DE29608712U1

DE29608712U1 - Homogenisiereinrichtung

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Publication number: DE29608712U1
Application number: DE29608712U
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-05-14
Filing date: 1996-05-14
Publication date: 1996-09-05
Anticipated expiration: 2006-05-15

Description

Patentanwalt Karl Ulbricht &mgr;™·.Am Weinberg is

Diplom-Physiker Staatl. Gepr. ÜBERfe-feek .1 J**'. . *..! I**D-35096Niederweimar

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13.05.1996 G 777 - Ot/kt

Axel Wittek, Am Sportplatz 6, 25582 Hohenaspe

Homogenisiereinrichtung Beschreibung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Homogenisiereinrichtung gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Derartige Einrichtungen werden verwendet, um verschieden viskose Stoffe innig miteinander zu vermischen. Typische Beispiele sind die Herstellung eines Fruchtsaftgetränks durch Einmischen eines Obstsirups in Wasser oder das Mischen mittel- bis hochviskoser Salben, Knetmassen u.dgl. Herkömmliche Apparate haben elektromotorisch angetriebene Werkzeuge, die z.B. bei Dispergier-Maschinen als Rotor-Stator-Systeme ausgebildet sein können. Für diese sind Bezeichnungen wie Dispax-Reactor, X-Generator, Y-Zyclon usw. eingeführt worden. Sie haben koaxial ineinandergeschachtelte Zahnkörbe unterschiedlicher Gestaitung, je nach den in der verarbeitenden Industrie gegebenen Mischaufgaben, wobei das Mischgut durch aneinander vorbeirotierende und zwischendurch fluchtende Kanäle hindurchtretend homogenisiert wird. Die Förderkanäle können in Radial richtung verlaufen oder dazu schräg stehen, auch mit abwechselnder Neigung, so daß am Scherspalt unterschiedliche Geschwindigkeits-Komponenten auftreten.

Eine in DE 32 20 092 A1 beschriebene Vorrichtung hat einen inneren Rotor und einen äußeren rohrförmigen Stator mit einem verstellbaren koaxialen Ring, um die Schlitzbreite zwischen den Statorzähnen nach Bedarf verändern zu können. Nachteilig ist hierbei, daß es in gewinkelt-nutförmigen Räumen und Spalten zur Anhäufung und Festsetzung von Materialrückständen kommen kann, was nicht nur den Wirkungsgrad mindert und Hygieneprobleme aufwerfen kann, sondern nach Still—

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stand beim Wiederanlaufen auch unerwünschten Ausstoß von ungenügend dispergierten Grobpartikeln bewirkt.

Zur Abhilfe ist in DE 43 12 835 A1 vorgeschlagen worden, Stator und Rotor zweiteilig auszubilden. Beide Teile haben jeweils einander entgegengerichtete Axialfinger; ein axiaifester Teil wirkt mit einem axiaiverstellbaren Teil zusammen, um die Durchbruchs-Querschnitte dazwischen zu variieren, sei es im Stillstand oder im Betrieb. Die Anordnung erfordert eine vergrößerte Baulänge bzw, -höhe und beträchtlichen Konstruktions-Aufwand für die Verstellmittel.

Die Erfindung hat weitere Verbesserungen zum Ziel, die zur Optimierung der Behandlungs-Bedingungen wesentlich beitragen sollen. Insbesondere wird angestrebt, mit geringstmöglichem Aufwand eine Einrichtung zu schaffen, die namentlich mittel- bis hochviskose Stoffe in verkürzter Zeit gleichmäßig zu mischen vermag. Der Aufbau soll übersichtlich und vielfältig abwandelbar sein, um auch speziellen Anforderungen der industriellen Praxis nachkommen zu können.

