DE19945508C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Emulsion aus Wasser und Öl - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung einer Emulsion aus Wasser und ÖlInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Emulsion aus Wasser und Öl, bei dem das Wasser, das Öl und wenigstens ein Zusatzstoff in einer druckdichten Scherkammer Scherkräften ausgesetzt werden und bei dem das Gemisch nach dem Auslaß aus der Scherkammer (1) einer Richtung (11) zugeführt wird. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (11) ein Volumen aufweist, das im wesentlichen etwas geringer ist als das Aufnahmevolumen der Scherkammer (1) und daß durch Schließen eines am Ende der Rohrleitung (11) angeordneten Drosselventils (12) eine Umwälzströmung in der Rohrleitung (11) erzeugt wird, so daß das Gemisch - verursacht durch die Mittel in der Scherkammer (1) - wieder in die Scherkammer (1) zurückströmt. Ferner bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Das Verfahren und die Vorrichtung erlauben ein Dispergieren, Durchmischen und Reagieren in der Scherkammer (1), wobei die Verweilzeit der miteinander in Verbindung zu bringenden Substanzen innerhalb der Scherkammer (1) ausreichend lang gewählt werden kann, um eine Reaktion der Stoffe miteinander zu gewährleisten (in Verbindung mit Figur 1).
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Emulsion aus Wasser und Öl nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zur
Herstellung einer Emulsion aus Wasser und Öl nach dem Oberbegriff des Anspruchs 6.
Aus der EP 0 301 766 A1 ist ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt.
Bei diesem Verfahren wird der Zusatzstoff in die Wasserphase gebracht, wobei
Mischvorrichtungen verwendet werden, in denen stets Scherkräfte wirken. Somit ist es bei
diesem bekannten Verfahren nicht möglich, die Verweilzeit zweier zu verbindender
Substanzen in der Scherkammer je nach Bedarf unterschiedlich lang zu halten unter
gleichzeitiger Variationsmöglichkeit in bezug auf die Stärke der Scherkräfte in der
Scherkammer.
Aus der DE 36 01 680 C2 ist eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Mischen eines dispersen
Feststoffes mit Flüssigkeiten bekannt, bei der die Zeit zum Durchleiten der pulverförmigen
Stoffe durch das Mischsystem so lange wie möglich ausgedehnt werden kann, um ein
ausreichendes Mischen und Kneten mit einer Passierscherkraft zu erreichen. Nachteilig
hierbei ist jedoch, daß nach einem ersten Dispergiervorgang weiterhin Scherkräfte auf das
Medium einwirken.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Dispergieren, Durchmischen
und Reagieren mittels einer Scherkammer zu schaffen, bei dem die Verweilzeit der
miteinander in Verbindung zu bringenden Substanzen innerhalb der Scherkammer
ausreichend lang gewählt werden kann, um eine gewünschte Reaktion der Stoffe
miteinander zu gewährleisten, und bei dem gleichzeitig eine Regelung der Scherkräfte in der
Scherkammer möglich ist, um so ein destruktives Nachdispergieren fertiger Emulsionen
durch erneute Scherkrafteinwirkung zu verhindern. Ferner liegt der Erfindung die Aufgabe
zugrunde, eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zur Verfügung zu stellen.
Die Aufgabe wird in bezug auf das Verfahren durch die Merkmale des Anspruchs 1
gelöst.
Erfindungsgemäß ist es vorgesehen, daß die Rohrleitung ein Volumen aufweist, das im
wesentlichen etwas geringer ist als das Aufnahmevolumen der Scherkammer und daß durch
Schließen eines am Ende der Rohrleitung angeordneten Drosselventils eine
Umwälzströmung in der Rohrleitung erzeugt wird, so daß das Gemisch - verursacht durch
die Mittel in der Scherkammer - wieder in die Scherkammer zurückströmt. Es wird so
erreicht, daß die Verweilzeit des Gemisches in der Scherkammer beliebig lang gewählt
werden kann, um eine gewünschte Reaktion der Stoffe des Gemisches miteinander zu
gewährleisten.
