DE1819645U

DE1819645U - Zerkleinerungs-, misch-, emulgier- und homogenisiervorrichtung.

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Publication number: DE1819645U
Application number: DEF15777U
Authority: DE
Original assignee: FORSCH INST PROFESSOR ING CHEM
Current assignee: FORSCH INST PROFESSOR ING CHEM
Priority date: 1957-11-06
Filing date: 1958-10-17
Publication date: 1960-10-13
Also published as: DE1284267B

Description

Zerkleinerungsme Mischt Emulgier- und Homogenisiervorrichtung.
Von den bekannten Vorrichtungen zum Auflösen, Miw sehen, Homogenisieren, Dispergieren, Zerfaserns Mahlen oder dergl. werden manche Stoffe wegen ihrer besonderen Eigenschaften, wie Zähigkeit, Thixotropie, Festigkeit usw., nicht zufriedenstellend intensiv oder nicht wirtschaftlich beare beitet.
Man hat deshalb für schwer zu bearbeitende Stoffe die Verwendung von Vorrichtungen vorgeschlagen, welche durch die Anwendung von Scheibenfräsern, wie sie in der Metallbearbeitung dienen, gekennzeichnet sind. Diese Vorrichtungen arbeiten dergestalt, dass die an der Peripherie einer Scheibe sitzenden Klingen bei Drehung der Scheibe mit ihren periphe « ren Enden dem Radius vorauseilen, da sie von ihrer Wurzel beginnend nach der Peripherie hin vom Radius in der Drehrichtung abgewinkelt sind. Die peripheren Enden der Klingen laufen mit ihren scharfen koaxialen Kanten an zahnförmigen oder U-förmigen Statorwerkzeugen vorbei, welche konzentrisch um den Scheibenträger und in peripherem Abstand voneinander angeordnet sind, wodurch eine besonders intensive Bearbeitung des Gutes erfolgen soll.
Es hat sieh in der Praxis gezeigt, dass diese Vorrichtungen ihren Zweck nicht oder sehr unvollkommen erfüllen, weil der als Rotor vorgeschlagene, aus der Metallbearbeitung entlehnte Scheibenfräser den beabsichtigten intensiven Pumpvorgang nicht zustande bringt. Dies ist in der Hauptsache darauf zurückzuführen, dass die als Nabe dienende zentrale Scheibe, die diese Art Fräser kennzeichnet, keine zentrale Ansaugung des Gutes zulässt, wodurch eine unvollständige Füllung der Zwischenräume zwischen den Fräserklingen und eine verminderte Radialem schleunigung des Gutes verursacht wird.
Ausserdem haben die vorgeschlagenen peripheren Statorwerkzeuge weder eine wirksame Prallm oder Scherarm beit, noch Turbulenz zur Folge, weil die freien peripheren Lücken des Stators das Gut grösstenteils unbearbeitet durchströmen lassen. Die vorgeschlagenen radialen Ansätze der U-Körper hindern dazu noch die axiale Ansaugung des Gutes und vermindern die Leistung.
Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Nachteile. Sie benutzt ebenfalls einen fräserartigen Rotor mit gleichzeitig pumpenden und an seiner Peripherie schneidenden Werkzeugen, wie dieses von den Fräsern bekannt ist, wobei gegebenenfalls auch die in Richtung von der Achse zur Peripherie verlaufenden Kanten der Werkzeuge schneidend ausgebildet sein können. Der besagte Rotor besitzt jedoch eine zentrale Saugkammer. Er dreht sich innerhalb eines Statorgehäuses, dessen koaxiale oder zur Achse in einem zweckentsprechenden Winkel stehenden Stäbe, Zähne oder Schaufeln, Löcher od. dgl., so zum Rotor stehend angeordnet sind, dass das Gut vom Rotor gegen diese Statororgane geprallt, dabei zerschert, zerquetscht, zerrieben und gegebenenfalls durch auftretende Kavitation aufgelöst, bei Faserstoffen defibriert, evtl. zerschnitten oder der Struktur des Gutes entsprechend anders bearbeitet wird, sowie bei Gemischen aus festen, flüssigen und/oder gasförmigen Stoffen homogenisiert oder gegebenenfalls auch entgast wird.
Durch zweckentsprechend zahlreiche Anordnung genannter Rotors und Statorergane und dementsprechende Drehzahlregulierung kann die Frequenz der sich in der Vorrichw tung abspielenden verschiedenartigen Effekte je nach Be darf niedrig oder hoch sein und so dem Gut und dem Zweck angepasst werden. So ist insbesondere durch genügend hohe relativ entgegengesetzte Umlaufgeschwindigkeit zwischen Rotor und Stator die Erzeugung hoher und sehr hoher Frequenzen bis zu Ultraschallwerten und-wirkungen möglich.
Dadurch kann die erfindungsgemässe Vorrichtung sowohl langsame Mischprozesse zäher, thixotroper oder auch trockener Guter, eis auch die sehr schnelle Bearbeitung leichten Gutes durchführen und gegebenenfalls gashaltige Gemische entgasen.
Die Zeichnung zeigt einige beispielsweise Ausführungsformen. Darin sind: Fig. 1 ein Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform ; Fig. 2 ein Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1; Fig. 3. 11 Varianten zu Fig. 2, Fig. 12 = 17 Axialsehnitte anderer Beispiele und Fig. 18 bis 25 Darstellungen weiterer Ausführungformen.
