CH366518A

CH366518A - Homogenisiervorrichtung

Info

Publication number: CH366518A
Application number: CH6844459A
Authority: CH
Inventors: Lendi Wilhelm
Original assignee: Lendi Wilhelm
Priority date: 1959-01-15
Filing date: 1959-01-15
Publication date: 1963-01-15

Description

Homogenisiervorrichtung
Gegenstand der Erfindung ist eine Homogeni- siervorrichtung, insbesondere für die Milchverarbei tungsindustrie und Molkereibetriebe sowie Fruchtsaftsterilisation und Verfeinerung von Cremen und Lacken, welche die Resultate der bisher bekannten Homogenisiervorrichtungen übertreffen soll.

Bei den bekannten Homogenisiervorrichtungen, bei welchen der Homogenisierkopf zwei den Durch gangsweg des Mediums beherrschende, in ihrem ge genseitigen Abstand veränderbare, unter federndem Vorspanndruck stehende Arbeitskörper aufweist, müssen grosse Feder-und Pumpendrücke aufgewendet werden, um die nötige Flächenpressung zwischen den grossen Auflageflächen der gegeneinander beweglichen Arbeitskörper des Homogenisierkopfes zu erreichen.

Diese Vorrichtungen sind billig, jedoch ist das Homogenisierungsresultat relativ unregelmässig und die Zertrümmerung des Mediums eine grobe. Bessere und regelmässigere Homogenisierresultate werden bei jenen Homogenisiervorrichtunngen erzielt, bei welchen die gegeneinander beweglichen, ebenfalls unter hohem Federdruck stehenden Arbeitskörper des Homogeni sierkopfes den Durchgangsweg des Mediums durch wenigstens eine Fl'äche einerseits-und wenigstens-eine gegen diese angedrückte Keilschneide anderseits beherrschen.

Jedoch führen die hohen Vorspanndrücke der Arbeitskörper des Homogenisierkopfes zu einem raschen Abstumpfen der Arbeitskanten, wodurch eine Verschlechterung des Homogenisierresultates unvermeidlich ist. Die Feinheit der Homogenisierung wird hier durch Einstellen des Vorspanndruckes reguliert. Jedoch kann über die mit dem Manometer zu messenden Pumpendrücke nicht mit Garantie auf die resultierenden Partikelgrö#en des Mediums geschlos- sen werden.

Mit diesen bekannten, nicht rotierenden Homo genisierköpfen erzielt man eine Homogenisierung, das heisst eine Zerkleinerung der Mediumpartikel bis auf 0, 002 mm Grösse und diese nur in Prozenten ablesbar. Die tatsächlichen Resultate werden aber sehr unregelmässig, so da# diese in den Milchverarbei tungsbetrieben, insbesondere beim Aufrahmen der Homogenm, ilch nicht befriedigten. Für die Feststel- lung der Feinheit der Homogenisierung war vorerst der an Federdruckskalen oder am Manometer ables- bare, durch Einstellung der Federspannung erreichte Druck das einzige Kontrollmittel.

Bei anderen Modellen von Homogenisieimaschi- nen sind Kolben und Pumpenraum für den Gebrau- cher fest in der Maschine eingebaut, was nur ein Reinigen mittels Dampf oder heil3em Wasser mit Ent fettungszusätzen, mit oder ohne Betrieb der Maschine zulässt, was für die Eliminierung von z. B. für die Joghurtbereitung zugesetzten Pilzen vielfach ungenügend ist. Moderne Maschinen sind mit einem Spiel von Schlüsseln und viel Zeit beanspruchenden Mani pulationen zu demontieren und im Bade gründlich zu reinigen.

Bei beiden Maschinen aber verleitet der grosse Zeitaufwand für Montage und Demontage vielfach zu Vernachlässigung in Form von ungenügender Hygiene, was dann vielfach zu mikrobemverseuchten Produkten führt. Zudem sind alle die Gewinde, Muttern und Schlüssel mit grossen Herstellungskosten verbunden.