Eine Homogenisiereinrichtung für fließfähiges, insbesondere hochviskoses Mischgut, z. B. pastöse Massen, mit wenigstens einem Rotor-Stator-System, das an oder nahe einem Behälterboden angeordnet ist, an welchem ein mit einem Zahnkranz versehener Stator befestigt und ein Gehäuse vorgesehen ist, das ein Lager mit Gleitringdichtung für einen Rotor mit darauf kranzförmig angeordneten Ansätzen aufweist, die achsparaliel zwischen die Zähne des Stators greifen, wodurch als Scherspalte wirkende Kanäle zwischen Stator und Rotor bei dessen Umlauf nacheinander freigegeben und verdeckt werden, zeichnet sich laut Anspruch 1 erfindungsgemäß dadurch aus, daß die Statorzähne und/oder die Rotoransätze - in Querschnitt und/oder Abwicklung gesehen - trapezförmig oder trapezähnlich gestaltet sind. Diese Ausbildung bringt beachtliche technische Effekte und unterscheidet sich grundlegend von den herkömmlichen Zahnformen, welche im wesentlichen rechteckig sind bzw. von Radialstrahlflächen begrenzte Bogensegmente aufweisen. Nach der Erfindung sind jedoch keilartige Strukturen vorgesehen, die den Strömungsverlauf durch die Homogenisiereinrichtung hindurch systematisch ändern. Bei gleichem Volumenstrom werden innerhalb der Spalte und Kanäle unterschiedliche Flächenanteile und Abreißkanten mit unterschiedlichen Lokalgeschwindigkeiten wirksam, so daß zusätzliche Verwirbelungen mit erhöhten Scherkräften einhergehen. Das ergibt eine beträchtliche Steigerung des Homogenisierungseffekts. Stellmechanismen für die Änderung der Schlitzbreite oder -höhe sind nicht erforderlich.

Anspruch 2 sieht vor, daß zumindest ein weiterer Ansatzkranz des Rotors vorhanden ist, der dem Zahnkranz des Stators und/oder einem weiteren Stator-Zahnkranz zugeordnet ist. Eine solche an sich bekannte Rotor-Stator-Anordnung liefert mit den speziellen Zahn- und Lückenformen der erfindungsgemäßen Einrichtung besonders hohe Wirkungsgrade, namentlich wenn umfangseitig laut Anspruch 3 eine kurze Trapezseite der Statorzähne jeweils langen Trapezseiten eines Rotoransatzes gegenüberstehen, so daß die zwischen Stator und Rotor gebildeten Kanäle etwa prisma- oder prismoidförmiges Volumen haben. Wie bei herkömmlichen statischen Mischern wird hierdurch eine Aufspaltung der Gesamtströmung in Volumenteilströme erreicht, wobei axiale Beschleunigung zu hoher Energiedichte beiträgt. Die Zähne und/oder Ansätze können nach Anspruch 4 unterschiedlich flache Segmente aufweisen, so daß z. B. niedrige und höhere Zähne in verschiedensten Abfolgen über den Umfang verteilt sind, und sie können gemäß Anspruch 5 zur Axialrichtung verschieden gerichtete Flächen aufweisen, die zusätzlichen Axialschub und unterschiedliche Durchlaß-Konturen erzeugen.

Sehr günstig ist die Anordnung von Anspruch 6 mit solcher Periodizität und Versetzung der Statorzähne und Rotoransätze, daß sich in Umfangsrichtung jeweils die nten Kanäle offen gegenüberstehen, wobei &eegr; eine ganze Zahl ist, bevorzugt &eegr; = 3 oder 4 oder 5. Das Produkt wird also auf kurzer Wegstrecke mehrfach abgebremst und beschleunigt, indem tangentiale Geschwindigkeitsänderungen rasch aufeinanderfolgen, ehe die sequentielle Freigabe in der nächsten Durchlaßposition stattfindet. Die so bewirkte hohe Energiedichte in den Spalten bzw. Kanälen führt zu schneller, intensiver Vermischung.

