DE2130134B2

DE2130134B2 - Vorrichtung zum mischen, homogenisieren und emulgieren

Info

Publication number: DE2130134B2
Application number: DE19712130134
Authority: DE
Inventors: Armin Schmitt
Original assignee: Petzholdt Maschf J S
Current assignee: Petzholdt Maschf J S
Priority date: 1971-06-18
Filing date: 1971-06-18
Publication date: 1972-11-16
Also published as: JPS5520737B1; DD98617A5; YU34962B; NL7207821A; IT956606B; SU487475A3; DK129082B; PL71311B1; AT314485B; GB1394074A; ES403745A1; DE2130134A1; NL177284B; BE783859A; FR2141864B1; US3770249A; FR2141864A1; BR7203927D0; NL177284C; CS163280B2

Description

% 13Q 134

% 4

dend angebracht §ind derail, daß in Strömurigsrich- Mischeffektes, durch andere äußere Formen dieser

ίμη§ abwechselnd benachbarte Einzelkammern ein- Lochkörper erwartet werden kann. Beim Anmel·-

mal im Bereich ihrer größten μη$ dann im Bereich dungsgegenstand hingegen nimmt die Anzahl der

Ihrer kleinsten Querschnitte miteinander verbunden Misch^tyerzweigungswege mj{: steigender Anzahl

sind- 5 der Einzeikapimernpach einer mathematischen Ge-

Durch diese Lösung wir,d ejn mehrfaches Teilen setzmäßigkeit zu. Ähnlich verhält es sich beim be-

und Npuver-ejnigen des Mjschgutstrp,mes alternieren- reits erwähnten Mischer nach der USA.rPatentschrift

der Zusammensetzung erreicht, und die Homqgeni- 3 4X7 967, bei dem wiederum freie, nicht gerichtete

tat bzw. MisGhgüte des Mischgutstromes nimmt pro^- Turbulenzen entstehen, die mit hohen Energiever-

gressiv mit der- Anzahl der Teilungen bzw· Neuyer- iq lusten und Wärmeentwicklung verbunden sind. Auch

einigungen ζμ, wobei konsequent der physikalische hier wird der Verlustfaktor schätzungsweise um miit-

Effekt ausgenutzt ist, daß sowohl in einer "V^irbeJ- destens eine Zehnerpotenz höher als beim erfin-

quelie, als auch in eine* ^irbejsenke beachtliche dung^gemäßep Mischer liegen.

Strömungsverzerrungen auftreten, d. h., es bilden Die" erfin^ngsgemäße Vorrichtung wird nach-

sich Sekundärströmungen, die eine partielle gegen- 15 folgend an Hand der zeichnerischen Darstellung von

seitige Verlagerung der Mischgutteilchen zur Folge Ausführungsbeispielen näher erläutert,

haben. In dieser Darstellung zeigt schematisch

Da zerkleinerbare Feststoffteilchen bei Passage der F i g. Ϊ einen Schnitt durch die Vorrichtung,
Vorrichtung insbesondere auch an den Mündungs- F i g. 2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung,
kanten der Verbindungskanäle eine Zerkleinerung 20 F i g. 3 einen Schnitt durch die Vorrichtung in anerfahren können, ist es in Rücksicht darauf vorteil- derer Ausfuhrungsform,

haft, die Vorrichtung so auszubilden, daß die Ver- Fig. 4 einen Schnitt durch die Vorrichtung meiner

bindungsleitungen der Kammern von Leitung zu Lei- weiteren Ausführungsform,

tung in ihrem Querschnitt in Durchströmrichtung F i g. 5 schematisch eine besondere Anordnung der

kleiner oder größer bemessen sind 25 Einzelkammern,

Eine Ausbildung der Vorrichtung dahingehend, Fig. 6 eine weitere Anordnungsmöghchkeit der

