DE4142891A1 - Homogenisator und seine verwendung - Google Patents

Homogenisator und seine verwendung

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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Homogenisator und seine Verwendung.
Ein Homogenisator ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 89 12 938.5 bekannt. Dieses umfaßt einen Stator, einen Rotor und eine den Rotor aufnehmende Welle. Stator und Rotor sind zylindrisch ausgebildet und ihre zueinander gerichteten Oberflächen weisen parallel zur Welle, also in axialer Richtung, verlaufende Nuten und mit Bohrungen versehene Stege auf, wobei die Bohrungen in regelmäßigen Abständen und bei nebeneinanderliegenden Stegen jeweils um die Hälfte ihres Abstandes voneinander versetzt angebracht sind. Der Homogenisator soll sich zur Herstellung einer Emulsion aus Dieselkraftstoff und Wasser eignen, deren Partikelgröße 1 µm nicht übersteigt und die eine Standzeit von ca. 10 min aufweist.
Es hat sich gezeigt, daß diese Werte mit dem angesprochenen Homogenisator nicht erreicht werden können. Vielmehr liegt die erreichte Partikelgröße im Bereich von 20-30 µm und die Standzeit beträgt 0,5 min. Eine solche Emulsion ist ungünstig hinsichtlich ihrer Verbrennung und der dabei entstehenden Emissionswerte.
Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Homogenisator bereitzustellen, mit dem eine Dieselkraftstoff-Wasser-Emulsion ohne solche Nachteile hergestellt werden kann.
Erfindungsgemäß wird dies mit dem eingangs erwähnten Homogenisator dadurch erreicht, daß die Nuten und Stege quer zur Welle, also radial-verlaufend, angebracht sind.
Im erfindungsgemäßen Homogenisator ist die Breite des Mahlspalts zwischen Stator und Rotor vorzugsweise konstant. In besonders bevorzugter Ausführungsform kann die konstante Breite je nach Bedarf eingestellt werden.
Im erfindungsgemäßen Homogenisator liegt die Drehzahl des Rotors im für Rotoren von Homogenisatoren üblichen Bereich, vorzugsweise im Bereich von 2500-5000 Upm.
Erfindungsgemaß ist bei dem Homogenisator die einseitig austretende Welle mit einem Simmerring abgedichtet, der auf der drucklosen Seite durch einen Teflonring verstärkt ist. Vorzugsweise sind die aneinandergrenzenden Oberflächen des Simmerrings und des Teflonrings passend aufeinander abgestimmt. Erfindungsgemäß weist der Homogenisator eine oder mehrere, vorzugsweise zwei Zuführungsleitungen für die einzubringenden Stoffe auf.
Der erfindungsgemäße Homogenisator eignet sich zur Herstellung einer Emulsion aus Dieselkraftstoff und Wasser. Der Wasseranteil kann je nach verwendetem Dieselkraftstoff gewählt werden, vorzugsweise beträgt er 10-20%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Emulsion. Zur Herstellung einer solchen werden Dieselkraftstoff und Wasser unter Druck im Bereich von 0,25 bar bis 25 bar in den Homogenisator eingeleitet. Die erhaltene Emulsion weist dann eine Partikelgröße von 1 µm und kleiner auf. Ihre Standzeit liegt bei ca. 8 min.
Es hat sich gezeigt, daß die Standzeit der Emulsion auf mehrere Tage verlängert werden kann, wenn ein Tensid, vorzugsweise mit einem HLB-Wert von ca. 8, der Emulsion oder bereits bei Herstellung der Emulsion im Homogenisator zugegeben wird. Günstigerweise beträgt die Menge des Tensids 0,1-1%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Emulsion.
Eine ähnliche Verlängerung der Standzeit der Emulsion wird erreicht, wenn anstelle des Tensids der Biokatalysator Bioclean (erhältlich bei der Firma Shieer Biotechnology GmbH) zugegeben wird. Günstigerweise beträgt seine Menge 0,1%, bezogen auf das Volumen des eingesetzten Wassers. Von Vorteil ist es auch, das Tensid und den Biokatalysator gemeinsam einzusetzen. Ferner ist es günstig, einen handelsüblichen Ionenstabilisator beizugeben.
Eine erfindungsgemäß hergestellte Emulsion kann also aufgrund ihrer langen Standzeit zwischengelagert werden und braucht nicht sofort verwendet werden. Ferner kann sie nahezu rückstandsfrei im Motor verbrannt werden. Auch führt sie zu einer Brennstoffersparnis von bis zu 15% und vermindert erheblich den Verschleiß an Kolbenringen und Ventilen.
Der erfindungsgemäße Homogenisator kann direkt am Motor des Dieselkraftfahrzeuges angebracht werden. Auch eignet er sich zur Installation in Kesselbrennanlagen. Darüberhinaus findet er in allen Bereichen Anwendung, in denen langzeitbeständige Emulsionen oder Suspensionen gefordert sind, wie in der Kosmetik-, Arzneimittel- und Lebensmittelherstellung.
Ergänzend ist darauf hinzuweisen, daß es der erfindungsgemäße Homogenisator ermöglicht, Dieselkraftstoff auch ohne Wasserzugabe in eine Form zu überführen, deren Verbrennungs- und Emissionswerte günstig sind.
Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Homogenisators ist in den beigefügten Figuren gezeigt. Dabei zeigt
Abb. 1 eine Übersichtszeichnung des Homogenisators,
Abb. 2 den Stator mit Oberflächenstruktur,
Abb. 3 den Rotor mit Oberflächenstruktur,
Abb. 4 Flansch, Eintrittsseite und
Abb. 5 Flansch, Austrittsseite.
Zusammenstellung der Bezugszeichen
E Einlaß
A Auslaß
 1 Rotor
 2 Stator
 3 Flansch Austrittsseite
 4 Flansch Eintrittsseite
 5 Fuß
 6 Kupplung Rotex 38 AI. D
 7 Innensechskantschraube M16×70 (12×)
 8 Dichtring CU 54/49/8
 9 Stopfen 2″
10 Dichtring CU 50/42/2.5
11 EO-Rohrverschraubung NW 35
12 Simmering 62/38/10 BA mit Stützring Viton (1×)
13 Simmering 90/70/10 BA mit Stützring Viton (2×)
14 Nadelaxialkugellager NKX 50 (2×)
15 Innenring IR 45/50/25
16 O-Ring 120×5.3 Viton (2×)
17 Kegel-Schmiernippel AM 10×1