Für Anordnungen, bei denen die Dispergiereinrichtung direkt unter einem Behälter angeflanscht ist, eignet sich die wichtige Gestaltung nach dem unabhängigen Anspruch 7 mit einer von dem Gehäuse gebildeten oder daran anschließenden, einen Auslaß aufweisenden Rücklaufleitung. Abweichend von der herkömmlichen Methode, das Produkt über eine Rezirkulationsleitung in den Behälter zurückzupumpen, wird hier mittels Umlenkeinrichtungen neben dem Rotor unter ihm hindurch Mischgut einseitig an einen Gehäuseabschluß gegenüber dem Auslaß gefördert, wobei an oder vor letzterem ein Druckausgleicher angeordnet ist, der eine den Mischgut-Ausstoß störende Kurzschluß-Strömung verhindert. Die dicht unter dem Boden entlanggeführte Strömung vereinigt sich ausgangsseitig mit dem direkten Materialaustrag, weil die Rückflußsperre ("pressure equalizer") einen Strömungskurzschluß unterbindet. Die einsinnige Bewegung kann laut Anspruch 8 durch For-

derorgane an der Unterseite des Rotors unterstützt werden, z. B, durch Schaufeln an einem rotierenden Gegenring.

Anspruch 9 sieht zwischen der Rotor-Unterseite und den ihr gegenüberstehenden Gehäuseteilen einen Strömungsbeschleuniger vor, z. B. eine Venturi-Flachdüse. Hierdurch wird die Effektivität noch gesteigert.

Das Eindringen von Verunreinigungen und Fremdkörpern in das Rotor-Stator-System wird gemäß Anspruch 10 durch ein saugseitig vorgeordnetes Sieb, einen Lochblendenkorb o. dgl. verhindert.

Überaus vorteilhaft ist die Ausbildung von Anspruch 11, wonach der Rotor oberhalb des Stators weitere Axialförderorgane aufweist, die zum Laufrad hin fördern und somit das bessere Ansaugen von aufschwimmenden Produkten ermöglichen. Zweckmäßig werden die Laufradschaufeln so gestaltet, daß sie aufgrund axialer Flächenunterschiede eine zusätzliche Pumpwirkung zum Laufrad hin entfalten. Die damit verbundene Erhöhung der axialen Reichweite der Dispergiereinrichtung führt zu wesentlichen Verbesserungen beim Ansaugen von aufschwimmendem Puder. Im Zusammenspiel mit den trapezförmigen Statorprofilen entstehen beim Schließen und Öffnen ständig wechselnde Konturen, die zusätzliche Verwirbelungen erzeugen.

Die Ausbildung laut Anspruch 12, wonach der Rotor an seiner Unterseite einen rotierenden Sitz für eine doppeltwirkende Gleitringdichtung aufweist oder bildet, hat weitere Vorzüge gegenüber dem Stand der Technik. Im Behälterunterteil befindliche Laufräder sind im allgemeinen so nahe am Boden angeordnet, daß kein Platz für innenliegende Dichtungen vorhanden ist. Die Neuerung bringt hingegen mühelos eine Gleitringdichtung unter, welche gemäß Anspruch 13 eine Dampfzuführeinrichtung zu Gleitflächen hin haben kann, z. B. eine Bohrung in der Rotorwelle, eine separate Leitung o. dgl. Nach Anspruch 14 kann zumindest ein Dampfkanal vorgesehen sein, der aus einem Sperraum Dampf an die Rotor-Befestigung führt, so daß bei der aus hygienischen Gründen unerläßlichen Sterilisation auch der Bereich der Gleitflächen in der Gleitringdichtung sicher auf Steriiisationstemperatur kommt.

Selbständiger Schutz wird beansprucht für die in Anspruch 15 angegebene Verwendung einer Homogenisiereinrichtung nach einem der vorgenannten Ansprüche zum Homogenisieren von fließfähigem Mischgut, z. B. pastösen Massen, indem das Mischgut aus einem Behälter durch Scherspalte eines Rotor-Stator-Systems hin-

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durch einem Produktauslaß zugeführt wird, wobei dem Mischgut auf kurzer Strecke Mehrfach-Richtungsänderungen derart aufgezwungen werden, daß die lokale Energiedichte des Mischgutstroms in den Scherspalten durch radial, tangential und axial gerichtete Geschwindigkeits-Änderungen maximiert wird.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen:

Fig. 1 eine Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Homogenisiereinrichtung,

