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DE202006011077U1 - Homogenisator-Vorrichtung mit gegenläufig rotierbaren Zahnkränzen - Google Patents

Homogenisator-Vorrichtung mit gegenläufig rotierbaren Zahnkränzen Download PDF

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DE202006011077U1
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Abstract

Homogenisator-Vorrichtung (100) zum Dispergieren und/oder Homogenisieren flüssiger bis zähflüssiger Substanzen, mit einem Behälter (110) mit einer oder mehr Öffnung zum Einleiten der zu bearbeitenden Substanzen, der in einem zentralen Bereich seines Bodens eine Öffnung zum Zuführen der Substanzen in eine Bearbeitungseinheit (120) aufweist, die zwei unabhängig voneinander antreibbare, konzentrisch angeordnete, kreisförmig ausgebildete Zahnkränze (130, 140) enthält, die über einen vorgegebenen Zwischenraum voneinander getrennt sind, wobei die Substanzen von einem zentralen Bereich durch den Zwischenraum in einen peripheren Bereich der Zahnkränze (130, 140) geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bearbeitungseinheit (120) zusätzlich eine Fördereinrichtung (150) vorgesehen ist, die die Substanzen unter Druck in Richtung der Zahnkränze (130, 140) fördert.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Homogenisator-Vorrichtung zum Dispergieren und/oder Homogenisieren flüssiger bis zähflüssiger Substanzen, mit einem Behälter mit einer oder mehr Öffnungen zum Einleiten der zu bearbeitenden Substanzen, der in einem zentralen Bereich seines Bodens eine Öffnung zum Zuführen der Substanzen in eine Bearbeitungseinheit aufweist, die zwei unabhängig voneinander antreibbare, konzentrisch angeordnete, kreisförmig ausgebildete Zahnkränze enthält, die über einen vorgegebenen Zwischenraum voneinander getrennt sind, wobei die Substanzen von einem zentralen Bereich durch den Zwischenraum in einen peripheren Bereich der Zahnkränze geleitet werden.
  • Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden im Stand der Technik verwendet, um zähflüssige Substanzen unter hoher Drehzahl der betreffenden Zahnkränze zu homogenisieren. Mit den hohen Drehzahlen der Zahnkränze sind auf die zu bearbeitenden Substanzen einwirkende Zentrifugalkräfte verbunden, die eine Pumpwirkung hervorrufen, die wiederum zur Bildung eines die Substanzen fördernden Unterdruckes führt. Die bekannten Vorrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass mit Ausbildung des Unterdruckes sich in den Substanzen Kavitäten bilden, die einerseits ab einer kritischen Drehzahl auch bei weiterer Erhöhung der Drehzahl die Pumpleistung begrenzen und andererseits Korrosion und einen vorzeitigen Materialverschleiß begünstigen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Homogenisator-Vorrichtung zu schaffen, mit der bei einer hohen Effizienz eine Kavitätenbildung weitestgehend verhindert ist.
  • Für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in der Bearbeitungseinheit zusätzlich eine Fördereinrichtung vorgesehen ist, die die Substanzen unter Druck in Richtung der Zahnkränze fördert.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch das Merkmal, dass in der Bearbeitungseinheit zusätzlich eine Fördereinrichtung vorgesehen ist, die die Substanzen unter Druck in Richtung der Zahnkränze fördert, erreicht, dass sich in der Bearbeitungseinheit ein so starker Druck aufbaut, dass eine Bildung von Kavitäten in den zu bearbeitenden Substanzen sicher verhindert ist.
  • Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Fördereinrichtung strömungsaufwärts der Zahnkränze angeordnet ist.
  • Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Fördereinrichtung als zwei bis vier sich teilweise überlappende Flügel aufweisende Inducerschraube ausgebildet ist. Vorzugsweise sind drei sich teilweise überlappende Flügel vorgesehen.
  • Die Flügel der Inducerschraube überlappen sich vorzugsweise in einem Winkelbereich von 50° bis 80°, insbesondere in einem Winkelbereich von 65°, wobei die Flügel vorzugsweise eine Steigung von etwa 20% bis 40% und insbesondere von etwa 30% aufweisen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Inducerschraube innerhalb eines Hohlzylinders angeordnet ist, durch den die zu bearbeitenden Substanzen passieren.
  • Gemäß einer wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Zähne eines inneren Zahnkranzes zueinander in jeweils größerem Abstand angeordnet sind als die Zähne eines äußeren Zahnkranzes. Ein Zahn ist dabei vorzugsweise im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet, wobei der Abstand zweier benachbarter Zähne eines Zahnkranzes kleiner bemessen ist als die Länge eines Zahns.
  • Gemäß einer weiteren wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die beiden Zahnkränze gegenläufig antreibbar sind.
  • Die bearbeiteten Substanzen sind vorzugsweise nach Durchlaufen der Bearbeitungseinheit für eine iterative Bearbeitung wieder in den Behälter rückleitbar, wobei eine Rückleitung vorzugsweise in den Bereich des Behälterbodens erfolgt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigen:
  • 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Querschnittsansicht;
  • 2 die in 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer einen Zahnkranz darstellenden Ansicht;
  • 3 die in 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer einen weiteren Zahnkranz und die Inducerschraube darstellenden Ansicht;
  • 4 die in 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer die Inducerschraube darstellenden Ansicht.
  • Die in den 1 bis 4 dargestellte erfindungsgemäße Homogenisator-Vorrichtung 100 zum Dispergieren und/oder Homogenisieren flüssiger bis zähflüssiger Substanzen enthält einen Behälter 110 mit einer nicht dargestellten Öffnung zum Einleiten der zu bearbeitenden Substanzen. Der Behälter 110 weist in einem zentralen Bereich seines Bodens eine Öffnung zum Zuführen der Substanzen in eine Bearbeitungseinheit 120 auf, die zwei unabhängig voneinander antreibbare, konzentrisch angeordnete, kreisförmig ausgebildete Zahnkränze 130, 140 enthält, die über einen vorgegebenen Zwischenraum voneinander getrennt sind, wobei die Substanzen von einem zentralen Bereich durch den Zwischenraum in einen peripheren Bereich der Zahnkränze 130, 140 geleitet werden. Erfindungswesentlich ist in der Bearbeitungseinheit 120 zusätzlich eine Fördereinrichtung 150 vorgesehen, die die Substanzen unter Druck in Richtung der Zahnkränze 130, 140 fördert.
  • Die Fördereinrichtung 150 ist strömungsaufwärts der Zahnkränze 130, 140 angeordnet und als drei sich teilweise überlappende Flügel 151 aufweisende Inducerschraube 150 ausgebildet. Die Flügel 151 überlappen sich dabei in einem Winkelbereich von etwa 65° und weisen eine Steigung von etwa 30% auf.
  • Die Inducerschraube 150 ist dabei innerhalb eines Hohlzylinders 160 angeordnet, durch den die zu bearbeitenden Substanzen passieren.
  • Die Zähne des inneren Zahnkranzes sind zueinander in jeweils größerem Abstand angeordnet als die Zähne des äußeren Zahnkranzes, wobei ein Zahn im wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist und der Abstand zweier benachbarter Zähne eines Zahnkranzes kleiner bemessen ist als die Länge eines Zahnes. Die beiden Zahnkränze 130, 140 sind gegenläufig antreibbar.
  • Die Substanzen sind nach Durchlaufen der Bearbeitungseinheit 120 für eine iterative Bearbeitung wieder in den Behälter 110 rückleitbar, wobei eine Rückleitung in den Boden des Behälters 110 erfolgt.
  • Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung dient lediglich dem Zweck eines besseren Verständnisses der durch die Ansprüche definierten erfindungsgemäßen Lehre, die als solche durch das Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt ist.

