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Vorrichtung zum Emulgieren trockener und flüssiger Stoffe Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Emulgieren trockener und flüssiger Stoffe,
bei welcher die Stoffe zwecks Erzeugung einer wirbeligen Strömung unter die Einwirkung
der Schleuderkraft gesetzt werden. Bei bekannten Vorrichtungen dieser Art sind in
einem zur Aufnahme der zu emulgierenden Stoffe dienenden Behälter sich drehende
Scheiben angeordnet, welche mit Oberflächenerhöhungen versehen sind, um nach Art
eines Rührwerkes die Stoffe einer innigen Durchmischung zu unterwerfen. Die Gestaltung
der sich drehenden Scheiben ist meistens so gewählt, daß die Stoffe unter gleichzeitiger
ringförmiger Ausbreitung eine kreisende Bewegung erhalten. Diese ringförmige Ausbreitung
ist jedoch für die angestrebte Wirkung unerwünscht, weil die zu behandelnde Mischung
infolge der Schleuderwirkung in ihre einzelnen Bestandteile von unterschiedlichen
spezifischen Gewichten zerlegt wird.
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Die Erfindung bezweckt die Schaffung emer verbesserten Vorrichtung,
mit deren Hilfe unter Vermeidung einer ringförmigen Ausbreitung und ohne rührwerkartige
Wirkung eine innigere Durchmischung erzielt wird als bisher. Das wesentlichste Erfindungsmerkmal
besteht darin, daß die zu emulgierenden Stoffe mehreren um eine gemeinsame Achse
kreisenden und sich im wesentlichen radial dazu erstreckenden geschlossenen Kanälen
mit mehrfach sich ändernder Richtung zugeführt werden, deren Austrittsenden verengt
sind.
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Nach der Erfindung sind ferner Mittel vorgesehen, um in den durch
diese Kanäle sich bewegenden Strömen starke Wirbelungen hervorzurufen.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind in der nachfolgenden Beschreibung
der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele erläutert.
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Fig. I zeigt im axialen Schnitt eine Ausführungsform der Vorrichtung.
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Fig. 2 ist ein Grundriß der als Unterlage für die kreisenden Kanäle
dienenden Platte.
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Fig. 3 zeigt die gleiche Platte im Schnitt in Verbindung mit ihrer
Achse.
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Fig. 4 zeigt im Grundriß und im Schnitt den die Kanäle aufweisenden
Schleuderring.
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Fig. 5 und 6 zeigen im Grundriß bzw. im Schnitt die die Kanäle nach
oben hin abdeckende Platte mit der zur Zuführung der zu behandelnden Stoffe dienenden
Hülse.
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Fig. 7 zeigt den Hauptteil einer anderen Ausführungsform der Vorrichtung
im Schnitt.
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Fig. 8 zeigt eine Einzelheit der in Fig. 7 dargestellten Vorrichtung
im Schnitt.
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Fig. 9 zeigt den Hauptteil der Vorrichtung nach Fig. 7 in einer schematischen
Grundrißdarstellung.
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Bei der in den Fig. I bis 6 dargestellten Ausführungsform der Vorrichtung
ist I der
Ständer und 2 die Antriebswelle, deren Lager in bekannter
Weise von einer nachgiebigen Platte 3 getragen wird. Der untere Teil der Vorrichtung
ist von der üblichen Bauart und der Übersicht halber weggelassen. Auf der Welle
2 ist mittels einer Stiftschraube 6 eine Hülse 4 befestigt. In das obere Ende der
Hülse 4; welches über das obere Ende der Welle 2 hinausragt, mündet ein Einlaßrohr
7 für die zu emulsionierende Mischung. Die Hülse 4 trägt an ihrem unteren Ende mittels
eines radialen Flansches 5 eine ringförmige Platte 8, deren Ausgestaltung aus den
Fig. 2 und 3 ersichtlich ist. Diese ringförmige Platte 8 bildet mit einer zweiten
darüber angeordneten ringförmigen Platte 10 einen geschlossenen Behälter. Beide
Platten 8 und 10 werden mittels einer Zentrierung g gegenseitig genau in Lage gehalten.
Eine auf der oberen Seite der Bodenplatte 8 angeordnete ringförmige Vertiefung 13
dient zur Aufnahme eines Ringes 14, der in der Fig. 4 näher veranschaulicht ist.
Die Nabe 15 der Bodenplatte 8 ist mit vier Kanälen versehen, welche in die ringförmige
Vertiefung 13 münden. Die äußere Begrenzungswand I7a dieser ringförmigen Vertiefung
13 ist mit einer gleichen Anzahl von Auslaßöffnungen I7 versehen. Diese Auslaßöffnungen
werden vorzugsweise durch die Wand I7a radial durchdringende Schlitze gebildet,
die in der Mitte der Wand I7a durch axiale Bohrungen 17b o. dgl. erweitert sind.