Vorzugsweise werden im Gleichtakt mit dem Aufbau der Umwälzströmung in der
Scherkammer die Scherkräfte reduziert, indem die Drehzahl eines in der Scherkammer
verwendeten Rotors abgesenkt wird. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn bereits
eine Emulsion hergestellt worden ist, die durch eine weitere Einwirkung der Scherkräfte
zerstört werden könnte. Da zur Reaktion der Stoffe des Gemisches oftmals eine relativ lange
Zeitdauer erforderlich, ist die herkömmlich gegebene Verweilzeit in der Scherkammer in der
Regel zu kurz, um eine ausreichende Reaktion zu ermöglichen. Daher ist beim Stand der
Technik häufig eine Nachreaktion des Zusatzstoffes mit dem Medium innerhalb eines extra
dafür vorgesehenen Tanks erforderlich.
Beispielsweise benötigen Xanthane und andere als Strukturbildner eingesetzte Biopolymere,
mit denen Pigmente in die Emulsion gebracht und in dieser gehalten werden können, für ihre
Vorreaktion in Wasser einen relativ langen Zeitraum. Xanthane sind zudem äußerst anfällig
für Verklumpung in Rühr- und Mischsystemen und vor allem auch in Rohrleitungen. Durch
relativ schnell auftretende Xanthan-Ablagerungen in Rohrleitungen kann deren Querschnitt
erheblich vermindert werden. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ist es möglich, solche
Ablagerungen von Xanthanen stark zu reduzieren bzw. ganz zu vermeiden.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist es vorgesehen, daß zunächst eine Emulsion
durch Zusammenführen der Wasser- und Ölphase erzeugt wird und anschließend der
Emulsion ein Zusatzstoff unter Anwendung von Scherkräften, die in der druckdichten
Scherkammer erzeugt werden, zugeführt wird.
Alternativ ist es vorgesehen, daß gleichzeitig die Ölphase, die Wasserphase und ein
Zusatzstoff unter Anwendung von Scherkräften, die durch die druckdichte Scherkammer
erzeugt werden, zusammengeführt werden.
Vorzugsweise wird die Umwälzströmung in der Rohrleitung periodisch alternierend erzeugt.
Somit wird in stetiger Weise zunächst durch die Einwirkung von Scherkräften ein
Dispergieren des Zusatzstoffes in dem Wasser, Öl bzw. in der Emulsion gewährleistet und
während der Phase der Umwälzströmung, d. h. während der Rückstauphase eine Reaktion
der Stoffe im Gemisch erreicht. Ferner wird eine verbesserte Durchmischung und somit
auch eine Verkürzung der Reaktionszeiten erzielt. Nach Aufhebung der Phase der
Umwälzströmung kann die fertig aufbereitete Emulsion in einen vorgesehenen Tank geleitet
werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird in bezug auf die Vorrichtung durch die
Merkmale des Anspruchs 6 gelöst.
Indem die Rohrleitung ein Volumen aufweist, das im wesentlichen etwas geringer ist als das
Aufnahmevolumen der Scherkammer und das Drosselventil am Ende der Rohrleitung
angeordnet ist sowie eine Steuervorrichtung zur Betätigung des Drosselventils vorgesehen
ist, konnte erreicht werden, daß bei geschlossenem Drosselventil in der Rohrleitung -
verursacht durch die Mittel in der Scherkammer - eine Umwälzung stattfindet. Bei
geschlossenem Drosselventil ergibt sich außerdem der vorteilhafte Effekt, daß, sofern der
Staudruck größer wird als der Pumpdruck der Scherkammer, die Förderleistung der
Scherkammer und somit auch die Einwirkung der Scherkräfte auf das Gemisch selbsttätig
verringert werden. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist zusätzlich
eine elektronische Steuerung vorgesehen, die während der Betätigung des Drosselventils
die in der Scherkammer ausgeübten Scherkräfte einstellbar reduziert.
