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ROTOR POUR HOMOGENEISATEURSo
Les machines destinées aux mélanges ou à l'homogénéisation de matériaux variés, liquides ou visqueux, travaillent en général d'après le principe utilisé dans les machines centrifugeuses, un disque rotatif appelé rotor étant mis en rotation rapide à l'intérieur d'un boîtier dans lequel les matériaux à homogénéiser sont introduits. Lesdits matériaux introduits sont exposés à des forces centrifuges, projetés sur les parois du boîtier et mélangés ensemble en fine dispersion.
La construction du rotor joue un rôle primordial dans l'effet à atteindre,étant donné que le dit rotor a pour missionà la fois de broyer les substances à mélanger et de réunir en une masse homogène les particules les plus fines.
Dans la construction des rotors utilisés jusqu'à ce jour,on ne tient pas suffisamment compte des données physiques découlant de la mé- canique des fluides.'La présente invention a pour point de départ de mettre à profit différents phénomènes et effets se manifestant au sein des courants fluides. Un facteur important réside dans la création d'une surface appro- priée. En conséquence, le rotor est muni d'un nombre multiple d'encoches, ou de rainures sur une ou sur deux de ses faces circulaires. De telles encoches ont le double effet d'une part d'agrandir la surface totale,ce qui entraîne l'adhésion d'une plus grande partie des matériaux à,travailler à la surface et leur donne en même temps un mouvement de rotation, et d'autre part de faire jouer aux arêtes des encoches un rôle particulier.
L'hydrodynamique enseigne en effet qu'une augmentation considérable de la vitesse se manifes- te la où des courants continus sont obligés de contourner une arête vive, Par conséquent., il se produit à ces endroits une rupture des couches de li- quide.Si l'on tient compte du fait que le rotor tourne habituellement à très grande vitesse et que le produit fini est évacué rapidement de l'homogé- n éisat eur, il devient évident qu'il est important de ménager, durant l'espace de temps pendant lequel les couches de liquide se trouvent sur la surface du rotor,une répétition aussi fréquente que possible des phénomènes de rupture. de ce genre.
Pour réaliser ce but, on doit disposer un grand nombre d'enco-
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ches à arêtes vives et les placer dans un ordre géométrique aussi favorable que possible.
Un nouvel accroissement de l'effet d'homogénéisation est réalisé en munissant le rotor d'un nombre multiple de perforations aussi étroites que possible,traversant l'épaisseur du rotor, afin que les substances à mélanger puissent aller d'une face du rotor vers l'autre. En effet, le mou- vement rotatif engendre des courants produisant des dépressions sur l'une des faces du rotor et chassant par conséquent, par l'effet de l'aspiration, les liquides se trouvant de l'autre côté du rotor à travers les perforations du rotor mentionnées ci-dessus, La configuration ainsi définie du rotor com- bine par conséquent deux principes différents d'homogénéisateur, On connaît;
, en effet, en dehors des homogénéisateurs à disques rotatifs faisant l'objet de la présente invention d'autres dispositifs dans lesquels on obtient l'effet de répartition et de mélange en faisant passer les liquides au moyen de la pression par des buses étroites. La construction du rotor muni des perforati- ons ou canalisations décrites ci-dessus comporte ledit effet supplémentaire semblable à l'action de buses.
La présente invention est illustrée d'une façon plus précise. sur les fige 1 et 2, à 1-'aide d'un exemple de mise en oeuvre.
La fig.l représente une vue par dessus du rotor;
La fige 2 est une coupe longitudinale du rotor.
1 représente le rotor réalisé de préférence en un métal inoxydable.
2 désigne un certain nombre d'encoches présentant des arêtes vives par rap- port à la surface du rotor. Lesdites encoches sont disposées radialement com- me de coutume.
Conformément à la présente invention, le rotor comporte cepen- dant une encoche de conformation particulière.- l'encocha 4 est prévue pour prendre la forme d'une courbe., par exemple selon une ligne en zigzag sui- vant le bord du rotor, concentriquement à son axe. Au lieu de l'exécuter sous forme de zigzag, ladite ligne peut suivre un tracé ondulé. De telles conformations de 1-'encoche 4 ont pour effet que ses arêtes forment un angle par rapport à la direction de rotation, ce qui entraîne une action particu- . lièrement favorable sur les couches de liquide qui se déplacent sur l'étendue de la surface du rotor. On réalise ainsi un effet de rupture pour ainsi dire continu. 3 désigne les perforations étroites mentionnées traversant le rotor.
Sur la fig.2 les parties correspondantes sont désignées par les mêmes chiffres de référence. On voit, diaprés les figures ci-dessus décrites, que le rotor contient une combinaison de moyens destinés à multiplier son efficacité. La combinaison des différents moyens,, .en particulier des enco- ches participant à la rotation, des arêtes vives et des perforations, se traduit par le nouvel avantage de pouvoir donner à 1-'ensemble de l'appareil- lage, à l'encontre des dispositifs connus, des dimensions considérablement plus réduites.
Le fait que le nombre de trajets de circulation du liquide est rendu très élevé et que la multiplication des arêtes vives sur des es- paces restreints entraîne la rupture et la pulvérisation des substances à mélanger, permet de réaliser le rotor en des dimensions sensiblement plus réduites que celles utilisées dans les homogénéisateurs connus jusqu'à ce jour, Les dimensions du rotor doivent naturellement correspondre à la vitesse de rotation et au but principal poursuivie étant donné que 3.'effet d'homogé- néisation peut et doit être quantitativement différent pour les substances de viscosité différente. En général, on constate qu'un rotor conforme à la présente invention, ayant un diamètre inférieur à 20 centimètres, suffit à réaliser tous les buts proposés.
