DE60307741T2

DE60307741T2 - Verfahren und Verarbeitungsgerät for Flüssigkeiten

Info

Publication number: DE60307741T2
Application number: DE60307741T
Authority: DE
Inventors: c/o M Technique Co. Masakazu Enomura
Original assignee: M Technique Co Ltd
Current assignee: M Technique Co Ltd
Priority date: 2002-07-16
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2007-08-23
Anticipated expiration: 2023-07-17
Also published as: DE60307741D1; CN1483515B; US7278592B2; EP1382380B1; US7131604B2; US20040032792A1; ATE337085T1; EP1382380A1; CN1483515A; US20060266847A1

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verarbeitungsgerät und -verfahren für Flüssigkeiten und eine Entlüftungsvorrichtung mit dem Gerät.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Zu Beginn wird der herkömmliche Stand der Technik für die Vorgänge des Dispergierens und des Emulgierens beschrieben.
Dispergiersysteme, die allgemein „Medienmühle" genannt werden, sind weithin in den Produktionssystemen für Beschichtungsmedium, Farben, magnetische Materialien, Flüssigkristallfarbfilter, Medikamente, Kosmetika, Parfums, Nahrungsmittel usw. verwendet worden. Dieses spezifische Dispergiersystem ist dafür vorgesehen, eine gewünschte Dispersion eines gerade verarbeiteten Fluids durch Rühren des gerade verarbeiteten Fluids in der Dispergierkammer, die mit Perlen, Sand oder Kugeln als sogenannten Medien, um zum Dispergieren eine Scherkraft und einen Aufprall auf das Fluid auszuüben, gefüllt ist, zu erreichen.
Als ein erster Nachteil, der bei diesem System besteht, kann während des Vorgangs Reibung zwischen den Medien, zwischen den Medien und den Rührschaufeln des Geräts, zwischen den Medien und der Innenseite eines Behälters einige von den genannten Gegenständen abgeschliffene Späne mit sich bringen, die als Verunreinigung in das Fluid gemischt werden. Im Ergebnis dessen sind ein häufiger Ersatz des Verlusts auf Grund der Reibung mit frischen Medien und Austausch von Teilen notwendig, was folglich zusätzliche Mühen und dementsprechend Kosten zur Folge hat.
Ein zweiter Nachteil ist, daß das Ausüben einer stärkeren Scherkraft oder die Forderung eines kleineren Teilchendurchmessers die Verwendung von Medien mit kleinerem Durchmesser als bei denen in der Vergangenheit erfordert, zum Beispiel wird häufig Gebrauch gemacht von feinen Medien in der Größe von 0,05 oder 0,1 mm Durchmesser, und es gibt eine Tendenz, nach Medien mit verhältnismäßig kleinem Durchmesser zu suchen. Je kleiner der Mediendurchmesser jedoch ist, desto kleiner die Masse jedes Mediums, was eine Abnahme des dispergierbaren Viskositätsbereichs des zu verarbeitenden Fluids verursachen kann, mit der Folge, daß nur eine Substanz mit niedriger Viskosität anwendbar ist.
Inzwischen sind neben der Medienmühle eine Walzenmühle und eine Kolloidmühle bekannt.
Die Kolloidmühle wirkt so, daß sie dem zu bearbeitenden Fluid dadurch eine Scherkraft mitteilt, daß das Fluid durch den zwischen zwei aufeinandergelegten Scheiben gebildeten Zwischenraum geführt wird. In diesem Fall kann die Breite des Zwischenraums durch einen Einstellgriff mechanisch festgelegt werden, aber das verwendete Gerät ist nur in der Lage, auf ein Niveau von wesentlich mehr als mehreren Dutzend Mikrometer einzustellen (es war keine Einstellung auf ein Niveau von weniger als 10 Mikrometer möglich). Eine weitere Verringerung der Breite kann die Gefahr einer ernsthaften Störung wegen der Berührung der Scheiben hervorbringen, wie sie bei thermischer Ausdehnung oder Unrundheit der Rotationswelle auftritt.
Die Walzenmühle wirkt so, daß sie dadurch eine Scherkraft auf das zu bearbeitende Fluid ausübt, daß zwei oder drei Walzen mit unterschiedlichen Drehzahlen bzw. in unterschiedlichen Richtungen gedreht werden. Die Breite des Zwischenraums zwischen den Walzen kann mechanisch reguliert werden. Auch in diesem Fall ist es, wie im Fall der Kolloidmühle, schwer, die Breite auf das Niveau von Mikrometerpunkten einzustellen. Und es ist notwendig, angemessene Kronen zum weiteren Regulieren des zwischen den Walzen auftretenden Drucks bereitzustellen, wobei dieser Vorgang menschliche Fähigkeiten benötigt und Gefahren von Störungen mit sich bringt. Außerdem bleibt das Gerät selbst so geöffnet, daß es nicht verwendbar ist für ein Fluid, das ein ziemlich verdampfbares Lösungsmittel enthält. Da sowohl die Kolloidmühle als auch die Walzenmühle für ein wirksames Ausüben einer Scherkraft auf das zu verarbeitende Fluid von stärkeren Zwischenräumen abhängig sind, sollte dieses eine hohe Viskosität haben.
