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Vorrichtung zur Herstellung von Lösungen
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Herstellung von Lösungen, z. B. zum Auflösen von Zucker, Milchpulver, Kakao u. dgl. in Wasser. Die Erfindung bezweckt, den Lösungsvorgang mit einem Mindestaufwand an mechanischer Kraft in kurzer Zeit auf vollkommene Weise durchzuführen. Dazu weist die erfindunggemässe Vorrichtung kleine Abmessungen auf, besitzt einfache Bauart und wegen ihrer Einfachheit auch grosse Betriebssicherheit.
Der Erfindung gemäss besteht die Vorrichtung aus einer drehbar gelagerten Scheibe mit nahe ihrer Ache angeordneten, parallel oder schräg zu dieser verlaufenden Bohrungen und eine feststehende aus Boden und Deckelteilen zusammengesetzte Kapsel, welche die drehbar gelagerte Scheibe beiderseits unter Bildung radialer Spalte und am Umfang unter Bildung eines Ringraumes umschliesst und dessen Bodenstück mit einem zentrisch zur Achse der Scheibe angeordneten, mit den Bohrungen der Scheibe in Verbindung stehenden Zulaufrohr ausgestattet ist.
Es ist zwar zum Zwecke des Homogenisierens von Flüssigkeiten bereits vorgeschlagen worden, diese durch einen zwischen einem rotierenden Kegel und einem feststehenden Gehäuse gebildeten Spalt in der Richtung des abnehmenden Durchtrittsquerschnittes hindurchzupressen. Diese bekannten Vorrichtungen erfordern demnach besondere, die Flüssigkeiten unter Druck setzende Mittel, bedingen demzufolge und zufolge der Notwendigkeit der Überwindung der Fliehkraft einen erheblichen Kraftaufwand und arbeiten auch mit verhältnismässig geringem Wirkungsgrad. Jedenfalls unterscheiden sich diese bekannten Homogenisierungsvorrichtungen grundsätzlich von der Vorrichtung gemäss vorliegender Erfindung, u. zw. sowohl in der baulichen Ausbildung als auch in wirkungstechnischer Richtung. Das gleiche gilt auch gegenüber den bekannten Zentrifugal-Emulgatoren.
Hier wird lediglich in einer Stufe die Zentrifugalkraft dazu benützt, die Rohemulsion in Form eines feinen Nebels durch einen Spalt nach aussen zu schleudern.
Demgegenüber werden bei der erfindungsgemässen Vorrichtung auf einfache Weise die beiden Seiten und auch die Umfläche eines einzigen rotierenden Elementes für den Lösungsvorgang nutzbar gemacht und im Zusammenarbeiten dieses Elementes mit feststehenden Umkapselungselementen eine kombinierte Schleuder-, Reib-und Druckwirkung geschaffen, welche die Durchführung des Lösungsvorganges auf kleinstem Raum in kürzester Zeit gewährleistet.
Die zu beiden Seiten der drehbaren Scheibe liegenden und mit dieser die Spalte bildenden Teile der Kapsel können vorteilhaft aus besonderen Scheiben bestehen. Auch kann die Breite der Spalte zwischen der drehbaren und den festen Scheiben zweckmässigerweise veränderbar sein.
Eine solche Veränderung der Spaltbreite lässt sich auf einfache Weise durch Beilagescheiben oder Beilageringe erreichen.
Um die erwähnte kombinierte Schleuder-, Reib-und Druckwirkung zu unterstützen, ist es vorteilhaft, die drehbaren und die festen Scheiben an ihren einander zugekehrten Flächen mit verteilt auf diesen angeordneten Vertiefungen auszustatten, die zwischen der Scheibenmitte und dem Scheibenumfang liegen und sich mit wachsender Entfernung von der Scheibenmitte derart verbreitern und verflachen, dass das Produkt aus Breite und Tiefe konstant bleibt. Hiebei sind die in der drehbaren Scheibe angeordneten Durchtrittsbohrungen zweckmässigerweise am inneren Ende der vorangeführten Vertiefungen angeordnet. Durch die vorstehend erwähnten Vertiefungen wird eine schaufelartig, die Reibwirkung begünstigende Ausgestaltung der Scheibenfläche geschaffen, ohne die für die Durchführung des Lösungsvorganges wichtige Spaltwirkung am Umfang der Scheiben irgendwie zu beeinträchtigen.
Im Gegenteil wird diese Spaltwirkung durch die Vertiefungen in den Scheibenstirnflächen noch insofern unterstützt, als diese Vertiefungen gleichsam Vorratsräume darstellen, welche eine gleichmässige Beaufschlagung der Spalte am ganzen Scheibenumfang ergeben.
Der das Zulaufrohr aufweisende Kapselteil kann vorteilhaft als Fundament für den Antriebsmotor ausgebildet sein. Auch können der Boden und der Deckel der Kapsel doppelwandig ausgestaltet und die durch diese Doppelwandigkeit erhaltenen Hohlräume als Heizmäntel ausgebildet sein. Es ist auch zweckmässig, die in den Ringraum um die Scheiben austretende Lösung vor ihrer Ableitung noch einen Drosselweg passieren zu lassen, der in dem Ringraum einen gewissen,
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der Zentrifugalkraft entgegenwirkenden Druck entstehen lässt und dadurch einen stufenförmigen Abbau des Zentrifugaldruckes schafft, so dass trotz der kleinen Abmessungen der Vorrichtung und der kleinen Flüssigkeitswege eine hinreichende Zeit für den Lösungsvorgang verbleibt.