An der auf nicht dargestellte Weise angetriebenen Welle 1 der Ausführungsform gemäss Fig. 1 sind mittels eines scheibenförmigen oder sternförmigen Trägers 2 vorzugsweise mehrere, wenigstens aber ein frässerklingenähnliches Werkzeug 3 befestigt. Das oder die Werkzeuge 3 fliegen bei Drehung der Welle 1 um die Achse derselben. Der von dem Träger 2 und den Werkzeugen 3 gebildete Rotor ist von einem Gehäuse 4 umgeben, welches zylindrischen, konischen oder an seiner Peripherie abgerundeten Querschnitt haben kann. Das Gehäuse 4 liegt zum Rotor konzentrisch oder annähernd konzentrisch, sodass wenigstens ein Teil der Werkzeuge 3 des Rotors mit ihren freien Enden nahe oder an der peripheren Innenwandung des Gehäuses enden. Das Gehäuse 4 ist vorzugsweise stillstehend, z. B. durch ein Rohr oder eine Hohlwelle 5, durch Stäbe oder andere bekannte Mittel so befestigte dass die Werkzeuge 3 des Rotors innerhalb des Gehäuses 4 wie die Flügel einer Zentrifugalpumpe arbeiten, wenn die Vorrichtung in einem pumpfähigen Medium durch Drehung des Rotors in Betrieb gesetzt wird.
Die Rotorwerkzeuge 3 erstrecken sich von dem Träger 2 bis in die Nähe der peripheren Innenwandung des Gehäuses. Sie lassen jedoch um die Achse der Vorrichtung eine freie zentrale Hohlkammer', welche beim Betrieb der Vorrichtung als Saugkammer wirkt. Die zur Achse der Vorrichtung gerichteten Enden der Rotorwerkzeuge 3 verlaufen koaxial oder in einem Winkel zur Achse, so dass die Saugkammer 6 im Längsschnitt gesehen zylindrisch oder konisch erscheint. Der Querschnitt der Saugkammer 6 kann aber auch eine andere Form, z. B. diejenige einer Glocke, haben, solange die Saugkammer als solche wirksam bleibt.
Die Form der Saugkammer wird nach Bedarf durch die Form der Werkzeuge 3, die z. B. nach der Achse hin auch gezahnt oder gewellt sein können, bestimmt.
Die pumpenden Flanken der Rotorwerkzeuge 3 verlaufen in Richtung von der Achse zur Peripherie vorzugsweise radial, um eine möglichst hohe tangentiale/zentripe*-tale Beschleunigung des Gutes während der Bearbeitung zu sichern, Die pumpenden Flanken oder auch die ganzen Rotors Werkzeuge 3 können aber auch ganz oder teilweise abweim chend vom Radius, und zwar in der Drehrichtung des Rotors oder entgegengesetzt geneigt oder abgebogen sein, wenn die besondere Struktur, z. B. Härte und/oder Zähigkeit bzw. Pump. fähigkeit, des Gutes dieses erfordern.
Die peripheren Enden der Rotorwerkzeuge 3 wer. den vorzugsweise so angeschärft, wie dieses von den Metallfräsern her bekannt ist. Dadurch wird ein sicheres Schneeden und Scheren etwaiger fester Teile des Gutes gesichert.
Die peripheren schneidenden Rotorwerkzeuge 3 können aus den letzteren als Verlängerung ausgezogen oder beweglich an ihnen angesetzt sein. Im letzteren Falle werden sie am peripheren Ende der Rotorwerkzeuge durch bekannte Mittel so angelenkt, das sie während des Betriebes durch ihr Gewicht zentrifugal gegen die periphere Innenwandung des Gehäuses gedrückt werden und dadurch scherend und reibend mit der Gehäusewandung, beginnend von ihrem in die Drehrichtung weisenden Ende eng zusammenarbeiten.
Die periphere Gehäusewandung ist von innen nach aussen durch Schlitze 7 oder nach Fig. 3 durch Bohrungen 8 oder andere gleichwertige Durchbrechungen eventuell bis zur siebartigen Feinheit durchlöchert.
Wenn das Gut ohne Scherung, z. B. nur quetschend und/oder reibend, nur homogenisierend und mischend, bearbeitet werden soll, können die peripheren Enden der pumpenden Werkzeuge 3 abgestumpft, nötigenfalls auch durchlöchert, gerauht, gerillt oder gezahnt sein. Der letztgenannten Rauhung, Rillung, Durchlöcherung oder Zahnung entsprechend kann auch die Innenwandung des Gehäuses,mit weleher die Werkzeuge 3 zusammenarbeiten, gestaltet sein. Eine derartige Anordnung ist z. B. für die verfeinernde Bearbeitung von Zellstoff für die Papiererzeugung und ähnliche Zwecke oder von anderen Faserstoffen wertvoll.
Der gesamte Rotor oder insbesondere seine nach der Peripherie hin gerichteten Werkzeuge können ganz oder teilweise aus biegsamem, z. B. elastischem Material hergestellt sein, so dass sie nötigenfalls mit ihrem peripheren Ende dauernd elastisch gegen die Innenwandung des Gehäuses reibend drücken. Die Enden der elastischen, eventuell aus Kunststoff bestehenden Werkzeuge können in diesem Fall mit Schneiden oder Reibkörpern etc. aus widerstandsfähigem Material, z. B. Metallen, Stein, hartem Kunststoff usw., bestehen.
Die peripheren Enden der Werkzeuge 3 laufen an wenigstens einer in einem Winkel zur Drehachse des Rotors liegenden Ringscheibe 9 bzw. 10 entlang. Diese Ringscheibe ben 9 und 10 bilden mit der peripheren Wandung des Gehäuses 4

