DE202006005163U1

DE202006005163U1 - Homogenizer for flowable materials comprises homogenizing chamber containing rotor and rotatable stator and preliminary chamber containing pumping device, allowing high material throughput

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Publication number: DE202006005163U1
Application number: DE202006005163U
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Priority date: 2006-03-30
Filing date: 2006-03-30
Publication date: 2007-08-02
Anticipated expiration: 2016-03-31

Abstract

A homogenizer comprises a circular homogenizing chamber (HC) (2) of circular cross-section, formed in a housing (1) and containing a rotor (5) and a rotatable stator (8) with axially overlapping front sides, each connected to a drive via a shaft (6, 10). At least one HC inlet (3) opens in a preliminary chamber (11) in the housing at the back of the rotor, which is connected with the HC and contains a pumping device (12, 16) connected to the rotor. A homogenizer comprises a homogenizing chamber (HC) (2) of circular cross-section, formed in a housing (1) and containing a rotor (5) and a rotatable stator (8) with axially overlapping front sides. The rotor and stator are each connected to an independent drive via a drive shaft (6, 10). The inlet (3) of the HC opens at a site further radially inwards than the outlet (4). At least one inlet opens in a rotationally symmetrical preliminary chamber (11) in the housing at the back side of the rotor. The preliminary chamber is connected with the HC and contains a pumping device (12, 16) permanently connected to the rotor, directly or via its drive shaft.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Homogenisator zum Homogenisieren fließfähiger Stoffe, mit einem Gehäuse, in dem eine Homogenisierungskammer im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitts ausgebildet ist, in der sich ein Rotor und ein drehbarer Stator mit ihren Vorderseiten axial einander gegenüber stehen, die jeweils über eine Antriebswelle mit zwei voneinander unabhängigen Antriebseinrichtungen verbunden sind, und mit einem in die Homogenisierkammer mündenden Zulauf für den zu homogenisierenden Stoff und einem Ablauf zum Ausleiten des homogenisierten Stoffes aus der Homogenisierungskammer, der sich an einer radial weiter außen liegenden Stelle als der Zulauf in die Homogenisierungskammer öffnet. Ein Homogenisator dieser Art ist aus EP 1 125 625 A2 bekannt.The invention relates to a homogenizer for homogenizing flowable substances, comprising a housing in which a homogenization chamber is formed in a substantially circular cross-section in which a rotor and a rotatable stator with their front sides axially opposite each other, each with a drive shaft two independent drive means are connected, and with an opening into the homogenizing inlet for the substance to be homogenized and a drain for discharging the homogenized material from the homogenization, which opens at a radially outer location as the inlet into the homogenization. A homogenizer of this kind is out EP 1 125 625 A2 known.

Wie in der vorgenannten Druckschrift beschrieben ist, lassen sich aufgrund der Tatsache, dass der Stator in Rotation versetzt werden kann, ggf. entgegengesetzt zur Drehrichtung des Rotors, und durch unabhängige Steuerung der Antriebsdrehzahlen und Antriebsrichtungen von Rotor und Stator die Pumpleistung (Förderwirkung) und die Scherwirkung voneinander unabhängig einstellen.As described in the aforementioned document, can be due to the fact that the stator can be rotated, possibly opposite to the direction of rotation of the rotor, and by independent control the drive speeds and drive directions of the rotor and stator Pumping capacity (conveying effect) and adjust the shear independently.

