DE1117546B

DE1117546B - Mixing and dispersing device

Info

Publication number: DE1117546B
Application number: DEW10661A
Authority: DE
Inventors: Peter Willems
Original assignee: FORSCH INST PROF ING CHEM PETE
Current assignee: FORSCH INST PROF ING CHEM PETE
Priority date: 1953-02-26
Filing date: 1953-02-26
Publication date: 1961-11-23

Description

Misch- und Dispergiervorrichtung Zusatz zum Patent 1079 597 Im Hauptpatent 1079597 ist eine Misch- und Dispergiervorrichtung mit wenigstens zwei auf Haltern befestigten, scherend zusammenarbeitenden, eine Arbeitsstufe bildenden Werkzeugkränzen beschrieben, die um einen als zentrale Zufühmngskammer dienenden freien Hohlraum herum angeordnet sind Es hat sich nun herausgestellt, daß für die Forschung und für die Behandlung sehr kleiner Mengen von Stoffen ein dringendes Bedürfnis nach einem »Mikro-Dispergiergerät« besteht, welches auf Grund seiner Kleinheit beispielsweise die Herstellung von Dispersionen oder Emulsionen in einem relativ enghalsigen Kolben, einem kleinen Becherglas, einer Flasche, nötigenfalls auch in einem Reagenzglas, gestattet. Da jedoch der Größe des Durchmessers derartiger koaxial einander umschließender, mit scherend zusammenarbeitenden Werkzeugkränzen versehener Halter aus konstruktiven Gründen und im Hinblick auf eine einwandfreie Arbeitsweise des Gerätes eine untere Grenze gesetzt ist, ließ sich die gestellte Forderung nach einem derartigen Kleingerät bisher nicht ohne weiteres verwirklichen.Mixing and dispersing device Addition to patent 1079 597 in the main patent 1079597 is a mixing and dispersing device with at least two on holders attached, shear-working tool rings forming a work stage described, around a free cavity serving as a central feed chamber are arranged around it has now been found that for research and there is an urgent need for the treatment of very small quantities of substances a »micro-dispersing device«, which due to its small size, for example the preparation of dispersions or emulsions in a relatively narrow-necked flask, a small beaker, a bottle, if necessary also in a test tube, allowed. However, since the size of the diameter of such coaxially enclosing one another, with shear-working tool rings provided holder made of constructive Reasons and with regard to the proper functioning of the device a lower one If the limit is set, the demand for such a small device could be met not yet realized without further ado.

Die bislang bestehenden Schwierigkeiten werden durch die Erfindung in überraschender Weise wirksam beseitigt. The previously existing difficulties are overcome by the invention effectively eliminated in a surprising manner.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Misch- und Dispergiervorrichtung kennzeichnet sich dadurch, daß der äußere feststehende Werkzeugkranz aus einer mit Durchbrechungen versehenen rohrförmigen Statorhülse besteht und der innere rotierende Werkzeugkranz als ein nach unten offener Läuferkorb mit reißenden, scherenden und/oder schneidenden Zähnen als Scher- und Prallwerkzeuge ausgebildet ist. The mixing and dispersing device proposed according to the invention is characterized in that the outer fixed tool rim from a with Breakthroughs provided tubular stator sleeve and the inner rotating Tool rim as a downwardly open runner basket with tearing, shearing and / or cutting teeth is designed as shear and impact tools.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes bestehen die Durchbrechungen der Statorhülse aus Schlitzen mit angeschärften Stegen. According to a preferred embodiment of the subject matter of the invention the openings in the stator sleeve consist of slots with sharpened webs.

Die Durchbrechungen der Statorhülse können jedoch auch aus Löchern bis zur Siebfeinheit bestehen. However, the openings in the stator sleeve can also consist of holes pass up to the sieve fineness.

In besonders zweckmäßiger Weise kann die Statorhülse über die auslaufenden Enden des Läuferkorbes hinaus verlängert und der verlängerte Teil als ein mit Öffnungen versehener Saugkorb ausgebildet sein. In a particularly expedient manner, the stator sleeve can extend over the Ends of the runner basket are also extended and the extended part as one with openings provided suction strainer be formed.

Dabei können die Öffnungen im Saugkorb größere Weite aufweisen als die aus Schlitzen oder Löchern bestehenden Durchbrechungen der Statorhülse. The openings in the strainer can have a larger width than the openings in the stator sleeve consisting of slots or holes.

