DE4423796A1

DE4423796A1 - Mehrstufiger Homogenisator mit hydraulischer Verstellung

Info

Publication number: DE4423796A1
Application number: DE4423796A
Authority: DE
Inventors: Heiner Kaphengst; Bernhard Kuder; Holger Petersen
Original assignee: BRAN and LUEBBE; Bran und Luebbe GmbH
Current assignee: BRAN and LUEBBE; SPX Flow Technology Germany GmbH
Priority date: 1994-07-01
Filing date: 1994-07-01
Publication date: 1996-01-04

Description

Die Erfindung betrifft einen Mehrstufen-Homogenisator, insbesondere für den Aufschluß von Mikroorganismen oder anderen mikrobiologischen Strukturen, mit einem feststehenden Teil, mit einem Zuführkanal, mit einem in seiner Lage zum feststehenden Teil verstellbaren ersten Stempel und einem konzentrisch zum ersten Stempel angeordneten zweiten ringförmigen Stempel, wobei zwischen dem feststehenden Teil und den Stempeln Ringspalte gebildet sind, mit konzentrisch zum Zuführkanal umlaufenden Messerkanten an dem Stempel oder an dem feststehenden Teil, mit einer Kammer im Anschluß an den Ringspalt und mit einer Ablaufleitung aus der Kammer.

Ein derartiges Ventil ist aus der DE 38 18 237 bekannt. Diese Schrift läßt jedoch im Dunkeln, wie die Stempel unabhängig voneinander hydraulisch zur Einstellung des Ringspaltes zustellbar sind.

ufgabe der Erfindung ist es, ein mehrstufiges, insbesondere zweistufiges Homogenisierventil anzugeben, das unabhängig voneinander hydraulisch zustellbar ist.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der äußere ringförmige Stempel als Ringkolben ausgebildet ist, der einen zweiten Druckraum begrenzt.

Auf diese Weise wird die ringartige Form des äußeren Stempels als Kolben genutzt, so daß der von diesem begrenzte Druckraum und das darin enthaltene Druckmedium direkt den Stempel in Richtung auf den feststehenden Teil drängen kann. Je nach Beaufschlagung des Druckraumes mit unterschiedlichem Druck kann der Spalt der dem ringförmigen Stempel zugeordneten Ringschneide verändert werden.

Wenn der erste Stempel den zweiten Stempel mit seinem zugeordneten Druckraum in ganzer Länge durchsetzend ausgebildet ist, ergibt sich eine besonders günstige konstruktive Lösung, die es ermöglicht, mit geringem Aufwand dem ersten Stempel einen eigenen Druckraum zuzuordnen.

In den verschiedenen Druckräumen lassen sich auch unterschiedliche Drücke einstellen, wenn der erste Druckraum vom zweiten Druckraum durch eine Dichtung getrennt ist.

Die Maßnahme, daß der Stempel, insbesondere der erste Stempel, geteilt ausgebildet ist, in einen Kolbenabschnitt und einen Stempelabschnitt, erlaubt es, je nach Wahl des Kolbendurchmessers bei gleichem Anstelldruck unterschiedliche Anstellkräfte auf den ersten Stempel auszuüben.

Bei etwaigem Versagen der Dichtungen wird ein Vermischen der Druckflüssigkeit mit der zu homogenisierenden Flüssigkeit dadurch vermieden, daß zwischen festem Teil und zweitem Stempel ein erster ringförmiger Leckagehohlraum angeordnet ist, mit einer Verbindungsleitung nach außen.

Demselben Zweck dient die Maßnahme, daß zwischen zweitem Stempel und erstem Stempel ein zweiter ringförmiger Leckagehohlraum vorgesehen ist, der vorzugsweise mit dem ersten Leckagehohlraum verbunden ist.

