähnten Bezugszahlen gekennzeichnet sind. Der Stator ist bei dieser Bauform nicht als Haube, sondern als Deckplatte ausgebildet, die mit der zentrischen Ansaugöffnung ersehen und mit einem zylindrischen Gehäuse 70 starr verbunden ist, das der ebenfalls starr befestigte Bodenflansch 14 unten abschliesst. Der bevorzugt schrage Einlass 38 Jst mit dem Anschluss 32 durch eine Zuführung 30 Faumsparend verbunden, die wiederum als bodenparalleler Radialkanal Im Flansch 14 ausgebildet ist.
An einer Umfangsstelle hat das Gehäuse 70, einen Auslass- stutzen 68 (Fig. 2 und Fig. 3b) mit einem Anschluss 69, für eine (nicht gezeichnete) Rückführleitung zur Oberseite des Behälters. Die Statorplatte 40 trägt einen Aufsatz 17 der daran mit einem Befestigungsflansch 71 montierbar ist und in einem Einlaufrohr 19 ; das Rührorgan 44 umgibt (Fig. 3a). Das mit dem Flansch 71 verschweisste Einlaufrohr 19 ist mit einem oberen Flansch 29 starr verbunden, auf den ein-in Fig.
3a getrennt dargestellter - Flanschring 39, aufsetzbar ist, den man am Gehäuse 12 bzw. an einem damit verbundenen Flanschansatz verschrauben kann.
Bei einer weiteren Bauform des Aufsatzes 17. hat das Gehäuse 70gemäss Fig. 3b einen verkürzten Wachs-Zufuhranschluss 32", der als Bestandteil des Bodenflansches 14 direkt unterhalb des Gehauses 70jilt diesem verschweisst ist Im noch anderen
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Beispiel der Fig. 3c ist der Anschluss 32 unmittelbar in die Wandung des Gehäuses 70 L eingesetzt, wodurch man eine zusätzliche Platzersparnis erzielt.
Eine besondere Problematik besteht darin, dass für die Entwicklung neuer Rezepturen zuerst naturgemäss in kleineren Laboranlage von z. B. 16 I Inhalt mit Dispergierem entsprechend geringer Leistung (beispielsweise 5, 5 kW) gearbeitet wird. Die Umsetzung auf industriellen Massstab macht herkömmlich grosse und zeitraubende Mühe, weil die unterschiedlichen thermischen Bedingungen und andersartigen Verhältnisse von Oberflächen zu Volumen den Übergang auf grosse Volumina von z. B. 500... 5000 I recht kompliziert gestalten, zumal wenn ein Übersetzungsfaktor von 300 überschritten wird.
Viele Rezepturen werden durch die Vermischung des heissen Wachs-Zusatzes mit der vergleichsweise kalten Trägersubstanz wesentlich beeinflusst. Der Vorgang findet hier im Vordispergierraum statt, dessen Volumen hauptsächlich vom Rotordurchmesser abhängt, der wiederum in 5. Potenz die Leistungsaufnahme des Rotors bestimmt. Es zeigte sich als grosser Vorteil der Erfindung, dass für den Übergang von einer 3, 0-kW- Labormaschine auf eine 45-kW-Dispergiereinrichtung eine Rotorvergrösserung nur im Verhältnis 1 : 1, 72 erforderlich ist. Das entspricht einem Verhältnis 1 : 2, 95 der Volumenvergrösserung im Vordispergierraum, was gegenüber dem Übersetzungsfaktor 300 als verschwindend gering anzusehen ist.
Ausserdem konnten bei praktischen Versuchen die in der Laboranlage erarbeiteten Rezepturen identisch auf die Produktionsanlage übernommen werden, wobei das erzeugte Produkt mit dem Laborergebnis voll übereinstimmte. Aufgrund dieses geringen aktiven Volumens'und des Wegfalls einer Aufheizzeit der Trägersubstanz verkürzt sich die Produktionsdauer für diesen Prozessschritt von durchschnittlich 2, 5 h auf 40 min, was neben einer beträchtlichen Steigerung der täglichen Produktion zusätzlich eine grosse Energie-Einsparung bedeutet.
Auch deshalb ist die Erfindung nicht auf die vorbeschriebenen Ausführungsformen beschränkt, sondern in vielfältiger Weise abwandelbar. Es ist beispielsweise möglich, bei niedrig- bis mittelviskosen Stoffen eine für den Batchbetrieb ausgelegte Laboranlage mit zweistufiger Dispergierung in eine kontinuierlich arbeitende Produktionsanlage umzufunktionieren, wozu man bloss relativ kostengünstige Lagerbehälter für die ,heissen' und ,kalten' Ausgangsstoffe sowie eventuell eine Dosiereinrichtung benötigt.