einen t-und U. förmigen Längsschnitt, in den das von

den Rotorverkaeugen 3 zentrifugal geschleuderte Gut hineingepresst und so unter der der Umlaufgeschwindigkeit der Werkzeuge 3 entsprechenden Beschleunigung und Druckerhöhung gegen und durch die Durchbrechungen 7 der Gehäusewandung gepeitscht wird, Es hat sieh für viele Fälle als vorteilhaft her « ausgestellt, den axialen Abstand der vorgenannten Ringscheiben 9 und 10 nach ihrer Peripherie hin kleiner so gen

stalten, so das also die Hohe des von den beiden Ring-

Scheiben begrenzten Kanals nach der Peripherie hin abnimmt, wie dies in Fig. 1 punktiert angedeutet ist. Dementsprechend werden dann auch die Werkzeuge 3 der konischen Innenform des Gehäuses angepaßt. Dabei wird vorteilhaft so vorgegange, dass das Produkt aus peripherer Dicke und axialer Höhe der Werkzeuge 3 an jeder Stelle bis zu den peripheren Enden hin ungefähr gleich bleibt. Je nach dem Stoff kann dieses Produkt etwas nach oben oder nach unten abweichen.
Wenn z. B. die Fräserklingen an dem der Saugkammer zunächst gelegenen Ende 1 cm hoch und 5 cm dick sind, so sollte dementsprechend an der Peripherie der Werkzeuge 3, wenn diese dort 10 cm dick sind, die Breite der Werkzeuge 3 nur 0, 5 cm betragen. Diese Massnahme weist den Vorteil auf, dass die zwischen den einzelnen Werkzeugen 3 befindlichen, das geförderte Gut enthaltenden Kanäle überall gleich gut gefüllt sind. Wenn dagegen die axiale Höhe und die periphere Dicke der Werkzeuge 3 bis zur Peripherie gleich bleiben, so ergibt sich daraus nach der Peripherie hin eine unvollständige Füllung der Kanäle zwischen den Werkzeug gen 3.
Die Welle 1 kann auch in der anderen Achsrichtung vom Rotor weg verlaufen und in Fig. 1 von unten her angetrie. ben werden.
Auch können sowohl die Welle 1 als auch das Gehäuse 4 durch bekannte Mittel relativ zueinander entgegengsetzt angetrieben werden. Das Gehäuse 4 braucht also nicht immer stillstehend zu sein.
Die Welle l kann im Rohr 5 selbst oder ausserhalb des Gutes oder ausserhalb des Behälters 11, a. B. an dem nicht dargestellten Antrieb der Vorrichtung oder an der Behälterwandung, gelagert sein. Die Antriebswelle 1 hat dann, soweit sie mit dem Gut in Berührung kommt, keine Lagerung, so dass kein Lagerabrieb, Dichtungsmaterial oder Schmierstoff mit dem Gut in BerUhrung kommt. Die Lagerung der Antriebswelle 1 kann aber auch in beiden Richtungen der Achse erfolgen, z. B. mittels einer Verlängerung der Welle durch den Rotor hindurch zum Behälterboden.
Um bei einer eventuellen Verbiegung des freien Wellenendes eine unerwünschte radiale Berührung zwischen Rotor und Statorgehäuse zu verhindern, kann in der Nähe des Rotors am Gehäuse ein Auffangring 12 angeordnet werden, der den radialen Ausschlag der Welle 1 abfängt, ehe derselbe zu einer Kollision zwischen Rotor und Gehäuse führt. Zu diesem Zweck wird das radiale Spiel zwischen Welle 1 und Ring 12 geringer bemessen, als das radiale Spiel zwischen Rotor und Gehäuse 4. So wird trotz fliegendem, normalerweise nicht gelagertem Wellenende, bei unvorhergesehener Ueberbeanspruchung der Welle eine vorübergehende Notlagerung hergestellt, die beim Zurückschwingen der Welle in die Achse der Vorrichtung wieder ausser Funktion tritt. Der Auffangring kann z. B. aus einem widerstandfesten und chemisch beständigen Kunststoff oder auch Metall mit geringem Reibungswert bestehen. Die Fig. 1 zeigt am Einlass des Gut tes in die Vorrichtung messerartige Vorsprünge 13 und 14, die am Rotor bzw. am Statorgehäuse sitzen und so wie die Klingen einer Schere zusammenarbeiten und der Saugkammer 6 zuströmende grobe Bestandteile des Gutes zersoheren und zerkleinern, ehe dieselben zu einer Verstopfung der Saug. kammer führen können. Aehnliche Verlängerungen 15 und 16 können vor die Saugkammer 6 und in die Umgebung der Einlas öffnung ragen und der Vorzerkleinerung klumpigen Gutes dienen.
Wenn Gemische mit sehr verschieden schweren Phasen verarbeitet werden, können für den direkten Eintritt der leichteren Phase, die im allgemeinen oben schwimmt, Eingänge 17 in das Gehäuse 4 führen, durch welche das leichtere Gut von oben angesaugt und innerhalb der Vorrichtung mit der von unten durch die zentrale Saugkammer 6 eintre « lenden schweren Phase schon in der Vorrichtung zusammen « geführt und gemeinsam verarbeitet wird.
In Fig. 2 entsprechen die Werkzeuge 3 des Rotors den Klingen eines Fräsers und sind für grösseren statischen Widerstand ausgebildet und nach der Peripherie hin in der Drehrichtung des Rotors gegenüber dem Radius geneigt.

