DE2729855A1 - Apparat zum homogenisieren von fluessigen und breiigen substanzen - Google Patents

Apparat zum homogenisieren von fluessigen und breiigen substanzen

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DE2729855A1 DE19772729855 DE2729855A DE2729855A1 DE 2729855 A1 DE2729855 A1 DE 2729855A1 DE 19772729855 DE19772729855 DE 19772729855 DE 2729855 A DE2729855 A DE 2729855A DE 2729855 A1 DE2729855 A1 DE 2729855A1
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Description

Die Erfindung betrifft einen Apparat zum Homogenisieren von flüssigen und breiigen Substanzen, bestehend aus eine Hochdruckpumpe verbunden mit einer Homogenisiervorrichtung, welche einen Homogenisierkopf aufweist, der aus einer Buchse mit einer giattwandigen, sich nach der Auslaßseite zu erweiternden kegelförmigen Durchlaßbohrung und einem in dieser angeordneten, durch axiale Vorspannung gehaltenen Stempel besteht, welcher einen massiven Körper von im wesentlichen kegel stumpf förmiger Mantelfläche besitzt, an der axial aufeinanderfolgende ringförmige Stufen ausgebildet sind, die jeweils mit ihrem Aussenumfang an der Durchlaßbohrung anliegen.
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Bei einem solchen bekannten Apparat sind die axial
aufeinanderfolgenden ringförmigen Stufen so ausgebildet, daß sie in einem die Körper-Längsachse des Stempels enthaltenden Schnitt die Form eines Rechtecks aufweisen. Die Stufen liegen deshalb an der kegelförmigen Durchlaßbohrung mit kegel stumpfförmigen Ringflächen an, deren Größe abhängig von der jeweiligen Höhe der einzelnen Stufen ist. Zwischen den Stufen sind gleichhohe Ausnehmungen vorgesehen, in denen sich die zu homogenisierende Substanz nach dem Passieren einer Stufe verwirbeln und neu mischen kann. Alle Stufen haben die gleiche Hohe und nehmen deshalb jeweils die gleiche Menge der Substanz auf, bevor sie die nächste Stufe passiert.
Die zu homogenisierende Substanz wird je nach ihrer Konsistenz verschieden hoch komprimiert und unter dem erreichten Druck gegen den Stempel durch den Homogenisierkopf gepresst. Der Stempel mit seinen Stufen ist unter Verwendung einer Feder, deren Kraft einstellbar ist, gegen die kegelförmige Durchlaßbohrung gedrückt. Dadurch, daß die zu homogenisierende Substanz aufeinanderfolgend, fest aufeinandergepreßte flächenförmige Spalte passieren muß, läßt sich nur ein begrenzter Grad an Zerkleinerung der Teilchen der Eubstanz erzielen und es werden besonders dann, wenn die Substanz eine breiige oder zähflüssige Konsistenz aufweist, sehr hohe Drücke benötigt und ein nur relativ kleiner Durchsatz erzielt. Hierdurch wird der weitere Nachteil eines hohen Energieaufwandes und einer durch Erwärmung der Substanz bedingten Schädigung hervorgerufen.
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Andererseits ist es bereits bekannt, die Ringflächen
zu Ringschneiden zu verringern. Nachteilig bei
dieser bekannten Vorrichtung ist jedoch, daß zwischen den einzelnen Ringschneiden keine größeren Ausnehmungen vorgesehen sind, in denen sich die zu homogenisierende Substanz nach einem Verschneidevorgang erneut vermischen kann, bevor es von der nachfolgenden Ringschneide erneut homogenisiert wird. Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Vorrichtung ist es, daß der äußere ieil des Homogenisierkopfes keine glattflächige kegelförmige Bohrung aufweist, sondern eine dem stufenförmigen Stempel genauestens angepaßte stufige Form aufweisen muß.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Apparat zum Homogenisieren von n. flüssigen und breiigen Substanzen der vorgenannten Art so auszubilden, daß die vorstehend genannten Nachteile entfallen und insbesondere ein Homogenisierkopf geschaffen wird, der ein noch besseresDispergiervermöaen jnd gleichzeitig bessere Stundenleistung aufweist. Weiterhin soll erreicht werden, daß die bessere Dispergierleistung bei geringerem Druck möglich wird, damit die zu homogenisierende Substanz schonender behandelt wird und z.B. eine geringere Erhitzung erleidet und die Substanz nicht nur fein dispergiert, sondern auch besonders gut vermischt wird. Gleichzeitig soll auch erreicht werden, daß der Homogenisierapparat für dickflüssigere bzw. breiige Substanzen eingesetzt werden kann.