Ferner sind ebenfalls eine Hochgeschwindigkeitsrotations-Homogenisierungsvorrichtung und eine Hochdruck-Homogenisierungsvorrichtung bekannt. Die erstere wird als Vordispergiereinheit eingesetzt, ist aber für ein genaues Dispergieren nicht verfügbar. Bei der letzteren ist bekannt, daß sie, wenn sie als Industrieanlage verwendet wird, mit zu vielen Schwierigkeiten, wie beispielsweise Abnutzung und Bruch des Öffnungsabschnitts oder Verstopfen von Kapillaren sowie Dichtungsverschleiß der Druckerhöhungspumpe, behaftet ist.
In diesem Zusammenhang ist die Entwicklung eines Dispergiergeräts versucht worden, das so ausgelegt ist, daß ein Einschließen einer Verunreinigung vermieden werden kann, einem Fluid, das einen breiteren Anwendungsbereich der Viskosität hat, eine starke Scherkraft verliehen werden kann und Dispergieren, Emulgieren und Zerkleinern mit hoher Genauigkeit durchgeführt werden können.
Als nächstes wird der herkömmliche Stand der Technik für das Verreiben und Pulverisieren beschrieben.
Herkömmliche Pulverisiervorrichtungen auf der Grundlage von Handmühlenprinzipien schließen ein Paar von Mahlsteinen ein, die aufeinandergelegt werden und in dem Zwischenraum dazwischen einstellbar sind, wobei zwischen den Mahlsteinen eine starke Zentrifugalkraft, eine Schlagmahlkraft und ein Schub erzeugt werden, folglich eine kombinierte Aktion derselben das Verreiben und Pulverisieren durchführt. Die mit drehbaren und/oder feststehenden Mahlsteinen versehenen Verreib- oder Pulverisiervorrichtungen werden durch die folgenden Amtsblätter offenbart.

• Patenturkunde 1: Japanische (JP) Designer-Registrierung Nr. 655304
• Patenturkunde 2: JP Designer-Registrierung Nr. 845632
• Patenturkunde 3: JP Geprüfte Patentanmeldung Nr. S62-51658
• Patenturkunde 4: JP Geprüfte Patentanmeldung Nr. H03-1061
• Patenturkunde 5: JP Geprüfte Patentanmeldung Nr. H04-55830.

Ein hier verwendeter rotierender oder feststehender Mahlstein wird allgemein Schleifer genannt, wobei er gemeinhin Teilchengrößen 16#, 24# bis 120# und 240# hat. Obwohl sie unterschiedliche Teilchengrößen haben, sind diese Schleifer an der Oberfläche uneben, und wenn sie eine harte zu verarbeitende Substanz handhaben, besteht eine Möglichkeit, daß ein erhöhter Abschnitt abgeschabt oder abgerieben wird und das Einschließen einer Verunreinigung verursacht.
Es ist berichtet worden, daß das Mahlgerät, wie es in der folgenden Patenturkunde 6 offenbart wird, in der Lage ist, ein Material zu feinen Teilchen in der Größenordnung von 1 bis 5 Mikrometer zu vermahlen, es aber nicht möglich ist, mit dem Gerät feine Teilchen von unter 1 Mikrometer zu gewinnen.
• Patenturkunde 6: JP Geprüfte Patentanmeldung Nr. S62-51658
Es gibt einen Bericht bezüglich des Mahlsystems, wie es durch die folgende Patenturkunde 7 offenbart wird. Nach dem Bericht neigen beim Pulverisieren einer zu verarbeitenden Substanz, die viel Fett, viel Feuchtigkeit, viel Eiweiß, Zucker und spezifische Enzyme enthält, solche besonderen Eigenschaften dazu, sich auf Grund von Klebrigkeit, Versengen oder Umformen zu einem Film wegen der Reibungserwärmung zu verändern, so daß die Substanz nicht in der Form von Pulver vermarktet werden kann. Und falls die Umfangsgeschwindigkeit des rotierenden Mahlsteins über ein bestimmtes Niveau angestiegen ist, wird das Mahlvermögen desselben schnell gesteigert, während gleichzeitig der Temperaturanstieg wegen der Reibungswärme dessen Grad verringert, und wenn die Umfangsgeschwindigkeit von 3,422 Meter pro Minute erreicht ist, treten Probleme bei Maschinenkosten und mechanischer Sicherheit auf.
• Patenturkunde 7: JP Offengelegte Patentanmeldung Nr. H07-185372
Ferner offenbart die folgende Patenturkunde 8 ein automatisiertes Steuerungsverfahren für den Abstand zwischen den rotierenden und den feststehenden Mahlsteinen. Bei diesem besonderen Verfahren tritt eine mechanische Wärmeentwicklung von der Hochgeschwindigkeitsdrehung auf, aber in der Abwesenheit eines Puffersystems für die thermische Ausdehnung der Antriebswelle und für die Unrundheit des rotierenden Mahlsteins verbreitert sich der minimale Abstand leicht über Dutzende von Mikrometern.
