DE2046326A1

DE2046326A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Homogenisierung

Info

Publication number: DE2046326A1
Application number: DE19702046326
Authority: DE
Inventors: Werner 2050 Hamburg. P Schlicht
Original assignee: Alfa Laval Bergedorfer Eisenwerke GmbH
Current assignee: SPX Flow Technology Germany GmbH
Priority date: 1970-09-19
Filing date: 1970-09-19
Publication date: 1972-04-06
Also published as: US3744762A; DE2046326B2; FR2108301A5; IT942173B; CH539448A; GB1354795A

Description

DIPL.-CHEM. dr. HARALD STACH

2 HAMBURG 1 - GROSSE ALLEE 3O · TELEFON (O411) 244523

Aktenzeichen: Neuanmeldung

Anmelderin t ALFA-LAVAL Bergedorfer Eisenwerke GmbH

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUR HOMOGENISIERUNG

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Homogenisieren einer mehrere nicht mischbare Phasen enthaltenden ν Flüssigkeit, bei welchem diese mit hoher Geschwindigkeit durch einen engen Spalt gepreßt wird.

Es sind bereits verschiedene Homogenisiervorrichtungen bekannt, bei welchen die zu homogenisierende, meist bereite als Emulsion vorliegende Flüssigkeit unter hohem Druck von innen nach außen durch einen radialen Ringspalt gepreßt wird, wobei die Tröpfchen der dispergierten Phase durch Scherspannung aufgespalten werden. Nach dem Austritt aus dem Spalt treffen die Flüssigkeiteteilchen mit hoher Geschwindigkeit auf eine Prallfläche auf, wobei eine Nach— zerkleinerung erzielt werden soll. Diese bekannten Vorrich- * tungen haben sich zwar für viele Zwecke durchaus bewährt, '

besitzen jedoch hinsichtlich des erziel/baren Homogenisierungsgrades nur eine begrenzte Wirksamkeit. Es besteht daher ein Bedürfnis nach verbesserten Verfahren und Vorrichtungen, welche auf einfache Weise eine noch bessere Homogenisierung gestatten.

Dementsprechend ist Gegenstand der Erfindung ein Verfahren zur Homogenisierung einer mehrere nicht mischbare Phasen enthaltenden Flüssigkeit, bei welchem man diese mit hoher Geschwindigkeit durch einen Spalt preßt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Flüssigkeit unter Kavitation erzeugenden Bedingungen von außen nach innen durch einen

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-2-radialen Ringspalt führt.

Zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens wird ferner eine Vorrichtung mit mindestens einem im wes-entlichen radialen Ringspalt und mindestens einem Zuführ- und Abströmkanal vorgeschlagen, welche dadurch gekennzeichnet ist, dass der Zuführkanal mit der Aussenseite und der Abströmkanal mit der Innenseite des Ringspaltes verbunden ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform besitzt die erfindungsgemässe Vorrichtung an mindestens einer Innenfläche des Ringspaltes jeweils ein oder mehrere Ringnuten, die vorteilhaft mehr zum innenseitigen Ende des Ringspaltes angeordnet sind. Die Abmessungen der Ringnuten und die Breite des Ringspaltes sollen sof auf den Druck der zugeführten Flüssigkeit abgestimmt sein, dass im Ringspalt alternierende Bereiche mit oberhalb und unterhalb des Siededruckes der kontinuierlichen Phase der Flüssigkeit liegendem Druck entstehen. Zur Verbesserung der Homogenisier-wirkung ist es ferner zweckmässig, dem Ringspalt mindestens eine herkömmliche Scherdüse vorzuschalten, um die Flüssigkeit bereits hinreichend vorhomogenisiert dem Ringspalt zuzuführen.

Im folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Homogenisiervorrichtung anhand der beigefügten Zeichnung weiter erläutert.

Fig. 1 zeigt einen schematischen Längsschnitt durch die Homogenisiervorrichtung.

Die dargestellte Homogenisiervorrichtung besitzt einen hohlzylindrischen Mantel 7» in welchem in Strömungsrichtung hintereinander die Homogenisierplatte k und der axial durchbohrte Homogenisiersitz 5 angeordnet sind.