Ferner lässt sich das Vorkammer- bzw Durchlassvolumen ohne Änderung der Scherkantenlänge beeinflussen, indem man die Rotor-und/oder die Statorform passend abwandelt. Auf diese Weise kann man die Energiedichte und die Wirkzeiten im Teilstrom nach Bedarf modifizieren. Alternativ kann bei unverändertem Vorkammervolumen der
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volumenbezogene Energie-Eintrag durch Änderung der Scherkantenlänge gesteuert werden.
Man erkennt, dass eine erfindungsgemässe Vorrichtung zum Homogenisieren von Stoffen, z. B. pastösen Massen, und/oder zur Erzeugung von Emulsionen mit Tröpfchengrössen im pm-Bereich einen an einem Behälter angeordneten Dispergierer 10 mit einem bodennahen Rotor/Stator-System 40,50 und eventuell mit Förderorganen 44 benutzt. Dabei wird in einer ersten Stufe ein aus einer Reagenz- oder Wachslösung erzeugtes Vorprodukt mit einem dosierten Teilstrom einer kalten Trägersubstanz dispergiert und in einer zweiten Stufe mit einem von oben zufliessenden TrägersubstanzHauptstrom nachvermischt. Die im 10-ms-Bereich, also sehr plötzlich stattfindende Abkühlung der Wachspartikel verhindert deren Verklumpen.
Es entsteht eine stabile Emulsion mit geringen Tröpfchengrössen, die durch Steuerung des Energie-Eintrags am Rotor/Stator-System produktgerecht einstellbar sind. In einer Vorkammer 60 wird durch Schnelllauf des Rotors 50 eine umgekehrte Trombe erzeugt, deren Unterdruck zur Selbstdosierung des Teilstroms beiträgt. Dessen statischer Druck übersteigt den des Hauptstroms, indem das wachshaltige Gemisch aus der Vorkammer 60 zunachst nach aussen umgelenkt wird, ehe man es an der Stator-Oberseite beschleunigt und dem inneren Hauptstrom zuführt. Diesem kann man von oben Pulverbestandteile zumischen.
Eine Teilstrom-Zuführung 30,38 mündet unterhalb des Rotors 50, bevorzugt nahe seinem Aussenbereich, in die Vorkammer 60, die von einem äusseren Statorring 42 begrenzt wird und über eine Rückführung 68 mit einem Hauptraum 59 an der Unterseite des Rotor-Stator-Systems 40,50 strömungsverbindbar ist. Die äusseren Statorzähne 48 ragen bis an einen Bodenflansch 14, dem die Rotor-Unterseite mit wenigstens zwei zueinander stumpfwinkelig verlaufenden Flächenteilen 56,58 gegen- übersteht, wobei ein Flachkonus 56 bis zur Vorkammer 60 reicht und an einer scharfen Abreisskante 57 eine konkave Aussenfläche 58 mit steilerem Zentriwinkel ansetzt. Ein Rührorgan 44 kann unmittelbar über dem zentrisch in der Haube ausgebildeten Einlass 45 nahe dem Rotor 50 oder in einem Einlaufrohr 19 oberhalb des Rotor/StatorSystems 40,50 sitzen, von dem ein Auslassstutzen 68 abgeht.
Eine absperrbare Rückführleitung 69 ist zumindest streckenweise ausserhalb des Behälters Installierbar und/oder tempenerbar.
Alle anmeldungsgemässen Merkmale und Vorteile, einschliesslich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch In den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.
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Bezugszeichenliste 10 Dispergierer # 12 Gehäuse 13 Tellerfedern 14 Bodenflansch 15 Hauptraum 16 Rohrstutzen 17 Aufsatz 18 Tragflansch 19 Einlaufrohr 20 Antriebsmotor 21 Motorflansch 22 Motorwelle 23 Konuslager 24 Rotorwelle 25 Kupplungsansatz 26 Gleitringdichtung 27 Ausnehmung 28 Distanzbolzen 29 oberer Flansch 30 Zuführ (leit) ung 32 Anschluss 34 Absperrorgan 36 (Bedienungs-) Hebel 38 Einlass (kanal) 39 Flanschring 40 Stator (haube/-platte)
41 innerer Statorring 42 äusserer Statorring 43 Rührwelle 44 Rührorgan/Propeller 45 Ansaugöffnung 46 innere Statorzähne 47 Radialdurchlässe 48 äussere Statorzähne 49 Radialdurchlässe 50 Rotor 51 Nabe 52 Zentralbohrung 53 Oberseite I Deckfläche 54 Naben-Stirnfläche 55 Stufenfläche 56 Flachkonus 57 Übergang/Abreisskante 58 Aussenfläche 59 Umfangskante 60 Vorkammer 61 Umlenkkammer 62 Auslass-Öffnungen/
Radialauslässe (Fig. 1) 63 innere Ansätze/Zähne 64 Flügelfläche 65 äussere Ansätze/Zähne 66 Radialdurchlässe
67 Schrägflächen
68 Auslassstutzen 69 Anschluss für Rückführung (Fig. 2)
70 zylindrisches Gehäuse
71 Befestigungsflansch