Vorteilhaft kann es sein, wenn in der Rohrleitung Mittel zur Verwirbelung angeordnet sind,
wobei die Mittel zur Verwirbelung beispielsweise einen Rührer aufweisen können. Ferner
kann als Mittel zur Verwirbelung auch ein verbreitertes Rohr verwendet werden, in dem sich
in Fließrichtung schräg angeordnete Lamellen befinden. Dadurch, daß das Gemisch gegen
diese schräg angeordneten Lamellen trifft, wird dieses verwirbelt und so eine zusätzliche
Durchmischung erreicht. Ferner kann es auch vorgesehen sein, zwischen dem Auslaß der
Scherkammer und dem Drosselventil einen verbreiterten Rohrabschnitt anzuordnen, der
eine U-förmige Innenlamellierung aufweist, deren offenes Ende die Eintrittsöffnung der in
den verbreiterten Rohrabschnitt einmündenden Rohrleitung umgibt. Der verbreiterte
Rohrabschnitt ist vorzugsweise innen mit Teflon beschichtet, um Ablagerungen zu
verhindern. Ferner sind vorzugsweise auch Mittel zum Heizen und Kühlen des verbreiterten
Rohrabschnitts vorgesehen.
Ferner kann es vorgesehen sein, daß die Scherkammer zwei Zufuhröffnungen aufweist,
nämlich eine, die direkt in den Bereich eines Rotors und eines Stators der Scherkammer
mündet, und eine weitere Zufuhröffnung, die außerhalb dieses Bereiches in die
Scherkammer mündet. So kann eine gegenüber Scherkräften empfindliche Substanz
zunächst in das Gemisch eingegeben werden, bevor sie in der Regel geringer eingestellten
Scherkräften der Scherkammer ausgesetzt wird.
Vorzugsweise weist die Rohrleitung einen Abschnitt mit einem dadurch verringertem
Innendurchmesser auf, daß mindestens eine Lamelle an der Innenwandung angeordnet ist,
die entlang des Innenumfangs eine abnehmende bzw. zunehmende Dicke aufweist.
Dadurch erhält hindurchfließende Flüssigkeit eine Drallbewegung, die die Verwirbelung
durch die Verwirbelungsmittel fördert.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung eignen sich
insbesondere zur Herstellung von Imprägniermitteln. Diese werden insbesondere für den
Oberflächenschutz bzw. für eine Tiefenbehandlung von Holz eingesetzt. Für die Herstellung
der Imprägniermittel bedarf es der Zugabe einer Reihe von Zusatzstoffen, die entweder der
fertigen Emulsion oder der Wasser- bzw. der Ölphase zugegeben werden müssen. Zu
diesen Zusatzstoffen zählen z. B. Pigmente und Gelbildner.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens können die Zusatzstoffe dem gewünschten
Medium zugegeben werden, ohne daß sogenannte "Slurries" erforderlich sind, in denen der
Zusatzstoff gelöst wird, bevor er anschließend in die Primäremulsion gegeben wird.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die zugehörige Vorrichtung weisen ferner den Vorteil
auf, daß der Energieverbrauch gegenüber dem Stand der Technik reduziert werden kann,
da ein langwieriges Rühren mit hohem Energie- und Heizeinsatz überflüssig wird. Mit Hilfe
der Erfindung kann eine Produktion von Imprägniermitteln in relativ kurzer Zeit stattfinden,
da eine zusätzliche Lagerung, bei der ein Reagieren durch Rühren stattfindet, nicht mehr
erforderlich ist.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei
wird auf die Figuren Bezug genommen. Es zeigen:
Fig. 1, schematisch eine Scherkammer mit nachfolgenden Mitteln zur Verwirbelung eines
Mediums und mit einem Drosselventil, wobei es sich um eine ausschnittsweise Darstellung
einer Gesamtvorrichtung zur Herstellung einer Emulsion aus Wasser und Öl handelt, bei der
beispielsweise ferner Tanks zur Lagerung der Emulsion und anderer Medien vorgesehen
sind;
Fig. 2, eine ausschnittsweise schematische Darstellung einer weiteren, der Fig. 1
entsprechenden Gesamtvorrichtung mit einem Reduzierstück in der Zuführung zu den
Mitteln zur Verwirbelung;
Fig. 3, einen Abschnitt der in der Fig. 2 dargestellten Abschnitt der Rohrleitung im
Querschnitt.