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Diese Aufgabe wird, ausgehend von einem Apparat zum Homogenisieren der eingangs genannten Art, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß jede Stufe zwei sich in einer Ringschneide treffende Flanken aufweist, die in einem die Körper-Längsachse enthaltenden Schnitt in Form eines Dreiecks angeordnet sind, dessen durch die an der Durchlaßbohrung anliegenden Spitze gehende Winkelhalbierende im wesentlichen in einer Radialebene des Körpers liegt.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird erreicht, daß bei der Beibehaltung der glattwandigen, kegelförmigen und daher leicht herstellbaren Durchlaßbohrung die Berührungsfläche zwischen dieser und dem mit axialer Vorspannung eingepressten Stempel auf ein Minimum begrenzt wird. Die Stufen des Stempels bilden mit der Durchlaßbohrung linienförmige Ringschneiden, zwischen denen die zu homogenisierende Substanz zerschnitten wird.
In erfindungsgemäßer Weiterbildung beträgt der Spitzenwinkel, welcher von den die Ringschneide jeder Stufe bildenden beiden Flanken eingeschlossen ist, 60°.
Vorteilhaft ist der axiale Abstand der durch die Ringschneiden aufeinanderfolgenden Stufen gehenden Radi al ebenen alternierend im wesentlichen gleich der Länge der der Spitze gegenüberliegenden Dreieckseite bzw. im wesentlichen gleich dem doppelten Wert.
In erfindungsgemäßer Weiterbildung sind zwischen den Stufen mit dem großen Abstand in dem Körper ringförmige Ausnehmungen ausgebildet
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und vorteilhaft jeweils in einem die Körper-Längsachse enthaltenen Schnitt die Form eines Dreiecks aufweisen, wobei sich die Flanken der Ausnehmungen in die Flanken der beidseits angrenzenden Stufen verlängern.
Diese erfindungsgemäßen Weiterbildungen haben den Vorteil, daß zwischen den Ringschneiden ringförmige Ausnehmungen ein Vermischen der zu homogenisierenden Substanz nach jedem Schneidevorgang ermöglichen. Dadurch, daß die Abstände der Stufen in ihrer Größe alternieren, ergeben sich kleine und große Ausnehmungen, in denen die Substanz jeweils in verschieden großen Mengen wieder vermischt wird.
Dadurch, daß die Ausnehmungen ebenfalls im Querschnitt dreieckförmig sind, ergibt sich eine leichte Herstellung de Stempels.
In vorteilhafter Weiterbildung weist der Stempel insgesamt neun Stufen mit jeweils einer Ringschneide auf, wobei am Auslaßende zwei Stufen mit dem kleinen Abstand vorgesehen sind.
In erfindungsgemäßer Weiterbildung ist der Abstand zwischen den dem Einlaßende und dem Auslaßende zugeordneten Ringschneiden im wesentlichen gleich dem Durchmesser der letzteren Ringschneide, liegt die Kegelsteigung der Durch)dßbohrung in dem Bereich von 1:0,15 bis 1:0,05 und der Durchmesser der dem Auslaßende zugeordneten Ringschneide beträgt 5 Zentiineter.
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Durch diese vorteilhafte Weiterbildung*gewährleistet, daß der Stempel nicht durch die komprimierte Substanz zu stark von der kegelförmigen Durchlaßbohrung abgedrückt und die Substanz dadurch weniger gut
homogenisiert wird. Gleichzeitig ergibt sich hierdurch eine höhere Stundenleistung,
In erfindungsgemäßer Weiterbildung ist die Homogenisiervorrichtung an dem Zylinderblock der Hochdruckpumpe über eine Zwischenkammer angebaut und diese besteht aus einem ersten, stirnseitig an dem Zylinderblock angebauten Kammerteil und einem lösbar damit verbundenen, die Homogenisiervorrichtung tragenden zweiten Kammerteil.