Auf zwei zueinander senkrechten Durchmessern ist der Ring 14 mit Durchbrechungen
18 versehen, wobei je drei Durchbrechungen r8 in gleichen Abständen auf einer Ringbreite
nacheinander angeordnet sind. Der Ring 14 wird derart in die ringförmige Vertiefung
I3 eingesetzt, daß mit jedem Kanal6 drei Durchbrechungen 18 in einer Flucht liegen.
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Wie aus Fig. I hervorgeht, ist der Ring 14 genau in die Vertiefung
13 eingepaßt. Je zwei benachbarte Durchbrechungen 18 sind durch eine abwechselnd
auf der einen und der anderen Seite des Ringes 14 angeordnete radiale Nut miteinander
verbunden, so daß labyrinthförmige Gänge 19 entstehen, welche die Fortsetzung der
Kanäle I6 bilden (Fig. I). Diese Labyrinthgänge münden in die Auslaßöffnungen 17
der Wand 1 7. An dem Boden des Ringkanals I3 können außerdem noch ringförmige Rillen
20 vorgesehen sein (Fig. 3 und 4). Der Schleuderring 14 ist zwischen den Ringplatten
8 und 10 eingeklemmt, so daß er sich relativ zu diesen nicht drehen kann. Der axiale
Flansch 21 der oberen Ringplatte 10 greift in die Zentrierung g der unteren Platte
8. Zum Zusammenhalten der beiden Platten 8 und 10 dient eine Mutter 12, welche auf
das obere Ende der Hülse 4 aufgeschraubt ist. An der oberen Platte 10 können ebenso
wie an dem der unteren ringförmige Rillen 24 angeordnet sein. An vier verschiedenen
Punkten seines Umfanges ist der axiale Flansch 21 der Platte 10 mit Durchbrechungen
versehen, die mit den Kanälen 16, den Gängen 19 und den Auslaßöffnungen 17 in einer
Flucht liegen. In diese Durchbrechungen können Madenschrauben 25 eingesetzt sein,
welche mit Abflachungen versehen sind und infolgedessen zwischen sich und den Durchbrechungen
Durchlaßkanäle frei lassen. Unmittelbar über dem oberen Ende der Welle 2 ist die
Hülse 4 mit Durchlaßöffnungen 26 versehen (Fig. I und 3), durch welche die mittels
der Leitung 7 zugeführte Mischung in den ringförmigen Kanal 27 zwischen den Hülsen
4 und 11 eintritt, aus denen sie dann in die Kanäle 16 gelangt. Um den Mischvorgang
zu beschleunigen, wird zweckmäßig eine Anzahl radialer Flügel oder Rippen vorgesehen,
die entweder an der Innenwand der Hülse II oder der Außenwand der Hülse 4 angeordnet
sein können. Derartige Rippen sind in Fig. 6 dargestellt und mit 28 bezeichnet.
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Die Wirkungsweise der Vorrichtung ist folgende.
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Die zu behandelnde Flüssigkeit, beispielsweise eine aus Milchpulver,
heißem Wasser und Butter in gewünschten Mengenverhältnissen zusammengesetzte Mischung,
wird durch die Leitung 7 dem Raum 29 zugeführt, gelangt aus diesem durch die tSffnungen
26 in den Ringraum 27 und danach durch die Ka-Kanäle 16, die Labyrinthgänge 19 zu
den Offzungen 17 und tritt schließlich durch die Madenschrauben 25 aus. Während
ihres Weges wird die Flüssigkeit in eine unregelmäßige Strömung versetzt, in dem
ihre Strömungsrichtung mehrmals plötzlich geändert wird. Beim Durchtritt wird in
der Flüssigkeit mittels der plötzlichen Erweiterung der Durchlaßschlitze durch die
axialen Bohrungen eine Wirbelbewegung erzeugt. Die Drosselwirkung in den verschiedenen
Teilen der Kanäle, verbunden mit der mehrfachen Richtungsänderung des Stromes und
der Wirbelbewegung im den Auslaß öffnungen, fördert die beabsichtigte Emulsionswirkung
außerordentlich.
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Die austretende Emulsion wird in einen Behälter 30 aus Blech o. dgl.
gesammelt, welcher von dem Ständer I in der üblichen Weise getragen wird. Dieser
Behälter ist mit einem Auslaßrohr 31 versehen. Ein weiterer Behälter 32 ist über
dem Behälter 30 0 angeordnet und zentral mit einem die Hülse II umgreifenden rohrförmigen
Bodenansatz 33 und einem Deckel 34 versehen. Dieser letztere
Behälter
dient dazu, jede überschüssige Menge der Flüssigkeit, die in der Vorrichtung nicht
verarbeitet werden kann und daher durch den um das untere Ende des Einlaßrohres
7 gebildeten Zwischenraum aus der Hülse 4 ausläuft, aufzunehmen und ist mit einem
Auslaßrohr 35 versehen. Der zentrale Rohransatz 33 trägt am oberen Ende eine Kappe
36, welche zwischen sich und dem umlaufenden Teil der Maschine einen feinen Spalt
läßt. In dem Behälter 30 sind Hemmplatten 30a angeordnet, um eine kreisende Bewegung
der fertig verarbeiteten Emulsion zu verhindern.
