DE490273C

DE490273C - Verfahren und Vorrichtung zum Mischen, Emulgieren, Homogenisieren u. dgl. von Stoffen aller Art bis zum kolloidalen Zustand

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Publication number: DE490273C
Application number: DEH97440D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1924-05-31
Filing date: 1924-05-31
Publication date: 1930-01-27

Description

Verfahren und Vorrichtung zum Mischen, Emulgieren, Homogenisieren u. dgl. von Stoffen aller Art bis zum kolloidalen Zustand Zum Mischen, Emulgieren, Homogenisieren u. dgl. sind eine ganze Reihe Vorrichtungen bekannt geworden. So gibt es Vorrichtungen, in welchen die zu bearbeitenden Stoffe in zwei verschiedenen Zugangsöffnungen verteilt und an den feststehenden Austrittsöffnungen im Gegenstrom unter hohem Druck zusammentreffen.
Eine große Oberfläche der zu mischenden Stoffe wird hier vor der Vereinigung derselben nicht geschaffen, sondern vielmehr durch das Aufeinanderprallen der Stoffe verhindert.
Weiter sind Vorrichtungen bekannt geworden, in welchen zwischen Reibflächen (feststehend und rotierend) die zu bearbeitenden Stoffe in eine feine Schicht ausgebreitet und somit verrieben werden, jedoch findet auch hier eine feine Zerteilung und Schaffung einer großen Oberfläche der einzelnen Stoffe vor ihrer Vereinigung zwischen den Reibflächen nicht statt.
Schließlich sind noch Vorrichtungen bekannt, in welchen nur der eine Stoff beim Mischprozeß einer Vorverteilung unterworfen wird, während der andere Stoff ohne Vorverteilung dem ersteren beigemischt wird.
Augen diesen Vorrichtungen ist der Nachteil gemeinsam, daß mit denselben eine haltbare Emulsion nach technischen und kolloid-chemischen Begriffen nur sehr unwirtschaftlich und mangelhaft erreicht werden kann.
Die vorliegende Erfindung unterscheidet sich von den bisher bekannten im wesentlichen dadurch, daß die zu behandelnden Stoffe vor dem Vereinigen in sehr dünne Schichten zerteilt und die Oberffächenwirkungen der Stoffteilchen aufeinander gleich bei der Vereinigung und vor Eintritt in eine Feinverteilungs- und Verreibungsfläche zu größtmöglicher Wirksamkeit gebracht wird. Diese Ausbreitung der zu bearbeitenden Stoffe in dünne Schichten kann durch viele kleinere runde Reibkörper, insbesondere durch in dem Reibspalt rollende Kugeln, begünstigt werden, wobei dann statt einer schleifenden Reibung zwischen dem sich drehenden und feststehenden Teil der Reibflächen die auch für den Kraftverbrauch günstiger wirkende rollende Reibung tritt. Die Förderung der Stoffe durch die Verteilungsspalte der Lamellen und des Reibspaltes der Reibfläche kann durch Zentrifugalkraft und durch andere Mittel erzeugten Druck erfolgen. Die Wärmezu-und-abfuhr kann beliebig eingerichtet werden.
Die wesentlichen neuen Merkmale der Vorrichtung zur Ausübung des neuen Verfahrens sind die Anordnung von zur Drehachse senkrecht parallel oder winklig gestellten Lamellenringen, die zwischen sich einen oder mehrere feine Durchtrittsspalte zur Vorverteilung der in der Reibfläche weiterzubearbeitenden Stoffe bilden, und dieAnordaung von solchen Lamellen in einem sich drehenden als auch in einem feststehenden Teil, wobei bei umhüllender Anordnung der Lamellen und der Reibflächen insbesondere der als Reibkegel ausgebildete innere Teil sich dreht. Der Abstand der Eintrittsöffnung der Vorverteilungsspalte zwischen den Lamellenringen bis zum Reibspalt und der Reibungsdruck nehmen mit dem Kürzerwerden der Reibflächenlänge vom Vorverteilungsspalt nach dem Austrittsteil und dadurch des zwischen der beweglichen und festen Reibfläche abnehmenden Reibungsdruckes zu, hierdurch möglichst einen gleichen Druck in sämtlichen Schichten zwischen den Lamellen im rotierenden und feststehenden Teil herstellend.