Außerdem kann der untere Rand des Saugkorbes mit Aussparungen versehen sein, deren Stege an der der Drehnchtung des Läuferkorbes entgegengesetzten Seite angeschärft sind. In addition, the lower edge of the suction head can be provided with recesses be whose webs on the opposite side of the direction of rotation of the rotor basket are sharpened.

Als besonders vorteilhaft hat es sich herausgestellt, die Scher- und Prallwerkzeuge des Läuferkorbes in Drehrichtung anzuschärfen. It has been found to be particularly advantageous to and to sharpen the impact tools of the rotor cage in the direction of rotation.

In der rohrförmigen Statorhülse können vor der Bodenseite des Läuferkorbes die Abdichtung und/ oder Lagermittel für die zentral angeordnete Antriebswelle vorgesehen sein. In the tubular stator sleeve in front of the bottom side of the rotor cage the seal and / or bearing means are provided for the centrally arranged drive shaft be.

In manchen Fällen, z. B. für Sterilisierungszwecke, ist es zweckmäßig, ein auf die Statorhülse aufschiebbares Heizrohr vorzusehen. In some cases, e.g. B. for sterilization purposes, it is advisable to to provide a heating tube that can be pushed onto the stator sleeve.

Die erfindungsgemäß vorgeschlagene Misch- und Dispergiervorrichtung kann das zu behandelnde Gut durch die nach unten gerichtete weite Öffnung der rohrförmigen Statorhülse mühelos ansaugen. The mixing and dispersing device proposed according to the invention can the material to be treated through the downwardly directed wide opening of the tubular Effortlessly suck in the stator sleeve.

Es ist zwar eine Rührvorrichtung bekanntgeworden, die ebenfalls einen Stator mit einer nach unten gerichteten, vergleichsweise großen Öffnung aufweist. Although a stirring device has become known that also has a Has stator with a downwardly directed, comparatively large opening.

Dieses bekannte Gerät ist jedoch - im Gegensatz zum Erfindungsgegenstand - für die Behandlung geringer Stoffmengen mit festen Bestandteilen in Flaschen, Bechergläsern oder sonstigen kleinen Laboratoriumsbehältern nicht geeignet. Außerdem weist diese bekannte Vorrichtung keine für den Erfindungsgegenstand wesentliche Vorzerkleinerungsstufe auf.However, this known device is - in contrast to the subject of the invention - for the treatment of small amounts of substance with solid components in bottles, Not suitable for beakers or other small laboratory containers. aside from that this known device has nothing essential to the subject matter of the invention Pre-shredding stage on.

Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung, die zwar ebenso wie der Erfindungsgegenstand einen Stator aufweist, der als nach unten offene rohrförmige Hülse ausgebildet ist, arbeitet der mit radiaI gerichteten Flügeln bestückte Rotor mit der Statorhülse nicht scherend zusammen. In another known device, which is just like the Subject matter of the invention comprises a stator, which is tubular as a downwardly open Sleeve is formed, the rotor equipped with radially directed blades works not shear together with the stator sleeve.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand an Hand eines Ausfiihrungsbeispiels schematisch erräutert, und zwar zeigt Abb. 1 eine von einer elektrisch beheizten Hülse umgebene Misch- und Dispergiervorrichtung gemäß der Erfindung, wobei die Heizungshülse im Längsschnitt dargestellt ist, Abb. 2 die in Abb. 1 dargestellte Vorrichtung, jedoch ohne Heizungshülse, im Längsschnitt, Abb. 2a einen Schnitt nach der Linie A-A in Abb. 2, Abb. 3 die in Abb. 2 gezeigte Vorrichtung, an einem Stativ befestigt, Abb. 4 den Strömungsverlauf des Mischgutes in einem Becherglas in vergrößertem Ausschnitt aus der Abb. 3 und Abb. 4 a einen Schnitt nach der Linie C-D in Abb. 4. In the drawing, the subject matter of the invention is shown on the basis of an exemplary embodiment schematically explained, namely Fig. 1 shows one of an electrically heated Sleeve-surrounded mixing and dispersing device according to the invention, wherein the heating sleeve is shown in longitudinal section, Fig. 2 the device shown in Fig. 1, but without the heating sleeve, in longitudinal section, Fig. 2a a section along the line A-A in Fig. 2, Fig. 3 the device shown in Fig. 2, attached to a tripod, Fig. 4 shows the flow of the mix in a beaker in an enlarged section from Fig. 3 and Fig. 4 a a section along the line C-D in Fig. 4.

