Misch-und Dispergiervorrichtung.
Zur Herstellung von Mischungen versehie- dener Stoffe oder mehrerer Phasen sehr hoher Feinheit und zur Gewinnung kolloidaler Lösungen, echter Suspensionen lmd stabiler Emulsionen verwendet man Rührwerke mit Vorrichtumgen, die unter hohem Kraftaufwand Schwingungen bis in den Bereich des Ultraschalles erzeugen. Die höchste bisher bekannte Leist. ung wird mit Kolloidmühlen ver schiedener Konstruktion erreicht. Dieselben haben den Nachteil, dass ihr Anwendungsgebiet beschränkt ist, weil sie durchwegs schwere, meist stationäre Aggregate darstellen, deren Konstruktion für viele Zweeke unzugänglich ist.
Hierzu gehört auch der Nachteil, dass Versuehe mit kleinen Substanz- mengen mit den bekannten Kolloidmühlen, z. B. im Laboratorium, nicht durehgeführt werden können. Ausserdem sind die bekannten Kolloidmühlen und ähnliche industrielle Vorrichtungen hohem Verschleiss dadurch uterworfen, dass sie viele aneinander rei bende Teile und lokale Einengungen, durch welche die Substanz hindurehgezwängt wird, aufweisen. Solehe Einengungen haben Stauungen und Bremsungen zur Folge, die einen Versehleiss der Sehläger und Gehäusewände der Kolloidmühlen bewirken, der bis zum völligen Durchfressen des Baustoffes führen kann.
Die mit mehreren Schlagkreuzen arbeitenden Kolloidmühlen stellen ebenfalls komplizierte, an besondere Gehäuseformen gebundene Aggregate dar. Sie haben auch den Nachteil, dass bei der geringen Zahl von Sehlägern trotz hoher Drehzahl und hohem Kraftaufwand der Nutzeffekt gering ist.
Die vorliegende Erfindung bezweckt, die besagten Nachteile zu beseitigen oder wenigstens zu vermindern und betrifft eine Misch- und Dispergiervorrichtung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass zwei Halter, von denen mindestens einer drehbar ist, mit konzentrisch zur Drehachse angeordneten Zahnkränzen versehen sind und einer der beiden Halter auf einer zur Drehachse koaxialen Zentral- welle sitzt, welche in einer den andern Halter tragenden Hohlwelle gelagert ist, wobei der innerste Zahnkranz einen % entralen Hohlraum umsehliesst, in welchen Zuführoffnungen für das zu behandelnde Gut münden, das Ganze derart, dass in den genannten Hohlraum eingeführtes Gut, vermöge der durch Drehung bewirkten Zentrifugalkraft,
durch die Lücken der Zahnkränze nach aussen gesehleudert wird und hierbei gegen die diese Lüeken begrenzenden Zahnflanken prallt, wobei die Zahnflanken benachbarter Zahnkranze scherend aneinander vorbeilaufen, zum Zwecke, das Gut zu zerteilen, es einer Prallung und Scherung unter hoher Frequenz auszusetzen und als Dispersion oder als Emulsion gegen die Peripherie der Zahnkränze und aus deren Bereich zu befordern.
Der zwischen den Zähnen benachbarter Zahnkränze der beiden Halter verbleibende Spalt kann so eng bemessen sein, dass infolge der Drehbewegung zwischen den genannten Zahnflanken pumpende, also Druck-und Saugwirkung ausübende Kräfte auf das zu behandelnde Gut übertragen werden können, wobei die Zahnflanken eine Seherwirkung auf das Gut ausiiben, welche auf den Dispersionsvorgang von besonderem Einfluss sein kann.
Im zentralen Hohlraum können Laufradschaufeln einer Zentrifugalpumpe angeordnet sein, welche Schaufeln z. B. mittels einer Nabe auf der in diesem Falle angetriebenen Zen tralwelle befestigt und von derselben ange trieben sein können. Der äusserste Zahnkranz sitzt dann zweckmässig auf dem von der in diesem Falle zweekmässig feststehenden Hohlwelle getragenen Halter. Die Zähne können als axial zur Drehachse gerichtete Schaufeln ausgebildet sein. Sie können im Querschnitt rund, flach, prismatisch sein, sie können durchbohrt, gerade oder auch gekrümmt sein.