daß die jeder Kammer folgende Kammer so angeord- Einzelkammern und

net ist, daß ihr größter bzw. kleinster Querschnitt in F i g. 7 in Schnitt und. Ansicht die Anordnung der der Ebene des kleinsten bzw. größten Querschnittes Vorrichtung innerhalb eines Temperiergehäuses,
der vorhergehenden Kammer liegt, führt vorteilhaft 30 In den Figuren sind mit 1 die Einzelkammern, zu einer sehr engen Anordnungsmöglichkeit der Ein- mit 2 die Verbindungsleitungen, mit 3 und 4 die zelkammern und damit zu einer sehr kompakten größten bzw. kleinsten Querschnitte der Kegel-Bauweise der Vorrichtung, die sich in gleichem Sinne Stümpfe 5 und mit 6 die Abschlußscheiben für die auch vorteilhaft so ausbilden läßt, daß die in Reihe Einzelscheiben 7, in die die Kegelstümpfe 5 als Hälfgeschalteten Einzelkammern etwa im Kreisverband 35 ten der Einzelkammern und die Verbindungsleitunangeordnet sind. gen 2 eingeschnitten sind, bezeichnet. Die Schei-

Um auch möglichst große Durchsätze erzielen zu ben 6, 7 bilden stapelartig zusammengefaßt und entkönnen, ist es unter Beibehaltung des gleichen Lö- sprechend zusammengespannt das Gehäuse 8 bzw. 8' sungsprinzips möglich, die Vorrichtung vorteilhaft so (F i g. 5 und 6), dem durch Zufuhrleitungen 13 das auszubilden, daß die Einzelkammern aus mehreren 40 Mischgut unter Druck zugeführt wird und daß es übereinander- und miteinander in Verbindung nach Passage der Einzelkammern 1 über die Abflußstehenden Kegelstümpfen gebildet sind. leitung 14 wieder verläßt.

Auch in konstruktiver und fertigungstechnischer In den F i g. 1 und 2 sind die Einzelkammern 1 Hinsicht ist die erfindungsgemäße Vorrichtung sehr hintereinandergeschaltet, wobei das Mischgut zuvorteilhaft, da sie sich so ausbilden läßt, daß die 45 nächst im Bereich des kleinsten Querschnittes 4 in Wirbelkammer aus einem aus zwischen Abschluß- die Kammer 1 einströmt und diese im Bereich des scheiben angeordneten Einzelscheiben bestehenden größten Querschnittes 3 wieder verläßt und im BeGehäuse gebildet ist, wobei in den übereinanderge- reich des größten Querschnittes in die nächste Einstapelten Einzelscheiben die kegelstumpfförmigen zelkammerl gelangt, die es dann im Bereich des Hohlräume und die Verbindungskanäle eingeschnit- 50 kleinsten Querschnittes verläßt usw. Der Verlauf der ten sind, wobei sich auch die Möglichkeit ergibt, Verbindungsleitung ist in F i g. 2 verdeutlicht,
dieses Gehäuse in einem weiteren Gehäuse unterzu- Die Ausführungsvariante nach F i g. 3 unterscheibringen, wobei der sich zwischen den Gehäusen er- det sich von der gemäß F i g. 1 dadurch, daß die gebende Raum mit Zu- und Abflußleitungen für ein Einzelkammern 1 hierbei gewissermaßen ineinander Kühl- oder Heizmedium versehen ist, wodurch je 55 verschachtelt sind, d. h. die größten bzw. kleinsten nach den Behandlungserfordernissen der zu mischen- Querschnitte 3, 4 der benachbarten Einzelkammern den Komponenten eine entsprechende Temperierung liegen hierbei in gemeinsamen Ebenen,
der ganzen Vorrichtung erfolgen kann. Die beim er- Funktionell ergibt sich dabei der Unterschied, daß findungsgemäßen Mischer gewählte Geometrie der die Mischungsströmung aus einem großen Quer-Wirbelkammern ist eine reine Funktionsform, die 60 schnitt über die betreffende Verbindungsleitung wiedurch den gewünschten Strömungsverlauf — Wirbel- der in einen kleinen Querschnitt übergeht.
quelle/Wirbelsenke — physikalisch vorgegeben ist. Gemäß F i g. 4 lassen sich aber die Kammern ge-Das gleiche gilt für die tangentialen Verbindungs- wissermaßen auch mehretagig ausbilden, wobei aber kanäle. Im Gegensatz hierzu besteht beim erwähnten alle Teilbereiche einer Kammer in unmittelbarer Ver-Mischer nach der USA.-Patentschrift 2 391110 keine 55 bindung stehen.