Wie Abb. 2 erkennen läßt, weist die Vorrichtung einen nach unten offenen Läuferkorb 3 mit einem Werkzeugkranz auf, der wegen der Kleinheit derVorrichtung nur mit vier Zähnen 4 bestückt ist. Die den Läuferkorb 3 tragende Antriebswelle 5 wird von einem nicht dargestellten drehzahlregulierten Motor, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines Obersetzungsgetriebes angetrieben. Die Antriebswelle 5 und der Läuferkorb 3 sind von einer rohrförmigen, nach unten offenen Statorhülse 6 umgeben, die sich über das untere Ende des Läuferkorbes 3 hinaus erstreckt. In die aus hochwertigem Material bestehende Statorhülse 6 sind im Bereich der Zähne 4 des Läuferkorbes 3 Durchbrechungen 7 eingearbeitet, die mit den schnell rotierenden Zähnen 4 scherend zusammenarbeiten und durch hochfrequente Prallschläge eine intensive Bearbeitung, Zerteilung, Quetschung und Homogenisierung des Gutes bewirken. As shown in Fig. 2, the device has one down open rotor basket 3 with a tool ring, which because of the small size of the device is only equipped with four teeth 4. The drive shaft carrying the rotor cage 3 5 is controlled by a speed-controlled motor, not shown, if necessary under Interposition of a reduction gear driven. The drive shaft 5 and the rotor cage 3 are surrounded by a tubular, downwardly open stator sleeve 6, which extends beyond the lower end of the rotor cage 3. In those made of high quality Material existing stator sleeve 6 are in the area of the teeth 4 of the rotor cage 3 Breakthroughs 7 incorporated, which shear with the rapidly rotating teeth 4 work together and intensive processing through high-frequency impacts, Cause the goods to be divided, crushed and homogenized.

Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Durchbrechungen 7 als axial in der Statorhülse 6 verlaufende Schlitze dargestelIt. Die Durchbrechungen 7 können auch aus beliebig geformten Löchern bestehen. Diese Löcher können in beliebiger Richtung ein- oder mehrreihig oder auch gegeneinander versetzt angeordnet sein. Die zwischen den Durchbrechungen 7 der Statorhülse 6 verbleibenden Stege 7 a können insbesondere an der der Drehrichtung des Läufers 3 entgegengesetzten Seite angeschärft sein, um im Zusammenwirken mit den ebenfalls entsprechend angeschärften Flanken der Zähne 4 des Läufers 3 eine noch intensivere Zerscherung fester Teile des Gutes zu bewirken. In the exemplary embodiment shown, the openings 7 are shown as slots running axially in the stator sleeve 6. The breakthroughs 7 can also consist of holes of any shape. These holes can be in any Direction can be arranged in one or more rows or offset from one another. The webs 7 a remaining between the openings 7 of the stator sleeve 6 can especially sharpened on the side opposite to the direction of rotation of the rotor 3 to be in cooperation with the likewise sharpened flanks of the teeth 4 of the rotor 3 an even more intensive shearing of solid parts of the material to effect.

Um zu grobe Bestandteile des Gutes aus dem Statorinneren fernzuhalten, ist die Statorhülse 6 nach unten zu verlängert und mit im Vergleich zu den Durchbrechungen 7 breiter gehaltenen Saugöffnungen 8 versehen. Der die Saugöffnungen 8 enthaltende Teil der Statorhülse stellt also gewissermaßen einen Saugkorb dar. In den unteren Rand dieses Saugkorbes sind Aussparungen 9 eingearbeitet. Die zwischen den Aussparungen 9 stehengebliebenen Stege 9 a dienen als Füße zur Abstützung der Vorrichtung gegenüber dem Behälterboden und verhindern gleichfalls den Eintritt irgendwelcher klumpiger oder grober Bestandteile 10 (Abb. 4) des Gutes in das Statorinnere; gleichzeitig wird durch diese Füße verhindert, daß der das Gut enthaltende Behälter durch den Sog der pumpend wirkenden Misch- und Dispergiervorrichtung an die untere Öffnung der rohrförmigen Statorhülse 6 herangezogen wird und diese verschließt. In order to keep coarse components of the goods away from the inside of the stator, the stator sleeve 6 is extended downwards and with compared to the openings 7 wider suction openings 8 provided. The one containing the suction openings 8 Part of the stator sleeve is, so to speak, a suction strainer. In the lower Recesses 9 are incorporated at the edge of this suction strainer. The one between the recesses 9 remaining webs 9 a serve as feet to support the device opposite the bottom of the container and also prevent the entry of any lumpy or coarse components 10 (Fig. 4) of the goods in the stator interior; simultaneously is prevented by these feet that the container containing the goods through the The pumping mixing and dispersing device sucked into the lower opening the tubular stator sleeve 6 is used and closes it.