In Fig, 3 ist die den Einlass zur Saugkammer 6

umgebende Ringscheibe 10 mit ungefähr radial verlaufenden Schlitzen 18 und Zähnen 19 versehen, an welchen das durch die Rotorwerkzeuge 3 rundherumgeschleuderte Gut, besonders gröbere Anteile, zerschert werden ; die Schlitze bzw. Zähne können auch eine andere Form, z. B. gemäss Fig. 4 haben.
In Fig. 5 ist der innere Rand der Ringscheibe 10 sägeformig gezahnt dargestellt. Mindestens ein Teil der Rotorwerkzeuge 3 ist in Fig. 9 so ausgebildet, dass die pumpenden Flanken von der Saugkammer 6 nach der Peripherie hin zunehmend entgegen der Drehrichtung abgebogen sind, um die Radialkomponente der Beschleunigung und den peripheren Druck des Gutes gegen die Durchbrechungen 7 des Gehäuses zu steigern. Die freien Enden der Werkzeuge 3 sind mit scher renden voreilenden Ansätzen versehen, die die Zerkleinerung harter Partikel des Gutes an den Durchbrechungen 7 des Gehauses besorgen.
Fig. 7 zeigt die Ringscheibe 10 mit axialen Durchbrechungen 25 und Fig. 6 zeigt die Ringscheibe 10 mit radial len scherenden Vorsprüngen 26, an denen das durch die Werkzeuge 3 gepumpte Gut zerschert wird. Die Werkzeuge 3 können nach diesem Beispiel mit ebensolchen oder ähnlichen reiben-

den Vorsprungen versehen werden. In Fig. 7 ist die Fräs-

klinge 3 gegenüber dem Radius in der Drehrichtung nach vorne geneigt und trägt an ihrem peripheren Ende eine in der Drehrichtung vorgezogene Frässchneide 63, die nötigenfalls geahnt ist.
In Fig. 8 ist die Fräsklinge 3 vom Radius in der Drehrichtung vorgebogen, d.h. in peripherer Richtung gewölbt.
Die Schneide ist direkt an die Hohlwölbung der Fräsklinge angeformt oder angeschliffen.
In Fig. 9 ist die Fräsklinge 3 vom Radius entge. engesetzt zur Drehrichtung zurückgebogen und trägt an ihrem peripheren Ende eine in der Drehrichtung vorgezogene Schneide 640 In Fig. 10 sind Werkzeuge 3, die hinter dem Radius zurückbleibend geneigt sind (es könnte auch nur ein Werkzeug sein), an ihren freien Enden mit einer Schneide 20 versehen, welche mittels eines Langlochscharniers 21 frei radial beweglich ist so dass sie im Betriebe durch die Zentrifugalkraft gegen die periphere Innenwandung des häuses gepreßt wird und mit derselben zusammen gleichzeitig scherend und reibend wirkt.
In Fig. 11 sind Werkzeuge 3 (es könnte auch nur ein Werkzeug sein) an ihren freien Enden mit einer angelenkten, vorauseilenden Schneide 22 versehen, welche mit der peripheren Innenwandung des Gehäuses scherend und reibend arbeitet. Ausserdem weist die Schneide 22 radiale Durchbrechungen 23 auf, durch welche das Gut von der Saug. kammer 6 hindurch in den Reispalt zwischen dem Werkzeug 22 und der peripheren Innenwandung des Gehäuses 4 gelangt und zerschert und zerrieben wird. Durch diese Anlenkung der Schneide 22 an das Werkzeug 3 füllt sich der von den beiden gebildete Winkel 24 mit Gut, welches das Werkzeug 22 mit erhöhtem Zentritugaldruck gegen die periphere Innenwandung des Gehäuses presst. Das Werkzeug 22 kann auch das ganze Segment der peripheren Gehäusewandung zwischen zwei hintereinander folgenden Werkzeugen 3 ausfüllen. Die vor. eilende Schneide 22 wirkt fräsend, während die bei Drehung des Rotors nach der Schneide folgenden Durchbrechungen 23 das abgeträste Gut radial durchtreten lassen, wodurch es in den Druck- und Reibspalt zwischen der peripheren Gehäuse. wandung und der Fräser-Verlängerung gelangt und dort zerrieben wird. Die Fräserverlängerung 22 kann auch noch Vor.
Sprünge und Rillen besitzen, welche gegen die Werkzeuge des Gehäuses 4 scherend und reibend wirken.
Fig. 12 zeigt im Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel einer um die gemeinsame Achse angeordneten zweiflutigen Vorrichtung. Auf der Welle list eine axial durchbrochene Scheibe 31 mittels Speichen 32 betestigt. Die Scheibe 31 trägt die bis vor die periphere Innenwandung des Gehäuses 4 reichenden fräserartigen Werkzeuge 3 und 300. Den untenren axialen Abschluss des Gehäuses 4 bildet die Ringscheibe 10. Dieselbe umschliesst den zentralen unteren Einlass für das Gut zur Saugkammer 6 des fräserartigen Rotors, Die unteren Werkzeuge 3 des Rotors tragen messerartige koaxiale Verlängerungen 33, welche mit radialen Vorsprüngen 34 und/oder mit koaxialen, stillstehenden oder relativ entgegengesetzt laufenden Klingen 359 die am Innenrand der Ringscheibe 10 sitzen, scherend zusammenarbeiten. Das Gehäuse 4 ist um die Hohlwelle 5 herum mit Durchbrechungen 36 versehen, durch welche

das Gut in die obere Saugkammer 600 gesogen wird, von wo

es axial durch die Durchbrechungen 32 der Fräserscheibe 31 auch in die Saugkammer 6 gelangt und sich so mit dem Gut bereits in der letzteren roh vermischt. Die Hohlwelle 5 kann ebenfalls einlassöffnungen 37 aufweisen, die in das Gehäuse führen.
In gestrichelten Linien ist in Fig. 12 ein Beispiel eines peripheren Kollektorgehäuses 38 dargestellt.
Dasselbe kann das Gehäuse der Vorrichtung an seiner Peripherie umgeben. Es fängt das aus der Vorrichtung austretende Gut auf und führt dasselbe durch einen rohrförmigen Auslass 39 ab. Auf diese Weise kann die Vorrichtung kontinuierlich nachgefüllt werden und kontinuierlich ausstossen.