Ausserdem können sie auf ihren Haltern radial in gerader Linie oder auch in versetzter Stellung angeordnet sein. Bei sehr hoher Relativdrehzahl der beiden Halter, z. B. bei 50000 Touren pro Minute, liegt die Frequenz der sich im Behandlungsgut ergebenden Druckschwingungen im Gebiet der Ultra Schallwellen, und zusammen mit der hohen Sehlagfrequenz und der Prallwirkung tritt Kavitation der Gemisehteilchen ein und wird deren Zertrümmerimg erreieht.
Hierbei ist unter der Bezeichnung Fre- quenz die Gesamtzahl aller Seherungen sämtlieher Zahnflanken in der Zeiteinheit zu verstehen. Auf das im betreffenden Be hälter befindliehe Gut werden durch die Vor riehtung Wellen dieser Frequenz übertragen.
Die Vorrichtung arbeitet also beispielsweise bei einer Relativdrehzahl der beiden Halter von 30000 Umdrehungen pro Minute und 6 Zahnkränzen mit je 20 Zähnen eines jeden Halters mit einer Scher-Prallfrequenz von 60 000 000/Min., das heisst 1000 OOOISek.
Die Vorrichtung kann bei geeigneter Aus- bildung ein gegenüber den bekannten Kolloid- mühlen leicht bewegliches, tragbares Aggregat sein, das vielseitigen Zweeken zu dienen vermag. Es kann beispielsweise so ausgebildet sein, dass es an Labor-oder Industriestativen oder an Laufkatzen aufgehängt oder an Hand- griffen von Behälter zu Behälter getragen, sowie in Rührwerken, Flüssigkeitsbehältern, Gehäusen oder auf Traversen fest montiert werden kann. Die erfindungsgemässe Vorrich- tung kann beispielsweise auch in eine Rohrleitung einbaubar ausgebildet sein, so dass das durchfliessende Gut kontinuierlich bearbeitet wird.
Zu diesem Zweek kann die Rohrleitung an der Einbaustelle gehäuseformig erweitert sein. Beim Einbau in Flüssigkeits- behälter und Rohrleitungen oder Gehäuse erfolgt der Antrieb zweekmässig mit an sich be kannten Kraftquellen von aussen.
Die beiliegende Zeichnung zeigt einige Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegen- stades.
Fig. 1 zeigt teilweise eine Ansieht, teilweise einen Mittellängsschnitt einer Ausfüh- rungsform.
Fig. 2 zeigt einen Grundriss dieser Ans- führungsform, teilweise im Schnitt.
Fig. 3 zeigt ein ganzes Hochleistungs- dispergiergerät.
Fig. 4 zeigt teilweise eine Ansicht, teilweise einen Mittellängsschnitt einer andern Ausführungsform.
Fig. 5 zeigt in Ansieht eine weitereAus- führungsform.
Fig. 6 zeigt teilweise in Ansieht, teilweise im Mittellängssehnitt noch eine andere Aus führungsform.
Fig. 7 zeigt einen Grundriss hierzu, linksseitig im Querschnitt nach der Linie VIIVII der Fig. 6.
Fig. 8 veransehaulicht perspektivisch eine weitere Ausführungsform.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. I und 2 ist eine vertikale Zentralwelle D in einer koaxialen Hohlwelle E drehbar und flüssigkeitsdieht gelagert. An der Hohlwelle E ist ein Halter befestigt, der die zentrale Welle D gehäuseartig umsehliesst und mit Einlass öffnungen F versehen ist. Dieser Halter ist an seinem untern Ende als quer zur Dreh achse ausgebildete Ringscheibe C gestaltet, an welcher in radialen Abständen voneinander drei Zahnkränze befestigt sind, von denen der äusserste mit B bezeichnet ist.