Durch diese erfindungsgemäße Weiterbildung des Homogenisierapparates wird erreicht, daß die Homogenisiervorrichtung von mehr als einem Druckzylinder mit komprimierter Substanz beschickt werden kann, und dadurch eine wesentlich kontinuierlichere Zufuhr gewährleistet ist. Durch die zweiteilige Ausbildung der Zwischenkammer ist ein leichtes öffnen und Reinigen möglich.
Vorteilhaft ist die Trennfuge der beiden Kammerteile in einer zu den Achsen der im Zylinderblock parallelachsig angeordneten Zylinder senkrechten Ebene angeordnet und die Homogenisiervorrichtung an einer zur Trennfugenebene parallelen Wandung des zweiten Kammerteils dergestalt angebaut, daß die Längsachse des Stempels parallel zu den Achsen der Zylinder ist.
In vorteilhafter Weiterbildung ist das zweite Kammerteil durch ein Scharnier mit zur Trennfugenebene parallelen Scharnierachse am ersten Kammerteil gehalten. Q0988 1 /05β5
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Hierdurch ist das öffnen der Zwischenkammer wesentlich erleichtert und kann ohne Absetzen des beweglichen Kammerteiles geschehen.
In vorteilhafter Weiterbildung ist ein zwischen dem Kompressionsraum des jeweiligen Zylinders und der Zwischenkammer eingebautes Auslaßventil bei geöffnetem zweiten Kammerteil ausbaubar. Hierdurch wird gewährleistet, daß die von der hochkomprimierten Substanz durchflossenen Auslaßventile schnellstmöglichst gereinigt bzw. sogar ausgewechselt werden können, ohne daß eine größere Montage bzw. Demontage der Homogenisiervorrichtung notwendig wird.
In vorteilhafter Weiterbildung sind in einer in den Ventilen ent-* haltenen Ventil platte, ausgehend von einer kreisförmigen Grundplatte mit einem Außendurchmesser d , der dem größten inneren Durchmesser
der Ventile entspricht, in einem Winkel abstand von jeweils et= 30° in dem Außenrand der Grundplatte drei segmentförmige Ausnehmungen 24 angeordnet, die einen Winkel von 60° umfassen, wobei der diese kreisförmigen Ausnehmungen berührende innere Durchmesser d. größer ist als der Durchmesser der Einlaßöffnung und zwischen den Ausnehmungen Stege verbleiben.
Durch diese Ausbildung der Ventilplatte wird insbesondere bei der Verarbeitung von breiigen Substanzen ein genaues Schließen und damit Dichten der Ventile gewährleistet.
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In erfindungsgemäßer Weiterbildung ist die mit liegenden Zylindern ausgebildete Hochdruckpumpe durch eine Wanne mit dem den Kurbelwellenantrieb und dichtend ausgebildeten Geradführungen aufnehmenden Kurbelgehäuse verbunden, nimmt die Wanne die Geradflihrungen mit den die Kolben verbindenden Schubstangen auf und sind auf den Schubstangen ringförmige Manschetten angeordnet.
Durch die Anordnung einer Wanne zwischen den Geradflihrungen und dem Zylinderblock der Hochdruckpumpe wird vermieden, daß das im Kurbelgehäuse enthaltene öl mit der zu homogenisierenden und aus den Zylindern eventuell heraustretenden Substanz vermischt wird. Durch die Anordnung der Manschetten auf den Schubstangen ist es möglich, die Homogenisiervorrichtung in horizontaler Weise anzuordnen, da ein Oberlaufen des Öles an den Schubstangen entlang durch die Manschetten verhindert wird.
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In erfindungsgemäßer Weiterbildung ist der Zylinderblock mit die Zylinder wärmende oder kühlende Flüssigkeit beschickbare Bohrungen versehen.