• Patenturkunde 8: JP Offengelegte Patentanmeldung Nr. H08-1020
Die folgende Patenturkunde 9 offenbart die Erfindung, die zum Vermahlen, Dispergieren und Emulgieren eines zu verarbeitenden Fluids, insbesondere einer Flüssigkeit, geeignet ist. Jedoch werden ein Fluiddruck-Ausübungsmechanismus für das Fluid und ein Hilfsdruck erforderlich, um das Fluid zu verarbeiten.
• Patenturkunde 9: JP Patentanmeldung Nr. 2002-207533
Schließlich ist jedes der zuvor erwähnten Systeme im Fall des Zuführens eines zu verarbeitenden Materials unter atmosphärischem Druck nicht in der Lage, den Abstand zwischen den zwei aufeinandergelegten Mahlsteinen (Mahlelementen) auf weniger als 15 Mikrometer zu verengen. Der vorstehende Abstand zwischen den Mahlsteinen mit Hilfe der herkömmlichen mechanischen Mittel kann nämlich nicht geeignet sein für Verreiben oder Vermahlen im Mikrobereich. Indessen kann die Verwendung der Mühlen für Verreib- und Vermahlvorgänge das Einschließen von Fremdstoffen (Spänen, die sich aus der Berührung zwischen den Mühlen oder der Mühle und anderen Stoffen ergeben) verursachen, und ein Mahlgerät, das für eine hohe Leistung sicher bei hoher Drehzahl rotieren kann, ist nicht verfügbar.
Hier wird eine Beschreibung des herkömmlichen Standes der Technik für ein Entlüftungsverfahren gegeben.
Entlüftungsvorrichtungen für eine zu verarbeitende Substanz schließen zum Beispiel eine Einheit ein, die dazu dient, Blasen aus einer Flüssigkeit zu entfernen.
Diese Blasenentfernungseinheit umfaßt einen äußeren zylindrischen Rotor, der innerhalb eines Vakuumgefäßes angeordnet ist, einen inneren zylindrischen Rotor, der in konzentrischer Ausrichtung mit dem äußeren Rotor im Inneren des äußeren Rotors angeordnet ist und eine hohle Welle, die zum Drehen durch einen Motor angetrieben wird, wobei der innere Rotor mit der Welle verbunden ist und sich in Bezug auf den äußeren Rotor dreht.
Die Umfangsfläche des inneren zylindrischen Rotors kann aus einer Stanzplatte bestehen. Die Umfangsfläche des äußeren zylindrischen Rotors kann aus einem Sieb mit einer Oberflächentextur bestehen, die feiner ist als die der Stanzplatte.
Als nächstes wird der betrieb dieser Blasenentfernungseinheit erläutert.
Die Welle hat in derselben einen Durchgang für eine zu verarbeitende Flüssigkeit. Die Flüssigkeit bewegt sich durch die Welle in den inneren Rotor. Durch den Durchgang von Flüssigkeit durch die mit hoher Drehzahl rotierende Welle werden die Flüssigphase zur Innenwand der Welle hin und Blasen zur Mitte der Welle hin zentrifugiert. Zu diesem Zeitpunkt, vor der Flüssigphase, werden die Blasen zur Mitte der Welle hin gezogen, wobei sie sich ausdehnen, bevor sie entlüftet werden.
In der Flüssigphase bewirkt, wenn sie nach der Bewegung der Blasen in den inneren Rotor eingeleitet wird, die durch die Drehbewegung verursachte Zentrifugalkraft eine Filmbildung, was das Entfernen von Blasen befördern kann. Danach geht die Flüssigphase durch die Stanzplatte des inneren Rotors hindurch, bis sie einem Zerstäuben ausgesetzt worden ist, was die Entlüftung fördern kann. Nachdem sie durch die Stanzplatte hindurchgegangen ist, kommt die Flüssigkeit in Berührung mit dem äußeren Rotor und geht durch das Sieb hindurch. Danach wird die Flüssigkeit innerhalb des Vakuums in einem Sprühnebel zerstreut, wobei sie auf die Innenwand des Gefäßes prallt, um vor der Beendigung der Blasenentfernung längs der Innenwand nach unten zu fallen.
Diese besondere Blasenentfernungseinheit kann hauptsächlich ein Zerstäuben einer Substanz dadurch durchführen, daß ermöglicht wird, daß die Substanz durch die Stanzplatte und das Sieb hindurchgeht. Ein solches Zerstäuben wirkt, um eine Abgabe von Blasen, die in der Substanz enthalten sind, zu fördern, und die Einheit kann durch die Verwendung einer solchen Wirkung eine reibungslose Entlüftung erreichen.