Fig. 13 zeigt ein Beispiel, an welchem ein Zuführungsrohr 27 angebracht ist, durch welches die Saughöhe der Vorrichtung vergrössert wird. Im Zuführungsrohr 27, welches am Gehäuse 4 befestigt wird, ist eine Axialpumpe, bestehend aus dem Schraubenflügelrad 28 und den Leitsehaufeln 29,

eingebaut. Der Antrieb der Pumpe erfolgt durch die Verlän-

gerung 30 der Welle 1.

Fig. 14 zeigt im Schnitt ein Ausführungsbeispiel,

gemäss welchem die Vorrichtung in einem Behälter 40. B. für

Haushaltzwecke oder auch für die gewerbliche Produktion, einigem baut ist. Die Welle 1 trägt an ihrem oberen Ende den scheiben. oder eterntrmigen Träger 41, auf welchem die fräserförmigen Werkzeuge 3 die zentrale Saugkammer 6 bilden. Die Welle 1 wird durch eine nicht dargestellte Antriebsquelle in Drehung versetzt, so dass der Träger 41 mit den Fräswerk-

beugen 3 um die Saugkammer 6 rotiert. Der so gebildete Rotor

ist von einem stillstehenden konischen, nach oben offenen

Gehäuse 4 umgeben, dessen konische periphere Wandung Durch"

brechungen 42 aufweist. Die Fräswerkzeuge 3 sind mit axialen,

Je nach Bedarf geformten, schneidenden Verlängerungen 43 teer

sehen die mit ebensolchen auf dem konischen Gehäuse 4 sitzenden Schneidwerkzeugen 44 scherend zusammenarbeiten. In dem ringförmigen Raum zwischen dem konischen Gehäuse 4 und dem Behälter 40 sind Leitschaufeln 45 angebracht, welche eine kreisende Strömung des Gutes an der Behälterwandung entlang abbremsen und das aus dem Gehäuse 4 während des Betriebes ausströmende Gut ungefähr senkrecht nach oben richten, von wo es im Kreislauf wieder in die Saugkammer 6 zurückströmt und erneut durch die Vorrichtung getrieben wird.

Fig 15 zeigt im Schnitt ein Ausführungsbeispiel, in welchem die beiden konzentrischen Ringscheiben 46 und 47 des Gehäuses an ihrer Peripherie so eng zusammenlaufen, dass nur ein peripherer Ringspalt 48 verbleibt, welcher das Gut, wenn es unter hohem Druck und Beschleunigung an der Peripherie hinausgeschleudert wird, zu einer dünnen Ringschicht zusammenpreßt, aus welcher es infolge der nach dem Austritt aus dem Ringspalt erfolgenden plötzlichen Expansion die Vorrichtung in fein zerstäubter Form verlasse Der Ring.

Spalt 48 kann nötigenfalls durch Verbindungen zwischen der Peripherie der beiden Ringscheiben 46 und 47 unterbrochen werden, so dass anstelle eines zusammenhängenden peripheren

Spaltes kurze Schlitze oder nötigenfalls auch als DUsen wir «

kende radiale oder annähernd radiale Durchbrechungen engste

hen.

Im Innern des Gehäuses, dicht vor dem peripheren

Ringspalt 48 kann ein konzentrischer Ring 49 vorgesehen sein,

welcher rhombischen, runden oder ähnlichen Querschnitt hat. Dieser Ring lässt zwischen seinen konisch zusammenlaufenden, den Innenflächen der beiden konischen Ringscheiben 46 und 47 zugekehrten Oberflächen und den Ringscheiben 46 und 47 je einen zweckentsprechend engen Spalt 50 und 51, durch wel. chen das Gut auf « einem Wege zum peripheren Ringspalt 48 des Gehäuses gepreßt wird wonach sich die beiden vor dem Ringspalt 48 wieder zusammentreffenden dünnen Schlichten im peripheren Ringspalt unter hohem Druck vereinen.

Dadurch tritt gleichzeitig eine von Hochdruckdüsen her bekannte, sehr intensive Homogenisierung und Zerstäubung

des Gutes ein. Der sich auf diese Weise im und um den perl*

pheren Spalt 48 abspielende hochwirksame Kontakt kann auch zur Durchführung chemischer Prozesse verschiedener Art aus gewertet werden.
Der im Gehäuse angebrachte Ring 49 mit Rhombi-

schem Querschnitt kann auf seiner nach dem Zentrum der Vor.