Fig. 2a eine Draufsicht auf ein Rotor-Stator-System der Einrichtung von Fig. 1,

Fig. 2b ein vergrößertes Detail zu Fig. 1,

Fig. 3a eine Draufsicht auf einen Rotor,

Fig. 3b eine Schnittansicht des Rotors von Fig. 3a,

Fig. 3c einen Schnitt entsprechend den angepfeilten Ebenen in Fig. 3a,

Fig. 4a eine Draufsicht auf einen Statorteil, teilweise im Schnitt,

Fig. 4b eine Schnittansicht des Statorteils von Fig. 4a,

Fig. 5a eine Draufsicht auf einen weiteren Statorteil,

Fig. 5b eine Schnittansicht des Statorteils von Fig. 5a,

Fig. 5c einen Ausschnitt ähnlich Fig. 5b, jedoch von einer abgewandelten Ausführungsform,

Fig. 6a eine schematisierte Teildraufsicht auf ein Rotor-Stator-System,

Fig. 6b einen Ausschnitt ähnlich Fig. 5c, jedoch für das Rotor-Stator-System gemäß dem Schema von Fig. 6a,

Fig. 7 eine Reihe von Abwicklungen des Rotor-Stator-Systems von Fig. 6a, gesehen in Radialrichtung,

Fig. 8 eine Teildraufsicht ähnlich Fig. 6a, jedoch von einer abgewandelten Ausführungsform,

Fig. 9 eine Schnittansicht einer Rotorlagerung mit Gleitringdichtung,

Fig. 10 eine Schnittansicht einer Rotorlagerung mit Gleitringdichtung einer anderen Bauform und

Fig. 11 eine Schnittansicht noch einer anderen Rotorlagerung mit Gleitringdichtung.

Man erkennt in Fig. 1 ein allgemein mit 10 bezeichnetes Rotor-Stator-System, das über einen Rotor-Stutzen 11 an einen Behälterboden 12 angeflanscht ist. Das System 10 hat einen mit zwei Zahnkränzen 16, 18 versehenen Stator 14 und einen Rotor 30. Dieser ist mit einer Welle 43 drehfest verbunden, die von einem gestrichelt angedeuteten Motor 40 angetrieben wird. Letzterer ist mit einem Flansch 41 und Abstandsstücken 42 an einem Gehäuse 20 befestigt, das den Stator 14 trägt. Zwischen dem Flansch 41 und dem Gehäuse 20 befindet sich ein Gleitringdichtungs-Gehäuse 48, das mit Radialabstand die Welle 43 umgibt und für diese in seinen oberen und unteren Teilen je eine Lagerrichtung 25 Rotors 30 aufweist.

Wie man besser aus Fig. 2a ersieht, bildet das Gehäuse 20 mit seiner Innenwandung über einen Umfangswinkel von mehr als 180° einen Abschluß 21, der als Umlenkeinrichtung 22 für die Produktströmung wirkt. Diese ist allgemein mit Hohlpfeilen gekennzeichnet. Das Gehäuse 20 setzt sich in der Art einer Konusbox als Strömungsbeschleuniger 50 fort (rechts im Bild), der in eine Rücklaufleitung 24 übergeht. Im Auslaß 23 innerhalb des Strömungsbeschleunigers 50 ist ein Abstreifer 27 als Druckausgleicher gehäusefest angeordnet.

Die Hauptelemente des Rotor-Stator-Systems 10 gehen einzeln aus den Fig. 3a bis 5c und im Zusammenbau aus den Fig. 1 und 2a hervor. Man erkennt, daß der Stator 14 (Fig. 4a + 5a) einen Flansch 15 in Form eines Innenkorbs mit einem ersten Zahnkranz 16 aufweist, während ein zweiter Flansch 19 als Außenkorb mit einem zweiten Zahnkranz 18 versehen ist. Die Zähne 17 des zweiten Zahnkranzes 18 sind zumindest in Axialrichtung als trapez- oder trapezoidförmige Finger gestaltet, die wie Fig. 5c zeigt - unterschiedliche Axialiänge haben können. Auch die Zähne des ersten Zahnkranzes 16 können konisch gestaltet sein, doch sind bei der Bauform gemäß Fig. 4b herkömmliche Geradzähne dargestellt.

