Misch- und Dispergiervorrichtung.
Im Schweizer Patent Nr. 2X8154 ist bereits eine Misch- und Dispergiervorrichtung be schieben worden, bei der 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 Zentralwelle sitzt, welche in einer den andern Halter tragenden Hohlwelle gelagert ist, wobei der innerste Zahnkranz einen zentralen Hohlraum umschliesst, in welchen Zufuhröffnungen 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 Lücken begrenzenden Zahnflanken schlägt,
welche relativ zu den Flanken des ihnen benachbarten Zahnkranzes scherend vorbeilaufen, zam Zwecke, das Gut zu zerteilen, es einer Prallung und Scherung unter hoher Frequenz auszusetzen und in disperser Form, als Emuision oder als Lösung gegen die Peripherie der Zahnkränze und aus deren Bereich zu befördern.
Es wurde nun gefunden, dass in gewissen Fällen demgegenüber noch eine intensivere, verbesserte Dispergierwirkung erzielbar ist, wenn mindestens ein äusserer Kranz nicht als Zahnkranz, sondern als mit Durchbrechungen versehener Ring ausgebildet ist, mit dem ein innerer, als Zahnkranz ausgebildeter Kranz unmittelbar zusammenarbeitet, welcher zweck- mässig durch Antriebsmittel in Drehung ver setzt wird. Dieser : Kranz fasst dann mit seinen Zahnflanken das Behandlungsgut, insbesondere auch gröbere Bestandteile desselben, und schleudert es unter Mitwirkung der Zentrifugalkraft gegen die Innenseite des den Zahnkranz umgebenden Ringes und durch dessen Durchbrechungen hindurch.
Hierbei kann das Behandlungsgut zugleich eine intensive zerscherende, zerquetschende und pumpende Bearbeitung erfahren.
Zahnkranz und Ring können kreiszylindrische, kegelige, doppelkegelige oder kugelige Gestalt haben.
Die Zeichnung zeigt beispielsweise zwei Ausführungsformen des lBrfindungsgegen- standes.
Fig. 1 zeigt eine Ausführungsform im vertikalen WIittellängssehnitt nach der Linie I-I der Fig. 2.
Fig. 2 stellt einen Querschnitt nach der Linie II-II der Fig. 1 dar.
Fig. 3 zeigt perspektivisch den einen Halter einer andern Ausführungsform.
Bei der Ausführungsform gemäss den Fig. 1 und 2 ist eine vertikale Zentralwelle D in einer koaxialen Hohlwelle E drehbar gelagert. Das untere Ende der Hohlwelle E bildet einen Halter, der die zentrale Welle D gehäuseartig umschliesst und mit Einlass öffnungen F versehen ist. Dieser Halter besitzt eine als quer zur Drehachse ausgebildete Ringscheibe C, an welcher zwei in radialem Abstand voneinander liegende, zur Drehachse koaxiale Kränze vorgesehen sind. Der äussere Kranz ist als mit Durchbrechungen in Form von radialen Bohrungen B versehener Zylinderring ausgebildet, wogegen der andere Kranz als Zahnkranz ausgebildet ist, dessen Zähne J im Querschnitt rhomboidförmig ausgebildet sind. Der Querschnitt kann jedoch auch rhombusförmig ausgebildet sein.
Analog ist am untern Ende der Zentralwelle D mittels einer auf die Welle auf gekeilten Wabe ein Halter befestigt, dessen unteres Ende ebenfalls als quer zur Drehachse ausgebildete Ringscheibe A ausgebildet ist. Diese Ringscheibe A ist mit zwei zur Drehachse koaxialen Zahnkränzen versehen, von denen der äussere zwischen den beiden an der Ringscheibe C sitzenden Kränzen angeordnet und mit im Querschnitt rechteckförmigen Zähnen J1 versehen ist, wogegen der innere Kranz unmittelbar innerhalb des aus den Zähnen J bestehenden Zahnkranzes angeordnet ist und mit diesem zusammenarbeitet.
Sämtliche Kränze weisen einander gegenüber nur ein geringfügiges radiales Spiel auf.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind, in peripherer Richtung gemessen, die Lücken zwischen den Zähnen J2 des innersten Zahnkranzes grösser als diejenigen zwischen den Zähnen J. Ferner sind letztere Lücken grösser als diejenigen zwischen den Zähnen J1. Die Zahnlücken sind also um so grösser, je weiter innen der betreffende Zahnkranz liegt.