Analog ist am untern Ende der Zentralwelle D mittels einer auf die Welle aufgekeilten Nabe ein Halter befestigt, dessen Ende ebenfalls als quer zur Drehachse liegende Ringseheibe A ausgebildet ist. Diese Ring scheibe. 1 ist mit zwei Zahnkränzen versehen, welche zwischen den drei an der Scheibe C sitzenden Zahnkränzen liegen. Sämtliche Zahnkranze sind konzentrisch zur Drehachse angeordnet, und ihre Zähne weisen einander gegenüber nur ein geringfügiges radiales spiel auf. Der auf der Zentralwelle D sitzende Ilalter ist unten mit einer Einlassöffnung F, versehen und in dem vom innersten Zahnkranz umschlossenen zentralen Hohlraum als Schaufelrad G einer Zentrifugalpumpe ausgebildet.
Für die Ausbildung der Zahnkränze sind in Fig. 2 schematisch zwei Ausführungsvarian- ten dargestellt. Bei beiden sind die Zähne als axial zur Drehachse gerichtete Schaufeln ausgebildet, die in Fig. 2 stabformig erscheinen.
Bei der in Fig. 2 oberhalb der Mitte dargestellten Ausführungsvariante ist die Anordnung der Zahnkränze eines jeden Halters so gewählt, dass die an der Scheibe C sitzenden Zähne Reihen von radial einander gegenüberliegenden Schaufeln II bilden und analog die an der Scheibe A sitzenden Zähne Reihen von radial einander gegenüberliegenden Schaufeln II1 bilden.
Bei der in Fig. 2 unterhalb der Mitte dargestellten Ausführungsvariante sind dagegen die Schaufeln J bzw. J1 der einzelnen Zahnkränze eines jeden Halters peripher gegeneinander versetzt angeordnet.
Durch irgendeine in der Zeichnung nicht dargestellte Antriebsvorrichtung wird mindestens die zentrale Welle D mit hoher Tourenzahl angetrieben. Falls die Welle E ebenfalls angetrieben wird, so wird sie in entgegengesetzter Drehriehtung angetrieben. Es können also entweder beide Wellen in entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben sein, oder die Hohlwelle E kann stillstehen und die Zentralwelle D allein angetrieben sein. Die relative Drehzahl kann mit an sich bekannten Mitteln bis zu 50000 Umdrehungen pro Minute oder noeh hoher vorgesehen sein, z : B. unter Verwendung von Hochfrequenzmotoren oder Übersetzungen bzw. von hochtourigen Turbinenantrieben usw.
Bei diesen Mitteln ist zweckmässig darauf zu achten, dass auch im Bedarfsfalle mit niedrigerer Drehzahl gearbeitet werden kann, was durch bekannte Hilfsmittel, wie Regulierwiderstände bei elektrischem Antrieb, Wechselgetriebe und dergleichen erreicht werden kann. Bei manchen Stoffen und Gemischen muss die Frequenz durch zweckmässige Veränderung der Zähne- zahl, des Durchmessers und/oder der Drehzahl angepasst werden, um möglichst gute Resultate zu erzielen. So ist bei der Homogenisierung von Emulsionen manehmal eine Veränderung der Frequenz erforderlich, um z. B. nach erreichter Feinstverteilung die Koagulation von Anteilen der dispergierten Phase bzw. Phasen bis zur Abkühlung zu ver- meiden.
Wird nun ein zu behandelndes Flüs- sigkeitsgemisch der Vorrichtung derart zuge- führt, dass deren zentraler Teil vollständig in das zu behandelnde Flüssigkeitsgemisch eingetaucht ist, dann bewirkt das Schaufel- rad G ein Ansaugen des Flüssigkeitsgemisches durch die Einlassöffnungen F und Fi und erteilt dem im genannten zentralen Hohlraum befindlichen Flüssigkeitsgemisch eine Drehbewegung, welche infolge der hohen Tourenzahl der Welle D eine entsprechende Zentrifugalkraftwirkung auf die einzelnen Teile des Flüssigkeitsgemisches ausübt.
Infolgedessen werden diese Teilchen vorerst durch die Zahnlüeken des innersten am Halter C befindlichen Zahnkranzes hindurch bzw. gegen die diese Lüeken begrenzenden Flanken der Schaufeln H bzw. J geschleudert. Infolge der raschen Relativdrehbewegung der Schaufeln H bzw.