Der Rotor 30, dessen Drehrichtung allgemein mit einem Bogenpfeil gekennzeichnet ist, hat einen inneren Ansatzkranz 34 mit Ansätzen 35, die zahnähnlich gestaltet sein können und zur Axialrichtung A insbesondere nach außen aufwärtsgerichtete Schrägfiäche 37 haben. Am Umfang des Rotors 30 zeigt er einen zweiten Ansatzkranz 38 mit Zähnen, die schmaler als die Zähne 35 des inneren Ansatzkranzes 34 sein können und ebenfalls Schrägflächen 37 haben.

Der Flansch 15 des Innenkorbs übergreift den Außenkorb-Flansch 19 konzentrisch. Zwischen den Stator-Zahnkränzen 16, 18 besteht ein solcher Radialabstand, daß der zweite Ansatzkranz 38 des Rotors 30 dazwischen berührungsfrei vorbeiläuft. Innen wird der erste Ansatzkranz 34 des Rotors 30 vom ersten Zahnkranz 16 des Stators 14 berührungsfrei umschlossen. Die Zähne 16 ragen in Kanäle 45, die beim Umlauf des Rotors 30 an den Statorzähnen 16 bzw. 17, 18 periodisch Lücken vorfinden, durch die das in Axialrichtung A eintretende Produkt radial austreten kann, wobei es in engen Spalten 28, 29bei hoher Umfangsgeschwindigkeit eine beträchtliche Scherung erfährt. Austretendes Produkt wird z. T. über den Strömungsbeschleuniger 50 direkt in die Rücklaufleitung 24 abgeführt, während ein weiter umlaufender Voiumenanteii an den Abschluß 21 zurückgeführt und dann erneut ausgestoßen wird. Der Abstreifer 27 sorgt für die Lenkung des Produktstroms durch den Auslaß 23 in die Rucklaufieitung 24, wogegen der umlaufende Volumenantei! unter dem Laufrad an der Unterseite 31 des Rotors 30 entlang abgeführt wird.

Rein schematisch veranschaulicht Fig. 6a, wie die Anordnungen der Zahn- und Ansatzkränze eines Rotor-Stator-Systems 10 ineinandergreifen und zusammenwirken. Die Anzahl und Größe der gezeichneten Zähne bzw. Ansätze kann in der Praxis von dem dargestellten Ausführungsbeispiel stark abweichen. Man erkennt aber, daß die Zähne 17 z.B. des Stator-Kranzes 18 sich in Radial richtung konisch erweitern können, so daß die dunkel gehaltenen Deckflächen Bogensegmente von trapezoidförmiger Gestalt sind. Strichpunktiert sind die Zahnflanken angedeutet, während der Zahngrund heil gelassen ist. Analog sind die Ansätze 35 des Rotor-Ansatzkranzes 38 dargestellt, wobei hier die Scheitelflächen kreuzschraffiert sind. Zwischen dem inneren Zahnkranz 16 und dem inneren Rotor-Ansatzkranz 34 befindet sich ein schmaler innenspalt 28; ein vorzugsweise gleich bemessener schmaler Außenspalt 29 ist zwischen dem äußeren Rotor-Ansatzkranz 38 und dem äußeren Stator-Zahnkranz 18 vorhanden. Der Ausschnitt von Fig. 6b zeigt, daß die Zähne 17 bzw. 35 in wechselnder Folge unterschiedlich hoch und mit Flachsegmenten 47 versehen sein können, wobei kurze Trapezseiten 44 jeweils langen Trapezseiten 46 gegenüberstehen.

Die Stellung des Ansatzkranzes 38 in der Darstellung von Fig. 6a entspricht dem Abwicklungs-Teilbild d in Fig. 7, wo der Vorbeilauf des Ansatzkranzes 38 an dem zweiten Zahnkranz 18 (radial von innen nach außen betrachtet) erkennen läßt, wie sich der Querschnitt der Öffnungen von der Maximalgröße (Teilbild a) bis zu einer Stellung größter Verengung (Teilbild d) und wieder zu größerer Öffnung hin

(Teilbild f) ändert. Es hängt von der Konfiguration der Zähne bzw, Ansätze und ihrer Umfangsverteilung ab, wie oft sich dies pro Umlauf abspielt. Die Gestaltung kann insbesondere so gewählt sein, daß sich Rotor- und Statorkanäle nur bei jedem nten Kanal offen gegenüber stehen, wobei bevorzugte Werte &eegr; = 3 oder 4 oder 5 sind.