Bei dem bekannten Homogenisator ist die Antriebswelle des drehbaren Stators als Hohlwelle ausgebildet, und sie nimmt die Antriebswelle des Rotors konzentrisch in sich auf, und Rotor und drehbarer Stator (nachfolgend in Gemeinsamkeit "Drehkörper" genannt) werden somit von derselben Seite angetrieben. Die Wellenachsen stehen vertikal, was allerdings nicht zwingend ist, und der zu homogenisierende Stoff wird im gezeigten Beispiel von oben in das Zentrum der Homogenisierungskammer gegeben, in der Drehkörper umlaufen. Der Rotor besteht aus einer Scheibe mit sich davon auf einer Seite axial erstreckenden Zähnen, die auf mehreren koaxialen Kreisen angeordnet sind. Der Stator ist komplizierter ausgebildet. Er besteht aus einer den Rotor aufnehmenden flachen Schüssel, an deren Stirnseite eine mit einer zentralen Zuführöffnung versehene Scheibe angebracht ist, an deren Innenseite mehrere sich axial und konzentrisch in Richtung auf den Rotor erstreckende zylindrische Ringe angebracht sind. Die zylindrischen Ringe sind mit Durchbrüchen versehen, und die Zähne des Rotors laufen zwischen benachbarten Ringen um und erzeugen zusammen mit den durchbrochenen Ringen Scherkräfte in dem zu homogenisierenden Stoff.at the known homogenizer is the drive shaft of the rotatable Stators designed as a hollow shaft, and it takes the drive shaft concentric with the rotor, and rotor and rotatable stator (hereinafter referred to collectively as "rotating body") thus driven by the same side. The shaft axes are vertical, which, however, is not mandatory, and the substance to be homogenized in the example shown, from the top into the center of the homogenization chamber given, in the rotary body circulate. The rotor consists of a disc with it on it one side axially extending teeth, on several coaxial circles are arranged. The stator is more complicated. He insists from a rotor receiving flat dish, at the front side with a a central feed opening provided Washer is attached, on the inside of which several are axially and concentric in the direction of the rotor extending cylindrical Rings are attached. The cylindrical rings are provided with openings, and the teeth of the rotor run between adjacent rings and generate together with the broken rings shear forces in the to be homogenized Material.

Die Konstruktion dieses Homogenisierers ist relativ kompliziert, sie erfordert spezielle Sonderanfertigungen von Gleitringdichtungen, ist durch den Einsatz von speziellen Wellenlage rungen und durch die Ausbildung einer der Wellen als Hohlwelle insgesamt relativ teuer, und zwar nicht nur in der Herstellung des Homogenisators, sondern auch im Falle einer Reparatur. Auch bezüglich des Sperrdrucksystems für die Gleitringdichtungen ist ein hoher Aufwand erforderlich.The Construction of this homogenizer is relatively complicated, they requires special custom-made mechanical seals, is due to the use of special shaft bearings and through the Forming one of the waves as a hollow shaft altogether relatively expensive, and not only in the production of the homogenizer, but even in case of repair. Also regarding the barrier pressure system for the Mechanical seals require a lot of effort.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Homogenisator der eingangs genannten Art anzugeben, der bei ebenfalls voneinander unabhängigen Drehzahlen und Drehrichtungen seiner Drehkörper einen hohen Stoffdurchsatz ermöglicht und sich einfacher aufbauen lässt.Of the Invention is based on the object, a homogenizer of the above specify the type mentioned, which also independent of each other speeds and directions of rotation of its rotating body allows a high material throughput and easier to set up.

Diese Aufgabe wird mit einem Homogenisator der eingangs genannten Art gelöst, bei dem in dem Gehäuse auf der Rückseite wenigstens des Rotors eine rotationssymmetrische Vorlaufkammer ausgebildet ist, in die der Zulauf mündet und die mit der Homogenisierungskammer verbunden ist und in der eine mit dem Rotor direkt oder über seine Antriebswelle fest verbundene Pumpeinrichtung angeordnet ist.These Task is with a homogenizer of the type mentioned solved, in the case in the housing on the back side at least the rotor formed a rotationally symmetrical flow chamber is, in which the feed flows and which is connected to the homogenization chamber and in one with the rotor directly or over its drive shaft fixedly connected pumping device is arranged.