Notwendigkeit, die Lochkörper in anderer als schei- Wie an den in dieser Figur angegebenen Strö-

benförmiger Geometrie auszubilden, da die Strömung mungspfeilen erkennbar, ergeben sich hierbei stär-

immer axial gerichtet ist und kerne Verbesserung des kere Auffächerungen des Gesamtstromes, und der

Gesamtdurchsatz ist selbstverständlich größer als der bei den Ausführungsformen nach Fig. 1 und3.

Abgesehen von diesen Varianten der Kammerausbildung und Zuordnung ist es natürlich auch möglich, die Kammern bezüglich ihrer Anordnung im Verband zu variieren.

Im Gegensatz zur Anordnung gemäß Fig. 1 bis 4 sind die Kammern gemäß F i g. 5 in zwei zu den Zu- und Abströmleitungen 13, 14 parallelen Zweigen etwa kreisförmig angeordnet, während sie ge- ίο maß F i g. 6 alle etwa im Kreisverband hintereinandergeschaltet sind.

Wie erwähnt, wird die Vorrichtung mit ihren Einzelkammern am vorteilhaftesten so verwirklicht, daß man das Gehäuse 8 bzw. 8' aus Einzelscheiben 7 fertigt, in die die Kammerhälften und die Verbindungsleitungen eingeschnitten werden, wonach dann die entsprechend bearbeiteten Einzelscheiben genau fluchtend mit den Abschlußscheiben 6 zusammengestapelt und verspannt werden.

Die Anordnung eines solchen Gehäuses 8 für Temperierzwecke innerhalb eines weiteren Gehäuses 9, das mit Zu- und Ableitungen 11, 12 zum Innenraum 10 versehen ist, ist in Fi g. 7 verdeutlicht.

Außer den genannten Vorteilen, bietet diese Vorrichtung auch die Vorteile eines minimalen Dichtungsaufwandes und einer guten Reinigungsmöglichkeit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 ren und Emulgieren von Medien flüssiger bis pasten- Patentansprüche: förniiger- Kopsistenz eine Vielzalü von anderen Mischvorrichtungen bekanntgeworden. Insbesondere

1. Vorrichtung zum Mischen, Hompgenisieren haben zum Emulgieren sogenannte Hochdruck- und Emulgieren von Flüssigkeits- und Flüssig- 5 Homogenisiermaschinen eine große Verbreitung gekeits-Feststoff-Gemischen, bestehend aus mehre- funden. Die Arbeitsweise dieser Maschinen besteht ren in Strömungsrichtung hintereinandergeschal- in der Regel darin, daß eine in einer gesonderten Anteten Einzelkammern, die durch Zufuhr- und Ab- lage hergestellte Grobdispersion, bestehend aus den fuhrkanäle miteinander verbunden sind, da- jeweils zu vermischenden Bestandteilen, mit Hilfe durch gekennzeichnet, daß die Einzel- io einer volumetrisch arbeitenden Pumpe auf einen erkammern (1) die Form eines Doppelkegel- höhten Druck, z. B. 400 kp/cm² gebracht wird, stumpfes aufweisen upd daß die Verbindungs- Unrnittelbar danach wird die Dispersion durch kanäle (2) tangential in die Einzelkammern ein- einen oder mehrere enge spaltförmige Querschnitte bzw. ausmündend angebracht sind, derart, daß in wieder entspannt. Wird beispielsweise ein Wasser-Öl-Strömungsrichtung abwechselnd benachbarte Ein- 15 Gemisch einer solchen Behandlung unterworfen, so zelkammern einmal im Bereich ihrer größten und entsteht eine mehr oder weniger beständige Emulsion, dann im Bereich ihrer kleinsten Querschnitte mit- Die Fett- und Wasserpartikeln werden bei diesem einander verbunden sind. Vorgang so weit deformiert, daß sie sich in einer

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ger Anzahl kleiner Kügelchen aufteilen,
kennzeichnet, daß die Einzelkammern (1) in an 20 Die Emulsion ist um so beständiger, je kleiner die sich bekannter Weise aus mit ihren kleinsten Partikelgröße ist und je enger das Verteilungsspek-Querschnitten (4) gegeneinandergerichteten Ke- trum vorliegt.