Der auf der Zentralwelle D sitzende Halter ist unten mit einer unterteilten ringfönai gen Einlassöffnung F1 versehen und in dem vom innersten Zahnkranz umschlossenen zentralen Hohlraum als Schaufelrad q einer Zentrifugalpumpe ausgebildet (Fig. 2), wobei jeder zweite Zahn J2 unmittelbar mit je einer der vier Schaufeln des Schaufelrades G verbunden ist. Sämtliche Zähne J2 sind an der in Richtung des Pfeils P (Drehrichtung) liegenden äussern Kante mit je einer Schrägfläche Q versehen, die mit der tangentialen Richtung einen spitzen Winkel einschliessen.
Die Zähne J des an der Scheibe C sitzenden. Kranzes sind an der gegenüber der Richtung des Pfeils P hinten liegenden Innenkante und der diagonal dazu liegenden Aussenkante derart zugeschärft, dass diese Kanten je eine Messerschneide bilden. Wie alls Fig. 2 ersichtlich, liegt die an der Bildung der genannten Messerschneide beteiligte, eine Zahnlücke begrenzende Zahnflanke in einer axialen Ebene.
Die Flanken der Zähne J1 liegen in radialaxialen Ebenen.
Für den Gebrauch werden die Wellen D und E relativ zueinander durch irgendeine in der Zeichnung nicht dargestellte Antriebsvorrichtung in Drehung versetzt, wobei die relative Drehzahl nötigenfalls von wenigen Touren bis zu 50000 Touren pro Minute je nach Bedarf variiert werden kann. Es können entweder beide Wellen in entgegengesetzter Drehrichtung angetrieben sein, oder die Hohlwelle E kann stillstehen und die Zentralwelle D allein in Richtung des Pfeils P angetrieben sein.
Wird nun ein zu behandelndes Rohgemisch der Vorrichtung derart zugeführt, dass deren zentraler Teil vollständig in das zu behandelnde Rohgemiseh eingetaucht ist, dann bewirkt das Schaufelrad G infolge seiner zentrifugalpumpengemässen Anordnung ein Ansaugen des Rohgemisches durch die Einlassöffnungen F und F1 und erteilt dem im genannten Zentralhohlraum befindlichen Rohgemisch eine Drehbewegtmg, welche eine entsprechend der Tourenzahl der Welle D hohe Zentrifugalkraftwirkung auf die einzelnen Teile des Rohgemisches ausübt.
Infolgedessen werden diese Teilchen T (Fig. 2) zum Teil durch die Lücken des innersten Zahnkranzes bnv. gegen die diese Lücken begrenzenden Flanken der Zähne J2 geschleudert. Diese Teilchen T treffen nun auf den benachbarten Zahnkranz auf, dessen Zähne J die messerschneiden artigen Kanten aufweisen, wobei die kleineren Teilchen zum Teil durch die Lücken zwischen den Zähnen J hindurchgehen und zum andern Teil gegen die die Lücken begrenzenden Zahnflanken geschlagen bzw. gequetscht wurden.
Die nicht durch die Lücken zwischen den Zähnen J hindurchgeschleuderteil grösseren Teilchen werden sukzessive von den Schrägflächen Q der Zähne J2 erfasst und gegen die in der Drehrichtung des Pfeils P hintern liegenden Messerschneiden der Zähne J angedrückt, wobei eine unmittelbare Zer kleinerung der Teilchen durch Schnitt- und Seherwirkung erfolgt, so dass schliesslich die Teilchen derart zerkleinert sind, dass sie durch die Lücken zwischen den Zähnen J hindurch gelangen.
Diese Teilchen treffen nun gegen die Flanken der radial nach aussen nachfolgenden Zähne J1 und werden unter hoher Frequenz durch die zwischen den gegenseitigen Zahnflanken und den benachbarten Kränzen befindlichen Schlitze geschleudert bzw. gepresst oder gesaugt, wodurch eine intensive Bearbeitung der Teilchen und deren weitere Zerkleinerung erfolgt. Die zerkleinerten Teilchen gelangen dadurch schliesslich in den Bereich des mit den radialen Bohrungen ZR versehenen, äussersten Kranzes. Gegenüber diesen Bohrungen bzw. der diese auf der Innenseite begrenzenden Kreiskante wirken die Zähne J1 zugleich pumpen und scherend.
Sie zerreiben und zerquetschen ferner die Teilchen an der Innenseite des Ringes, wobei die bearbeiteten Teilchen sukzessive durch die Bohrungen B durch Zentrifugalkraft wirkung hindurchgeschleudert werden. Je nach den jeweils vorliegenden Anforderungen und Verhältnissen können die lichte Weite nnd die gegenseitigen Abstände der Bohrungen B grösser oder kleiner vorgesehen werden, nnd zwar herunter bis zu einer feinsiebartigen Perforierung des Ringes. Hierdurch lässt sich in verhältnismässig kurzer Zeit ein Rohgemisch in eine stabile Emulsion, eine kolloidale Dispersion oder eine echte Lösung überführen, welche in diesem Zustand schliesslich aus dem Bereich des äussersten Kranzes durch die Bohrungen B austritt.