Die rohrförmige Statorhülse 6 ermöglicht weiter in konstruktiv einfacher Weise die Anordnung eines oder mehrerer Abdichtungs- und/oder Lagermittel 11 für die zentrale Antriebswelle 5 vor der Bodenseite des Läuferkorbes 3 (Abb. 2).The tubular stator sleeve 6 also enables a structurally simpler Way the arrangement of one or more sealing and / or storage means 11 for the central drive shaft 5 in front of the bottom side of the rotor cage 3 (Fig. 2).

Wie die in Abb. 2 und 4 eingezeichneten Pfeile veranschaulichen, wird das innerhalb des mit regulierbar hoher Geschwindigkeit rotierenden Läuferkorb es 3 befindliche Gut in schnelle Rotation versetzt und infolge der Zentrifugalkraft von den Zähnen 4 des Läuferkorbes 3 mitgerissen und gegen die gegebenenfalls scharfkantigen Stege 7 a der Durchbrechungen 7 der Statorhülse 6 geschlagen. Durch den Anprall erfolgt eine Zerscherung, Zerprallung und Zertrümmerung des Mischgutes und bei entsprechend hohen Umlaufgeschwindigkeiten auch die Bildung von Kaviationen. Das zerkleinerte Gut gelangt sodann außerhalb der Statorhülse 6 in den Behälter und durch die Öffnungen 8 des Saugkorbes bzw. durch die Aussparungen 9 am unteren Rand der Statorhülse 6 erneut in das Statorinnere und damit in das Innere des Läuferkorbes 3. Dieser Vorgang wiederholt sich so lange und so oft, bis der gewünschte Dispersions-bzw. Homogenitätsgrad des Gutes erreicht ist. As the arrows shown in Fig. 2 and 4 illustrate, this is done inside the rotor basket, which rotates at an adjustable high speed it 3 located good in rapid rotation and as a result of centrifugal force dragged along by the teeth 4 of the rotor basket 3 and against the possibly sharp-edged Web 7 a of the openings 7 of the stator sleeve 6 hit. From the impact there is a shearing, cracking and shattering of the mix and, accordingly high circulation speeds also cause cavitations to form. That crushed Good then gets outside of the stator sleeve 6 into the container and through the openings 8 of the suction cup or through the recesses 9 on the lower edge of the stator sleeve 6 again into the interior of the stator and thus into the interior of the rotor cage 3. This process repeats itself so long and so often until the desired dispersion or. Degree of homogeneity of the good is achieved.

Da sich die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung wegen ihrer vergleichsweise kleinen Abmessungen für ärztliche, pharmazeutische und biologische Zwecke besonders gut eignet, kann sie gemäß Abb. 1 mit einer Einrichtung zum Sterilisieren derjenigen Vorrichtungsteile versehen werden, die in das zu behandelnde Gut getaucht werden, also des entsprechenden Teiles der Statorhülse mit den darin befindlichen Rotorteilen einschließlich Welle, Lagerung und Dichtung. Diese Sterilisiervorrichtung besteht aus einer Hülse 2 aus Metall oder einem sonstigen geeigneten Material, innerhalb welcher sich ein elektrischer Heizwiderstand 12 befindet, dessen Temperatur durch einen Thermostaten überwacht werden kann. Notfalls genügt es, die Hülse 2 durch eine offene Heizflamme auf die zur sicheren Sterilisation erforderliche Temperatur zu bringen. Die Befestigung der Hülse 2 an der Misch- und Dispergiervorrichtung 1 erfolgt durch geeignete Klemmittel 2 a. Since the proposed device according to the invention because of their comparatively small dimensions for medical, pharmaceutical and biological Particularly well suited for this purpose, it can be sterilized with a device as shown in Fig. 1 those device parts are provided that are immersed in the material to be treated be, so the corresponding part of the stator sleeve with those located in it Rotor parts including shaft, bearing and seal. This sterilizer consists of a sleeve 2 made of metal or other suitable material within which is an electrical heating resistor 12, its temperature through a thermostat can be monitored. If necessary, it is sufficient to push the sleeve 2 through an open heating flame to the temperature required for safe sterilization bring to. The attachment of the sleeve 2 to the mixing and dispersing device 1 is carried out by suitable clamping means 2a.