Die Kleinheit der erfindungsgemässen Vorrichtung, insbesondere die durch die scheibenartige Ausbildung von Rotor und Stator erzielte geringe Breitenabmessung, macht es auch möglich, zwei oder mehrere solcher Vorrichtungen auf einer gemeinsamen Welle hintereinanderzuschalten und damit ein Aggregat von geringer Länge und kleinen Flüssigkeitswegen zu schaffen, das insbesondere bei schwer löslichen Stoffen die beschleunigte Durchführung des Lösungsvorganges gewährleistet.
In der Zeichnung ist die Vorrichtung gemäss der Erfindung in einer beispielsweisen Aus- führungsform dargestellt. Fig. 1 zeigt die Vor- richtung im Längsschnitt, in den Fig. 2, 3 und 4 sind die Scheiben der Vorrichtung in Ansicht dargestellt, u. zw. in Fig. 2 die feststehende
Deckelscheibe, in Fig. 3 die rotierende mittlere
Scheibe und in Fig. 4 die feste Bodenscheibe.
1 ist das Bodenstück einer scheibenförmigen
Kapsel und 2 ist ein Zulaufrohr, das zum Zu- führen des zu lösenden Stoffes und des Lösungs- mittels dient und demgemäss mit einem geeigneten, in der Zeichnung aber nicht dargestellten Behälter in Verbindung steht. Das Bodenstück 1 weist ein Stopfbüchsen1ager für eine Welle 3 auf, auf deren innerem Ende eine Scheibe 7 befestigt ist.
4 ist der Deckel der Kapsel ; derselbe ist an den Kapselteil 1 angeflanscht. In das Bodenstück 1 der Kapsel ist eine Scheibe 8 eingesetzt, die in ihrer Mitte eine mit dem Zulaufrohr 2 überein- stimmende Öffnung 10 aufweist. Im Deckel 4 ist eine Scheibe 9 befestigt. Die Scheiben 8 und 9 sind somit auswechselbar.
Zwischen den Scheiben 8 und 9 ist die auf der Welle 3 befestigte Scheibe 7 drehbar angeordnet, u. zw. derart, dass zwischen den Stirnflächen der erwähnten Scheiben Spalte verbleiben.
Die Grösse dieser Spalte hängt von der Beschaffenheit des zu lösenden Stoffes und des Lösungsmittels ab. Die erwähnte Spaltbreite kann durch Einsetzen verschieden starker Scheiben 8, 9 oder durch Zwischenlegen von Beilagescheiben zwischen den Scheiben 8, 9 und dem Bodenstück 1 sowie dem Deckel 4 oder durch Einlegen verschieden starker Ringe zwischen den Verbindungsflanschen von 1 und 4 geregelt werden.
Die Scheiben 8, 9 sind auf den der Scheibe 7 zugekehrten Stirnseiten mit Vertiefungen 13 ausgestattet ; dieselben sind verteilt auf den erwähnten Stirnflächen vorgesehen und liegen zwischen der Scheibenmitte und dem Scheibenumfang. Gleichartige Vertiefungen 13 weist auch die drehbare Scheibe 7 an den beiden Stirnseiten auf. Am inneren Ende dieser Vertiefungen sind in der Scheibe 7 Löcher 11 vorgesehen, die parallel oder auch schräg zur Achse 3 verlaufen können und über die Öffnung 10 mit dem Zulauf- rohr 2 in Verbindung stehen. Die Vertiefungen in den Spaltflächen der Scheiben 7, 8, 9 ver- breitern und verflachen sich in der radialen
Richtung nach aussen, u. zw. derart, dass das
Produkt aus Breite und Tiefe konstant bleibt.
Die zwischen den Scheiben 7, 8, 9 vor- gesehenen Spalte münden in einen die Scheibe 7 umfassenden Ringraum, der von einer Wand 5 umgrenzt ist. In dieser Wand sind Öffnungen 6 vorgesehen, die in einen weiteren mit dem Abfluss- kanal 12 in Verbindung stehenden Ringraum münden. Die Kanäle 6 wirken je nach ihrer Grösse mehr oder minder drosselnd auf den Abfluss der Lösung ein und halten demgemäss einen gewissen Druck in dem die Scheibe 7 umschliessenden Ringraum aufrecht, der der Flieh- kraftwirkung der Scheibenspalte entgegenwirkt und damit die Flüssigkeitsströmung verlangsamt bzw. die Zeit für die Durchführung des Lösungsvorganges vergrössert. Überdies kann die Durchlaufgeschwindigkeit der Lösung durch die Vorrichtung noch durch eine in das Ablaufrohr 12 eingebaute Regeleinrichtung in Form eines Schiebers od. dgl.
eingestellt werden.
Bei schwer zu lösenden Stoffen können zwei oder mehrere Vorrichtungen hintereinandergeschaltet werden, wobei zur Vereinfachung des Antriebes die drehbaren Scheiben auf einer gemeinsamen Achse befestigt sind. Die die Scheiben umgebenden Kapseln sind dann ähnlich dem Gehäuse mehrstufiger Kreiselpumpen ausgebildet.
Die Drehzahl der drehbaren Scheibe 7 wird so bemessen, dass ihre Umfangsgeschwindigkeit ungefähr 30 m pro Sekunde beträgt. Bei dieser Geschwindigkeit wird z. B. Trockenmilch in kaltem Wasser bei nur einem Durchlauf restlos gelöst.
Zur Erleichterung des Lösungsvorganges kann die Kapsel 1 und der Deckel 4 doppelwandig ausgebildet und mit einem Heizmantel für ein Heizmittel, z. B. Dampf oder Warmwasser, versehen sein. Eine Heizung kann auch mit Hilfe elektrischer Heizkörper erfolgen.
Der Antrieb erfolgt am zweckmässigsten direkt durch einen Elektromotor oder durch eine kleine Dampfturbine ; im. letzteren Falle wird der Abdampf derselben zweckmässig zur Vorwärmung verwendet.
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