Wird die ganze in den Fig. 1 und 2 dargestellte Vorrichtung in das das zu behandelnde Rohgemisch enthaltende Gefäss völlig eingetaucht, dann findet im Kreislauf ständig ein erneutes Ansaugen bereits behandelten Gutes durch die Öffnungen F und F1 statt, wonach das Gut erneut bearbeitet wird und wieder durch die Bohrungen B austritt, so dass man das Gut je nach der Behandlungszeit bis zum gewünschten Bearbeitungsgrad hehandeln kann.
Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 ist nur der an der Hohlwelle E vorgesehene Halter dargestellt, der sich von demjenigen der vorstehend erörterten Ausführungsform nur dadurch unterscheidet, dass auch sein innerer Kranz als ein mit Durchbrechungen in Form von Bohrungen B1 mit radialer Achse versehener Ring ausgebildet ist. Der an der Zentralwelle D sitzende Halter A der Ausführungsform nach den Fig. 1 und 2 kann unverändert beibehalten werden, so dass also mit jedem der beiden, mitDurehbrechull- gen B bzw. B1 versehenen Ringen unmittelbar ein innerhalb desselben befindlieher Zahnkranz zusammenarbeitet.
Es sind auch Ausführungsformen möglich, bei denen an dem an der Hohlwelle E vorgesehenen Halter zusätzlich zu den in Fig. 3 dargestellten zwei mit Durchbrechungen ver sehnen Ringen weiter innen noch mindestens ein weiterer Kranz angeordnet ist, welcher zum Beispiel als Zahnkranz ausgebildet sein kann. Dieser kann etwa gleich ausgebildet sein wie beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 und 2 der innere, an der Scheibe C sitzende Zahnkranz, der die Zähne J aufweist. Dieser Zahnkranz kann analog mit einem benachbarten innersten Zahnkranz, welcher an dem auf der Zentralwelle D sitzenden Halter 1 sitzt, zusammenarbeiten, wie dies gemäss den Fig. 1 und 2 für den die Zähne J2 aufweisenden innersten Zahnkranz der Fall ist.
Mixing and dispersing device.
In Swiss Patent No. 2X8154 a mixing and dispersing device has already been pushed in which 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 holders is seated 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 material introduced into said cavity is due to the centrifugal force caused by rotation through the gaps the gear rim is thrown outwards and hits against the tooth flanks delimiting these gaps,
which shear past the flanks of the gear ring adjacent to them, for the purpose of dividing the material, exposing it to impact and shear at high frequency and conveying it in disperse form, as an emulsion or as a solution against the periphery of the gear ring and out of its area .
It has now been found that, in contrast, a more intensive, improved dispersing effect can be achieved in certain cases if at least one outer ring is not designed as a toothed ring, but as a ring provided with openings, with which an inner ring, designed as a toothed ring, directly works together is expediently set in rotation by drive means. This: wreath then grips with its tooth flanks the material to be treated, in particular also coarser components of the same, and with the help of centrifugal force throws it against the inside of the ring surrounding the toothed wreath and through its perforations.
Here, the material to be treated can be subjected to intensive shearing, crushing and pumping processing at the same time.
The ring gear and ring can have a circular cylindrical, conical, double-conical or spherical shape.
The drawing shows, for example, two embodiments of the subject matter of the invention.
FIG. 1 shows an embodiment in the vertical mid-length section along the line I-I in FIG. 2.
FIG. 2 shows a cross section along the line II-II of FIG.
Fig. 3 shows in perspective one holder of another embodiment.
In the embodiment according to FIGS. 1 and 2, a vertical central shaft D is rotatably mounted in a coaxial hollow shaft E. The lower end of the hollow shaft E forms a holder which encloses the central shaft D like a housing and is provided with inlet openings F. This holder has an annular disk C designed transversely to the axis of rotation, on which two rings are provided which are radially spaced from one another and are coaxial to the axis of rotation. The outer ring is designed as a cylinder ring provided with openings in the form of radial bores B, whereas the other ring is designed as a toothed ring, the teeth J of which are rhomboid-shaped in cross-section. However, the cross section can also be designed in the shape of a rhombus.
Similarly, a holder is attached to the lower end of the central shaft D by means of a honeycomb wedged onto the shaft, the lower end of which is also designed as an annular disk A formed transversely to the axis of rotation. This ring disk A is provided with two ring gears coaxial to the axis of rotation, of which the outer ring is arranged between the two rings on the ring disk C and is provided with teeth J1 of rectangular cross-section, whereas the inner ring is arranged directly inside the ring gear consisting of the teeth J. is and works with them.