Pour des homogénéisateurs destinés à l'cb- tention de produits laitiers, par exemple de crèmes préparées au moyen de matières grasses ou de beurre, des rotors dont le diamètre est d'environ 10 centimètres sont suffisants. Lorsqu'on augmente la vitesse de rotation leurs dimensions peuvent encore être diminuées considérablement ce qui permet la construction d'un ustensile très maniable. Il résulte de l'exposé ci-dessus que la conformation du rotor joue dans la construction d'un homogénéisateurs . un rôle absolument décisif. La présente invention illustrée par l'exemple de
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ROTOR FOR HOMOGENEIZERS o
Machines intended for mixing or homogenizing various materials, liquid or viscous, generally work according to the principle used in centrifugal machines, a rotating disc called a rotor being set in rapid rotation inside a housing in which the materials to be homogenized are introduced. Said introduced materials are exposed to centrifugal forces, projected onto the walls of the housing and mixed together in a fine dispersion.
The construction of the rotor plays an essential role in the effect to be achieved, given that the said rotor has the task both of crushing the substances to be mixed and of bringing together the finest particles in a homogeneous mass.
In the construction of the rotors used to date, not enough account is not taken of the physical data deriving from the mechanics of fluids. The point of the present invention is to take advantage of various phenomena and effects occurring in the field. within fluid currents. An important factor is the creation of a suitable surface. As a result, the rotor is provided with a multiple number of notches, or grooves on one or two of its circular faces. Such notches have the double effect on the one hand of enlarging the total surface, which leads to the adhesion of a greater part of the materials to, work on the surface and at the same time gives them a rotational movement, and on the other hand, to make the edges of the notches play a particular role.
Hydrodynamics teaches that a considerable increase in velocity occurs where continuous currents are forced to bypass a sharp edge. Consequently, there occurs at these locations a rupture of the liquid layers. Taking into account the fact that the rotor usually rotates at a very high speed and that the finished product is quickly discharged from the homogenizer, it becomes evident that it is important to take care, during the working space. time during which the layers of liquid are on the surface of the rotor, as frequent a repetition as possible of the phenomena of rupture. Of this genre.
To achieve this goal, a large number of additional
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sharp edges and place them in as favorable geometric order as possible.
A further increase in the homogenization effect is achieved by providing the rotor with a multiple number of perforations as narrow as possible, passing through the thickness of the rotor, so that the substances to be mixed can flow from one side of the rotor to the other. In fact, the rotary movement generates currents producing depressions on one of the faces of the rotor and consequently driving away, by the effect of the suction, the liquids located on the other side of the rotor through the rotor perforations mentioned above. The configuration of the rotor thus defined therefore combines two different homogenizer principles.
, in fact, apart from the rotary disc homogenizers which are the subject of the present invention, other devices are obtained in which the effect of distribution and mixing is obtained by passing the liquids by means of pressure through narrow nozzles. The construction of the rotor provided with the perforations or ducts described above has said additional effect similar to the action of nozzles.
The present invention is illustrated more precisely. on the figs 1 and 2, with 1-aid of an exemplary implementation.
Fig.l shows a top view of the rotor;
Fig 2 is a longitudinal section of the rotor.
1 shows the rotor preferably made of a stainless metal.
2 denotes a number of notches having sharp edges with respect to the surface of the rotor. Said notches are arranged radially as usual.
In accordance with the present invention, however, the rotor comprises a notch of particular conformation; the notch 4 is provided to take the form of a curve, for example along a zigzag line following the edge of the rotor, concentrically to its axis. Instead of executing it as a zigzag, said line can follow a wavy path. Such conformations of the notch 4 cause its edges to form an angle with respect to the direction of rotation, resulting in a particular action. particularly favorable on the layers of liquid which move over the expanse of the surface of the rotor. This produces an almost continuous breaking effect. 3 denotes the narrow perforations mentioned passing through the rotor.
In fig. 2 the corresponding parts are designated by the same reference numbers. It can be seen from the figures described above that the rotor contains a combination of means intended to increase its efficiency. The combination of the different means,. In particular of the notches participating in the rotation, of the sharp edges and of the perforations, results in the new advantage of being able to give to the whole of the apparatus, to the against known devices, considerably smaller dimensions.
The fact that the number of circulation paths of the liquid is made very high and that the multiplication of the sharp edges on restricted spaces leads to the rupture and the spraying of the substances to be mixed, allows the rotor to be made in significantly smaller dimensions. than those used in the homogenizers known to date, The dimensions of the rotor must naturally correspond to the speed of rotation and to the main aim pursued since the homogenization effect can and must be quantitatively different for substances of different viscosity. In general, it is found that a rotor in accordance with the present invention, having a diameter of less than 20 centimeters, is sufficient to achieve all the proposed goals.
For homogenizers intended for dairy products, for example creams prepared with fat or butter, rotors with a diameter of about 10 centimeters are sufficient. When increasing the speed of rotation their dimensions can be further reduced considerably, which allows the construction of a very handy utensil. It follows from the above discussion that the conformation of the rotor plays a role in the construction of a homogenizers. an absolutely decisive role. The present invention illustrated by the example of
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