J gegenüber den Schaufeln ffl bzw. Ji prallen die durch die genannten Lücken geschleuderten Flüssigkeitsteile im weiteren sukzessive gegen die Flanken der radial nach aussen nachfolgenden, relativ zueinander rotierenden Schaufeln-die Schaufelflanken benachbar ter Schaufelkränze laufen also seherend aneinander vorbei-und werden unter hoher Fre- quenz durch die zwischen den Schaufeln benachbarter Sehaufelkränze befindlichen Schlitze geschleudert bzw. gepresst bzw. gesaugt, was eine intensive Bearbeitung der Gemischteilchen und deren Zerkleinerung zur Folge hat.
Hierdurch kann in verhältnismässig kurzer Zeit das Füssigkeitsgemiseh in eine stabile Emulsion, eine kolloidale Dispersion oder eine echte Lösung übergehen und tritt in diesem Zustand schliesslich aus dem Bereich des äussersten Zahnkranzes B aus.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 3 ist die gleiche Vorrichtung, wie an Hand der Fig. 1 und 2 vorstehend besehrieben, vorgesehen, jedoeh ist die die Hohlwelle E an dem dem Halter abgekehrten Ende mit dem Ge häuse eines elektrischen Antriebsmotors verbunden, dessen Rotor mit der Zentralwelle D verbunden ist. Am sitzt ein quer zur Drehachse ausladender Arm, der am freien Ende mit Mitteln zum lösbaren und höhenverst, ellbaren Anbringen an einem Laborstativ versehen ist. Wie ersichtlich, lässt sich auf dem Fuss des Stativs ein Glaskolben aufstellen, der das zu behandelnde Flüssig- keitsgemisch enthält.
Die Halter mit den Zahnkränzen sind so dimensioniert, dass sie in die Flüssigkeit eingetaucht werden können unter entsprechender Absenkung der ganzen Vorrichtung einschliesslich des Motors und des Tragarmes. Letzterer wird dann an der Säule des Stativs in der gewählten Höhenlage festgestellt. Alsdann wird der Motor angelassen, wodurch die Zentralwelle die erforderliche Drehzahl gegenüber der stillstehenden Hohlwelle erhält und das Flüssigkeitsgemiseh bearbeitet wird. Diese Ausführungsform eignet sieh besonders zur Herstellung von Lösungen und kolloidalen Dispersionen mit sehr kleinen Gutsmengen im Laboratorium unter Anwendung der hier üblichen Gefässe wie Kolben, Becher, Gläser oder dergleichen.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 sind analog dem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 und 2 ausgebildete Teile fest in einem Behälter eingebaut, weleher fur den konti nuierlichen Betrieb ausgebildet ist. Der An triebsmotor ist wieder als Elektromotor aus- gebildet, befindet sieh jedoeh auf der Unterseite des Behälters in einem hohlen Behälter- fuss. Die Anordnung ist so getroffen, dass die Hohlwelle fest mit dem Gehäuse des Behäl- ters verbunden ist, wogegen die Zentralwelle mit dem Rotor des Motors verbunden ist.
Die zu behandelnde Rohmischung wird oben durch ein Rohr AI der Vorriehtuw im zentralen Teil zugeführt, und zwar durch eine zentrale Einlassöffnung, so dass das Flüssigkeitsge- misch in den vom innersten Zahnkranz um- schlossenen zentralen Hohlranm gelant. Es erfolgt dann die Bearbeitung wie oben be schrieben, so dass das behandelte Gut aus dem äussersten Zahnkranz in den vom Gehäuse L umschlossenen Behälter ausgesehleudert wird.
Der Behälter ist mit einem Ablassstutzen versehen, wobei der Ausfluss dureh ein Regulier- organ in Form eines Hahnes bis zum volligen Abfluss regulierbar ist. Wird der Hahn völlig geschlossen, dann tritt keine Flüssigkeit aus dem Behälter aus. Infolgedessen sammelt sich das behandelte Gut im Innern des Be hälters an. Bei ansteigendem Niveau gelangt das behandelte Gut durch die zentralen Ein lassöffnungen K und K, in den zentralen Hohlraum, der vom innersten Zahnkranz umschlossen ist. Die betreffenden Teile des Gutes werden daher vom Schaufelrad G der Zentrifugalpumpe erneut erfasst und einer noch- maligen Behandlung unterzogen.