All rings have only a slight radial play with respect to one another.
As can be seen from FIG. 2, measured in the peripheral direction, the gaps between the teeth J2 of the innermost gear ring are larger than those between the teeth J. Furthermore, the latter gaps are larger than those between the teeth J1. The gaps between the teeth are therefore greater, the further inside the gear rim in question is.
The holder seated on the central shaft D is provided at the bottom with a subdivided ring-shaped inlet opening F1 and in the central cavity enclosed by the innermost toothed ring is designed as a paddle wheel q of a centrifugal pump (Fig. 2), with every second tooth J2 directly connected to one of the four blades of the paddle wheel G is connected. All the teeth J2 are provided on the outer edge in the direction of the arrow P (direction of rotation) with an inclined surface Q each, which enclose an acute angle with the tangential direction.
The teeth J of the one sitting on the disc C. The wreath are sharpened on the inner edge lying at the rear opposite the direction of the arrow P and the outer edge lying diagonally thereto in such a way that these edges each form a knife edge. As can be seen in all of FIG. 2, the tooth flank which is involved in the formation of the mentioned knife edge and delimits a tooth gap lies in an axial plane.
The flanks of the teeth J1 lie in radial-axial planes.
For use, the shafts D and E are set in rotation relative to one another by any drive device not shown in the drawing, the relative speed of rotation being able to be varied from a few revolutions to 50,000 revolutions per minute as required, if necessary. 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 in the direction of arrow P alone.
If a raw mixture to be treated is now fed to the device in such a way that its central part is completely immersed in the raw mixture to be treated, then the impeller G, due to its centrifugal pump-like arrangement, causes the raw mixture to be sucked in through the inlet openings F and F1 and dispenses the one located in the said central cavity Raw mixture a rotary movement which, corresponding to the number of revolutions of the shaft D, exerts a high centrifugal force effect on the individual parts of the raw mixture.
As a result, these particles T (Fig. 2) are partially bnv through the gaps in the innermost gear ring. thrown against the flanks of the teeth J2 which delimit these gaps. These particles T now hit the adjacent ring gear, the teeth J of which have knife-edge-like edges, with the smaller particles partly going through the gaps between the teeth J and partly being hit or squeezed against the tooth flanks delimiting the gaps.
The particles that are not thrown through the gaps between the teeth J are successively picked up by the inclined surfaces Q of the teeth J2 and pressed against the knife edges of the teeth J lying behind in the direction of rotation of the arrow P, with an immediate reduction in size of the particles by cutting and Vision takes place so that finally the particles are crushed in such a way that they pass through the gaps between the teeth J through.
These particles then hit the flanks of the radially outwardly following teeth J1 and are thrown or pressed or sucked through the slots between the mutual tooth flanks and the adjacent rims at high frequency, which results in intensive processing of the particles and their further comminution. As a result, the crushed particles finally reach the area of the outermost ring provided with the radial bores ZR. In relation to these bores or the circular edge delimiting them on the inside, the teeth J1 have a pumping and shearing effect at the same time.
They also grind and crush the particles on the inside of the ring, the machined particles being successively thrown through the bores B by centrifugal force. Depending on the particular requirements and conditions, the clear width and the mutual spacing of the bores B can be made larger or smaller, namely down to a fine sieve-like perforation of the ring. In this way, a raw mixture can be converted into a stable emulsion, a colloidal dispersion or a real solution in a relatively short time, which in this state finally emerges from the area of the outermost rim through the bores B.
If the entire device shown in FIGS. 1 and 2 is completely immersed in the vessel containing the raw mixture to be treated, then the cycle is constantly renewed suction of treated material through openings F and F1, after which the material is processed again and again exits through the bores B, so that the material can be treated to the desired degree of processing, depending on the treatment time.
In the embodiment according to FIG. 3, only the holder provided on the hollow shaft E is shown, which differs from that of the embodiment discussed above only in that its inner ring is also designed as a ring provided with openings in the form of bores B1 with a radial axis is. The holder A of the embodiment according to FIGS. 1 and 2, which is seated on the central shaft D, can be retained unchanged, so that a toothed ring located within the same works directly with each of the two rings provided with breakaway rings B and B1.
Embodiments are also possible in which at least one further ring is arranged on the holder provided on the hollow shaft E in addition to the two rings shown in Fig. 3 with openings ver tendon further inside, which can be designed as a toothed ring, for example. This can be designed approximately the same as in the embodiment according to FIGS. This gear rim can work together analogously with an adjacent innermost gear rim, which is seated on the holder 1 seated on the central shaft D, as is the case according to FIGS. 1 and 2 for the innermost gear rim having the teeth J2.