J

richtung gerichteten Oberfläche mit koaxialen Schlitzen 52

versehen werden. Diese Schlitze 52 lassen zwischen sich

dem rhombischen Querschnitt des Ringes 49 entsprechende klingenformige Vorsprünge 53, welche anstatt spitz z. B. auch abgerundet oder gemäss Fig. 18 und 19 in mehrere Teile, z. B. Quadranten, geteilt sein können oder axiale bzw. konisehe, gezackte oder wellenförmige Ränder haben können und ! oder bis zu einer solchen Feinheit gehen können, dass sie beim Aufprall des Gutes an ihre Kanten in Schwingungen versetzt werden, welche sowohl der Eigenfrequenz der Klingen entsprechen als auch Interferenzschwingungen, deren Frequenz von den Impulsen der an ihnen vorbeifliegenden Fräswerkzeuge 3 abhängt, erzeugen. Die Wirkung dieser Anordnung entspricht dem Schall- oder Ultraschall-Effekt zahlreicher Galtonpfeifen. Die so oder ähnlich gestalteten schwingenden Klingen können auch selbständig, auf jede andere bekannte Art sehen den beiden Ringscheiben 46 und 47 befestigt sein und als Galtonpfeifen wirken (s. Fig. 20 und 21). Der innere Rand der unteren konischen Ringscheibe 47 (Fig. 15) ist mit annähernd koaxialen Zähnen oder Klingen 54 versehen, an welchen obensolehe Zähne oder Klingen 55, die an den Fräswerkzeugen 3 sitzen, scherend vorbeifliegen.
Fig. 16 zeigt eine erfindungsgemässe Vorrichtung eingebaut in einen Behälter 56. Die Vorrichtung ist eine Doppelung der einfachen Vorrichtung. Die periphere Gehäusewandung 4 ist durch eine innere Ringscheibe 57 in einen oberen und einen unteren Teil 58 und 59 unterteilt. Der Träger 60 des Rotors, welcher die Fräswerkzeuge 3 trägt, weist axiale Durchbrechungen 65 auf, so dass das von der oberen Kammer 76 und das von der unteren Kammer 77 kommende Gut sich schon innerhalb der Vorrichtung vermischen kann.
Das Beispiel gemäss Fig. 17 ist grundsätzlich ähnlich aufgebaut, nur reicht der Träger 60 des Rotors, welt eher die Fräswerkzeuge 3 trägt, bis ungefähr an das sperre phere Ende der letzteren. Auch diese Vorrichtung besitzt am oberen und unteren Eintritt des Gutes am Gehäuse 4 und an den Fräswerkzeugen 3 des Rotors sitzende, zusammen sehe rend arbeitende koaxiale Vorsprünge 61 und 62, die eine Vorzerkleinerung grober Bestandteile des Gutes besorgen.
Der Antrieb der zentralenWelle 1 des Rotors kann von oben oder von unten erfolgen.
Die Fig. 18 und 19 zeigen im Axiale bzw. Quer. schnitt auf einem peripheren runden oder vierkantigen Ring 66, welcher zwischen den peripheren Kanten der oberen und unteren Scheibe 67 und 68 befestigt ist, die weiter oben erwähnten radialen schwingungsfähigen Klingen 69, jedoch in vier Quadranten geteilt und nur an der Wurzel zusammen. hängend. Dadurch werden die vier Quadranten im einzelnen weiter in Schwingungen versetzt und es wird gegebenenfalls durch Interferenzen eine höhere Schwingungsfrequenz er zeugt. Die Klingen 69 bilden radiale Spalten 70 (Pfeifen).
Fig. 20 und 21 zeigen im Axiale bzw. Querschnitt um den Rotor herum angeordnet beispielsweise drei Reihen schwingungsfähiger Klingen. Wie in Fig. 21 ersichtlich ist, sind die in drei Reihen angeordneten Klingen 69 (Lamellen) auf Lücke versetzt. Das durch eine Pfeife 70 radial hindurch zischende Gut stößt also auf die Kante der zum nächst grosseren Ring gehörenden Klinge und wird dadurch nach beiden Seiten zerstäubt. Da aber auch aus beiden seitlichen Richtungen gleichzeitig zerstäubtes Gut da. gegen strömt, tritt eine innige Vermischung ein und diese Vermischung geht nun gemeinsam durch die Pfeife (Lücke) des mittleren Ringes radial hindurch, wonach sie mit hoher Gew schwiendigkeit erneut auf die Kante der Lamelle (Klinge) des äussersten Ringes stösst, wo sich der Zerstäubungen und Rom mogenisierungsvorgang wiederholt. Diese Vorrichtung dient besonders bei sehr schwerigen Homogenisier-Prozenssen und zur Erzielung sehr hoher Feinheit, wie z. B. bei Milch etc.

Fig. 22 bis 25 stellen im Axial-und Querschnitt und in zwei Detailtiguren ein Ausführungsbeispiel dar, bei welchem um die peripheren Enden des Saugkammerfräsers 3 mit geringem radialem Abstand voneinander durchbohrte, eventuell siebteine Zylinder 71 umeinander angeordnet sind. Durch die konische Gestaltung der radialen Kanäle im Gehäuse und der Fräserwerkzeuge entsteht vor dem innersten durchbohrten Zylinder 71 ein plötzlicher hoher Ueberdruck infolge des plötzlich verringerten Gesamt-Durchlass-Querschnittes (weil die Stege 72 zwischen den Löchern 73 einen Teil des Durchlass-Quer. schnittes versperren). Der den innersten Zylinder 71 umschliessende nächste Zylinder 71 ist so gegen den innersten verdreht, dass die Löcher 73 sich mit den Stegen 72 decken und das Gut, welches aus den Löchern 73 des innersten Zylinders 71 radial austritt, gegen die Stege 72 stösst und durch den engen Spalt zwischen dem innersten und dem nachsten Zylinder seitlich gepeitscht wird, bis es durch die versetzten Löcher 73 des zweiten Zylinders 71 radial hindurch treten kann. Vom zweiten zum dritten Zylinder usf. spielt sich wiederum derselbe Vorgang ab, so dass bis zum äussersten durchlöcherten Zylinder das Gut immer wieder zwischen den einzelnen Zylindern sich den Weg zum nächsten umgebenden Zylinder suchen musso Fig. 23 zeigt im Detail vier solcher Zylinder 71 mit gegeneinander vernetzten Löchern 73 und Stegen 72 und dem Spalt 74 zwischen den Zylindern 71, durch welchen das Gut hindurchkriechen mull, um die Löcher 73 im nächst grösseren Zylinder 71 zu finden. Fig. 24 zeigt einen einzigen solchen durchlöcherten Zylinder 71 und Fig. 25 sieben solcher Zylinder, bei welchen die Versetzung der Löcher 73 und der Stege 72 sichtbar ist. Das Fräserwerkzeug 3 der Fig. 25 ist wei-

ter mit einer echten scherenden peripheren Kante 75 verse-

hen.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung stellt inso.

