Verfahren un (l Vorrichtung zur Homogenisierung von Emulsionen.
Vorstehende Ernndnng betrifft ein Ver fahren und eine Vorrichtung zur Homogeni sierung von Emulsionen. Das Verfahren be- ruht darauf, da? die zu homogenisierende Flüs sigkeit einem Schleuderrad durch einen kon zentriscli dazu in der Nahe von dessen Axe liegenden Düsenkopf unter mässig hohem
Druck zugef hrt wird, welches Schleuderrad zur Erhöhung des Stosseffektes durch einen
Motor in einer Richtung gedreht wird, welche entgegengesetzt ist derjenigen, welche das
Schleuderrad zufolge der dasselbe treffenden
Flüssigkeitsstrahlen annehmen würde.
Die bisher bekannt gewordenen Maschinen zum Homogenisieren von Emulsionen bestehen in der Hauptsache aus einer Mehrzahl neben einanderliegender, hin-und hergehender Kol benpumpen, welche die Flüssigkeit durch Ventile ansaugen und durch den sogenannten Düsenkopf unter sehr hohem Druck von 100 bis 200 AtmosphÏren gegen eine feststehende Wand spritzen, wodurch die Flüssigkeit an der Wand fein zerstäubt wird. Infolge der relativ geringen Umdrehungszahl, welche Flüssigkeits-Kolbenpumpen wegen ihrer Ventile erreichen können, fallen solche Maschinen in der Regel sehr umfangreicli aus und deren Ansehaffurlgs-ulld Aufstellungslçosten sind entsprechend hoch.
Bei der Gegenstand der vorstehenden Er findung bildenden Vorrichtung besitzen die arbeitenden Organe nurrotierendeBewegungen.
Die Vorrichtung ist charakterisiert durch eine
Kombination eines Antriebsmotors, einer Ro- tationspumpe und einer Mischvorrichtung mit
Schaufelrad, welches mit mehr als einem
Sehaufelkranz mit weit voneinander abstehen- den Schaufeln versehen ist, wodurch die Fl s sigkeit von einer Schaufel zur nächsten ver setzten des nächsten Kranzes geschleudert wird. In der Zeichnung ist ein Ausführungs- beispiel der Einrichtung dargestellt, und zwar in Fig. I teilweise im Schnitt, teilweise in Ansicht ; Fig. 2 ist ein Sebnitt durch die Mischvorriehtung der Einrichtung.
In Fig. 1 stellt A die Mischvorrichtung, . M den Antriebsmotor und P die Rotationspumpe dar. Im (ehäuse fil läuft ein zum Beispiel zweikränziges Schaufelrad B um. Innerhalb desselben ist der kreisförmige Verteiler C -Düsenkopf-genannt, welcher mit feinen Düsen versehen ist, untergebracht. Derselbe ist mit GehÏuse A festverschraubt, steht daher still. Die Flüssigkeit wird demselben durch eine zentrale Öffnung zugeführt. Die Düsen D bilden mit dem Umfange des Verteilers den Winkel ss, vergleiche Fig. 2.
Der in dieser Richtung austretende Flüssigkeitsstrahl w rde dem umgebenden Schaufelrad eine Drehung im Sinne des Uhrzeigers geben ; gemäss der Erssndung wird dasselbe aber durch einen besonderen Antriebsmotor III gerade gegen den Uhrzeiger gedreht. Die Schaufel liommt daher dem Strahl entgegen, wodurch der Stosseffekt bedeutend erhöht wird. Sei C1 die Austritts- geschwindigkeit aus der Düse D und Ui die Umfangsgeschwindigkeit der Eintrittskante der Schaufel S1, so ergibt sich die relative Eintrittsgeschwindigkeit in das Rad aus dem Geschwindigkeitsdiagramm zu W1.
Wie man sieht, ist diese Geschwindigkeit grosser als die absolue Eintrittsgeschwindigkeit Ci. Seize der Winkel zwischen dem Einfallslot und der Geschwindigkeit W1, so wird nach bekannten Gesetzen der Strahl unter gleichem Winkel abgelenkt. Er trifft in der Folge auf die Schaufel S2 unter dem Winkel ?2 mit dem Einfallslot ; er verlÏ?t die Schaufel wieder unter dem Winkel ?2 mit der Geschwindig- keit W2.
Die absolute Austrittsgeschwindig keit ergibt sich wieder als Resultierende aus W und Pg (letzteres ist die Umfangsge- schwindigkeit der Schaufel S2) zu C2, und mit dieser Geschwindigkeit endlich gelangt die Flüssigkeit an die Gehäusewand A und läuft lÏngs derselben nach dem Auslass H und von dort in einen Sammelbehälter G, vergleiche Fig. 1.