Es findet so ein Kreislauf statt, wobei unter Umständen die Zufuhr von Rohgemiseh dureh das Rohr DT durch Betätigung eines entsprechenden Hahnes zeitweise völlig unterbunden werden kann, so dass ausschliesslich nur noeh bereits behandeltes Gut. wiederholt nachbehandelt wird. Diese Nachbehandlung kann so lange erfolgen, bis der notwendige Bearbeitungs- grad erreicht wird. Zur Entlüftung des Be hälters ist ein Ventil N vorgesehen.
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 5 sind Teile gemäss Fig. 4 auf dem Boden eines Rührwerkbehälters eingebaut, wobei durch besondere, nicht dargestellte, in das Behälter- innere führende Rohre von einer ausserhalb des Behälters liegenden Stelle, z. B. mittels einer Forderpumpe Luft bzw. ein Gas, ein flüssiges oder festes Chemikal, eventuell zusammen mit Kontalitstoffen oder Katalysatoren während der Bearbeitung des Gutes in kontinuierlichem Betrieb zugeführt werden kann. Die Zufuhr der genannten Stoffe kann auch durch Ansaugen mittels des Zentrifugalpumpenrades G (Fig. 1) erfolgen, wenn die genannten Zufuhrrohre in der Nahe des Pum- penrades endigen.
Bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 6 und 7 ist analog wie im Ausführungs- beispiel nach Fig. 1 und 2 eine Zentralwelle D in einer Hohlwelle E drehbar gelagert.
Die Zentralwelle D ist wieder mittels einer aufgekeilten Nabe mit einem scheibenförmigen Halter A versehen, welcher mit vertikalen, Zahnkränze bildenden Ringen versehen ist und die Schaufeln G einer Zentrifugalpumpe trägt. Ebenso ist die Hohlwelle E mit einem flatter versehen. Dieser ist jedoch im Gegen- satz zum Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 1 und 2 als die auf dem Halter A angeordneten Ringe vollständig umschliessender Käfig ausgebildet, bestehend aus einem schal enformigen Oberteil C und einem sehalenformigen Unterteil Cl, sowie dem diese beiden Teile am Al1ssenrand verbindenden Ring B.
Ausser dem Aussenring E tragen die schalenförmigen Teile C und Cl auf den einander zugekehrten Seiten zwei konzentriseh zur Drehachse ange rdnete Zahnkränze, die zwisehen die am Halter. 1 nach oben und unten ausladenden Zahnkränze greifen, so dass also gegenüber der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2 sozusagen eine Verdoppelung der Zahnkränze esultiert.
Die Zähne sind analog der Ausführungs- lors nach Fig. 2, obere Hälfte, ohne periphere Versetzung zueinander angeordnet.
Dementsprechend sind die am Halter A sitzen- den Zähne in Fig. 7 mit H1, die andern dagegen mit H bezeiehnet in Ubereinstimmung mit Fig. 2. Die Zähne sind hier verhältnismässig in peripherer Riehtung gemessen breiter ausgebildet als bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 8 ist eine analoge Bauart vorgesehen, wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 und 2, jedoch mit dem Untersehied, dass die Zähne ebenfalls in peripherer Richtung gemessen breiter ausgebildet und zudem noch durchbohrt sind, und zwar in radialer Richtung. Der Einfach- heit halber ist lediglich der mit der Hohlwelle E zusammenhängende Teil der Vorrichtung dargestellt.
Mixing and dispersing device.
To produce mixtures of different substances or several phases of very high fineness and to obtain colloidal solutions, real suspensions and stable emulsions, stirrers with devices are used that generate vibrations up to the range of ultrasound with great effort. The highest performance known so far. ung is achieved with colloid mills of various designs. They have the disadvantage that their field of application is limited because they consist of heavy, mostly stationary units, the construction of which is inaccessible for many purposes.