Mit einer Verkleinerung der Passierflächen an den Arbeitskörpern des Homogenisierkopfes versuchte man den durch die Drücke verursachten gro Ben Kragten und der Unregelmässigkeit des Erzeugnisses beizukommen. Durch diese Massnahme wurden die Resultate viel besser : Es wurde eine Partikelzerkleinerung von bis 0, 001 zu 0, 002 erreicht, aillerdings nur unter folgenden Umständen :

Die Kopfkanten mussten in gutem Zustande sein ; die Gegendruck- federn mussten so weit zusammengedrückt werden, dass sie nur noch als Unterlagscheiben wirkten und die Öffnung der Passage 0 bis 0, 001 mm nur noch durch dent Widerstand des Federdruckgehäuses bestimmt wurde, was ein enormes Feingefül bei der Regulierung erforderte und bei Oberschreitung des Spanndruckes zu wiederholten Kolben-und Druck zyHnderzerstörungenfährte.Zudemwurdeein Manometer verwendet, das bei der Hubzahl von beispiels- weise 120 pro Minute nicht mehr zu folgen vermochte, jedesmal auf den Ausgangspunkt abfiel,

sich rasch verbrauchte und den Wirkungsgrad des Ganzen stark herabsetzte, indem der Manometerraum beispielsweise Wechsel von Vakuum bis 300 und mehr at aufwies. Mit einer eingebauten konischen Rück mit mit Kleinstrücklaufbohrung wurde schliesslich das Abfallen auf Vakuum verhindert, aber zugleich auch eine Verschlechterung der Reaktionseigenschaften des Manometers festgestellt, so dass die Anzeige und der herrschende Druck nicht mehr übereinstimmten. Trotzdem waren die Resultate bei Bedienung durch Fachleute partiell schon recht gut.

Es sollen schon Sterilisiereffekte durch Zertrümmerung der Gärungspartikel erzielt worden sein.

Durch die vorliegende Erfindung soll nun eine Homogenisiervorrichtung geschaffen werden, welche billig und einfach in der Handhabung sowie kaum mehr der Abnützung untenvorfen ist.

Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass die beiden Arbeitskörper des Homogenisierkop- fes zusammen wenigstens einen längs einer Linie sich erstreckenden Spalt für den Durchfluss d'es zu homo genisierenden Mediums begrenzen, wobei der ver schiebbare Körper des Homogenisierkörpers mit einer vorgespannten Druckfeder zusammengebaut und bezüglich des fest angeordne : en Körpers des Homogeni- sierkopfes einstell- und fixierbar ist, und dass der ganze Homogenisierkopf mit einer Spannvorrichtung versehen ist, mittels der er mit dem Pum. penaggregat verbindbar ist.

Bei entsprechender Ausbildung gestattet die er indungsgemä#e Vorrichtung mit Garantie eine Feinheit von we. nigstens 0, 001 mm Grösse der Partiel.

Die Ausbildung der Vorrichtung kann ferner so gewählt sein, dass der Innenkörper mit dem Spannkörper leicht in den Aussenkörper eingeführt und von Hand ohne Werkzeug festgezogen und gesichert werden kann. Damit ist zugleich die Nachstellung erfolgt und die Passieröffnung ist beim Betrieb nur noch um einen kleinen Betrag gegen den Widerstand der Feder zu öffnen.

Weil dieses Resultat damit mechanisch gesichert ist, fällt das hier aJs Störungsquelle geltende und den Wirkungsgrad verschlechternde Manometer weg, was einer weiteren Reduktion der Herstellungs- kosten gleichkommt. Durch die praktisch drucklose Ausgangsstellung des gefederten Arbeitskörpers ist eine Abnützun g nur noch durch das Medium selbst möglich, welche aber so minim ist, da# sie als Stö rungsquelle nicht mehr in Frage kommt. Die Arbeitskörper gewährleisten die oben angeführte Genauigkeit des Arbeitsresultates auch bei Herstellung derselben unter den in der Maschinenindustrie üblichen Herstel- lungstoleranzen.