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Vielfach ist es erforderlich, die Emulsion vor ihrem Austritt durch
die Röhre 31 mit Luft zu durchsetzen, beispielsweise in dem Falle, wenn Sahne aus
ihren Bestandteilen hergestellt oder Eiskreme erzeugt werden soll. Das Durchsetzen
mit Luft kann auf verschiedene Weise erzielt werden. Beispielsweise können nicht
dargestellte Flügel oder Schaufeln vorgesehen sein, welche innerhalb des Behälters
30 umlaufen und durch den zentralen Rohransatz 33 einen Luftstrom ansaugen, der
durch das Auslaßrohr 3I wieder abgeführt wird. Dieser Luftstrom und damit die Durchsetzung
der Emulsion mit Luft kann auf verschiedene Weise geregelt werden, beispielsweise
dadurch, daß die Größe des Spieles zwischen der Kappe 36 und der umlaufenden Hülse
II verändert wird. Statt dessen kann auch das Auslaßrohr 35 des Überlaufbehälters
32 mit einer hängenden Verschlußklappe 37 versehen sein, welche einen Ausfluß der
überschüssigen Mischung zuläßt und die Luftmenge, welche in das Innere des Uberlaufgefäßes
und infolgedessen auch in das zentrale Rohr 33 eintreten kann, begrenzt. Die Menge
der in den Überlaufbehälter eintretenden Luft kann mittels der Schraube 38 durch
Veränderung der Stellung der Klappe 37 geregelt werden.
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Bei einer anderen Ausführungsform kann das Rohr 35 in einen eine
Flüssigkeit enthaltenden Behälter münden, so daß durch dieses Rohr 35 keine Luft
in den Überlaufbehälter gelangen kann. In dem Falle wird zweckmäßig eine Luftleitung
39 durch den Deckel 34 in den Rohransatz 33 geführt, welcher an seinem äußeren Ende
mit einem Regulierventil 40 versehen ist, so daß die pro Zeiteinheit durch das Rohr
33 in den Behälter 30 eintretende Luftmenge geregelt werden kann.
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Um die sekundliche Durch- bzw. Ausflußmenge der Emulsion zu regeln,
können die Madenschrauben in dem Flansch 2 gegen andere ausgewechselt werden, welche
mit anders bemessenen Abflachungen versehen sind. Die an den Teilen 8 und 10 angeordneten
Rillen 20 und 24 dienen in gleicher Weise wie eine Labyrinthdichtung dazu, um die
Undichtheit zu verringern.
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Bei einer etwas abgeänderten Ausführungsform der Erfindung (Fig.
7 bis 9) wird von der Welle 2 ein Gehäuse 41 getragen, an dessen unterem erweiterten
Teil 42 eine Reihe radialer Röhren 43 angeschraubt ist.
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In Fig. 9 sind vier Röhren 43 dargestellt.
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In diesen Röhren sind zylindrische Zapfen 44 angeordnet, von denen
jeder mit einer Reihe von Bohrungen 45 versehen ist. Je zwei benachbarte Bohrungen
45 sind abwechselnd an dem einen und dem anderen Ende durch axiale Nuten miteinander
verbunden, so daß in ähnlicher Weise wie bei dem oben beschriebenen Ring 14 Labyrinthgänge
gebildet werden. Die äußerste Bohrung46 des Zapfens 44 steht mit einem von dem äußeren
Ende des letzteren ausgehenden Längsschlitz 46a in Verbindung, der in der Nähe seines
offenen äußeren Endes durch eine radiale Bohrung des Zapfens 44 erweitert ist. Durch
diese Erweiterung wird in der durch den Schlitz 46a austretenden Flüssigkeit eine
Wirbelbewegung erzeugt.
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Die Enden der Rohre 43 sind mit Gewindebohrungen versehen, in denen
mit Abflachungen versehene Madenschrauben47 eingeschraubt sind, so daß die Emulsion
durch den zwischen der Abflachung einer jeden Madenschraube47 und der Gewindebohrung
gebildeten Kanal austreten kann. Der Zapfen 44 ist in Fig. 8 in einer Einzeldarstellung
im Längsschnitt näher erläutert.
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Die in die Vorrichtung eintretende Luft wird zweckmäßig durch ein
Filter hindurchgeleitet, um sie von Staubteilchen zu reinigen und gleichzeitig zu
sterilisieren. Ozon oder irgendein anderes gas- oder dampfförmiges Medium kann in
den Luftstrom hineingeleitet werden und durch das Entnahmerohr für die Emulsion
in das Kühlgefäß und von da in die Atmosphäre austreten. Die Luft kann auch in den
Emulsions- oder Überlaufgefäßen sterilisiert werden und in eine Kreislaufströmung
versetzt werden. Ozon oder ein anderes gas- oder dampfförmiges Medium kann gegebenenfalls
auch dazu dienen, den Geschmack der Emulsion zu veredeln, oder auch zur Sterilisierung
und Desinfektion verwendet werden.