fern eine wesentliche Verbesserung derartiger Zerkleiner

rungs-, Mische und Homogenisiervorrichtungen dar, als sie

die von grossen Nachteilen behafteten Scheibenfräser-Nischvorrichtungen durch die Anwendung eines Saugkammer. fräsers ersetzt, welcher in einem Gehäuse zusammen mit dessen scherend, reibend und prallend gestalteten Organen und Durchbrechungen eine sehr intensive, schnelle und in allen gewünschten Feinheitsstuten regelbare Arbeit ermöglicht. Die Verwendung des beschriebenen Saugkammerfräsers mit seinen "fräsenden" Werkzeugen hat auch eine besondere Ueberlegenheit der spezifischen und der quantitativen Leistung der erfindungsgemässen Vorrichtung gegenüber den bekannen, mit Schaufelrädern, Stabkäfigen oder dgl. Organen versehenen Vorrichtungen zur Folge.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung kann vielseitig abgewandelt werden. Sie kann auch in andere Vorrichtungen, in Behälter oder Durchlaufgehäuse, in und zwischen Rohrleitungen, an ortsbewegliche Maschinen, Wasser- und Landfahrzeuge od. dgl. an- oder eingebaut werden und mit Zuleitungen für Zusatzstoffe oder Auslässe für das Gut oder Teile desselben an allen zweckentsprechenden Stellen ver. sehen sein.

Claims

SchuttansprUchet 1. Zerkleinerungs-, Misch-, Emulgier- und Homogenisiervorriehtung, insbesondere zum Homogenisieren von Stoffen hoher Zähflüssigkeit und zum Aufteilen bzw. Zerschneiden von körnigen oder faserigen Stoffen, mit einem in einem durchbrochenen Gehäuse rotierenden, nach Art eines Scheibenträsers mit nach der Drehrichtung gerichteten Flanken ausgebildeten Zerkleinerungs- und Mischwerkzeug, dadurch gekennzeichnet, dass die mit am Gehäuse vorgesehenen Gegenwerkzeugen zusammen. arbeitenden Fräserklingen das Gut durch eine im Scheibenträser gebildete zentrale Saugkammer hindurch ansaugen und radial aus dem Gehäuse ausschleudern.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die äusseren Enden der Fräserklingen in einem von einer oder zwei in einem Winkel zur Fräserdrehachse stehenden Scheiben und dem Mantel des Gehäuses gebildeten Lo bzw, U-förmigen Raum laufen.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeiche net, dass der gegenseitige axiale Abstand der beiden Scheiben nach der Peripherie hin abnimmt, vorzugsweise so, dass der ringförmige Durchgangsquerschnitt zwischen den Scheiben von innen nach aussen konstant bleibt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die auf der dem Eintritt in die Saugkammer abgekerten Seite der Fräserklingen angeordnete Scheibe eine oder mehrere Rinlassoffnungen in den von den Fräserklin « gen durchlaufenen Raum hat.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die den Eintritt in die Saugkammer umschliessende Scheibe an ihrem innern Rand mit Vorsprüngen, wie z. B. Zähnen von viereckigem oder dreieckigem Grundriss (z. B. Sägezähnen), versehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die den Eintritt in die Saugkamo mer umschliessende Scheibe an ihrer den Fräserklingen zugewandten Fläche Unebenheiten, wie z. B. radiale Vorsprünge, Blindlöcher oder durchgehende Löcher (z. B. Bohrungen) oder dergl, aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auch eine oder mehrere der Fräserklingen an der den Unebenheiten der Scheibe zugekehrten Seite mit Unebenheiten versehen sind,
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Scheiben an ihrer Peripherie nur einen engen ununterbrochenen oder durch Verw bindungen zwischen den Scheiben unterbrochenen Ringspalt zwischen sich frei lassen, sä dass am Austritt aus dem zwisehen den Scheiben liegenden Raum eine Sprungstelle zur plötzlichen Expansion des Gutes besteht.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekenne zeichnet, dass die Verbindungen zwischen den Scheiben Schlitze oder Düsen als Ringspalt zwischen sich frei lassen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass im Gehäuseinnern zwischen dem durch die beiden Scheiben gebildeten peripheren Ringspalt und den Fräserklingen ein Ring von z. B. rhombischem, rundem oder ähnlichem Querschnitt vorgesehen ist, der zwischen sich und den beiden Scheiben zwei in den peripheren Ringspalt mund dende Spalte freiläßt.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, gekennzeichnet durch zusätzliche Klingen im Raume zwischen dem Gehäuseaustritt und den Fräserklingen, wobei diese zusätzlichen Klingen z. B* spitz oder rund sein oder axial oder zur Axialen geneigt verlaufende und/oder gezackte oder welt lenformige Ränder haben können.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Klingen von solcher Feinheit sind, dass sie beim Aufprall des Gutes auf ihre Kanten in Schwingungen versetzt werden, welche sowohl der Eigenfrequenz der zusätzlichen Klingen entsprechen, als auch Interferenzschwingungen erzeugen, deren Frequenz von den Impulsen der an ihnen vorbeifliegenden Fräserklingen abhängt.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Klingen an dem zwischen dem peripheren Ringspalt und den Fräserklingen liegenden Ring angebracht sind.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Klingen in mehrere Teile, z. B. Quadranten, aufgeteilt sind.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14e gekennzeichnet durch mindestens zwei kreisförmige Reihen von zusätzlichen Klingen.
16, Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die zusätzlichen Klingen der einen Reihe gegenüber den Klingen der andern Reihe auf die Lücken zwischen den Klingen dieser andern Reihe versetzt sind.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Teil der zusätzlichen Klingen mit den Fräskanten der Fräserklingen zusammenarbeitet.
18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, gekennzeichnet durch einen axial durchbrochenen Träger für die Fräserklingen, welcher zwei Serien von nach enge. gengesetzten axialen Richtungen sich erstreckenden Fräserklingen trägt, während die Saugkammer auf der Seite jeder Fräserklingenserie einen Einlass hat.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gen kennzeichnet, dass ein an der Innenseite der peripheren Gehäusewandung vorgesehener Ring zwischen die beiden Fräser. klingen-Serien greift.
20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die der Saugkammer zugekehrte Kante einer oder mehrerer Fräserklingen Unebenheit ten aufweist, d. h. z. B. gezahnt oder gewellt ist.
21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die pumpenden Flanken der Fräserklingen radial verlaufen.
22. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Fräserklingen oder nur die pumpenden Flanken derselben von der radialen Richtung abweichen, indem sie in oder entgegengesetzt zur Drehrichtung geneigt oder abgebogen sind.
23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die peripheren, vorzug* weise schneidenden Enden der Fräserklingen einen Vorsprung bilden.
24. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die peripheren, vorzugsweise schneidenden Enden der Fräserklingen beweglich am übrigen Klingenteil montiert, z. B. angelenkt sind.
25. Vorrichtung nach Anspruch 24, dadurch gen kennzeichnet, dass die peripheren, vorzugsweise schneidenden Enden am übrigen Klingenteil als gegebenenfalls mit Durch. brechungen versehene Fliehkörper angelenkt sind, so dass sie durch die Zentrifugalkraft an die periphere Gehäuseinnenwandung angedrückt werden.
26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass die peripheren Enden der Fräserklingen abgestumpft sind.
27. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass die peripheren Enden der Fräserklingen Unebenheiten aufweisen, d. h. z. B. durchlöchert, gerauht, gerillt oder gezahnt sind.
28. Vorrichtung nach Anspruch 27, dadurch ge- kennzeichnet, dass auch die mit den peripheren Enden der Fräserklingen zusaamenarbeitende periphere Gehäuseinnenwanm