Fig. 8 läßt erkennen, daß die Trapezform in Draufsicht auch abwechselnd gewählt werden kann, so daß z. B. sich nach außen erweiternde Kanäle 45 des ersten Zahnkranzes 16 im äußeren Ansatzkranz 38 auf sich nach außen verengende Kanäle treffen, die ihrerseits im zweiten Zahnkranz 18 nach außen sich erweiternde Kanäle 45 vorfinden. Solche Anordnungen tragen erheblich dazu bei, daß von innen nach außen durchströmendes Produkt mehrfache Verzögerungen und Beschleunigungen erfährt, welche zusätzliche Verwirbelungen mit erhöhten Scherkräften auslösen und damit die Homogenisierung erheblich vorantreiben.

Saugseitig kann ein (nicht dargestellter) Lochblendenkorb dem Rotor-Stator-System 10 vorgeschaltet sein. Dadurch wird das Eindringen von Verunreinigungen und Fremdkörpern weitestgehend verhindert.

Man entnimmt der Fig. 9, daß der Rotor 30 an seiner Unterseite 31 einen rotierenden Sitz bildet oder hat, um eine bevorzugt doppeltwirkende Gleitringdichtung 32 mit ihrem rotierenden Sitz aufzunehmen. Ein rotierender Gegenring 39 mit Schaufeln 49 kann den Produktaustrag unterhalb des Rotors 30 fördern.

Fig. 10 läßt erkennen, daß auf dem Rotor 30 zusätzlich ein den Stator 14 überragender Aufsatz oder Flügel 36 angebracht sein kann, der zum Rotor 30 hin fördert und mithin zum besseren Ansaugen von aufschwimmenden Produkten beiträgt. Außerdem kann eine Dampfzuführeinrichtung 51 vorhanden sein, z. B. in Form einer Bohrung durch die Rotorwelle 43, um die Gleitflächen im Inneren der Gleitringdichtung 32 zur notwendigen Hygiene sicher auf Sterilisationstemperatur zu bringen. Rechts in Fig. 10 ist ein Dampfkanal 53 veranschaulicht, der wahlweise oder zusätzlich an einer Umfangsstelle der Gleitringdichtung 32 gehäusefest angebracht sein kann. In der Ausführungsform von Fig. 11 führt ein solcher Dampfkanai 53 in den Raum der Laufradbefestigung über dem Niveau der Gleitflächen 52 innerhalb der Gleitringdichtung 32. Zumindest Teile der Laufradabdichtung 55 können auf diese Weise mitsteriläsiert werden. Das unterstützt die sichere Entlüftung im Bereich der Gleitflächen 52.

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Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Ausführungsformen beschränkt. Man erkennt vielmehr, daß zahlreiche Varianten möglich sind. So können die Zähne 17 bzw. Ansätze 35, 38 entweder nur in Axiairichtung A oder nur in Radial richtung oder in beiden Dimensionen verjüngt gestaltet sein, aus Gründen vereinfachter Fertigung insbesondere ähnlich steilen Pyramidenstümpfen, doch sind auch unterschiedliche Kombinationen möglich und erfindungsgemäß vorgesehen. Ebenso sind die Form der Schrägflächen 37, die Anzahl und Größe der Flachsegmente 47, die Umfangsverteilung der Zähne 17 bzw. 35, die Formgestaltung des ersten Zahnkranzes 16 und des zweiten Zahnkranzes 18 usw. in vielfältigerweise kombinierbar, zweckmäßig jedoch stets so, daß eine kurze Trapezseite 44 der Statorkanäle einer langen Trapezseite 46 eines Rotoransatzes 35 gegenübersteht (vergleiche Fig. 6b).

