CH433200A

CH433200A - Verfahren und Vorrichtung zum Feinstzerkleinern von Stoffen

Info

Publication number: CH433200A
Application number: CH794364A
Authority: CH
Inventors: Willems Peter Ing Chem Prof
Original assignee: Forsch Inst Prof Ing Chem P Wi
Priority date: 1964-06-18
Filing date: 1964-06-18
Publication date: 1967-04-15
Also published as: DE1936317U

Description


  
 



  Verfahren und Vorrichtung zum   Feinstzerkleinern    von Stoffen
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Feinstzerkleinern von Stoffen verschiedenster Art und Zusammensetzung, nötigenfalls bis in den Grössenbereich von 1   u    und darunter, durch kinematische Hochfrequenzbehandlung zum Zwecke der Homogenisierung, Emulgierung und/oder der Durchführung physikalischer und/oder chemischer Reaktionen.



   Zweck der Erfindung ist die Verbesserung der be   kannten Verfahren und d Vorrichtungen zur Feinstzer-    kleinerung von Stoffen, z. B. der durch die schweizerischen Patente Nr. 288 154 und 304 025 geschützten sowie ähnlicher Vorrichtungen.



   Die sich hieraus ergebende Aufgabe besteht darin, den Stoff einer kombinierten kontinuierlichen Bearbeitung zu unterwerfen, deren Kombinationseffekt innerhalb bestimmter Grenzen einstellbar ist.



   Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Kombination folgender Verfahrensschritte gelöst: a) der Stoff wird kontinuierlich in einen von einem Schwingungsfeld durchsetzten Bearbeitungsraum eingeführt und darin in Teilströme zerlegt, b) jeder Teilstrom wird durch Scherung und Prallung im   Schall- bzw.    Ultraschallfrequenzbereich in kleine Teilchen zerlegt, c) wenigstens ein Teil der Geschwindigkeitsenergie der hochbeschleunigten kleinen Teilchen wird in einer im Bearbeitungsraum befindlichen Stauzone in Druckenergie umgesetzt, wobei die kleinen Teilchen während ihrer Verweilzeit in der Stauzone ausser den von den   Scher- und    Prallimpulsen verursachten Schwingungen gleichzeitig auch noch den sich im wesentlichen rechtwinklig dazu fortpflanzenden,

   von oszillierenden Wänden des Bearbeitungsraumes ausgehenden Schwingungen unterworfen werden, d) die so bearbeiteten kleinen Teilchen werden pulsierend aus dem Bearbeitungsraum ausgestossen, e) der an der Peripherie des Bearbeitungsraumes stossweise austretende, bearbeitete Stoff wird in den den Arbeitsraum umgebenden Stoff ausgeworfen und so oft wieder in den Arbeitsraum zur erneuten Bearbeitung eingesaugt, bis er die gewünschte Feinheit erreicht hat.



   Die zum Ausüben des erfindungsgemässen Verfahrens dienende Vorrichtung mit zwei um eine Achse relativ gegenläufig rotierenden Scheiben, auf welchen je ein oder mehrere, sich konzentrisch umschliessende Organringe angeordnet sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Organe wenigstens eines von zwei zusammenarbeitenden Ringen als dünne Platten oder Zungen ausgebildet ist, dass die letzteren bei ihrer Begegnung mit den Organen des benachbarten Ringes durch die dabei erzeugten Impulse zu Oszillationen erregt werden und auf diese Weise akustische Schwingungen in tangentialer Richtung ausführen und in dem in den Schlitzen zwischen den Platten oder Zungen des betreffenden Ringes sowie innerhalb und ausserhalb des letzteren befindlichen Stoff intensive Schwingungen   ausr    lösen,

   deren Frequenz und Amplitude durch entsprechende Wahl der Relativgeschwindigkeit bzw. des gegenseitigen radialen Abstandes der benachbarten Organringe einstellbar sind.



   In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemässen Vorrichtung in Draufsicht - teilweise aufgeschnitten dargestellt.



   Die Vorrichtung entspricht in ihrem äusseren Aufbau im wesentlichen derjenigen nach Fig. 1 der schweizerischen Patentschrift 288 154 und weist zwei um eine Achse relativ gegenläufig rotierende Scheiben 1, 2 auf.



  Auf der unteren, mit pumpend wirkenden Speichen 3 versehenen Scheibe 1 sitzt ein Organring 4, dessen Organe im gezeigten Ausführungsbeispiel einen im wesentlichen quadratischen Querschnitt aufweisen. Dieser innere Organring 4 ist von einem auf der mit Einlass öffnungen 5 versehenen oberen Scheibe 2 sitzenden Organring 6 umgeben, dessen Organe als in tangentialer Richtung zu Oszillationen erregbare Zungen ausgebildet sind; im Extremfall können diese Zungen so fein wie Rasierklingen sein. Diese Zungen bilden zwischen sich schmale Schlitze, welche auf den die Vorrichtung von innen nach aussen durchströmenden Stoff eine Stauwir    kung    ausüben, so dass der Stoff zu einer   gewisse    Verweilzeit in der Vorrichtung gezwungen wird.