Der wesentliche konstruktive Unterschied des erfindungsgemäßen Homogenisators gegenüber dem aus EP 1 125 625 A bekannten Homogenisator besteht darin, dass das zu homogenisierende Medium nicht axial-zentral in die Homogenisierungskammer eingeleitet wird, sondern quasi radial oder tangential. Speziell hieraus resultiert der einfachere und erheblich preiswertere Aufbau und eine erleichterte Wartung.The essential structural difference of the homogenizer according to the invention over from EP 1 125 625 A known homogenizer is that the medium to be homogenized is not introduced axially centrally into the homogenization, but quasi radial or tangential. Specifically, this results in the simpler and significantly cheaper construction and easier maintenance.

Die Vorlaufkammer kann eine Ringkammer sein, und an dem benachbarten Rotor sind dann mehrere in die Ringkammer hinein ragende Pumpflügel angeordnet. Die Vorlaufkammer kann aber auch von der Antriebswelle des benachbarten Rotors durchdrungen sein, auf der ein Rührorgan befestigt ist, das in der Vorlaufkammer umläuft. Dabei kann zwischen der Vorlaufkammer und der Homogenisierungskammer eine Trennwand angeordnet sein, in der mehrere Durchbrüche ausgebildet sind. Besonders vorteilhaft und konstruktiv einfach ist der erfindungsgemäße Homogenisator, wenn sich die Antriebswellen der beiden Drehkörper in einander entgegen gesetzten Richtungen erstrecken. Die Erfindung ermöglicht auf sehr einfache Weise eine liegende Anordnung, in der die Wellenachsen der Antriebe im Wesentlichen horizontal angeordnet sind.The Advance chamber may be an annular chamber, and on the adjacent Rotor are then arranged several protruding into the annular chamber pump vanes. But the flow chamber can also from the drive shaft of the adjacent Be penetrated rotor, on which a stirrer is attached, the circulates in the flow chamber. It can between the flow chamber and the homogenization be arranged a partition in which formed a plurality of apertures are. Particularly advantageous and structurally simple is the homogenizer according to the invention, when the drive shafts of the two rotary bodies set in opposite directions Extend directions. The invention enables in a very simple manner a horizontal arrangement in which the shaft axes of the drives in Essentially arranged horizontally.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf in den Zeichnungen dargestellte Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt:The The invention will be described below with reference to the drawings illustrated embodiments explained in more detail. It shows:

1 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform der Erfindung; 1 a longitudinal section through a first embodiment of the invention;

2 eine Draufsicht auf eine Rotorscheibe ohne Homogenisierungszähne; 2 a plan view of a rotor disk without Homogenisierungszähne;

3 eine Einzelheit des Rotors von 2 in Schnittansicht; 3 a detail of the rotor of 2 in sectional view;

4 eine der 1 vergleichbare Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, und 4 one of the 1 Comparative sectional view of a second embodiment of the invention, and

5 eine Axialschnittansicht einer dritten Ausführungsform der Erfindung. 5 an axial sectional view of a third embodiment of the invention.

Der in 1 dargestellte Homogenisator besteht aus einem Gehäuse 1, in dem eine Homogenisierungskammer 2 kreisförmigen Querschnitts ausgebildet ist, zu der ein Zulauf 3 für einen zu homogenisierenden, fließfähigen Stoff hinführt und von der mindestens ein Ablauf 4 wegführt. In der Homogenisierungskammer 2 ist ein Rotor 5 drehbar angeordnet, der mittels einer Antriebswelle 6 in dem Gehäuse 1 drehbar gelagert ist, vorzugsweise mit horizontaler Achse. Der Rotor 5 besteht im Wesentlichen aus einer kreisförmigen Scheibe 5a, auf der auf einer Seite, die hier als dessen Vorderseite bezeichnet ist, in mehreren konzentrischen Ringen mehrere Zähne 7 angeordnet sind, die in axialer Richtung von der Scheibe 5a vorstehen.The in 1 shown homogenizer consists of a housing 1 in which a homogenization chamber 2 is formed circular cross-section, to which an inlet 3 for a to be homogenized, flowable material leads and of the at least one sequence 4 leads away. In the homogenization chamber 2 is a rotor 5 rotatably arranged, by means of a drive shaft 6 in the case 1 is rotatably mounted, preferably with a horizontal axis. The rotor 5 consists essentially of a circular disc 5a , on which, on one side, which is here designated as its front, several teeth in several concentric rings 7 are arranged, in the axial direction of the disc 5a protrude.