Aus diesem Sammelbehälter nun saugt die Rotationspumpe P die behandelte Fl ssigkeit an und drückt sie durch die Leitung L in den Verteiler C, von dort durch die Düse D auf die Schaufeln S1 und S2, von wo der Kreislauf wieder von neuem beginnt, bis die gewünschte Homogenisierung erreicht ist.
Damit keine Luft in das Gehäuse eintreten kann, was das Produkt allenfalls beeinflussen würde, wird die Stopfbüchse K mittelst einer Sperrfliissigkeit gedichtet. Der Druck derselben wird durch das Ventil A7 eingestellt.
Als Antriebsmotor f r die Homogenisierungsanlage wird mit Vorteil eine Kleiudampfturbine oder auch eine Wasserturbine g deren Drehzahl durch Drosseln bequem reguliert werden kann. An dem der Mischvorrichtung entgegengesetzten Wellenende befindet sieh der entweder durch Zahn- räder oder durch SchneckenrÏder erfolgende Antrieb der Rotationspumpe, wobei die Tourenzahl zweckmässig reduziert wird. Gegen zu hohen Druck schützt ein Sicherheitsventil T7, das durch Uberstromenlassen den Druck ; lion- stant hält.
Der aus den Düsen des Düsenkopfes austretende Strahl wird, wie oben erwähnt, auf eine bewegte Flache und zwar die Fläche der Schaufel S1 geleitet. Die Austrittsge schwindigkeit des Strahls aus den Düsen und die Geschwindigkeit der Schaufeln S, addieren sich daher, wodurch der Stoss ver stärkt wird, gegenüber den früheren, oben beschriebenen Homogenisierungsmasohinen mit Kolbenpumpen.
Nimmt man zum Beispiel an, da? die Austrittsgeschwindigkeit des Strahls direkt tangential gerichtet sei und gleich der Umfangsgeschwindigkeit der Schaufel S1, dann wird der Stosseffekt gerade verdoppelt. Beispielsweise sei der Druck am Düsenkopf 100 Atmosphären, woraus sichdietheoretiseheAus- trittsgeschwindigkeit ergibt aus v =@2 gh =4, 43 @1000 = 140m per Sekunde.
Wenn nun die Austrittsgeschwindigkeit nur halb so gro? sein soll, während das Schaufellad dieselbe entgegengesetzte Ge schwindigkeit hat, so wird v=70m Sekunden und der Druck hinter der Düse nur noch h=v2/2g=702/19,62=4900/19,62=250 m=25 Atm., statt 100 Atm. wie früher, also nur ein Viertel des früheren Druckes. Dabei ist aber erfor derlich, dass das Schaufelrad mit einer Geschwindigkeit von 70 m Sek. in Drehung versetzt wird. Nimmt man den Durchmesser des Schaufelrades zu 250 mm an, so ergibt sich als notwendige Umlaufzahl n =60x70/0,25 @ 5300 per Minute.
Es ist nun praktisch nicht möglich, den Strahl tangential zu führen : ebensowenig kann die Schaufelflache gerade Wege ausführen, da sie sich notgedrungen auf einer Kreislaufbahn bewegt, so da? sich die Ge schwindigkeiten in praxi nicht arithmetiseh addieren werden. Der hierdurch bedingte Fehlbetrag soll nun gemäss der Erfindung dadurch eingebracht werden, da? das Schaufelrad mit mehreren KrÏnzen mit versetzten Schaufeln ausgerüstet wird.
Beistehende Fig. 1 stellt nur ein Ausfüh- rungsbeispiel dar, die Welle kann vertikal sein und statt der radialen Beaufschlagung kann eine axiale gewählt werden, ohne dass das Wesen der Erfindung geändert wird. Der Vorzug vorstehender Ernndung beruht darin, dass man dabei von den anerkannten Vorzügen der rein rotierenden Bewegung und der dabei möglichen hohen Geschwindigkeiten Gebranch macht, wodurch die Vorriehtung klein und billig in der Herstellung wird. Die bei Kolbenpumpen bekannten Nachteile, wie starke Abnützung der Kolben, der Ventile, sowie der gro?e Platzbedarf und Preis werden dadurch in radikaler Weise vermieden.
PATENTANSPRU I. Verfahren zur Homogenisierung von Emul sionen, dadurch gekennzeichnet, dass die zu homogenisierende Flüssigkeit einem
Schleuderrad durch einenkonzentrisch damit, jedoch in der Nähe dessen Axe angeord neten Düsenkopf unter mässig hohem
Druck zugeführt wird, welches Schleuder- rad zur Erhöhung des Stosseffektes durch einen Motor in einer Richtung gedreht wird, die entgegengesetzt derjenigen ist, welche das Schleuderrad unter der Ein- wirkung der Flüssigkeitsstrahlen annehmen w rde.