Die Vorrichtung gemäß Fig. 1 weist eine druckdichte Scherkammer mit einem Stator und
einem durch einen Motor 2 angetriebenen Rotor 22 auf. Die Scherkammer 1 besitzt einen
Einlaß 3, der durch ein Drosselventil 4 verschließbar ist, und ferner einen Auslaß 5 für ein
Gemisch. Darüber hinaus ist an der Scherkammer 1 eine Eingabeeinheit 6 für feste oder
flüssige Zusatzstoffe angeordnet, die dem Gemisch in der Scherkammer 1 zugeführt werden
sollen. Es sind zwei Zufuhröffnungen 7 und 8 vorgesehen, die jeweils über ein Drosselventil
9 und 10 verschließbar sind. Diese Zuführungen sind so ausgelegt, daß eine direkt in den
Bereich Rotor 22 - Stator mündet, während die andere außerhalb dieses Bereiches
innerhalb der Scherkammer mündet, wodurch eine längere Verweilzeit des eingegebenen
Zusatzstoffes in der Scherkammer 1 erreicht wird. Auslaßseitig führt eine Rohrleitung 11 von
der Scherkammer 1 über ein Drosselventil 12 zu einer Verteilerbatterie 13, die mit
Drosselventilen 14 versehene Zuleitungen zu Tanks der Gesamtanlage aufweist.
In der Fig. 1 sind drei verschiedene Typen von Mitteln 16, 18, 19 zur Verwirbelung des
Gemisches nach dem Austritt aus der Scherkammer 1 dargestellt. Die Mittel 16, 18, 19 zur
Verwirbelung sind zwischen dem Auslaß 5 der Scherkammer 1 und dem Drosselventil 12
angeordnet.
Bei den Verwirbelungsmitteln kann es sich beispielsweise um einen verbreiterten
Rohrabschnitt 15 mit in Fließrichtung des Gemisches schräg angeordneten Lamellen 16
Lamelle 18 vorgesehen sein, deren offenes Ende die Eintrittsöffnung der in den
Rohrabschnitt 17 einmündenden Rohrleitung 11 umgibt.
Die Mittel zur Verwirbelung können auch einen Rührer 19 aufweisen, der in einem
verbreiterten Rohrabschnitt 20 der Rohrleitung 11 angeordnet ist. Zusätzlich sind in dem
verbreiterten Rohrabschnitt 20 in Fließrichtung des Gemisches schräg gestellte Lamellen 21
angeordnet.
Der erfindungsgemäßen Vorrichtung liegt folgende Funktionsweise zugrunde: Ein Medium,
das mit einem Zusatzstoff zu versehen ist, wird über den Einlaß 3 in die Scherkammer 1
geführt. Dieses Medium kann beispielsweise die Wasser- oder die Ölphase sein oder auch
bereits eine Emulsion. Über die Zufuhröffnung 7 bzw. 8 wird der Zusatzstoff innerhalb der
Scherkammer 1 in dem Medium dispergiert und mit diesem vermischt, indem die Drehzahl
des Motors 2 des Rotors 22 so eingestellt wird, daß auf das Medium Scherkräfte einwirken.