Je nachdem, welche Substanz homogenisiert werden soll bzw. welche Konsistenz die zu homogenisierende Substanz aufweist, kann der Zylinderblock der Hochdruckpumpe durch eine entsprechend vorgerichtete Flüssigkeit gekühlt oder gewärmt werden.
Ein nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Apparates zum Homogenisieren mit der Homogenisiervorrichtung, der Zwischenkammer mit Manometer, dem Zylinderblock mit den Einlaßventilen und dem aufgeschnittenen Kurbelwellenantrieb mit Schubstangen und Geradführungen,
Fig. 2 eine teilweise aufgeschnittene Aufsicht auf die
Homogenisiervorrichtung, die Zwischenkammer und den Zylinderblock,
Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie III-III in Fig. 2,
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Fig. 4 einen Schnitt durch den Homogenisierkopf mit kegel förmiger Durchlaßbohrung und Stempel,
Fig. 5 eine Ansicht einer Ventilplatte.
Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt den Apparat zum Homogenisieren 1, der im wesentlichen aus dem Antriebsblock 2, der Hochdruckpumpe 3, der Zwischenkammer 4 und der Homogenisi erVorrichtung 5 besteht.
Der Apparat zum Homogenisieren 1 arbeitet in liegender Anordnung und wird von einem nicht dargestellten Motor über eine Kurbelwelle 6 angetrieben. In diesem Ausführungsbeispiel werden von der Kurbelwelle 6 über Exzenterscheiben 7 zwei Pleuelstangen 8 angetrieben. Die Pleuelstangen 8 sind mit ihrem oberen Ende an Schubstangen 9 beweglich befestigt und in Geradführungen 10 gelagert. Die Schubstangen 9 treten aus den Geradführungen 10 heraus und sind gegenüber dem mit öl gefüllten Kurbelgehäuse 11 mit Schubstangendichtungen 12 abgedichtet.
Die Schubstangen 9 übertragen die Hubbewegungen der Pleuelstangen 8 auf in Laufbüchsen 13 bewegliche Kolben 14 (dargestellt in Fig. 2 und 3). Vor Eintritt in die Laufbuchsen 13
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überbrücken die Schubstange 9 eine Wanne 15, die eventuell aus dem Kurbelgehäuse 11 heraustretendes öl auffangen soll. Damit etwa heraustretendes öl nicht durch die Hub-.bewegungen der Schubstangen an diesen entlang in die Laufbuchsen gelangen kann, sind auf den Schubstangen 9 Manschetten 16 angeordnet, die durch die Bewegung der Schubstangen 9 ein Abschleudern des Öles bewirken. Andererseits ist durch die Zwischenschaltung der Wanne 15 und der Anordnung der Manschetten 16 gewährleistet, daß auch die zu homogenisierende Substanz nicht in das Kurbelgehäuse 11 gelangen kann.
In dem Zylinderblock 3 sind Bohrungen 17 a vorgesehen, die je nach Erfordernis mit die Zylinder wärmende oder kühlende Flüssigkeit beschickt werden können.
In den Figuren 2 und 3 sind die Hochdruckpumpe 3, die Zwischenkammer und die Homogenisiervorrichtung 5 dargestellt.
Das in den Figuren 2 und 3 dargestellte Ende des Kolbens 14 läuft in einer vorzugsweise aus Bronze hergestellten Laufbuchse 13, die im Zylinderblock 17 der Hochdruckpumpe 3 gelagert ist. Am Ende der Laufbuchse 13 schließt sich der Kompressionsraum 18 an, in den senkrecht zur Achse des Kolbens 14 bzw. des Kompressionsraumes 18 die mit einem Einlaßventil 19 versehene Einlaßöffnung 20 führt. Das Einlaßventil 19 enthält eine Ventilplatte 21, die sich bei steigendem Druck im Kompressionsraum 18 gegen Dichtungsringe 22 anlegt und die Einlaßöffnung 20 verschließt. An den Einlaßstutzen 23 ist eine die zu homogenisierende Substanz zuführende Leitung angeschlossen.