Die Größe der Blasen, die sich aus dem Zerstäuben ergeben hängt in hohem Maße von der feinen Textur der Stanzplatte und des Siebes ab.
Die feine Teilung der Texturen der Stanzplatte und des Siebes hat eine physikalische Grenze, so daß sie nicht verwendbar sind zum Entfernen von Blasen, die viel feiner sind als die Texturen der Stanzplatte und des Siebes. Das heißt, bei der Blasenentfernungseinheit der beschriebenen Konstruktion sind 10 bis 20 Mikrometer die Grenze der feinen Teilung, daher war eine superfeine Teilung in 1 bis 2 Mikrometer unmöglich.
Falls eine zu verarbeitende Substanz eine Emulsion oder Suspension war, war es notwendig, die Substanz, die emulgiert oder suspendiert worden ist, im Voraus, zum Beispiel durch eine Hochgeschwindigkeitsrühr- oder -dispergiereinheit, mit Hilfe der Blasenentfernungseinheit zu entlüften.
Da die Texturen der Stanzplatte und des Siebes durch den vorhergehenden Prozeßvorgang so verschmiert sind, daß sie verstopfen können, müssen die Stanzplatte und das Sieb vor der Verwendung der Blasenentfernungseinheit für den nächsten Vorgang ausreichend gereinigt werden.
Die Stanzplatte und das Sieb verursachen die Mühe des Reinigens und Entfernens von Verstopfungen aus denselben.
Bekannte Formen von Verarbeitungsgeräten werden zum Beispiel in DATABASE WP1 Week 199321, Derwent Publications Ltd., London, GB; AN 1993-173802, XP002256745 & SU 1 708 397 a (VSEROSS NIPTI MEKH ELSELSKHOZ), 30. Januar 1992; US-A-1 719 784 (ROSS MORTIMER G), 2. Juli 1929 (1929-07-02); US-A-4 820 381 (BROWN KENTTON J), 11. April 1989 (1989-04-11); DE 763 303 C (WILLY WEIGAND OBERSHAUSEN RHLD), 29. Juni 1953 (1953-06-29); DE 374 0975 ; BE 424 712 ; DE 639 769 und US 5 622 650 offenbart.
Die vorliegende Erfindung ist auf der Grundlage des Zustandes der Dispersions- und Emulsionsvorgänge gemacht worden, wobei die Erfindung ein Dispergier- und Emulgiergerät mit einer einfachen Struktur und hoher Produktivität bereitstellen kann, das in der Lage ist, Dispergieren, Emulgieren und Zertrümmern mit hoher Genauigkeit vorzunehmen, auf der Grundlage einer einzigartigen Idee, zum Lösen der vorstehenden Probleme Gebrauch von dem mechanischen Abdichtmechanismus als Mittel zum Dispergieren und Emulgieren zu machen.
Das heißt, die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Dispergier- und Emulgiergerät bereitzustellen, welches das Einschließen einer Verunreinigung verhindern und ein hochgradig genaues Dispergieren, Emulgieren und Zertrümmern vornehmen kann.
Insbesondere ist es eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Dispergier- und Emulgiergerät bereitzustellen, das eine vorher festgelegte Breite an dem Zwischenraum des Abstandes zwischen zwei Verarbeitungsflächen, die im Verhältnis zueinander drehbar sind, einstellen und einem zu verarbeitenden Fluid eine starke Scherkraft zuführen kann.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Dispergier- und Emulgiergerät bereitzustellen, das einen breiten Viskositätsbereich für zu verarbeitendes Fluid verarbeiten kann.
Zusätzlich stellt die vorliegende Erfindung zum Zweck des Lösens der oben erwähnten Probleme ein Mahlgerät bereit, das ein Vermahlen durchführt, das bei der jüngsten Entwicklung der Nanotechnologie absolut erforderlich ist. Das Mahlgerät macht es nämlich möglich, ein hochgradig genaues Vermahlen durchzuführen, wobei es jegliches Einschließen einer Verunreinigung verhindert, eine einfache Struktur hat, um eine hohe Sicherheit zu sichern, und zu geringen Kosten herzustellen ist. Ferner kann das Mahlgerät wirken, um eine Substanz konstant zwischen zwei Mahlsteinen auf eine Teilchengröße unter einem Mikrometer zu vermahlen und eine breite Palette von Substanzen bezüglich der Form und Größe der Teilchen, der relativen Dichte, des Feuchtigkeitsgrades und verschiedener Beschaffenheiten und Eigenschaften von Substanzen zu bewältigen, die aus mehreren Arten von Teilchen bestehen, die sich in Form, Größe, relativer Dichte, Feuchtigkeitsgrad unterschieden.
Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung zum Lösen der Probleme auf der Grundlage der Umstände für einen Entlüftungsvorgang gemacht worden, um eine Entlüftungsvorrichtung bereitzustellen, die einen Zerstäubungsmechanismus einschließt, der sich vollkommen von den herkömmlichen Gegenstücken unterscheidet, so daß das Entfernen von Mikroblasen, das in der Vergangenheit nicht verfügbar war, durch Zerstäuben einer Substanz bis zu einem feineren Grad durchgeführt werden kann.