Claims (14)

  1. Homogenisator-Vorrichtung (100) zum Dispergieren und/oder Homogenisieren flüssiger bis zähflüssiger Substanzen, mit einem Behälter (110) mit einer oder mehr Öffnung zum Einleiten der zu bearbeitenden Substanzen, der in einem zentralen Bereich seines Bodens eine Öffnung zum Zuführen der Substanzen in eine Bearbeitungseinheit (120) aufweist, die zwei unabhängig voneinander antreibbare, konzentrisch angeordnete, kreisförmig ausgebildete Zahnkränze (130, 140) enthält, die über einen vorgegebenen Zwischenraum voneinander getrennt sind, wobei die Substanzen von einem zentralen Bereich durch den Zwischenraum in einen peripheren Bereich der Zahnkränze (130, 140) geleitet werden, dadurch gekennzeichnet, dass in der Bearbeitungseinheit (120) zusätzlich eine Fördereinrichtung (150) vorgesehen ist, die die Substanzen unter Druck in Richtung der Zahnkränze (130, 140) fördert.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (150) strömungsaufwärts der Zahnkränze (130, 140) angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (150) als zwei bis vier sich teilweise überlappende Flügel (151) aufweisende Inducerschraube (150) ausgebildet ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass drei sich teilweise überlappende Flügel (151) vorgesehen sind.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Flügel (151) in einem Winkelbereich von 50° bis 80° überlappen.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Flügel (151) in einem Winkelbereich von 65° überlappen.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (151) eine Steigung von etwa 20% bis 40% aufweisen.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (151) eine Steigung von etwa 30% aufweisen.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Inducerschraube (150) innerhalb eines Hohlzylinders (160) angeordnet ist, durch den die zu bearbeitenden Substanzen passieren.
  10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne eines inneren Zahnkranzes zueinander in jeweils größerem Abstand angeordnet sind als die Zähne eines äußeren Zahnkranzes.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zahn im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist, wobei der Abstand zweier benachbarter Zähne eines Zahnkranzes (130, 140) kleiner bemessen ist als die Länge eines Zahnes.
  12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zahnkränze (130, 140) gegenläufig antreibbar sind.
  13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanzen nach Durchlaufen der Bearbeitungseinheit (120) für eine iterative Bearbeitung wieder in den Behälter (110) rückleitbar sind.
  14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückleitung in den Bereich des Behälterbodens erfolgt.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE102008045820A1 (de) * 2008-09-05 2010-04-08 Axel Wittek Übergangselemente zum Überleiten einer Dispersion bei der Behandlung in einer Rotor-Stator-Dispergiermaschine

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US8820796B2 (en) 2008-09-05 2014-09-02 Axel Wittek Transitional elements for the transfer of dispersions during processing in a rotor-stator dispersion machine
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