dung Unebenheiten aufweist.
29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass die Fräserklingen mindestens teilweise aus biegsamem, elastischem Material, z. B. Kunststoff, bestehen.
30. Vorrichtung nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die peripheren Enden der Fräserklingen mit Schneiden oder Reibkörpern aus widerstandsfähigem Mater rial, z. B. Metall, Stein, hartem Kunststoff od. dgl., besetzt sind.
31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen des die Fräserklingen umgebenden Gehäusemantels Schlitze oder Bohrungen sind, die gegebenenfalls Siebfeinheit aufweisen.
32. Vorrichtung nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, dass um die Fräserklingen herum zwei oder mehr Zylinder mit Durchbrechungen vorgesehen sind.
33. Vorrichtung nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchbrechungen des einen Zylinders gegenüber den Durchbrechungen des benachbarten Zylinders so versetzt sind. dass die Durchbrechungen des einen Zylinders sich mit den Stegen des andern Zylinders decken.
34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass eine oder mehrere der Präe serklingen in den Einlass zur Baugkammer oder durch diesen hindurch nach aussen tretende, messerartige Verlängerungen oder dergl, haben, die gegebenenfalls mit entsprechenden Verlängerungen des Gehäuses scherend zusammenarbeiten.
35, Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 34, dadurch gekennzeichnet, dass auch das Gehäuse drehbar angeordnet ist
36. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 35, dadurch gekennzeichnet, dass die Fräserwelle nur ausserhalb des vom Gut erreichbaren Raumes gelagert ist.
37. Vorrichtung nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass die Fräserwelle zur Verhinderung einer unerwünschten Berührung zwischen Fräserklingen und Gehäuse in der Nähe des Fräsers durch einen Auffangring hindurchtritt, der z. B. aus mechanisch widerstandsfähigem und chemisch beständigem Material mit geringem Reibungskoeffizienten, wie z. B. Kunststoff oder Metall, bestehen kann.
38. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 37, mit einem die Fräserwelle umgebenden Rohr, dadurch gekennzeichnet, dass das Rohr eine oder mehrere Einlassõttnungen aufweist.
39. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 38, gekennzeichnet durch ein das Gehäuse im Bereiche seiner Durchbrechung oder Durchbrechungen umgebendes Kollektorgehause.
40. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 399 gekennzeichnet durch ein am Einlass zur Saugkammer angeschlossenes Zuführungsrohr, in welchem gegebenenfalls eine Axialpuatpe oder dergl. eingebaut ist.
41. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 40, dadurch gekennzeichnet, dass sie in einen Behälter eingebaut ist.
42. Vorrichtung nach Anspruch 41, dadurch ge. kennzeichnet, dass im Raum zwischen dem Gehäuse der Vor. richtung und der Wandung des Behälters Leitschaufeln vor. gesehen sind.