This also includes the disadvantage that experiments with small amounts of substance with the known colloid mills, e.g. B. in the laboratory, cannot be carried out. In addition, the known colloid mills and similar industrial devices are subject to high wear and tear in that they have many parts rubbing against one another and local constrictions through which the substance is forced. Sole constrictions result in congestion and braking, which cause the saw bearings and the housing walls of the colloid mills to become worn, which can lead to the building material being completely eroded.
The colloid mills, which work with several beater crosses, are also complicated units tied to special housing shapes. They also have the disadvantage that, with the small number of saw supports, the efficiency is low despite high speed and high effort.
The present invention aims to eliminate or at least reduce said disadvantages and relates to a mixing and dispersing device which is characterized in that two holders, at least one of which is rotatable, are provided with toothed rings arranged concentrically to the axis of rotation and one of the two Holder sits on a central shaft coaxial to the axis of rotation, which is mounted in a hollow shaft carrying the other holder, the innermost toothed ring enclosing a central cavity into which feed openings for the material to be treated open, the whole thing in such a way that in the named Material introduced into the cavity by virtue of the centrifugal force caused by rotation,
is thrown outwards through the gaps in the gear rims and bounces against the tooth flanks delimiting these gaps, with the tooth flanks of adjacent gears running past each other in a shearing manner, for the purpose of dividing the material, exposing it to impact and shear at high frequency and as a dispersion or as To transport emulsion against the periphery of the gear rims and out of their area.
The gap remaining between the teeth of adjacent toothed rims of the two holders can be dimensioned so narrow that, as a result of the rotary movement between the mentioned tooth flanks, pumping, i.e. pressure and suction forces, can be transmitted to the item to be treated, with the tooth flanks having a visual effect on the Exercise well, which can have a particular influence on the dispersion process.
In the central cavity impeller blades of a centrifugal pump can be arranged, which blades z. B. by means of a hub on the driven in this case Zen tral shaft and can be exaggerated by the same. The outermost gear rim then expediently sits on the holder carried by the hollow shaft, which in this case is two-dimensionally fixed. The teeth can be designed as blades directed axially to the axis of rotation. They can be round, flat, prismatic in cross-section, they can be pierced, straight or curved.
In addition, they can be arranged radially in a straight line or in an offset position on their holders. At a very high relative speed of the two holders, e.g. B. at 50,000 tours per minute, the frequency of the resulting pressure oscillations in the material to be treated is in the area of ultra sound waves, and together with the high blow frequency and the impact effect, cavitation of the vegetable particles occurs and their shattering is achieved.
The term frequency here means the total number of all views of all tooth flanks in the unit of time. Waves of this frequency are transmitted to the goods in the container in question.
The device works, for example, at a relative speed of the two holders of 30,000 revolutions per minute and 6 toothed rings with 20 teeth each of each holder with a shear impact frequency of 60,000,000 / min., That is, 1,000,000,000ISek.
With a suitable design, the device can be a portable unit that is easily movable compared to the known colloid mills and can serve a wide range of purposes. It can be designed, for example, so that it can be hung on laboratory or industrial stands or on trolleys or carried from container to container by means of handles, as well as being permanently mounted in agitators, liquid containers, housings or on cross members. The device according to the invention can, for example, also be designed so that it can be installed in a pipeline, so that the material flowing through is processed continuously.
For this purpose, the pipeline can be expanded in the form of a housing at the installation point. When installed in liquid containers and pipelines or housings, the drive takes place twice with known power sources from outside.
The accompanying drawing shows some exemplary embodiments of the subject matter of the invention.
1 shows partly a view, partly a central longitudinal section of an embodiment.
2 shows a floor plan of this embodiment, partially in section.
Fig. 3 shows an entire high-performance dispersing device.
Fig. 4 shows partly a view, partly a central longitudinal section of another embodiment.
Fig. 5 shows a further embodiment in perspective.
Fig. 6 shows partly in sight, partly in the central longitudinal section yet another imple mentation form.