   Während dieser Verweilzeit wird der in Teilströme zerlegte Stoff in der beispielsweise aus der schweizerischen Patentschrift 304 025 bekannten Weise durch hochfrequente Zerscherung und Zerprallung in kleine Teilchen zerlegt, die ausser den von den   Scher- und    Prallimpulsen verursachten Schwingungen gleichzeitig auch noch den sich im wesentlichen rechtwinklig dazu fortpflanzenden, von den oszillierenden Zungen des Organringes 6 ausgehenden Schwingungen unterworfen werden. Das durch die Schwingungen aufgebaute Schallfeld durchsetzt nicht nur die gesamte, mit Stoff gefüllte Vorrichtung, sondern auch deren Umgebung; wenn die Vorrichtung in einen mit Stoff gefüllten Behälter eingehängt ist, wird auch der ausserhalb der Vorrichtung im Behälter befindliche Stoff ständig den Wirkungen des Schallfeldes ausgesetzt.

   Analoges gilt für einen durch eine Rohrleitung fliessenden Stoff, wenn eine erfindungsgemässe Vorrichtung in diese Rohrleitung eingebaut ist.



   Der bei der Bearbeitung des Stoffes in der Vorrichtung auftretende Kombinationseffekt ist innerhalb bestimmter Grenzen einstellbar, und zwar können durch entsprechende Wahl der Relativgeschwindigkeit bzw. des gegenseitigen radialen Abstandes der benachbarten Organringe die Frequenz und die Amplitude der Schwingungen verändert werden.



   Der den Stau- oder Druckspalt bildende gegenseitige radiale Abstand benachbarter Organringe kann in besonders einfacher Weise dadurch eingestellt werden, dass man die Organe in axialer Richtung konisch ausbildet (wie dies aus Fig. 1 der schweizerischen Patentschrift   288 154    ersichtlich ist); durch axiales Verschieben der beiden Scheiben 1, 2 relativ zueinander wird dann der radiale Abstand benachbarter Organringe grösser oder kleiner.



   Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das beschriebene und dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt, sondern vielfacher, im Rahmen des Erfindungsgedankens liegender Abwandlungen fähig. Beispielsweise könnten pro Scheibe mehrere Organringe vorgesehen sein, wobei die Organe eines, mehrerer oder aller Ringe als oszillierende Platten oder Zungen ausgebildet sein könnten. Es könnte auch nur ein Teil eines Organringes mit oszillierenden Platten oder Zungen bestückt sein, während die übrigen Organe desselben Ringes einen anderen Querschnitt als die Platten oder Zungen aufweisen könnten; insbesondere könnten sich in Umfangsrichtung oszillierende und nichtoszillierende Organe gegenseitig periodisch oder unregelmässig abwechseln.

Claims

PATENTANSPRÜCHE I. Verfahren zum Feinstzerkleinern von Stoffen verschiedenster Art und Zusammensetzung, nötigenfalls bis in den Grössenbereich von 1 cc und darunter, durch kinematische Hochfrequenzbehandlung zum Zwecke der Homogenisierung, Emulgierung und/oder der Durchführung physikalischer und/oder chemischer Reaktionen, gekennzeichnet durch die Kombination folgender Ver fahrenssclrritte:

ar der Stoff wird kontinuierlich in einen von einem Schwingungsfeld durchsetzten Bearbeitungsraum eingeführt und darin in Teilströme zerlegt, b) jeder Teilstrom wird durch Scherung und Prallung im Schall- bzw. Ultraschallfrequenzbereich in kleine Teilchen zerlegt, c) wenigstens ein Teil der Geschwindigkeitsenergie der hochbeschleunigten kleinen Teilchen wird in einer im Bearbeitungsraum befindlichen Stauzone in Druck- energie umgesetzt, wobei die kleinen Teilchen während ihrer Verweilzeit in der Stauzone ausser den von den Scher- und Prallimpulsen verursachten Schwingungen gleichzeitig auch noch den sich im wesentlichen rechtwinklig dazu fortpflanzenden, von oszillierenden Wänden des Bearbeitungsraumes ausgehenden Schwingungen unterworfen werden, d)

die so bearbeiteten kleinen Teilchen werden pulsierend aus dem Bearbeitungsraum ausgestossen, e) der an der Peripherie des Bearbeitungsraumes stossweise austretende, bearbeitete Stoff wird in den den Arbeitsraum umgebenden Stoff ausgeworfen und so oft wieder in den Arbeitsraum zur erneuten Bearbeitung eingesaugt, bis er die gewünschte Feinheit erreicht hat.

II. Vorrichtung zum Ausüben des Verfahrens nach Patentanspruch I, mit zwei um eine Achse relativ gegenhäufig rotierenden Scheiben, auf welchen je ein oder mehrere, sich konzentrisch umschliessende Organringe angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der Organe wenigstens eines von zwei zusammenarbeitenden Ringen als dünne Platten oder Zungen ausgebildet ist, dass die letzteren bei ihrer Begegnung mit den Organen des benachbarten Ringes durch die dabei erzeugten Impulse zu Oszillationen erregt werden und auf diese Weise akustische Schwingungen in tangentialer Richtung ausführen und in dem in den Schlitzen zwischen den Platten oder Zungen des betref fern, den Ringes sowie innerhalb und ausserhalb des letzteren befindlichen Stoff intensive Schwingungen auslösen,

deren Frequenz und Amplitude durch entsprechende Wahl der Relativgeschwindigkeit bzw. des gegenseitigen radialen Abstandes der benachbarten Organringe einstellbar sind.

UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die Organe des äusseren Ringes als zu Oszillationen erregbare Platten oder Zungen ausgebildet sind.

2. Vorrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugekehrten axialen Flanken der Organe benachbarter Organringe auf Mantelflächen eines Kreiskegels liegen, dessen Achse die Drehachse der Vorrichtung ist, und dass zwecks Verstellmöglichkeit der Weite des Arbeitsspaltes die beiden Organnnge in axialer Richtung relativ zueinander verschiebbar sind.