Dem Rotor 5 steht innerhalb der Homogenisierungskammer 2 ein drehbarer Stator 8 koaxial gegenüber, der aus einer Scheibe 8a besteht, die auf ihrer dem Rotor 5 zugewandten Seite auf mehreren konzentrischen Ringen mehrere zylindrische Ringe 9 trägt, die zwischen den Zähnen 7 des Rotors 5 umlaufen können und mit Durchbrüchen versehen sind. Der Stator 8 ist auf einer Antriebswelle 10 befestigt, die im Maschinengehäuse 1 drehbar gelagert ist.The rotor 5 is inside the homogenization chamber 2 a rotatable stator 8th coaxial opposite, made of a disc 8a that is on their the rotor 5 facing side on several concentric rings several cylindrical rings 9 carries that between the teeth 7 of the rotor 5 can circulate and are provided with openings. The stator 8th is on a drive shaft 10 fastened in the machine housing 1 is rotatably mounted.

Auf der dem Stator 8 abgewandten Seite des Rotors 5, die hier als dessen Rückseite bezeichnet werden soll, ist in dem Gehäuse 1 eine ringförmige Vorlaufkammer 11 ausgebildet, in die der Zulauf 3 mündet. Die Vorlaufkammer 11 ist zur Homogenisierungskammer 2 hin offen. An der Rückseite der Scheibe 5a des Rotors 5 sind mehrere Pumpflügel 12 ausgebildet, die in die ringförmige Vorlaufkammer 11 hineinragen und sich über Durchbrüchen 16 in der Scheibe 5a erstrecken.On the stator 8th opposite side of the rotor 5 , which should be referred to here as its back, is in the housing 1 an annular flow chamber 11 trained in which the inlet 3 empties. The flow chamber 11 is to the homogenization chamber 2 open. At the back of the disc 5a of the rotor 5 are several pump wings 12 formed in the annular flow chamber 11 protrude and break through 16 in the disk 5a extend.

2 zeigt eine Ansicht der Scheibe 5a des Rotors 5 von der Seite der Homogenisierungskammer 2 aus. Man erkennt vier Durchbrüche 16, an denen Pumpflügel oder Pumpschaufeln 12 angeordnet sind. Wegen weiterer Details wird auf 3 Bezug genommen, die in vergrößertem Maßstab einen Ausschnitt aus 2 geschnitten längs der Linie A-A von 2 zeigt. Man erkennt, dass die Pumpflügel 12 wie Schaufeln in die ringförmige Vorlaufkammer 11 hineinragen und bei Drehung der Scheibe 5a in Richtung des Pfeils P den in der Vorkammer 11 enthaltenen fließfähigen Stoff durch die Durchbrüche 16 in der Scheibe 5a hindurch in die Homogenisierungskammer 2 hineinschaufeln. 2 shows a view of the disc 5a of the rotor 5 from the side of the homogenization chamber 2 out. You can see four breakthroughs 16 where there are pump wings or pump blades 12 are arranged. Because of more details will be on 3 Referenced, the enlarged scale a section of 2 cut along the line AA of 2 shows. It can be seen that the pump wings 12 like shovels into the annular flow chamber 11 protrude and upon rotation of the disc 5a in the direction of the arrow P in the antechamber 11 contained flowable substance through the breakthroughs 16 in the disk 5a through into the homogenization chamber 2 inside scoop.