FIG. 7 shows a floor plan for this, on the left in cross section along line VIIVII in FIG. 6.
8 illustrates a further embodiment in perspective.
In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, a vertical central shaft D is rotatably and fluidly mounted in a coaxial hollow shaft E. A holder is attached to the hollow shaft E, which surrounds the central shaft D in the manner of a housing and is provided with inlet openings F. This holder is designed at its lower end as a transverse to the axis of rotation formed annular disc C, on which three ring gears are attached at radial distances from each other, of which the outermost is denoted by B.
Analogously, a holder is attached to the lower end of the central shaft D by means of a hub wedged onto the shaft, the end of which is also designed as an annular washer A lying transversely to the axis of rotation. This ring washer. 1 is provided with two ring gears, which lie between the three ring gears sitting on the disc C. All the ring gears are arranged concentrically to the axis of rotation, and their teeth have only a slight radial play with respect to one another. The I-age seated on the central shaft D is provided with an inlet opening F 1 at the bottom and is designed as a paddle wheel G of a centrifugal pump in the central cavity enclosed by the innermost toothed ring.
Two design variants are shown schematically in FIG. 2 for the design of the gear rims. In both the teeth are designed as blades which are axially directed to the axis of rotation and appear rod-shaped in FIG.
In the embodiment variant shown in Fig. 2 above the center, the arrangement of the ring gears of each holder is selected so that the teeth on the disk C form rows of radially opposite blades II and, analogously, the teeth on the disk A form rows of radially Form opposing blades II1.
In the embodiment variant shown below the center in FIG. 2, however, the blades J and J1 of the individual ring gears of each holder are arranged peripherally offset from one another.
By any drive device not shown in the drawing, at least the central shaft D is driven with a high number of revolutions. If the shaft E is also driven, it is driven in the opposite direction of rotation. Either both shafts can be driven in opposite directions of rotation, or the hollow shaft E can stand still and the central shaft D can be driven alone. The relative speed can be provided with means known per se of up to 50,000 revolutions per minute or even higher, e.g. using high-frequency motors or transmissions or high-speed turbine drives, etc.
With these means, it is advisable to ensure that, if necessary, it is possible to work at a lower speed, which can be achieved by known aids, such as regulating resistors in the case of an electric drive, change gear and the like. With some substances and mixtures, the frequency must be adapted by changing the number of teeth, the diameter and / or the speed in order to achieve the best possible results. For example, when homogenizing emulsions, it is sometimes necessary to change the frequency in order to B. to avoid the coagulation of portions of the dispersed phase or phases until they have cooled down after the finest distribution has been achieved.
If a liquid mixture to be treated is now fed to the device in such a way that its central part is completely immersed in the liquid mixture to be treated, then the paddle wheel G causes the liquid mixture to be sucked in through the inlet openings F and Fi and dispenses the above The liquid mixture located in the central cavity has a rotary movement which, due to the high number of revolutions of the shaft D, exerts a corresponding centrifugal force effect on the individual parts of the liquid mixture.
As a result, these particles are initially thrown through the tooth gaps of the innermost toothed ring located on the holder C or against the flanks of the blades H and J that delimit these gaps. As a result of the rapid relative rotation of the blades H resp.
J opposite the blades ffl or Ji, the liquid parts thrown through the gaps mentioned subsequently collide successively against the flanks of the blades that follow radially outwards and rotate relative to one another - the blade flanks of the blade rings that are adjacent to one another therefore run past each other - and are subjected to high loads. quenzy thrown or pressed or sucked through the slots located between the blades of adjacent saw blade rings, which results in intensive processing of the mixture particles and their crushing.
As a result, the liquid mixture can change into a stable emulsion, a colloidal dispersion or a real solution in a relatively short time and in this state finally emerges from the area of the outermost gear ring B.
In the embodiment according to FIG. 3, the same device as described above with reference to FIGS. 1 and 2 is provided, but the hollow shaft E is connected at the end remote from the holder to the housing of an electric drive motor, the rotor of which is connected to the central shaft D is connected. At the sits an arm extending transversely to the axis of rotation, which is provided at the free end with means for detachable and height-adjustable, adjustable attachment to a laboratory stand. As can be seen, a glass flask containing the liquid mixture to be treated can be placed on the base of the stand.