Die Entlüftungsvorrichtung kann die Notwendigkeit eines mühsamen Reinigungsvorgangs für Stanzplatten und Siebe erübrigen.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung stellt ein Verarbeitungsgerät für Flüssigkeiten bereit, das folgendes umfaßt: eine Zufuhr für zu verarbeitende Flüssigkeit, einen Flüssigkeitsdruck-Ausübungsmechanismus zum Ausüben eines vorher festgelegen Drucks auf die zu verarbeitende Flüssigkeit, wenigstens zwei Verarbeitungsabschnitte, die einen ersten Verarbeitungsabschnitt und einen zweiten Verarbeitungsabschnitt umfassen, wobei der erste Verarbeitungsabschnitt eine erste Verarbeitungsfläche hat, der zweite Verarbeitungsabschnitt eine zweite Verarbeitungsfläche hat, wobei die erste und die zweite Verarbeitungsfläche einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei wenigstens die zweite Verarbeitungsfläche zu der ersten Verarbeitungsfläche hin oder von derselben weg bewegt werden kann, wobei der erste und der zweite Verarbeitungsabschnitt mit einem dicht geschlossenen Flüssigkeitsdurchgang, durch den die Flüssigkeit strömt, verbunden sind, und einen Drehantriebsmechanismus zum Drehen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche im Verhältnis zueinander, wodurch die Flüssigkeit zwischen den beiden Verarbeitungsflächen verarbeitet wird, wobei ermöglicht wird, daß sich die Flüssigkeit bei Anwendung zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche bewegt, die sich im Verhältnis zueinander drehen, wobei ein Flüssigkeitsfilm mit einer vorher festgelegten Dicke gebildet wird, wodurch die Flüssigkeit zu einem gewünschten Zustand der Dispersion, Emulgierung, Vermischung, Vermahlung, Verreibung oder Zerstäubung verarbeitet wird, wobei ein Flächenberührungsdruck-Ausübungsmechanismus zum Ausüben eines Berührungsdrucks zwischen den zwei Verarbeitungsflächen bereitgestellt wird, der sie in eine Berührung drückt, wobei wenigstens der zweite Verarbeitungsabschnitt mit einer Druckaufnahmefläche versehen ist, auf welche die Flüssigkeit unter einem vorher festgelegten Druck bei Anwendung einwirkt, um eine Trennkraft zum Trennen der Verarbeitungsflächen bereitzustellen, wobei wenigstens ein Teil der Druckaufnahmefläche durch die zweite Verarbeitungsfläche dargestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verarbeitungsabschnitt ein ringförmiges Element ist und verschiebbar in einem Aufnahmeabschnitt einer Halterung angeordnet ist, um dadurch zu ermöglichen, daß die zweite Verarbeitungsfläche zu der ersten Verarbeitungsfläche hin oder von derselben weg bewegt wird, wobei die Halterung mit der Zufuhr versehen ist, wobei die Halterung nicht bewegt werden kann, um den Zwischenraum zwischen den Verarbeitungsflächen zu beeinflussen, wobei der Flüssigkeitsdruck-Ausübungsmechanismus, der Flächenberührungsdruck-Ausübungsmechanismus und die Druckaufnahmefläche so konfiguriert sind, daß bei Anwendung, während die Flüssigkeit verarbeitet wird, die Trennkraft zwischen den Verarbeitungsflächen im Gleichgewicht mit dem Berührungsdruck ist, wobei das Gleichgewicht einen vorher festgelegten Zwischenraum zwischen den Verarbeitungsflächen in einer Breite im Mikromaßstab aufrechterhält.