Die Reibfläche kann als Ebene senkrecht oder als Kegelfläche winklig zur Drehachse angeordnet werden. Eine zylindrische Ausbildung der Reibfläche ist nicht vorteilhaft. Die Reibflächen, insbesondere bei ebener Ausbildung, können mit vorspringenden, gegenseitig ineinandergreifenden konischen Ringen ausgebildet werden. Weiter können zwischen feststehendem und rotierendem Teil der Reibfläche auf glatter Fläche oder in rundlaufenden Rillen eine oder mehrere Kugelreihen in axialer bzw. radialer Richtung angeordnet werden. Hierbei werden dann die einzelnen Stoffe statt durch schleifende durch rollende Reibwirkung, die weniger Wärme erzeugt und weniger Kraft bei dem Arbeitsprozeß erfordert, bearbeitet. Die Kugeln wirken dann in der gleichen Weise wie die Vorverteilungsspalte zwischen den Lamellenringen, indem sich die zu bearbeitenden Stoffe aus den Kugeln in dünner Schicht ausbreiten.
Die Vorverteilungsspalte zwischen den Lamellen werden im beweglichen und feststehenden Teil insbesondere gegenüberstehend und auch winklig nach außen geneigt angeordnet.
Die unter Druck stehenden Flächen, insbesondere des beweglichen Teiles, können durch Schaffung eines Gegendruckes auf der anderen Seite ausgeglichen und die Reibflächen durch eine Vorrichtung enger oder weiter aneinandergestellt werden.
Die Einführung der Stoffe kann durch eine oder mehrere gemeinsame oder getrennte Öffnungen zu den Vorverteilungsspalten zwischen den Lamellen unter gleichem oder verschiedenem Druck erfolgen.
Die Abführung erfolgt durch eine zweckentsprechend angeordnete Ablauföffnung.
In den Abb. I und 2 sind einige Ausführungsformen der Vorrichtung beispielsweise gezeichnet und nachstehend beschrieben.
Die Vorrichtung nach Abb. 1 besteht aus einem äußeren feststehenden Gehäuse 1 und einem inneren rotierenden Kegel 2, welche beide miteinander den kegelmantelförmigen Arbeitsreibspalt 3 bilden.
Ein Teil dieses Arbeitsreibspaltes wird von lamellenförmigen Ringen 4 und 5 gebildet, von denen die Lamellen 5 in das feststehende Gehäuse I und die Lamellen 4 in den rotierenden Kegel 2 so eingesetzt sind, daß letztere mit dem Kegel mitrotieren, während die im Gehäuse unbeweglich sind.
Die im Kegel 2 eingesetzten Lamellenringe 4 bilden untereinander feinste Spalte 6. Ebensolche Spalte 7 bilden die Lamellenringe 5 des äußeren Gehäuses I untereinander.
Die zu emulgierenden bzw. homogenisierenden Stoffe werden unter Druck getrennt dem feststehenden Gehäuse durch die Öffnung 8 und dem rotierenden Kegel durch die Öffnung g zugeführt, worauf sie sich durch Löcher IO in den Lamellen im Gehäuse und Löcher II in den Lamellen im Kegel in sämtlichen Vorverteilungsspalten zwischen denselben gleichmäßig verteilen.
Infolge des Druckes müssen die Stoffe durch die Spalte 6 und 7 in feinen ringförmigen Schleiern austreten und prallen hierbei aufeinander.
Infolge der feinsten Zerteilung in den sehr engen Vorverteilungsspalten wird beim Aufeinanderprallen der getrennt zugeführten Stoffe ein inniges Mischungsprodukt erzielt, welches auf dem Wege nach dem Ablaufkanal 12 auf den durch das Gehäuse und den Kegel gebildeten Arbeitsreibflächen des Reibspaltes 3 durch fortwährende Reibung so weit verfeinert wird, daß die beiden zusammengebrachten Stoffe nach einem einzigen Arbeitsgang beim Austritt aus den Reibflächen als kolloidale Emulsion bzw. kolloidales Homogenisat in den Abflußkanal treten.
Die Vorrichtung nach Abb. 2 unterscheidet sich von derjenigen nach Abb. I dadurch, daß die Lamellen als Kegelringe 4 und 5 ausgebildet und übereinandergestülpt sind. Die den Arbeitsreibspalt 3 bildenden Reibflächen können entweder eben sein, oder es können die Lamellen 4 und 5 gegenseitig ineinander eingreifen. Auch der übrige Teil der den Reibspalt 3 bildenden Reibflächen bis zum Austrittskanal 12 kann aus konischen, rundlaufenden Ringen 26 und 27, die in den Nuten des gegenüberliegenden, die Arbeitsreibflächen bildenden Körpers genau passen, gebildet werden.
Auch können die Lamellen sowohl in Abb. I als auch in Abb.2 entweder zylindrisch oder kegelförmig ausgebildet sein.
ATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum Mischen, Emulgieren, Homogenisieren u. dgl. von Stoffen aller Art bis zum kolloidalen Zustand, dadurch gekennzeichnet, daß die zu behandelnden Stoffe jeder für sich einer weitgehendsten Feinverteilung unterworfen, dann die so entstandenen Schleier zusammengebracht werden und sofort der so entstandene Mischschleier einer weiteren Feinverteilung unterworfen wird.