Abb. 3 zeigt die erfindungsgemäß vorgeschlagene Vorrichtung mit einem mit Ubersetzungsgetriebe 15 versehenen Elektromotor 14, der an einem Stativ 13 befestigt ist. In bekannter Weise ist die Vorrichtung nicht nur höhenverstellbar, sondern auch in beliebiger Richtung verschwenkbar. Mittels des im gezeigten Ausführungsbeispiel ebenfalls am Stativ 13 höhenverstellbar befestigten Regulierwiderstandes 17 kann die Drehzahl des Elektromotors 14 in weiten Grenzen variiert werden. Fig. 3 shows the device proposed according to the invention with a Electric motor 14 provided with transmission gear 15 and attached to a stand 13 is. In a known manner, the device is not only adjustable in height, but can also be pivoted in any direction. By means of the embodiment shown also on the stand 13 adjustable in height regulating resistor 17 can the speed of the electric motor 14 can be varied within wide limits.

Der an Hand der Zeichnung beschriebene Erfindungsgegenstand kann selbstverständlich im Ermessen des Fachmannes liegende konstruktive Abänderungen erfahren, ohne daß dadurch der Erfindungsgedanke verlassen wird. So kann beispielsweise der den Saugkorb und die Füße umfassende untere Teil der rohriörmigen Statorhülse von dem übrigen Teil der letzteren abziehbar oder abschraubbar sein, um die Misch- und Dispergiervorrichtung auch ohne Saugkorb verwenden zu können. The subject matter of the invention described with reference to the drawing can of course, constructive changes are at the discretion of a person skilled in the art without leaving the idea of the invention. For example the lower part of the tubular stator sleeve comprising the suction cup and the feet be detachable or unscrewable from the rest of the latter in order to and dispersing device can also be used without a suction strainer.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Mixing and dispersing device with at least two sheared working together, attached to holders, forming a work stage Tool rings, which are arranged around a free cavity serving as a central feed chamber are, according to patent 1 079597, characterized in that the outer fixed Tool rim made of a tubular stator sleeve provided with openings (7) (6) and the inner rotating tool rim as a rotor basket that is open at the bottom (3) with tearing, shearing and / or cutting teeth as shearing and impact tools is trained.

2. Mixing and dispersing device according to claim 1, characterized in that that the openings in the stator sleeve (6) from slots (7) are also sharpened There are webs (7a).

3. Mixing and dispersing device according to claim 1, characterized in that that the perforations (7) of the stator sleeve (6) consist of holes up to the mesh fineness exist.

4. Mixing and dispersing device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the stator sleeve (6) over the tapering ends of the Runner basket (3) extended and the extended part as one with openings (8) Is formed suction strainer.

5. Mixing and dispersing device according to claim 4, characterized in that that the public openings (8) in the suction strainer have a larger width than those from the slots or holes existing openings in the stator sleeve (6).

6. Mixing and dispersing device according to claim 4 or 5, characterized characterized in that the lower edge of the suction cup is provided with recesses (9) is whose webs (9a) on the direction of rotation of the rotor cage (3) opposite Side are sharpened.

7. Mixing and dispersing device according to claim 1, characterized in that that the shear and impact tools of the rotor cage (3) are sharpened in the direction of rotation are.

8. Mixing and dispersing device according to one of claims 1 to 6, characterized in that in the tubular stator sleeve (6) in front of the bottom side of the rotor cage (3) the sealing and / or bearing means (11) for the centrally arranged Drive shaft (5) are provided.

9. Mixing and dispersing device according to one of claims 1 to 8, characterized by a (for sterilization purposes) on the stator sleeve (6) sliding heating pipe (2).

Considered publications: German Patent Specifications No. 821200, 857856; French Patent No. 807299.