Die vorliegende Erfindung stellt ferner ein Verarbeitungsverfahren für Flüssigkeiten bereit, das die folgenden Schritte umfaßt: Zuführen einer zu verarbeitenden Flüssigkeit zu wenigstens zwei Verarbeitungsabschnitten, die einen ersten Verarbeitungsabschnitt und einen zweiten Verarbeitungsabschnitt umfassen, wobei der erste Verarbeitungsabschnitt eine erste Verarbeitungsfläche hat, und der zweite Verarbeitungsabschnitt eine zweite Verarbeitungsfläche hat, wobei die erste und die zweite Verarbeitungsfläche einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei wenigstens die zweite Verarbeitungsfläche zu der ersten Verarbeitungsfläche hin oder von derselben weg bewegt werden kann, wobei der erste und der zweite Verarbeitungsabschnitt mit einem dicht geschlossenen Flüssigkeitsdurchgang, durch den die Flüssigkeit strömt, verbunden sind, Ausüben eines vorher festgelegten Drucks auf die zu verarbeitende Flüssigkeit, Drehen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche im Verhältnis zueinander und Ermöglichen, daß sich die Flüssigkeit zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche in deren Drehung bewegt, wobei sich die Flüssigkeit zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche bewegt, in der Form eines Flüssigkeitsfilms mit einer vorher festgelegten Dicke, wodurch die Flüssigkeit zu einem gewünschten Zustand der Dispersion, Emulgierung, Vermischung, Vermahlung, Verreibung oder Zerstäubung verarbeitet wird, wobei ein Flächenberührungsdruck zwischen den zwei Verarbeitungsflächen ausgeübt wird, wobei wenigstens der zweite Verarbeitungsabschnitt mit einer Druckaufnahmefläche versehen ist, auf welche die Flüssigkeit unter dem vorher festgelegten Druck einwirkt, um eine Trennkraft zum Trennen der Verarbeitungsflächen bereitzustellen, wobei wenigstens ein Teil der Druckaufnahmefläche durch die zweite Verarbeitungsfläche dargestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verarbeitungsabschnitt ein ringförmiges Element ist und verschiebbar in einem Aufnahmeabschnitt einer Halterung angeordnet ist, um dadurch zu ermöglichen, daß die zweite Verarbeitungsfläche zu der ersten Verarbeitungsfläche hin oder von derselben weg bewegt wird, wobei die Halterung mit der Zufuhr versehen ist, wobei die Halterung nicht bewegt werden kann, um den Zwischenraum zwischen den Verarbeitungsflächen zu beeinflussen, wobei auf Grund dessen, daß die Flüssigkeit zwischen den Verarbeitungsflächen auf die Aufnahmefläche einwirkt, zwischen dem Flächenberührungsdruck und der Trennkraft ein Gleichgewicht hergestellt wird, wobei das Gleichgewicht einen vorher festgelegten Zwischenraum zwischen den Verarbeitungsflächen in einer Breite im Mikromaßstab aufrechterhält.
Ein Dispergier- und Emulgiervorgang, wie er hiernach bezeichnet wird, schließt Rühren und Verreiben ebenso ein wie Dispergieren und Emulgieren.
Der erste Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Verarbeitungsgerät für Flüssigkeiten (ein Dispergier- und Emulgiergerät) bereit, wobei die erste Verarbeitungsfläche 1 und die zweite Verarbeitungsfläche 2 mit einem vorher festgelegten Mikromaßstab-Zwischenraum des Abstands zwischen denselben angeordnet sind, wobei deren Anordnung auf einer Idee beruht, die sich vollständig von der herkömmlichen Idee des mechanischen Stabilisierens des Zwischenraums unterscheidet.
Wie oben erörtert, wird das Einstellen eines vorher festgelegten Gleichgewichtsverhältnisses an der Druckaufnahmefläche durch ein Prinzip erreicht, das in einer mechanischen Dichtung angewendet wird. Der vorher festgelegte Druck, wie er auf das zu verarbeitende Fluid ausgeübt wird, wirkt auf den ersten und den zweiten Verarbeitungsabschnitt 10, 20, um sie zueinander hin- oder voneinander weg zu bewegen.
Die zweite Verarbeitungsfläche 2 als Druckaufnahmefläche ist den vorher festgelegten Druck ausgesetzt, um die beiden Abschnitte voneinander weg zu bewegen.
Nach Bedarf kann, neben der zweiten Verarbeitungsfläche 2 der zweite Verarbeitungsabschnitt 20 mit einer Druckaufnahmefläche für eine Annäherungssteuerung (einer Annäherungsteuerungsfläche) auf der anderen Seite der zweiten Verarbeitungsfläche 2 und einer Druckaufnahmefläche für eine Trennungssteuerung (einer Trennungssteuerungsfläche) auf der gleichen Seite, wo die zweite Verarbeitungsfläche 2 geformt ist, versehen sein.
In diesem Fall können die zweite Verarbeitungsfläche 2 und die Trennungssteuerungsfläche unter dem vorher festgelegten, auf das zu verarbeitende Fluid ausgeübten Druck, eine Kraft erzeugen, um den zweiten Verarbeitungsabschnitt 20 zu drängen, sich von dem ersten Verarbeitungsabschnitt 10 weg zu bewegen. Falls sie jedoch unnötig ist, mag die Trennungssteuerungsfläche nicht bereitgestellt werden. (Hier sollen, falls die Trennungssteuerungsfläche bereitgestellt wird, sowohl die zweite Verarbeitungsfläche als auch die Trennungssteuerungsfläche im Ganzen Trennungsfläche genannt werden. Falls sie nicht bereitgestellt wird, soll die zweite Verarbeitungsfläche 2 selbst die Trennungsfläche sein.)
Und unter dem vorher festgelegten Druck, wie er auf das zu verarbeitende Fluid ausgeübt wird, kann die Annäherungssteuerungsfläche eine Kraft erzeugen, um den zweiten Verarbeitungsabschnitt 20 zu drängen, sich zu dem ersten Verarbeitungsabschnitt 10 zu bewegen. (Falls mehrere Annäherungssteuerungsflächen bereitgestellt werden, sollen alle derselben im Ganzen als Annährungsfläche bezeichnet werden. Falls nur eine Annäherungssteuerungsfläche bereitgestellt wird, soll sie die Annährungsfläche sein.)