In der Zeichnung sind beispielsweise Ausführungs- formen des Erfindungsgegenstandes dargestellt, und zwar zeigt :
Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Homogenisiervorrichtung mit Schn, itt durch Pumpenkörper und Homogenisierkopf,
Fig. 2 einen horizontalen Teilschnitt nach Linie II-II in Fig. l,
Fig. 3 den Homogenisierkopf in Fig. 1 in grö- sserem Ma#stab,
Fig. 4 eine Variante des Homogenisierkopfes nach Fig. 3,
Fig. 5 eine zweite Ausführungsform des Homo- genisierkopfes, mit Schnitt durch den Au#enkörper,
Fig. 6 eine dritte und
Fig.

7 eine vierte Ausführungsform des Homo genisierkopfes mit Schnitt durch den Au#enkörper,
Fig. 8 ein Funktionsdetail im Schnitt.

Die in Fig. 1 bis 3 dargestellte Homogenisiervorrichtung weist einen hohl ausgebildeten Au#enkörper 1 auf, in welchem ein Innenkörper 2 gel'agert ist.

Diese beiden Teile bilden die Arbeitskörper des Homogenisierkopfes. Sie weisen zwei ineinanderliegende konische Arbeitsfiuchen Ic und 2a auf und im Ruhestand, wenn das zu behandelnde Medium af den Innenkörper keinen Druck ausübt, ist zwischen den Körpern 1, 2 eine ring. @mige Passieröffnung für den Durchfluss des zu home enisierenden Mediums, wie z. B. Milch, vorhanden. a. s Medium tritt durch die Eintrittsöffnung 3 in der Hohlraum des Au#en- körpers l ein, passiert die mächen 1a, 2a und ver lä#t den Hohlraum in der Richtung des Pfeiles 4.

Der Innenkörper 2 stcht unter djr Wirkung einer in der Zeichnung nicht dargestellten Feder, deren Spannung Q regulierbar ist. Durch diese Feder wird der Innenkörper 2 mit ganz geringer Vorspannung Q gegen einen nicht dargestellten Anschlag in Anlagestellung gehalten. Die Arbeitsfläche 2a, Fig. 3, wird durch auf der Konussache 2a angeordnete Ringrillen 2b in Ringscbneiden. 2c aufgeteilt, welche mit der Ar beitsfläche la mehrere aufeinanderfolgende, gleich weite Rin'gspalte für die Homogenisierung des durch flie#enden Mediums bilden.

In der Praxis wird, wie Fig. 8 zeigt, der Aussenr konus des Körpers 2, der durch ein Vorspannelement 14 auf zugehörige Arbeitsfedern 15 vorgespannt ist, vor Arbeitsbeginn bis zu einem Anschlag an den starren Innenkonus la des Körpers l eingeführt und durch eine Gegenmutter 16 in seiner Stellung zu diesem fixiert. Der Anschlagdruck entspricht dabei an nähernd dem Abzugsanschlagdruck eines frisierten, leichtgehennden Ordonanzgewehr-Verschlusses, das heisst, die Konen des Innen-und'Aussenkörpers l, 2 berühren sich beinahe, lassen aber eine sehr kleine Spaltöffnung frei.

Durch das Festziehen der Gegenmutter 16 wird der Körper l von Körper 2 leicht t ent fernt und die vorhandene Spaltöffnung noch etwas erweitert.

Diese Anschlagstellung entspricht der kleinsten Offnung der beiden Konen bzw. deren konischen Ar beitsflächen.

Es ist damit ein guter Wirkungsgrad be. im Homo genisieren gesichert und die Zerstörung der für die Lebensdauer entscheidenden Kopfteile durch Zusam menprall wird verhindert.

Das durch den Einlass 3 eintretende, mit dem Druck P gogen den Innenkörper 2 drückende Medium drängt den Innenkörper 2 um einen geringen Weg zurück, wodurch der Spalt zwischen den Körpern 1, 2 um einen kleinen Betrag erweitert wird. Der Durch gangsquerschnitt, das heisst der Querschnitt dieser Ringspaite, ist abhängig von der auf den Innenkörper 2 einwirkenden Federspannung Q und der Konizibät und bestimmt die Feinheit der Partikelzerkleinerung.