Dadurch, daß zwischen festem Teil und erstem Stempel ein dritter ringförmiger Leckagehohlraum vorgesehen ist, wird der Leckagehohlraum auch belüftet, so daß Volumenänderungen im Leckagehohlraum die Druckverhältnisses unbeeinflußt lassen.

Für den Fall, daß weitere Homogenisierstufen zusätzlich wünschenswert sind, ergibt sich eine günstige Bauweise des Homogenisators dann, wenn mehrere konzentrische Stempel vorgesehen sind, wobei der Stempel mit kleinerem Durchmesser länger als der Stempel mit größerem Durchmesser ausgebildet ist, und jedem Stempel ein eigener ringförmiger Druckraum zugeordnet ist, dessen innere Ringraumfläche durch den Stempel mit kleinerem Durchmesser gebildet ist.

Die Erfindung wird in einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf eine Zeichnung beschrieben, wobei weitere vorteilhafte Einzelheiten den Figuren der Zeichnung zu entnehmen sind. Funktionsmäßig gleiche Teile sind dabei mit denselben Bezugszeichen versehen.

Die Figuren der Zeichnung zeigen im einzelnen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine bevorzugte Ausführungsform einer Doppelschneiden-Homogenisiervorrichtung und

Fig. 2 ein Hydraulikschema zur Ansteuerung der Doppelschneiden-Homogenisiervorrichtung.

In Fig. 1 bezeichnet 1 den feststehenden Teil eines Homogenisators. Zum leichteren Austausch ist Teil 1 ringförmig mit einem zentrisch angeordneten Zuführkanal 2 geformt, so daß es innerhalb einer Bohrung 3 des ebenfalls feststehenden Gehäuses 4 als Sitz mit der Sitzfläche 5 für einen ersten zentrischen Stempel 6 und einen konzentrisch zum ersten Stempel 6 angeordneten zweiten Stempel 7 dient. Die Stirnflächen der Stempel 6 und 7 nehmen im Betrieb eine Lage ein, die von der Sitzfläche 5 des Teils 1 beabstandet ist, so daß zwischen den Kanten der Stempel und dem feststehenden Teil 1 Ringspalte gebildet werden.

Diese Ringspalte werden außen von einem Prallring 8 eine Kammer 9 bildend umfaßt, die mit einer Ablaufleitung 10 verbunden ist.

Der erste Stempel 6 durchsetzt den zweiten Stempel 7 auf seiner ganzen Länge und ragt noch über dessen Ende hinaus. Das dem Zuführkanal 2 abgewandte Ende des ersten Kolbens 6 wird von einem Steuerkolben 11 beaufschlagt, der in einem durch Trennfuge 12 vom Gehäuse 4 getrennten Zylindergehäuse 13 gelagert ist.

Der Steuerkolben 11 bildet mit dem Zylindergehäuse 13 einen ersten Druckraum 14 mit Anschlußöffnung 15 für die hydraulische Ansteuerung der ersten Homogenisierstufe, die der vom ersten Stempel 6 gebildete Ringspalt darstellt.

Der konzentrisch zum ersten Stempel 6 angeordnete zweite Stempel 7 schließt mit seiner, dem Zuführkanal abgewandten stirnseitigen Ringfläche einen zweiten Druckraum 16 ab. Dieser ist mit der Anschlußöffnung 17 der hydraulischen Steuerung für die zweite Homogenisierstufe verbunden. Die zweite Homogenisierstufe wird vom Ringspalt der Kante des zweiten Stempels 7 gebildet. Der ringförmige Druckraum 16 wird innen von der zylindrischen Fläche des ersten Kolbens 6 begrenzt.

Zwischen dem ersten Druckraum 14 und dem zweiten Druckraum 16 sind mehrere Dichtungen 18, 21 vorgesehen. Dichtungen 18 und 21 schließen einen dritten zweiteiligen Leckagehohlraum 20 mit je einer Öffnung 19, 22 zur Atmosphäre ein.