The holders with the toothed rims are dimensioned so that they can be immersed in the liquid with the entire device including the motor and the support arm being lowered accordingly. The latter is then determined on the column of the tripod at the selected altitude. The engine is then started, whereby the central shaft receives the required speed in relation to the stationary hollow shaft and the liquid mixture is processed. This embodiment is particularly suitable for the production of solutions and colloidal dispersions with very small amounts of material in the laboratory using the vessels customary here such as flasks, beakers, glasses or the like.
In the embodiment according to FIG. 4, parts formed analogously to the embodiment according to FIGS. 1 and 2 are permanently installed in a container which is designed for continuous operation. The drive motor is again designed as an electric motor, but is located on the underside of the container in a hollow container foot. The arrangement is such that the hollow shaft is firmly connected to the housing of the container, whereas the central shaft is connected to the rotor of the motor.
The raw mixture to be treated is fed at the top through a pipe A1 of the supply unit in the central part, specifically through a central inlet opening, so that the liquid mixture reaches the central hollow rim enclosed by the innermost toothed ring. The processing then takes place as described above, so that the treated material is thrown out of the outermost toothed ring into the container enclosed by the housing L.
The container is provided with a discharge nozzle, whereby the outflow can be regulated by a regulating device in the form of a tap until it is completely drained. If the tap is completely closed, no liquid will escape from the container. As a result, the treated material collects inside the container. As the level rises, the treated material passes through the central inlet openings K and K into the central cavity, which is enclosed by the innermost toothed ring. The relevant parts of the goods are therefore picked up again by the impeller G of the centrifugal pump and subjected to another treatment.
Such a cycle takes place, whereby under certain circumstances the supply of raw mixture through the pipe DT can be temporarily completely stopped by operating a corresponding tap, so that only goods that have already been treated are only available. is repeatedly treated. This post-treatment can continue until the required degree of processing is achieved. A valve N is provided to vent the container.
In the embodiment according to FIG. 5, parts according to FIG. 4 are installed on the bottom of an agitator container, whereby special tubes, not shown, lead into the container interior from a location outside the container, e.g. B. by means of a feed pump air or a gas, a liquid or solid chemical, possibly together with Contalitstoffe or catalysts during the processing of the goods in continuous operation. The substances mentioned can also be supplied by suction by means of the centrifugal pump wheel G (FIG. 1) if the supply pipes mentioned end in the vicinity of the pump wheel.
In the embodiment according to FIGS. 6 and 7, analogously to the embodiment according to FIGS. 1 and 2, a central shaft D is rotatably mounted in a hollow shaft E.
The central shaft D is again provided by means of a keyed hub with a disk-shaped holder A which is provided with vertical rings forming toothed rings and which carries the blades G of a centrifugal pump. The hollow shaft E is also provided with a flutter. In contrast to the embodiment according to FIGS. 1 and 2, however, this is designed as a cage completely surrounding the rings arranged on the holder A, consisting of a shell-shaped upper part C and a shell-shaped lower part Cl, as well as the ring connecting these two parts at the rim B.
In addition to the outer ring E, the shell-shaped parts C and Cl carry on the mutually facing sides two ring gears which are concentric to the axis of rotation and which between the ones on the holder. 1 grip sprockets projecting upwards and downwards, so that a doubling of the sprockets, so to speak, results compared to the embodiment according to FIGS. 1 and 2.
The teeth are arranged analogously to the embodiment according to FIG. 2, upper half, without peripheral offset to one another.
Correspondingly, the teeth on the holder A in Fig. 7 are denoted by H1, while the others are denoted by H in accordance with Fig. 2. The teeth are here relatively wider, measured in the peripheral direction, than in the embodiment according to Fig. 2.
In the embodiment according to FIG. 8, an analog design is provided as in the embodiment according to FIGS. 1 and 2, but with the difference that the teeth are also made wider measured in the peripheral direction and are also drilled through, specifically in the radial direction . For the sake of simplicity, only that part of the device connected to the hollow shaft E is shown.