Auf diese Weise ist bei gleichmässigem Druck P des Mediums (von Q abhängig) auch eine gleichmässige Feinheit der Partikelzerkleinerung erzielbar.

Eine Abnutzung der Kanten 2c ist bei der in Fig. 1 und 3 dargestellten Mehrzahl praktisch nicht mehr vorhanden.

Der Homogenisierkopf 1, 2 wird durch eine Spannvorrichtung an den Pumpemkörper 5 angedrückt, derart, dass die Einla#öffnung 3 des Aussen- körpers l mit der Offnung 3a des Pumpenkörpers in übereinstimmender Stellung ist. Die Einfüllöffnung des Pumpenkörpers 5 ist durch einen leicht abnehmbaren Deckel 5a abgeschlossen. Der Pumpenkörper wird vom Au#enkörper 1 mittels eines gegabelten Tei- les If umgriffen. Die Schenkel des gegabelten Teiles 1 f weisen nach innen gebördelte Ränder lg awf, an welche ein Hebelarm 6 mittels eines Querbolzens 7 angreift.

Der Hebelarm 6 ist an einem feststehenden Lagerarm 8 des Maschinenkörpers 9 mittels eines Achszapfens 10 (Fig. 1) angelenkt und durch einen einerseits am Hebelarm 6 und anderseits, am Lagerarm 8 angelenkten Kniehebel 11 mittels eines Griffarmes 12 lösbar oder feststellbar. Durch einen Zweigarm 6a des Hebelarmes 6 wird zwgleich der Deckel 5a in seiner Lage gesichert. Durch Hochschwenken des Griffarmes 12 im Sinne des Pfeiles a wird der Hebel 6 im Sinne des Pfeiles b vorbewegt, wodurch eine Lösung des Klemmdruckes und ein leichtes Abnehmen des Aussenkörpers 1 samt Innenkörper 2 sowie des Pumpenkörpers 5 möglich ist.

Durch diese leichte Abnehmbarkeit der Teile ist eine leichte Reinigungderselbenmöglich,indemdiese einzeln nach Belieben gewaschen werden können. Die Demontierung der Teile ist raschestens ausgeführt und erfordert keinerlei Werkzeuge oder Schliissel.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4 weisen die Arbeitskörper einen grösseren Konuswinkel auf.

Bei der in Fig. 3 und 4 gezeichneten Ausfüh- rungsform des Homogenisierkopfes ist das gegen das einströmende Medium gerichtete Ende des Innenkörpers zugespitzt. Bei den beschriebenen und allen wei- teren Ausführungsformen ist der beidseitige Mediumseintritt also in Richtung P und Pl in Möglichkeit gestellt.

Die Ausfühpungsform nach Fig. 5 unterscheidet sich von derjenigen nach Fig. 4 dadurch, dass der Innenkörper 2 als glatter Konus und der Au#enkör- per I mit einem Hohlkonus ausgeführt ist, bei welchem durch Ringrillen 1 gebildete Ringschneiden Ic mit der glatten Mantelfläche des Konus 2 Ringspalte bilden. Die Wirkungsweise ist trotz dieser Vertau schung der Elemente die gleiche wie bei den Ausfüh rungsformen nach Fig. 1 bis 4.

Fig. 6 betrifft eine Ausführungsform, bei welcher der den Innenkörper 2 aufnehmende Hohlraum des Au#enkörpers 1 eine Einschnörung 1a aufweist, welche eine Ringschneide 1c bildet, während der Innenkörper 2 z. B. als Kugel ausgebildet ist, deren sphärische Arbeitsfläche 2a mit der Schneide lc einen Ringspalt für den Durchfluss des Mediums begrenzt.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 7 ist der den Innenkörper 2 aufnehmende Hohlraum des Auf3en- körpers l als glatter Hohlkonus la ausgebildet, während der Innenkörper 2 durch einen, kuget-oder ei- förmigenKörpergebildetist.

Bei allen beschriebenen Ausführungsformen kann man mit verhältnismässig germen, auf den Innenkörper 2 einwirkenden Federkräften auskommen.