Zusätzlich sind zwischen zweitem Stempel 7 und feststehenden Gehäuseteil 4 Dichtungen 23 und 24 vorgesehen, die zwischen dem zweiten Stempel 7 und dem feststehenden Gehäuseteil 4 einen ersten Leckagehohlraum mit einer Öffnung 26 ebenfalls zur Atmosphäre begrenzen.

Dabei ist Gehäuseteil 46 funktional zum feststehenden Gehäuseteil 4 gehörig zu betrachten.

Weitere im Dichtspalt zwischen zweitem und erstem Stempel angeordnete Dichtungen 27 und 28 schließen einen zweiten ringförmigen Leckagehohlraum 29 ein, der über Bohrung 30 mit dem Leckagehohlraum 25 verbunden ist.

Der feststehende Gehäuseteil 4 ist mittels Schrauben 31 fest auf einem Zylinderblock 32 befestigt, in dessen Bohrung 3 beispielsweise ein Kolben den erforderlichen Druck für das zu homogenisierende Medium aufbaut.

Das Homogenisierventil wird durch Anschlußöffnung 17 und Anschlußöffnung 15 mit Druckmedium unter bestimmten Druck beaufschlagt. Das in den Druckräumen 14 und 16 anstehende Druckmedium versucht den ersten Stempel 6 und den zweiten Stempel 7 in Richtung zur Sitzfläche 5 des feststehenden Teils 1 zu drängen.

Diese hydraulischen Kräfte werden durch das in Bohrung 3 unter Druck anstehende zu homogenisierende Medium überwunden, so daß sich zwischen dem ersten und zweiten Stempel und der Sitzfläche 5 des festen Teils 1 Spalte bilden, durch die das zu homogenisierende Medium aus Bohrung 3 durch Zuführkanal 2 hindurchtritt bis es von der zylindrischen Prallfläche des Prallrings 8 in Richtung zur Ablaufleitung 10 umgelenkt wird und durch Ablaufleitung 10 das Homogenisierventil verläßt.

Fig. 2 zeigt schematisch eine zur Ansteuerung des Homogenisators geeignete hydraulische Schaltung. Die Leitungen für das zu homogenisierende Medium sind der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt. Mit 33 ist lediglich ein Manometer bezeichnet, das zur Anzeige des Drucks im anstehenden zu homogenisierenden Medium vorgesehen ist. Manometer 34 zeigt den an Anschlußöffnung 17 anstehenden Hydraulikdruck an, während das Manometer 35 den an Anschlußöffnung 15 anstehenden Hydraulikdruck für die erste Stufe anzeigt. Die mit Anschlußöffnung 17 verbundene Hydraulikleitung 36 bzw. die mit Anschlußöffnung 15 verbundene Hydraulikleitung 37 werden aus Hydraulikaggregat 38 über Druckbegrenzungsventile 39 bzw. 40 versorgt. Der in den Hydraulikleitungen 36 bzw. 37 aufzubauende Druck kann durch Druckeinstellventile 41 bzw. 42 eingestellt werden, die über Leitungen 43 und 44 mit dem Rücklauf 45 des Hydraulikaggregats 38 verbunden sind.

Auf diese Weise ist ein Mehrscheiden-Homogenisator geschaffen, dessen Homogenisierstufen einzeln hydraulisch zustellbar sind.