Allgemein zeichnet sich eine Homogenisiereinrichtung nach der Erfindung durch ein an einem Behälterboden 12 angeordnetes Rotor-Stator-System 10 aus, bei dem Ansätze 35 eines Rotors 30 achsparalle! zwischen Zähne 17 eines Stators 14 greifen. Als Scherspalte wirkende Kanäle 45 werden beim Rotorumlauf nacheinander freigegeben und verdeckt. Die Statorzähne 17 und/oder die Rotoransätze 35 sind in Querschnitt und/oder Abwicklung gesehen - trapezförmig oder trapezähnlich gestaltet, so daß die Kanäle 45 etwa prisma- oder prismoidförmiges Volumen haben. Die Zähne 17 und/oder Ansätze 35 können unterschiedlich flache Segmente 47 und/oder zur Axialrichtung A geneigte Flächen 37 aufweisen, die zusätzlichen Axialschub und unterschiedliche Durchlaß-Konturen erzeugen. Die Periodizität und Versetzung kann so gewählt sein, daß sich in Umfangsrichtung jeweils die n-ten Kanäle offen gegenüberstehen, wobei bevorzugt &eegr; = 3 oder 4 oder 5 ist. Durch Umienkeinrichtungen 22 neben dem Rotor-Stator-System 10 ist Mischgut einseitig an einen Gehäuseabschluß 21 gegenüber dem Auslaß 23 sowie unter dem Rotor 30 hindurch förderbar; ein Druckausgleicher 27 verhindert störende Kurzschluß-Strömung. An seiner Unterseite 31 hat der Rotor 30 einen rotierenden Gegenring 39 mit Schaufeln 49; er kann oberhalb des Stators 14 Aufsatzflügel 36 aufweisen. Eine doppeltwirkende Gleitringdichtung 32 hat eine Dampfzuführbohrung 51 und/oder zumindest einen Dampfkanal 53 zu Gleitflächen 52 hin.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichen-Liste

	a, b, c, d, e, f	TeiJbilder (von Fig. 7)	Ansatzkranz
	A	Axialrichtung	Ansätze
	W	Axialabstand	Aufsatzflügei
10	Rotor-Stator-System	34	Schrägflächen
11	Rohrstutzen	35	zweiter Ansatzkranz
12	Behälterboden	36	Gegenring
14	Stator	37	Motor
15	Flansch/Innenkorb	38	Flansch
16	erster Zahnkranz	39	Abstandsstücke
17	Zähne	40	Welle
18	zweiter Zahnkranz	41	kurze Trapezseite
19	Flansch/Außenkorb	42	Kanäle
20	Gehäuse	43	lange Trapezseite
21	Abschluß/Innenwandung	44	Flachsegmente
22	Umlenkeinrichtung	45	Gleitringdichtungs-Gehäuse
23	Auslaß	46	Schaufeln
24	Rücklaufleitung	47	Strömungsbeschleuniger (Venturi-Flachdüse)
25	Lager	48	Dampfzuführbohrung Gleitflächen Dampf kanal Laufradabdichtung
26	Lagersitz	49
27 28	Druckausgleicher/Abstreifer Innenspalt	50
29 30 31 32	Außenspalt Rotor Unterseite Gleitringdichtung	51 52 53 55

Claims

Schutzanspräche

1. Homogenisiereinrichtung für fließfähiges, insbesondere hochviskoses Mischgut, z.B, pastöse Massen, mit wenigstens einem Rotor-Stator-System (10), das an oder nahe einem Behälterboden (12) angeordnet ist, an welchem ein mit einem Zahnkranz (16) versehener Stator (14) befestigt und ein Gehäuse (20) vorgesehen ist, das ein Lager (25) mit Gleitringdichtung (32) für einen Rotor (30) mit einem Kranz (34) zahnförmiger Ansätze (35) aufweist, die achsparallel zwischen die Zähne (17) des Stators (14) greifen, wodurch als Scherspalte wirkende Kanäle (45) zwischen Stator (14) und Rotor (30) bei dessen Umlauf nacheinander freigegeben und verdeckt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Statorzähne (17) und/oder die Rotoransätze (35) - in Querschnitt und/oder Abwicklung gesehen - trapezförmig oder trapezähnlich gestaltet sind.

2. Homogenisiereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest ein weiterer Ansatzkranz (38) des Rotors (30) vorhanden ist, der dem Zahnkranz (16) des Stators (14) und/oder einem weiteren Stator-Zahnkranz (18) zugeordnet ist.

3. Homogenisiereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß umfangseitig kurze Trapezseiten (44) der Statorzähne (17) jeweils langen Trapezseite (46) eines Rotoransatzes (35) gegenüberstehen, so daß die zwischen Stator (14) und Rotor (30) gebildeten Kanäle (45) etwa prisma- oder prismoidförmiges Volumen haben.

4. Homogenisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (17) und/oder die Ansätze (35) unterschiedlich flache Segmente (47) aufweisen.

5. Homogenisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne und/oder die Ansätze (35) zur Axialrichtung (A) verschieden gerichtete Flächen (37) aufweisen, die zusätzlichen Axialschub und unterschiedliche Durchlaß-Konturen erzeugen.

6. Homogenisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekennzeichnet durch solche Periodizität und Versetzung der Statorzähne (17) und Rotoransätze (35), daß sich in Umfangsrichtung jeweils die &eegr;-ten Kanäle offen gegenüberstehen, wobei &eegr; eine ganze Zahl ist, bevorzugt &eegr; = 3 oder 4 oder 5.

7. Homogenisiereinrichtung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit einer von dem Gehäuse (20) gebildeten oder daran anschließenden, einen Auslaß (23) aufweisenden Rücklaufleitung (24), dadurch gekennzeichnet, daß durch Umienkeinrichtungen (22) neben dem Rotor-Stator-System (10) Mischgut einseitig an einen Gehäuseabschluß (21) gegenüber dem Auslaß (23) sowie unter dem Rotor (30) hindurch förderbar ist und daß an oder vor dem Auslaß (23) ein Druckausgleicher (27) angeordnet ist, der eine die Mischgut-Umlenkung störende Kurzschluß-Strömung verhindert,

8. Homogenisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (30) an seiner Unterseite (31) Förderorgane hat, namentlich Schaufeln (49) an einem rotierenden Gegenring (39).

9. Homogenisiereinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Rotor-Unterseite (31) und den ihr gegenüberstehenden Gehäuseteilen ein Strömungsbeschleuniger vorgesehen oder durch Formgebung gebildet ist, beispielsweise eine Venturi-Flachdüse (50).

10. Homogenisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Rotor (30) saugseitig ein Sieb, Lochblendenkorb o.dgl. vorgeordnet ist.

11. Homogenisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (30) oberhalb des Stators (14) weitere Axialförderorgane aufweist, z. B. einen Aufsatz (36) oder mehrere Flügel.

12. Homogenisiereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (30) an seiner Unterseite (31) einen rotierenden Sitz (26, 39) für eine doppeltwirkende Gleitringdichtung (32) aufweist oder bildet.

13. Homogenisiereinrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitringdichtung (32) eine Dampfzuführeinrichtung zu Gleit— flächen (52) hin aufweist, z.B. eine Bohrung (51) in der Rotorwelle (43), eine separate Leitung o.dgl.

-147 Homogenisiereinrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitringdichtung (32) zumindest einen Dampfkanal (53) hat, über den Dampf an die Rotor-Befestigung (25, 26) und -Abdichtung (55) leitbar ist.

15. Homogenisiereinrichtung insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 14 zum Homogenisieren von fließfähigem Mischgut, z.B. pastösen Massen, wobei das Mischgut aus einem Behälter durch Scherspalte (z.B. 28, 29) eines Rotor-Stator-Systems (10) hindurch einem Produktauslaß (23) zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzwingung von Mehrfach-Richtungsänderungen auf kurzer Strecke Umienkeinrichtungen (22; 17, 35; 16, 38) vorhanden sind, durch weiche die lokale Energiedichte des Mischgutstroms in den Scherspalten (z.B. 28, 29) über radial, tangential und axial gerichtete Geschwindigkeits-Änderungen maximierbar ist.