In diesem Fall wird das Verhältnis der Oberfläche der Annäherungsfläche, die den vorher festgelegten Druck ausübt, um zu ermöglichen, daß sich die beiden Verarbeitungsabschnitte einander annähern, zu der Oberfläche der Trennungsfläche das „Gleichgewichtsverhältnis" genannt. Dadurch, daß die Oberfläche der Annäherungsfläche größer als diejenige der Trennungsfläche gemacht wird, kann ein Teil der vorher festgelegten Kraft, der die beiden Verarbeitungsabschnitte drängt, sich einander anzunähern, stärker gemacht werden als derjenige, der die beiden Verarbeitungsabschnitte drängt, sich voneinander weg zu bewegen.
Im Gegensatz dazu kann dadurch, daß die Oberfläche der Trennungsfläche größer als diejenige der Annäherungsfläche gemacht wird, ein Teil der vorher festgelegten Kraft, der die beiden Verarbeitungsabschnitte drängt, sich voneinander weg zu bewegen, größer gemacht werden als derjenige, der die beiden Verarbeitungsabschnitte drängt, sich einander anzunähern.
Ohne das Bereitstellen der Annäherungsfläche kann die vorher festgelegte Kraft durch die Trennungsfläche vollständig in die Trennungskraft aufgenommen werden.
Dies kann das Gleichgewicht der Wirkung von Annäherung oder Trennung der beiden Verarbeitungsabschnitte durch die vorher festgelegte, auf das zu verarbeitende Fluid ausgeübte Kraft und eine Kraft, welche die beiden Verarbeitungsabschnitte in eine Annäherung zueinander drängt, oder eine Kraft, die in die Trennung drängt, herstellen, wobei die Kräfte durch einen anderen Faktor erzeugt worden sind, wodurch ein Fluidfilm einer gewünschten Mikromaßstab-Dicke zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 gebildet werden kann.
Das heißt, die beschriebene Einstellung des Zwischenraums zwischen den beiden Verarbeitungsabschnitten in einen Mikromaßstab-Abstand macht es möglich, eine Scherkraft einer notwendigen Größe gegenüber dem zu bearbeitenden Fluid zu erzeugen, mit dem Ergebnis, daß ein hochgradig genaues (homogenes) disperses Emulgieren oder Emulgieren oder Dispergieren, reguliert in die Größenordnungen des Zerstäubens, erreicht werden können, was alles in der Vergangenheit nicht verfügbar war. Wenn sich das Fluid zwischen den beiden Verarbeitungsflächen bewegt, kann nämlich in einem bestimmten Mikromaßstab-Zwischenraum eine stärkere Scherkraft auf das Fluid ausgeübt werden, so daß für ein anschließendes wirksames disperses Emulgieren sekundäre fest zusammenhängende feine Teilchen zu primären Teilchen zertrümmert, große Kristalle pulverisiert oder Öltropfen zerstäubt werden können.
Dies ermöglicht ein Fluid im emulgierten oder dispergierten Zustand in der Größenordnung von unter 10 Mikrometer, was in der Vergangenheit in der Walzenmühle und der Kolloidmühle nicht verfügbar war.
Außerdem kann dies, anders als die herkömmliche Medienmühle, ebenfalls die Notwendigkeit des Einleitens von Medien in das Fluid vermeiden, wodurch das Einschließen einer Verunreinigung verhindert wird.
Ein Verarbeitungsgerät für Flüssigkeiten nach einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie es durch das Verarbeitungsgerät des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung dargestellt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß es einen Puffermechanismus zum Einstellen der Vibration oder der Ausrichtung wenigstens einer der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2, einschließt.
Das Bereitstellen einer schwimmenden Struktur, die mit dem Puffermechanismus ausgestattet ist, ermöglicht das Absorbieren der Ausrichtung, wie beispielsweise einer Unrundheit, und das Beseitigen der durch Verschleiß verursachten Störungsgefahr.
Ein Verarbeitungsgerät für Flüssigkeiten nach einem dritten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie es durch das Verarbeitungsgerät des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung dargestellt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß es einen Verschiebungseinstellmechanismus einschließt, der zum Einstellen der Verschiebung der Welle auf Grund von Verschleiß einer oder beider der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 in der Lage ist, um eine gewünschte Dicke des zwischen denselben gebildeten Fluidfilms aufrechtzuerhalten.
Ein solcher Verschiebungseinstellmechanismus zum Einstellen des Zwischenraums zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche, um die vorher festgelegte Dicke des Fluidfilms aufrechtzuerhalten, kann eine gleichförmiges hochgradig genaues Dispergieren oder Emulgieren über einen langen Zeitraum sichern.
Ein Verarbeitungsgerät für Flüssigkeiten nach einem vierten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie es durch das Verarbeitungsgerät des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung dargestellt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß es einen Druckeinstellmechanismus zum Einstellen des auf das zu verarbeitende Fluid ausgeübten Drucks einschließt.