Da der Zufluß des Mediums durch den Einlaß 3 kontinuierlich ist, fließt ein Gemisch durch
den Auslaß 5 in die Rohrleitung 11. In periodischen Abständen wird das Drosselventil 12
teilweise oder vollständig geschlossen, so daß ein Rückstau entsteht und eine
Umwälzströmung des Gemisches innerhalb der Rohrleitung 11 und der Scherkammer 1
ausgebildet wird. Während dieses Rückstaus wird gleichzeitig mittels einer nicht gezeigten
elektronischen Steuervorrichtung die Rotordrehzahl verringert, so daß die auf das Gemisch
einwirkenden Scherkräfte einstellbar reduziert werden können. Aufgrund der Einwirkung der
Mittel 16, 18 bzw. 19 zur Verwirbelung wird das Gemisch während des Rückstaus, d. h.
während der Umwälzung zusätzlich verwirbelt. Das Gemisch gelangt während der
Umwälzung immer wieder in die Scherkammer 1 zurück, in der aufgrund der reduzierten
Scherkräfte lediglich ein Rühren des Mediums stattfindet. Durch die Umwälzung ist somit
eine zusätzliche Verweilzeit des Gemisches in der Scherkammer 1 geschaffen worden.
Während dieser zusätzlichen Verweilzeit findet lediglich ein Rühren in der Scherkammer 1
statt, so daß ausreichend Zeit zur Reaktion des Zusatzstoffes in dem Gemisch gegeben ist.
Sofern das Gemisch eine bereits bestehende Emulsion ist, ist es dabei wichtig, daß nur
geringe Scherkräfte einwirken, da diese die Emulsion zerstören können. Darüber hinaus
sind Scherkräfte, nachdem der Dispergiervorgang beendet ist, nachteilig, da durch die
Einwirkung von Scherkräften auf das Gemisch dessen Temperatur erhöht wird und auch
dadurch das Zerfallen einer Emulsion begünstigt werden kann.
Durch anschließendes Öffnen des Drosselventils 12 fließt das Gemisch mit deutlich
verringertem Gegendruck in die Verteilerbatterie 13, von der aus es beispielsweise in Tanks
geführt wird.
Durch anschließendes Öffnen des Drosselventils 12 fließt das Gemisch mit deutlich
verringertem Gegendruck in die Verteilerbatterie 13, von der aus es beispielsweise in Tanks
geführt wird.
Durch den beschriebenen periodischen Auf- und Abbau des Gegendrucks in der Rohrleitung
11 und die gleichzeitig erfolgende Reduzierung bzw. Verstärkung der Scherkräfte in der
Scherkammer 1 kann somit auf effektive Art und Weise ein Dispergieren, Durchmischen,
und auch Reagieren eines Zusatzstoffes in dem Gemisch erreicht werden, ohne daß für die
Reaktion des Zusatzstoffes in dem Gemisch eine weitere Verarbeitung des Gemisches
beispielsweise in einem gesonderten, eine Rührvorrichtung aufweisenden Tank erforderlich
ist.
In Fig. 2 sind im Vergleich zu Fig. 1 gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen
bezeichnet. Die Scherkammer 1' ist vom Prinzip her wie die Scherkammer 1 der Fig. 1
aufgebaut. Mit dem Bezugszeichen 22 ist der Rotor bezeichnet. Von der Scherkammer 1'
führt die Rohrleitung 11 zu den Mitteln zur Verwirbelung in Form des verbreiterten Rohres 15
mit einer Innenbeschichtung 26 aus Teflon und der Lamellenanordnung 16. Die Rohrleitung
11 weist unmittelbar vor den Mitteln zur Verwirbelung einen Abschnitt 23 mit verringertem
Innendurchmesser auf. Der Innendurchmesser dieses Abschnitts 23 ist, wie in der Fig. 3
dargestellt, dadurch reduziert, daß an der Innenwandung Lamellen 24 angeordnet sind. Die
Stärke der Lamellen 24 verringert sich in Richtung der Mittel zur Verwirbelung.
Der Abschnitt 23 mit verringertem Innendurchmesser bewirkt, daß das Gemisch aus der
Scherkammer 1' mit einer Drallbewegung, wie durch den Pfeil 25 dargestellt, in das
verbreiterte Rohr 15 gelangt. Dadurch wird die Verwirbelung gefördert. Aufgrund der in
Richtung der Mittel zur Verwirbelung auslaufenden Stärke der Lamellen 24 wird die
Umwälzung des Gemisches begünstigt.