Wie 1 zeigt, ist der Auslass 4 der Homogenisierungskammer 2 am Umfang derselben angeordnet, d.h. an einer radial weiter außen liegenden Stelle, als der Einlass in die Homogenisierungskammer 2, der von der ringförmigen Vorkammer 11 gebildet wird. Die Rotation der beiden Drehkörper 5 und 8 ruft in dem zu homogenisierenden Stoff eine zentrifugal gerichtete Bewegungskomponente hervor, die den Ablauf des Stoffs aus der Homogenisierungskammer 2 begünstigt. Der Homogenisator wirkt somit zugleich als Pumpe. Auf weitere Erläuterungen in diesem Zusammenhang braucht hier nicht eingegangen zu werden. Mehr Information findet sich in der eingangs genannten EP 1 125 625 A2 , in der auch die Arbeitsweise eines Homogenisators, der zwei Drehkörper aufweist, mit den Vorteilen, die die mit zwei Drehkörpern ausgerüstete Konstruktion bietet, beschrieben ist.As 1 shows is the outlet 4 the homogenization chamber 2 arranged on the circumference of the same, that is, at a radially outward location, as the inlet into the homogenization chamber 2 coming from the annular prechamber 11 is formed. The rotation of the two rotating bodies 5 and 8th In the substance to be homogenized, a centrifugally directed component of motion causes the effluent of the substance from the homogenization chamber 2 favored. The homogenizer thus acts as a pump at the same time. Further explanations in this context need not be discussed here. More information can be found in the aforementioned EP 1 125 625 A2 which also describes the operation of a homogenizer having two rotary bodies with the advantages offered by the two-rotary body design.

4 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung, bei der auch dem Stator 8 eine Vorkammer 11 zugeordnet ist, die mit einem Zulauf 3 versehen ist und die auch ansonsten mit der Vorlaufkammer 11 des Rotors 5 vollkommen vergleichbar ist. An dem Stator 8 sind ebenfalls Pumpflügel 12 über Durchbrüchen 16 ausgebildet, vollkommen vergleichbar den Pumpflügeln 12 am Rotor 5. Auf eine Wiederholung der Erläuterung kann daher verzichtet werden. Da auch die übrigen Merkmale dieser Konstruktion mit denen der Ausführungsform von 1 übereinstimmen und hierfür auch gleiche Bezugszeichen verwendet worden sind, kann auf eine Wiederholung der Erläuterung verzichtet werden. 4 shows a second embodiment of the invention, in which also the stator 8th an antechamber 11 associated with an inlet 3 is provided and the otherwise with the flow chamber 11 of the rotor 5 is completely comparable. At the stator 8th are also pump wings 12 about breakthroughs 16 trained, completely comparable to the pumping wings 12 on the rotor 5 , A repetition of the explanation can therefore be dispensed with. Since the other features of this construction with those of the embodiment of 1 match and this same reference numerals have been used, can be dispensed with a repetition of the explanation.

5 zeigt eine Variante der Erfindung mit einer Vorkammer 11, die von der Antriebswelle 6 des Rotors 5 durchdrungen ist. In der Vorkammer 11, in die der Zulauf 3 mündet, ist ein Rührorgan, beispielsweise ein Schrägblattrührer 13 angeordnet, das bzw. der auf der Antriebswelle 6 befestigt ist. Zwischen der Vorkammer 11 und der Homogenisierungskammer 2 befindet sich eine mit Durchbrüchen 14 versehene Trägerscheibe 15. Ansonsten ent spricht die Konstruktion der nach 1. 5 shows a variant of the invention with an antechamber 11 coming from the drive shaft 6 of the rotor 5 is permeated. In the antechamber 11 into which the inflow 3 opens, is a stirring member, for example, a slanted blade 13 arranged, the or on the drive shaft 6 is attached. Between the antechamber 11 and the homogenization chamber 2 is one with breakthroughs 14 provided carrier disk 15 , Otherwise ent speaks the construction of the after 1 ,