Claims (10)

1. Homogenisator, umfassend Stator, Rotor und den Rotor aufnehmende Welle, wobei Stator und Rotor zylindrisch ausgebildet sind und ihre zueinander gerichteten Oberflächen Nuten und mit Bohrungen versehene Stege aufweisen, wobei die Bohrungen in regelmäßigen Abständen und bei nebeneinanderliegenden Stegen jeweils um die Hälfte ihres Abstandes voneinander versetzt angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten und Stege radial-verlaufend angebracht sind.
2. Homogenisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Mahlspalts zwischen Stator und Rotor konstant ist.
3. Homogenisator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Breite des Mahlspalts je nach Bedarf eingestellt werden kann.
4. Homogenisator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Rotors im Bereich von 2500 Upm bis 5000 Upm liegt.
5. Verwendung des Homogenisators nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung einer Emulsion aus Dieselkraftstoff und Wasser.
6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Emulsion ein Tensid mit einem HLB-Wert von ca. 8 zugegeben wird.
7. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Tensids 0,1 bis 1%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Emulsion, beträgt.
8. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Emulsion der Biokatalysator Bioclean zugegeben wird.
9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Biokatalysators 0,1%, bezogen auf das Volumen des eingesetzten Wassers beträgt.
10. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Emulsion das Tensid nach Anspruch 6 und der Biokatalysator nach Anspruch 8 gemeinsam zugegeben werden.
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