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung einer Emulsion aus Wasser und Öl, bei dem das Wasser, das
Öl und wenigstens ein Zusatzstoff in einer druckdichten Scherkammer Scherkräften
ausgesetzt werden und bei dem das Gemisch nach dem Auslaß aus der Scherkammer (1)
einer Rohrleitung (11) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (11) ein
Volumen aufweist, das im wesentlichen etwas geringer ist als das Aufnahmevolumen der
Scherkammer (1) und daß durch Schließen eines am Ende der Rohrleitung (11)
angeordneten Drosselventils (12) eine Umwälzströmung in der Rohrleitung (11) erzeugt
wird, so daß das Gemisch - verursacht durch die Mittel in der Scherkammer (1) - wieder in
die Scherkammer (1) zurückströmt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß während der Erzeugung der
Umwälzströmung die Scherkräfte in der Scherkammer reduziert werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst eine Emulsion
durch Zusammenführen der Wasser- und Ölphase erzeugt wird und anschließend der
Emulsion ein Zusatzstoff unter Anwendung von Scherkräften, die in der druckdichten
Scherkammer (1) erzeugt werden, zugeführt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig die
Ölphase, die Wasserphase und ein Zusatzstoff unter Anwendung von Scherkräften, die
durch die druckdichte Scherkammer (1) erzeugt werden, zusammengeführt werden.
5. Verfahren nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, daß die Umwälzströmung in der Rohrleitung (11) periodisch alternierend
erzeugt wird.
6. Vorrichtung zur Herstellung einer Emulsion aus Wasser und Öl mit einer druckdichten
Scherkammer (1), die mindestens einen Einlaß (3, 7, 8) und mindestens einen Auslaß (5)
aufweist, mit Mitteln (22) in der Scherkammer (1) zur Erzeugung von Scherkräften, mit einer
Rohrleitung (11) im Anschluß an den Auslaß (5) und mit einem Drosselventil (12) in der
Rohrleitung (11), dadurch gekennzeichnet, daß die Rohrleitung (11) ein Volumen aufweist,
das im wesentlichen etwas geringer ist als das Aufnahmevolumen der Scherkammer (1),
daß das Drosselventil (12) am Ende der Rohrleitung (11) angeordnet ist und daß eine
Steuervorrichtung zur Betätigung des Drosselventils (12) vorgesehen ist, so daß bei
geschlossenem Drosselventil (12) in der Rohrleitung (11) - verursacht durch die Mittel (22)
in der Scherkammer (1) - eine Umwälzströmung stattfindet.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Rohrleitung (11) Mittel
(16, 18, 19) zur Verwirbelung angeordnet sind.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Verwirbelung
einen Rührer (19) aufweisen.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Verwirbelung
einen verbreiterten Rohrabschnitt (15) aufweisen, in dem sich in Fließrichtung schräg
angeordnete Lamellen (16) befinden.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Verwirbelung
einen verbreiterten Rohrabschnitt (17) mit einer U-förmigen Innenlamellierung (18)
aufweisen, deren offenes Ende die Austrittsöffnung die in den verbreiterten Rohrabschnitt
(17) einmündende Rohrleitung (11) umgibt.
11. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Scherkammer (1) eine Zufuhröffnung (7) aufweist, die direkt in den Bereich eines
Rotors (22) und eines Stators mündet, und eine weitere Zufuhröffnung (8), die außerhalb
dieses Bereiches in die Scherkammer (1) mündet.
12. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Rohrleitung (11) einen Abschnitt (23) mit einem dadurch verringertem
Innendurchmesser aufweist, daß mindestens eine Lamelle (24) an der Innenwandung
angeordnet ist, die entlang des Innenumfangs eine veränderliche Dicke aufweist, so daß das
hindurchfließende Gemisch eine Drallbewegung erhält.
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EP0301766A1 (de) * | 1987-07-28 | 1989-02-01 | The British Petroleum Company p.l.c. | Herstellung von Brennöl-Emulsionen |
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