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Die Ventilplatte 21 ist in Fig. 5 dargestellt. Ausgehend von einer kreisförmigen Grundplatte mit einem Aussendurchmesserd , der dem
größten inneren Durchmesser des Ventils 19 entspricht, sind in einem Winkelabstand von jeweils ck = 30° in dem Außenrand der Grundplatte kreissegmentförmige Ausnahmungen 24 angeordnet, die einen Winkel von
β = 60° umfassen. Der diese kreisförmigen Ausnehmungen 24 berührende innere Durchmessen ist dabei größer als der Durchmesser der Einlaßöffnung 20. Zwischen den Ausnehmungen 24 verbleiben Stege 25. Bei steigendem Kompressionsdruck im Kompressions raum 18 wird die Ventil platte 21 gegen die Dichtungsringe 22 gedrückt und verschließt die Einlaßöffnung 20. Im geöffneten Zustand kann die zu homogenisierende Substanz durch die Einlaßöffnung 20 und den kreisförmigen Ausnehmungen 24 zwischen den Stegen 25 in der Ventilplatte 21 in den Kompressionsraum 18 hineintreten. Das gesamte Ventil 19 ist zusammen mit dem Einlaßstutzen 23 herausschraubbar ausgebildet und gegenüber dem Zylinderblock 17 durch eine Dichtung 26 abgeschlossen.
In axialer Verlängerung des Kompressionsraumes 18 ist ein Auslaßventil 27 angeordnet. Dieses Auslaßventil 27 entspricht in seinem Aufbau mit Ventilplatte und Dichtungsringen dem Ventil 19. Es ist ebenfalls gegenüber dem Zylinderblock 17 mit Dichtungen 26 abgedichtet und kann herausgeschraubt werden, nachdem ein Gewindering 27 a entfernt wurde.
An dem Zylinderblock 17 der Hochdruckpumpe 3 schließt sich die Zwischenkammer 4 an. Die Zwischenkammer 4 bildet die Verbindung zwischen den
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einzelnen Kompressionsräumen 18 bzw. Zylindern und der Homogenisiervorrichtung 5. Damit das Auslaßventil 27 leicht und in kurzer Zeit ausgewechselt werden kann, ist die Zwischenkammer 4 zweiteilig ausgebildet und besteht aus dem ersten, an der Hochdruckpumpe 3 angebauten Kammerteil 28 und einem lösbar damit verbundenen, die Homogenisiervorrichtung 5 tragenden zweiten KammerteiU Die Trennfuge der beiden Kammerteile 28 bzw. 29 ist in einer in den Achsen der im Zylinderblock 17 parallelachsig angeordneten Zylinder senkrechten Ebene angeordnet und das zweite Kammerteil 29 wird durch ein Scharnier mit zur Trennfugenebene parallelen Scharnierachsen 32 am ersten Kammerteil 28 gehalten, so daß nach Entfernen der Flügel schrauben 33 der zweite Kammerteil 29 von dem ersten Kammerteil 28 wie eine Tür abgeklappt werden kann. Das Scharnier 31 ist so ausgebildet, daß das zweite Kammerteil 29 soweit entfernbar ist, daß der Zugang zu den Auslaßventilen 27 frei ist und genügend Spielraum bleibt, diese Ventile herauszuschrauben und auch die Zwischenkammer reinigen zu können.
Die Zwischenkammer 4 ist mit einem Spezialmanometer 34 verbunden, welches den in dieser Kammer enthaltenen Druck anzeigt.
An einer zur Trennfugenebene parallelen Wandung 35 des zweiten Kammerteiles 29 ist die Homogenisiervorrichtugn 5 dergestalt angebaut, daßdie Längsachse des Stempels 36 parallel zu den Achsen der Zylinder ist.