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Die Homogenisierplatte besitzt einen aus einer axialen Eingangsbohrung, radialen Durchtrittskanälen und einer äusseren Ringkammer bestehenden Zuführkanal 1, wobei im axialen Eintrittskanal zur Vorhomogenisierung eine Scherdüse 8 herkömmlicher Bauart eingebaut ist. Der Homogenisiersitz 5 besitzt einen axialen Abströmkanal 3· Die einander zugewandten Flächen der Homogenisierplatten h und des Homogenisiersitzes 5 bilden einen radialen Ringspalt 2, der von der zu homogenisierenden Flüssigkeit von aussen nach innen durchströmt wird. An den Innenflächen 4a und 5a des Ringspaltes 2 sind jeweils drei Ringnuten 6 angeordnet, wobei die Breite des Ringspaltes 2 und die Abmessungen der Ringnuten 6 so gewählt sind, dass im Ringspalt 2 unter den Strömungsbedingungen alternierend Bereiche mit oberhalb und unterhalb des Siededruckes der kontinuierlichen Phase der Flüssigkeit liegendem Druck entstehen.

Da erfindungsgemäss der radiale Ringspalt 2 in Richtung von aussen nach innen durchströmt wird, fällt im Ringspalt der Druck infolge der linearen Querschnittsabnahme ab. Bei entsprechender Wahl der Abmessungen und der Strömungsbedingungen wird dabei im Ringspalt der Siededruck der kontinuierlichen Phase unterschritten. Die koaxialen Ringnuten 6 bewirken durch die plötzliche Querschnittserweiterung einen schockartigen Anstieg des Druckes über den Siededruck hinaus, so dass die durch die vorherige Unterschreitung des Siededruckes im Ringspalt gebildeten Datnpfblasen zusammenbrechen, wobei die Tröpfchen der dispersen flüssigen Phase sehr fein verteilt werden. Durch die Hintereinanderschaltung mehrerer, vorzugsweise mehr zum innenseitigen Ende des Ringspaltes 2 angeordneter Ringnuten 6 entstehen alternierende Verdampfungsund Kavitationszonen» Infolge des in der Richtung von aussen nach innen abnehmenden Querschnittes des Ringspaltes 2 ist der Druck in jeder nachfolgenden ringförmigen

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Verdampfungszone geringer, als in der vorhergehenden, so dass nach jeder Kavitationszone erneut Verdampfung eintritt.

Die Formgebung und die Abmessungen der Homogenisierplatte und des Homogenisiersitzes, die Breite und Länge des Ringspaltes und die Anordnung und Bemessung der Ringnuten sowie die Zuführgeschwindigkeit können vom Fachmann je nach der Art der zu homogenisierenden Flüssigkeit und dem angestrebten Homogenisiergrad zweckentsprechend aufeinander abgestimmt werden. Dabei ist es zur Erzielung einer optimalen Homogenisierung wesentlich, dass die Flüssigkeit bereits in hinreichend vorhomogenisiertem Zustand dem Ringspalt zugeführt wird.

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Claims

DiPL.-CHEM. dr. HARALD STACH

2 HAMBURG 1 · SROSSE ALLEE 30 -TELEFON (0411) 244523

Aktenzeichen; Neuanmeldung

Anmelderint Fa. ALFA LAVÄL Bergedorfer Eisenwerke GmbH

PATENTANSPRÜCHE

' 1.) Verfahren zur Homogenisierung einer mehrere nicht misch- -^y bare Phasen enthaltenden Flüssigkeit, bei welchem man diese mit hoher Geschwindigkeit durch einen Spalt preßt, dadurch gekennzeichnet, daß man die Flüssigkeit unter Kavitation erzeugenden Bedingungen von außen nach innen durch einen radialen Ringspalt führt.
2.) Vorrichtung zum Homogenisieren einer mehrere nicht mischbare Phasen enthaltenden Flüssigkeit mit mindestens einem im wesentlichen radialen Ringspalt und mindestens je einem Zuführ- und Abströmkanal, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführkanal (i) mit der Außenseite und der Abströmkanal (3) mit der Innenseite des Ringspaltes (2) verbunden ist.
3.) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichtnet,daß an mindestens einer Innenfläche (4a, 5&) des Ringspaltes (2) jeweils ein oder mehrere Ringnuten (6) angeordnet sind.
4.) Vorrichtung nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringnuten (6) mehr zum innenseitigen Ende des Ringspaltes (2) angeordnet sind.
5.) Vorrichtung nach Anspruch 2 bis h, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ringspalt (2) mindestens eine Scherdüse (8) vorgeschaltet ist.

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6.) Vorrichtung nach Anspruch 2 bis 51 dadurch gekennzeichnet, daß die Abmessungen der Ringnuten (6) und die Breite des Ringspaltes (%) so auf den Druck der zugeführten Flüssigkeit abgestimmt sind, daß im Ringspalt alternierend Bereiche mit oberhalb und unterhalb des Siededruckes einer Phase der Flüssigkeit liegende Druckbereiche auftreten.

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