Überdies wird der axiale Weg des federnd abgestütz- ten Innenkörpers 2 dank einer steilen Federkennlinic klein gehalten. Dementsprechend bleiben auch die Spaltöffnungen, die vom Medium durchflossen werden, um ein Vielfaches kleiner als bei den bekannten Vorrichtungen, welche auch ausschlaggebend ist für die Feinheit der Partikelzertrümmerung. Durch die d'as Medium fördernden Pumpenstösse wird der Innenkörper 2 mit jedem Hub des Kol'bens 13 vorund zurückbhewegt und dabei die Radialweite der Ringspaltöffnung vergrössert und vermindert, wodurch zwischen den Arbeitsflächen la und 2a die Partikelzertrümmerung im durchfliessenden Medium erzielt wird.

Claims

PATENTANSPRUCH Homogenisiervorrichtung, insbesondere für die Milchverarbeitungsindustrie und Molkereien sowie Fruchtsaftsterilisation und Verfeinerung von Cremen und Lacken., mit einem aus zwei, den Durchgang des zu homogenisierenden Mediums beherrschenden Ar beitskörpern gebildeten Homogenisierkopf, von devent der eine verschiebbar ist und unter Federdruck steht, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Arbeitskörper des Homogenisierkopfes zusammen wenigstens einen längs einer Linie sich erstreckenden Spalt für den Durchfluss des zu homogenisierenden Mediums begrenzen,

wobei der verschiebbare Körper des Homogenisierkopfes mit einer vorgespannten Druckfeder zusammengebaut und bezüglich des fest angeordneten Körpers des Homogenisierkopfeseinstellund fixierbar ist, und dass der ganze Homogenisfeu.'- kopf mit einer Spannvorrichtung versehen ist, mittels der er mit dem Pumpenaggregat verbindbar ist.

UNTERANSPRÜCHE 1. Homogenisiervorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Arbeitskörper im andern angeordnet ist und der den Innenkörper (2) aufnehmende Hohlraum des Aussenkörpers (1) konisch verläuft und in diesem konischen Teil eine Einschnürung aufweist, welche eine Ringschneide (1c) bildet, während der Innenkörper (2) mit einer sphärischen, kugeligen, balligen oder konischen Ar beitsfläche (2a) versehen ist, die mit der Ring schneide (1c) einen Ringspalt für den Durchfluss des Mediums bildet.

2. Homogenisiervorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Arbeitskörper im anderen angeordnet ist, und dass der Innenkörper (2) in Anpassung an den konischen Hoh-Iraum des Aussenkörpers (l) als Konus ausgebildet ist, wobei die konische Mantelfläche (2a) durch Ringrillen (2b) gebildete Ringschneiden (2c) aufweist, welche mit dem Innenkonus (la) des Aussenkörpers (l) mehrere Ringspalte für den Durchfluss des Mediums bilden.

3. Homogenisiervorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der eine Arbeitskörper im andern angeordnet ist, und dass der den konischen Innenkörper (2) aufnehmende Hohlraum an seiner Manteliläche durch Ringrillen (lb) gebildete Ringschneiden (lc) aufweist, die mit der Arbeitsfläche des konischen Innenkörpers (2) mehrere Ringspalte four den Durchfluss des Mediums bilden.

4. Homogenisiervorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Aussenkörper (l) des Homogenisierkopfes durch eine an diesem lösbar angreifende Spannvorrichtung (6, 7, 8, 10, 11, 12) an einen Pumpenkörper (5) angepresst ist, so da# seine Eintrittsöffnung (3) mit einer Austrittsöffnung (3a) des Pumpenkörpers (5) in Verbindung steht, und dass durch Aufhebung des Pressdruckes der Spannvorrichtung der Homogenisierkopf abgenommen werden kann.

5. Homogenisiervorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass durch die das Medium fördernden Pumpenstösse der Innenkörper (2) mit jedem Hub des Kolbens (13) vor- und zurückbewegt und dabei die Radialweite der Ringspaltöffnung abwechslungsweise vergrössert und verkleinert wird.