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Die Homogenisiervorrichtung 5 besteht im wesentlichen aus dem zweiteiligen Homogenisierkopf 37 und einer von Hand zu betätigenden Vorspannvorrichtung 38. An die in der Wandung 35 des zweiten Kammerteils 29 der Zwischenkammer 4 vorgesehene Auslaßöffnung 39 schließt sich die Buchse 40 des zweiteiligen Homogenisierkopfes 37 an. Die Buchse 40 ist mit einem Gewinde in einen Flansch 41 eingeschraubt und schließt gegen die Wandung 35 des zweiten Kammerteils 29 der Zwischenkammer 4 mit einer Dichtung 42 ab. Die Buchse 40 des Homogenisierkopfes 37 weist eine qlattwandige, sich nach der Auslaßseite zu erweiternde kegelförmige Bohrung 45 auf, in welche ein mit axial aufeinanderfolgend angeordneten ringförmigen Stufen 44 versehener Stempel U des Howogenisierkopfes 37 angedrückt ist. Der Stempel 45 istnit seinem Schaft 46 in Auslaßrichtung in einem Gehäuse längsverschieblich gelagert. Das Gehäuse 47 ist an seinem unteren Ende
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mit einer vergrößerten Bohrung versehen und setzt mit dem radialen Flansch auf die Buchse 40 des zweiteiligen Homogenisierkopfes 37 auf. Eine Überwurfmutter 50 ist auf das Außengewinde des Flansches 41 aufgeschraubt und hält das Gehäuse 47 an einer Wulst 51 fest. Zwischen der Buchse 40 des zweiteiligen Homogenisierkopfes 37 und der Wulst 51 des Gehäuses 47 ist eine Dichtung 52 vorgesehen.
Der Schaft 46 des Stempels 36 ist im Gehäuse 47 in einem ringförmigen Steg 53 mit einer Dichtung 54 gelagert. Oberhalb des ringförmigen Steges 53 liegt auf dem Ende des Schaftes 46 eine untere Druckplatte 55 auf. Oberhalb dieser Druckplatte 55 ist eine Tellerfeder 56 angeordnet, die wiederum nach oben an eine obere Druckplatte 57 anschließt. Gegen
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diese obere Druckplatte 57 ist eine Spindel 58 durch die Gehäuseplatte 59 eingeschraubt und kann mit einem Handrad 60 verstellt werden, so daß die Tellerfeder 56 mehr oder weniger zusammengepresst wird und dadurch der innere Stempel ^ des zweiteiligen Homogenisierkopfes 37 entsprechend stark in die kegelförmige Bohrung der Buchse 40 angedrückt wird. Oberhalb des zweiteiligen Homogenisierkopfes 37 ist ein Auslaßstutzen 61 vorgesehen.
Der zweiteilige Homogenisierkopf 37 ist in Figur 4 dargestellt. Der Stempel *6 des Homogenisierkopfes 37 weist axial aufeinanderfolgend auf seinem massiven Körper 62 von im wesentlichen kegel-
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stumpfförmiger Mantel fläche Angeordnete ringförmige Stufen 63 auf, die in einem die Körper-Langsachse enthaltenden Querschnitt dreieckige Form aufweisen und mit ihren, jeweils eine Ringschneide 64 bildenden Flanken 65 an der Wand der kegelförmigen Bohrung 43 der Buchse 40 anliegen. Die durch die Spitze des zwischen den von den Flanken 65 eingeschlossenen spitzen Winkels γ von ca. 60° gehende Winkelhalbierende liegt im wesentlichen in einer Radialebene des Körpers 62.
Der axiale Abstand A der durch die Ringschneiden 64 aufeinanderfolgenden Stufen 63 gehenden Radialebenen ist im wesentlichen gleich der Länge der der Spitze gegenüberliegenden Dreiecksseite bzw. bei der nächstfolgend angeordneten Stufe im wesentlichen gleich dem doppelten Wert. Zwischen den Stufen 63 mit dem großen Abstand sind
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im Körper 62 des Stempels }G ringförmige Ausnehmungen 67 ausgebildet, die jeweils in einem die Körper-Längsachse enthaltenden Schnitt die Form eines Dreiecks aufweisen, wobei sich die Flanken 68 der Ausnehmungen in die Flanken 65 der beidseits angrenzenden Stufen 63 verlängern.
Der Stempel 36 des Homogenisierkopfes 37 weist insgesamt neun Stufen 63 mit jeweils einer Ringschneide 64 auf, wobei zunächst vom Auslaßende her gesehen zwei Stufen mit dem kleinen Abstand angeordnet sind.