Claims

2. Vorrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks gesonderter Feinverteilung der zu behandelnden Stoffe in dem feststehenden Gehäuse (I) durch feine Spalte unterbrochene Feinverteilungsflächen (5), insbesondere Lamellen, mit einer eine Arbeitsreibfläche bildenden Begrenzungsfläche und ein entsprechend ausgebildeter, sich drehender Teil einer Feinverteilungsvorrichtung (4), insbesondere Lamellen, so angeordnet sind, daß die Zuführung der zu behandelnden Stoffe nach dem vom feststehenden und beweglichen Teil gebildeten Arbeitsreibspalt (3) durch feine, durch die Lamellen hergestellte Vorverteilungsspalte geschieht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Mischung der aus den Vorverteilungsspalten austretenden Stoffschleier und weiterer Feinverteilung dieser Mischschleier und Weiterleitung derselben zwischen den Arbeitsreibflächen ein insbesondere kegelförmig nach dem Austritt sich erweiternder schmaler Spalt (3) angeordnet ist, dessen Arbeitsreibflächen zum Teil durch die Lamellen der im feststehenden bzw. im beweglichen Teil angeordneten Vorverteilungsvoirichtungen (4 und 5) gebildet werden.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsreibflächen in einer zur Drehungsachse zweckmäßig winkligen, gegebenenfalls auch etwa rechtwinkligen Ebene liegen, während die V6rverteilungsspalte zwischen den konzentrisch kegelig oder zylindrisch ausgebildeten Lamellen in gerader Richtung oder im Winkel an den Arbeitsreibflächen aufeinandertreffen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Arbeitsreibflächen durch ineinandergreifende konische Ringe gebildet werden, insbesondere in der Form, daß die Lamellen des feststehenden Teiles in die des beweglichen Teiles eingreifen.

6. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwecks ungehinderten Ausflusses der zugeführten Stoffe aus allen Spalten längs der Arbeitsreibflächen die Durchflußöffnungen in den Lamellen verschieden groß sowie die Spalten verschieden lang derart angeordnet sind, daß die vom Abflußkanal weiter entfernten Spalten gegenüber den näheren einen größeren Druck gestatten, als die Reibungswiderstände längs der Arbeitsreibflächen betragen.