Im Betrieb baut der Rührflügel 13 durch seine Förderwirkung in Richtung der Homogenisierungskammer 2 eine Art "Druck" in der Vorkammer 1 auf. Eine Entlastung dieses Drucks findet statt, sobald sich die Durchbrüche 14 in der Trägerscheibe 15 mit Durchbrüchen 16, die in der Rotorscheibe 5a ausgebildet sind, in Deckung befinden. Der zu homogenisierende Stoff wird somit pulsierend in die Homogenisierungskammer 2 gefördert. Auf diese Weise können extrem zäh fließende Stoffe gut in den Homogenisator gefördert werden, ohne dass eine zusätzliche Pumpe außerhalb des Homogenisators erforderlich ist.In operation, the agitator wing builds 13 by its conveying action in the direction of the homogenization chamber 2 a kind of "pressure" in the antechamber 1 on. A relief of this pressure takes place as soon as the breakthroughs 14 in the carrier disk 15 with breakthroughs 16 in the rotor disk 5a are trained to be in cover. The substance to be homogenized thus becomes pulsating in the homogenization chamber 2 promoted. In this way, extremely viscous materials can be well fed into the homogenizer without the need for an additional pump outside the homogenizer.

Es sei zum Schluss angemerkt, dass eine vergleichbare Konstruktion mit Rührflügeln auch auf der rechten Seite, d.h. auf der Seite des Stators 8 ausgebildet sein kann, vergleichbar der gegenüber 1 fast spiegelbildlichen Konstruktion von 4.It should be noted in the end that a similar construction with impellers also on the right side, ie on the side of the stator 8th can be trained, comparable to the opposite 1 almost mirror-image construction of 4 ,

Antriebsmotoren für die Wellen 6 und 10 sind aus Übersichtlichkeitsgründen nicht dargestellt. Bezüglich weiterer Details kann auf die schon genannte EP 1 125 625 A2 verweisen werden.Drive motors for the waves 6 and 10 are not shown for clarity. Regarding further details can on the already mentioned EP 1 125 625 A2 be referred.

Claims

Homogenizer for homogenizing flowable substances, with a housing ( 1 ), in which a homogenization chamber ( 2 ) is formed in a substantially circular cross-section, in which a rotor ( 5 ) and a rotatable stator ( 8th ) with their front sides axially opposite each other, each via a drive shaft ( 6 . 10 ) are connected to two independent drive means, and at least one into the homogenization chamber ( 2 ) inflow ( 3 ) for the substance to be homogenized and a sequence ( 4 ) for discharging the homogenized substance from the homogenization chamber ( 2 ) located at a radially outermost location as the inlet ( 3 ) into the homogenization chamber ( 2 ), wherein in the housing ( 1 ) on the back of at least the rotor ( 5 ) a rotationally symmetrical flow chamber ( 11 ) is formed, in which the at least one inlet ( 3 ) and with the homogenization chamber ( 2 ) and in the one with the rotor ( 5 ) directly or via its drive shaft ( 6 ) fixedly connected pumping device ( 12 . 16 ) is arranged.

Homogeniser according to Claim 1, in which the flow chamber ( 11 ) is an annular chamber and on the adjacent rotor ( 5 ) several in the annular chamber ( 11 ) projecting pump wings ( 12 ) about breakthroughs ( 16 ) in a rotor disk ( 5a ) are arranged.

Homogeniser according to Claim 1, in which the flow chamber ( 11 ) from the drive shaft ( 6 ) of the adjacent rotor ( 5 ) is penetrated and in it one on the drive shaft ( 6 ) attached stirrer ( 13 ) is arranged.

Homogeniser according to claim 3, wherein between the flow chamber ( 11 ) and the homogenization chamber a partition ( 15 ), which has several breakthroughs ( 14 ) having.

Homogeniser according to one of the preceding claims, in which the drive shafts ( 6 . 10 ) of rotor ( 5 ) and rotatable stator ( 8th ) extend in opposite directions.