Der Abstand der jeweils ersten am Einlaßende und am Auslaßende angeordneten Ringschneiden ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser der am Auslaßende angeordneten Ringschneide. Der Durchmesser dieser Ringschneide beträgt 5 Zentimeter, währenQ
die KegelSLeigung der Durchlaßbohrung 43 im Bereich von 1 :0,15 bis 1 :0,05 liegt.
Der Stempel 36 ist schließlich an seinem Einlaßende mit einem stumpfwinkligen Kegel 69 versehen.
Die Homogenisierung bzw. Dispergierung einer flüssigen bis breiigen Substanz geschieht auf folgende Weise:
Durch Rückzug des Kolbens 14 wird durch das Einlaßventil 19 und den Einlaßstutzen 23 die zu homogenisierende Substanz in den Kompressions-
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raum 18 hereingesogen. Sobald sich der Kolben 14 nach Durchgang durch den hinteren Totpunkt wieder vorschiebt, wird der Druck in dem Kompressionsraum 18 erhöht und das Einlaßventil 19 schließt sich. Gleichzeitig wird das Auslaßventil 27 geöffnet und die sich in dem Kompressionsraum 18 befindende Substanz verdichtet und in die Zwischenkammer 4 hineingepreßt. Gleichzeitig wird der Stempel 3έ des zweiteiligen Homogenisierkopfes 37 gegen die von der Tellerfeder 56 hervorgerufene Vorspannung minimal nach oben gedrückt, so daß die verdichtete Substanz zwischen den Ringschneiden 64 des Stempels ^6 und der glatten Wand der Bohrung 43 der Buchse 40 hindurchtreten kann. Hierbei wird die Substanz zwischen den Ringschneiden 64 und der Wand der Bohrung 43 zerteilt bzw. zerschnitten und gleichzeitig in den verschieden großen Ausnehmungen 67 zwischen den Ringschneiden 64 intensiv verwirbelt und ch die darauffolgenden Ringschneiden 64 wiederum weiterhin homogenisiert. Nach Passieren des Homogenisierkopfes kann die Substanz aus dem Auslaßstutzen 61 heraustreten.
β (i ο η rt ι

Claims (17)

1. Juli 1977 Akte: P 23 096
Patentansprüche
1.) Apparat zum Homogenisieren von flüssigen und breiigen Substanzen, bestehend aus einer Hochdruckpumpe verbunden mit einer Homogenisiervorrichtung, welche einen Homogenisierkopf aufweist, der aus einer Buchse mit einer glattwandigen, sich nach der Auslaßseite zu erweiternden kegelförmigen Durchlaßbohrung und einem in dieser angeordneten, durch axiale Vorspannung gehaltenen Stempel besteht, welcher einen massiven Körper von im wesentlichen kegel stumpfförmiger Mantelfläche besitzt, an der axial aufeinanderfolgende ringförmige Stufen ausgebildet sind, die jeweils mit ihrem Außenumfang an der Durchlaßbohrung anliegen, dadurch gekennzeichnet, daß jede Stufe (63) zwei sich in einer Ringschneide (64) treffende Flanken (65) aufweist, die in einem die Körper-Längsachse enthaltenden Schnitt in Form eines Dreiecks angeordnet sind, dessen durch die an der Durchlaßbohrung (43) anliegenden Spitze gehende Winkelhalbierende im wesentlichen in einer Radialebene des Körpers (62) liegt.
2.) Apparat nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß
der Spitzenwinkel (O), welcher von den die Ringschneide (64) jeder Stufe (63) bildenden beiden Flanken (65) eingeschlossen ist, 60° beträgt,
3.) Apparat nach Anspruch 1 oder 2,dadurch gekennzeichnet, daß der axiale Abstand (j\) der durch die Ringschneiden (64) aufeinanderfolgender Stufen (63) gehenden Radialebenen alternierend im wesentlichen gleich der Länge der der Spitze gegenüberliegenden Dreiecksseite bzw. im wesentlichen gleich dem doppelten Wert ist,
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ORIGINAL INSPECTED
4.) Apparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Stufen (63) mit dem großen Abstand in dem Körper (6?) ringförmige Ausnehmungen (67) ausgebildet sind.