Bezugszeichenliste

1 feststehender Teil (Sitz)
2 Zuführkanal
3 Bohrung
4 Gehäuse
5 Sitzfläche
6 erster Stempel
7 zweiter Stempel
8 Prallring
9 Kammer
10 Ablaufleitung
11 Steuerkolben
12 Trennfuge
13 Zylindergehäuse
14 erster Druckraum
15 Anschlußöffnung
16 zweiter Druckraum
17 Anschlußöffnung
18 Dichtung
19 Öffnung
20 dritter Leckagehohlraum
21 Dichtung
22 Öffnung
23 Dichtung
24 Dichtung
25 erster Leckageraum
26 Öffnung
27 Dichtung
28 Dichtung
29 zweiter Leckagehohlraum
30 Bohrung
31 Schraube
32 Zylinderblock
33 Manometer
34 Manometer
35 Manometer
36 Hydraulikleitung
37 Hydraulikleitung
38 Hydraulikaggregat
39 Druckbegrenzungsventil
40 Druckbegrenzungsventil
41 Druckeinstellventil
42 Druckeinstellventil
43 Leitung
44 Leitung
45 Rücklauf
46 Gehäuseteil
47 Führungsring

Claims

1. Mehrstufen-Homogenisator, insbesondere für den Aufschluß von Mikroorganismen oder anderen mikrobiologischen Strukturen, mit einem feststehenden Teil (1, 4), mit einem Zuführkanal (2), mit einem in seiner Lage zum feststehenden Teil verstellbaren ersten Stempel (6) und einem konzentrisch zum ersten Stempel (6) angeordneten zweiten ringförmigen Stempel (7), wobei zwischen dem feststehenden Teil (1) und den Stempeln (6, 7) in Betrieb Ringspalte gebildet sind, mit konzentrisch zum Zuführkanal (2) umlaufenden Messerkanten an den Stempeln (6, 7) oder an dem feststehenden Teil (1), mit einer Kammer im Anschluß an den Ringspalt und mit einer Ablaufleitung aus der Kammer, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Stempel (7) als Ringkolben ausgebildet ist, der einen zweiten Druckraum (16) begrenzt.

2. Mehrstufen-Homogenisator nach Anspruch 1, da durch gekennzeichnet, daß der erste Stempel (6) den zweiten Stempel (7) mit seinem zugeordneten Druckraum (16) in ganzer Länge durchsetzend ausgebildet ist.

3. Mehrstufen-Homogenisator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem ersten Stempel (6) ein erster Druckraum (14) zugeordnet ist.

4. Mehrstufen-Homogenisator nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Druckraum (14) vom zweiten Druckraum (16) durch Dichtungen (18, 21) getrennt ist.

5. Mehrstufen-Homogenisator nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Stempel, insbesondere der erste Stempel (6), geteilt ausgebildet ist, in einen Kolbenabschnitt (11) und einen Stempelabschnitt (6).

6. Mehrstufen-Homogenisator nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekenn zeichnet, daß zwischen festem Teil (1, 4) und zweitem Stempel (7) ein erster ringförmiger Leckagehohlraum (25) angeordnet ist, mit einer Öffnung (26) nach außen.

7. Mehrstufen-Homogenisator nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, dadurch gekenn zeichnet, daß zwischen zweitem Stempel (7) und erstem Stempel (6) ein zweiter ringförmiger Leckagehohlraum (29) vorgesehen ist, der vorzugsweise mit dem ersten Leckagehohlraum (25) verbunden ist.

8. Mehrstufen-Homogenisator nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, oder 7, dadurch gekenn zeichnet, daß zwischen festem Teil (4) und erstem Stempel (6) ein dritter ringförmiger Leckagehohlraum (20) vorgesehen ist.

9. Mehrstufen-Homogenisator nach Anspruch 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, dadurch gekenn zeichnet, daß zwischen Kolbenteil (11) und festem Teil ein vierter ringförmiger Leckagehohlraum (46) vorgesehen ist.

10. Mehrstufen-Homogenisator nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere konzentrische Stempel (6, 7) vorgesehen sind, wobei der Stempel (6) mit kleinerem Durchmesser länger als der Stempel (7) mit größerem Durchmesser ausgebildet ist, und jedem Stempel (7) mit größerem Durchmesser ein eigener ringförmiger Druckraum (16) zugeordnet ist, dessen innere Ringraumfläche durch den Stempel (6) mit kleinerem Durchmesser gebildet ist.