gelstümpfen gebildet sind. Homogenisiermaschinen der beschriebenen Art

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und/oder 2, arbeiten erst bei Drücken, die im Bereich von etwa dadurch gekennzeichnet, daß die Verbindungs- 25 50 bis mehrere kp/cm² liegen, mit ausreichender leitungen (2) der Kammern (1) von Leitung zu Homogenisierwirkung. Da die zur Erzielung der not-Leitung in ihrem Querschnitt in Durchströmrich- wendigen Drücke aufzuwendende Energie nicht zutung kleiner oder größer bemessen sind. rückgewonnen werden kann, sind die laufenden Be-

4. Vorrichtung nach jedem der Ansprüche 1 triebskosten, die solche Maschinen verursachen, unbis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einzel- 30 nötig hoch. Es sind daher zahlreiche andere Konkammern (1) in an sich bekannter Weise aus struktionen entwickelt worden, die nach den vermehreren übereinander- und miteinander in Ver- schiedensten Verfahren arbeiten. Die Homogenisiebindung stehenden Kegelstümpfen (5) gebildet rung erfolgt hierbei unter Drücken bis etwa sind. 10 kp/cm². Der Kraftbedarf dieser Maschinen ist ent-

5. Vorrichtung nach jedem der Ansprüche 1 35 sprechend den kleineren Drücken geringer. Aber bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die in Reihe auch die Homogenisierwirkung, die bei diesen Kongeschalteten Einzelkammern (1) etwa im Kreis- struktionen ebenfalls im wesentlichen von der Höhe verband angeordnet sind. des Druckgef alles abhängig ist, ist geringer. Solche

6. Vorrichtung nach jedem der Ansprüche 1 Maschinen können daher im allgemeinen nur für bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sie in be- 4° Aufgaben verwendet werden, die verhältnismäßig kannter Weise aus einem aus zwischen Abschluß- einfach zu lösen sind. Für hohe Ansprüche sind sie scheiben (6) angeordneten Einzelscheiben (7) be- ungeeignet.

stehenden Gehäuse (8) gebildet ist, wobei in den BeimMischer nach der USA.-Patentschrift2 391110

übereinandergestapelten Einzelscheiben (7) die handelt es sich um einen zylindrischen Behälter, der

kegelstumpfförmigen Hälften der Kammern (1) 45 axial über seinem ganzen Querschnitt durchströmt

und die Verbindungskanäle (2) eingeschnitten wird, wobei in diesem Behälter kegelförmige Schei-

sind. ben auf ihren Flächen völlig durchbrochen sind. Vor

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge- bzw. hinter jedem Lochkörper spielen sich dabei die kennzeichnet, daß das aus Einzelscheiben (6, 7) gleichen physikalischen Vorgänge ab, wobei hinter bestehende Gehäuse (8) in einem weiteren Qe^ 50 jedem Lochkörper eine freie und nicht gerichtete häuse (9) untergebracht ist, wobei der sich zwi- Verwirbelung erzeugt wird, die mit hohen Druckverschen den Gehäusen ergebende Raum (10) mit lusten und Wärmeentwicklung verbunden ist.

Zu- und Abflußleitungen (11, 12) für ein Kühl- BeimMischer nach derUSA.-Patentschrift3 417 967

oder Heizmedium versehen ist. sind zwar in Fig. 6 auch Einzelkammern vorge-

55 sehen, aber durch deren Geometrie ist ebenfalls keine

streng definierbare Strömung zu erzeugen.

Der Erfindung liegt demgemäß die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen Nachteile, insbesondere den zu hohen Kraftbedarf, aufwendige und mit

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mi- 60 schlechtem Wirkungsgrad arbeitende Mittel- oder sehen, Homogenisieren und Emulgieren von Flüssig- Hochdruckpumpen und eine vorgeschaltete Vorrichkeits-Feststoff-Gemischen, die aus mehreren in Strö- tung zur Erzeugung der Grobdispersion zu vermungsrichtung hintereinandergeschalteten Einzel- meiden.

kammern besteht, die durch Zufuhr- und Abfuhr- Diese Abfgabe ist mit einer Vorrichtung der ein-

kanäle miteinander verbunden sind. 65 gangs genannten Art der Erfindung dadurch gelöst,

Neben einer solchen Vorrichtung, wie sie beispiels- daß die Einzelkammern die Form eines Doppelkegelweise durch die USA.-Patentschrift 3 417 967 be- stumpfes aufweisen und daß die Verbindungskanäle kanntgeworden ist, sind zum Mischen, Homogenisie- tangential in die Einzelkammern ein- bzw. ausmün-