5.) Apparat nach Anspruch 4,dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmigen Ausnehmungen (67) jeweils in einem die Körper-Länqsachse enthaltenden Schnitt die Form eines Dreiecks aufweisen, wobei sich die Flanken (68) der Ausnehmungen in die Flanken^aer beidseits angrenzenden Stufen verlängern,
6.) Apparat nach Ansprüchen 3, 4 oder 5,dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel ( 36) insgesamt neun btufen (63 ) mit jeweils einer Ringschneide ( 64) aufweist, wobei am Auslaßende zwei Stufen mit dem kleinen Abstand vorgesehen sind,
7.) Apparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen den dem Einlaßende und dem Auslaß-
(64)
ende zugeordneten Ringschneiden ^m wesentlichen gleich dem Durchmesser der letzteren Ringschneide ist,
8.) Apparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz e i chnet, daß die Kegel Steigung der Durchlaßbohrung (43) in dem Bereich von 1:0,15 bis l;0,05 liegt.
9.) Apparat nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennz e i chnet, daß der Durchmesser der dem Auslaßende zugeordneten Ringschneide (64) 5 cm beträgt,
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-III-
10.) Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Homogenisiervorrichtung (5) an dem Zylinderblock (17) der Hochdruckpumpe (3) über eine Zwischenkammer (4) angebaut ist.
11.) Apparat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenkammer (4) aus einem ersten, stirnseitig an dem Zylinderblock (17) angebauten Kammerteil (28) und einem lösbar damit verbundenen, die Homogenisiervorrichtung (5) tragenden zweiten Kammerteil (29) besteht.
12.) Apparat nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Trennfuge (30) der beiden Kammerteile (28^T9) in einer zu den Achsen der im Zylinderblock parallelachsig angeordneten Zylinder senkrechten Ebene angeordnet ist und daß die Homogenisiervorrichtung (5] an einer zur Trennfugenebene parallelen Wandung des ersten Kammerteils (28) dergestalt angebaut ist, daß die Längsachse des Stempels (36] parallel zu den Achsen der Zylinder ist.
13.) Apparat nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Kammerteil (29) durch ein Scharnier (31] mit zur Trennfugenebene parallelen Scharnierachse»(32) am ersten Kammerteil (28) gehalten ist.
14.) Apparat nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein zwischen dem Kompressionsraum (18) des jeweiligen Zylinders und der Zwischenkammer (4) eingebautes Auslassventil (27) bei geöffnetem zweiten Kammerteil (29) ausbaubar ist.
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-IV-
15.) Apparat nach Anspruch 14,dadurch gekennzeichnet, daß in einer in den Ventilen enthaltenen Ventilplatte (19), ausgehend von einer kreisförmigen Grundplatte mit einem Außendurchmesser d . der dem größten inneren Durchmesser der Ventile a
entspricht, in einem Winkelabstand von jeweils f = 30° in dem Außenrand der Grundplatte drei segmentförmige Ausnehmungen (24) angeordnet sind, die einen Winkel von 60° umfassen, wobei der diese kreisförmigen Ausnehmungen 24 berührende innere Durchmesser d. größer ist, als der Durchmesser der Einlaßöffnung (20) und zwischen den Ausnehmungen (24) Stege (25) verbleiben.
16.) Apparat nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die mit liegenden Zylindern ausgebildete Hochdruckpumpe (3) durch eine Wanne (15) mit dem den Kurbelwellenantrieb und dichtend ausgebildeten Geradführungen (10) aufnehmenden Kurbelgehäuse/verbunden ist, daß die Wanne (15) die Geradführungen (10) mit den die Kolben (14) verbindenden Schubstangen (9) aufnimmt und daß auf den Schubstangen (9) ringförmige Manschetten (16) angeordnet sind.
17.) Apparat nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß der Zylinderblock (17) mit die Zylinder wärmende oder kühlende Flüssigkeit beschickbare Bohrungen (17a) versehen ist.
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