Wie vorstehend macht es das Einstellen des Zwischenraums zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 möglich, die Dicke des Fluidfilms einzustellen, wodurch gesichert wird, daß mit Hilfe der Einstellung ein beliebiges Dispergieren und Emulgieren erreicht wird.
Ein Verarbeitungsgerät für Flüssigkeiten nach einem fünften Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie es durch das Verarbeitungsgerät des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung dargestellt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß es einen Trennungsregelabschnitt zum Definieren des maximalen Zwischenraums zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 einschließt, um so eine weitere Trennung der beiden Verarbeitungsflächen 1, 2 über den eingestellten Bereich hinaus zu verhindern.
Dies ermöglicht, zu verhindern, daß der Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 sich weiter trennt, um zu sichern, daß die gleichförmigen Dispergier- und Emulgiervorgänge sicher und reibungslos erreicht werden.
Ein Verarbeitungsgerät für Flüssigkeiten nach einem sechsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie es durch das Verarbeitungsgerät des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung dargestellt wird, schließt es einen Annäherungsregelabschnitt zum Bestimmen des minimalen Zwischenraums zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 ein, um zu verhindern, daß sich die beiden Verarbeitungsflächen 1, 2 über den festgelegten Bereich hinaus einander weiter annähern.
Dies ermöglicht, zu verhindern, daß der Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 sich weiter annähert, um zu sichern, daß die gleichförmige Dispergier- und Emulgierverarbeitung sicher und reibungslos erreicht wird.
Ein Verarbeitungsgerät für Flüssigkeiten nach einem siebenten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie es durch das Verarbeitungsgerät des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung dargestellt wird, ist gestaltet, um zu ermöglichen, daß sowohl die erste als auch die zweite Verarbeitungsfläche 1, 2 sich wechselseitig in entgegengesetzten Richtungen drehen.
Ein solches Drehen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 in wechselseitig entgegengesetzten Richtungen zueinander kann eine stärkere Scherkraft veranlassen, was ein Dispergieren und Emulgieren in einer stärker zerstäubten Größenordnung ermöglicht, um zu sichern, daß das gleichförmige und qualitativ hochwertige Dispergieren und Emulgieren sicher und reibungslos auf eine wirksame Weise erreicht werden.
Ein Verarbeitungsgerät für Flüssigkeiten nach einem achten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie es durch das Verarbeitungsgerät des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung dargestellt wird, schließt eine Temperaturregelummantelung zum Regeln der Temperatur von einer oder beiden der ersten und zweiten Verrarbeitungsfläche.
Diese besondere Temperaturregelummantelung ermöglicht durch Erhitzen oder Abkühlen derselben, daß eine oder beide der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 eine richtige Temperatur zum Dispergieren und Emulgieren beibehält und folglich eine wirksame und hochgradig genaue Dispergier- und Emulgierverarbeitung zu erreichen.
Ein Verarbeitungsgerät für Flüssigkeiten nach einem neunten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie es durch das Verarbeitungsgerät des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung dargestellt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil einer oder beider der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 einem Polieren mit Hochglanzpolitur unterzogen wird.
Solches Polieren kann eine hochgradig genaue Dispergier- und Emulgierverarbeitung bewirken, wie es zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 ausgeführt wird, und folglich zum Erreichen eines stärker zerstäubten Dispergierens und Emulgierens führen.
Ein Verarbeitungsgerät für Flüssigkeiten nach einem zehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie es durch das Verarbeitungsgerät des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung dargestellt wird, ist so gestaltet, daß eine oder beide der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 mit Aussparungen versehen ist.
Das Bereitstellen der Aussparung kann die Rührfähigkeit auf ein höheres Niveau bringen, für einen wirksameren Vorgang des Dispergierens und Emulgierens, und außerdem kann ein dynamischer Druck, wie er während des Betriebs in der Aussparung erzeugt wird, ein berührungsfreies Drehen verursachen, um das Bilden eines Fluidfilm zu sichern.
Ein Verarbeitungsgerät für Flüssigkeiten nach einem elften Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie es durch das Verarbeitungsgerät des ersten Aspekts der vorliegenden Erfindung dargestellt wird, schließt einen anderen Einleitungsdurchgang, unabhängig von dem Flüssigkeitsdurchgang, ein, wobei wenigstens eine der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 eine Öffnung hat, die zu dem Einleitungsdurchgang führt, um so das Einleiten einer Substanz oder einer anderen zu verarbeitenden Flüssigkeit von dem Einleitungsdurchgang in die zu verarbeitende Flüssigkeit zu ermöglichen.
Diese Anordnung ist dazu in der Lage, eine gesonderte Substanz oder eine andere Flüssigkeit in die gerade verarbeitete Flüssigkeit einzuleiten, um sie zu vermischen, wodurch der Anwendungsbereich des Gerätes erweitert wird.
Ein Verarbeitungsgerät für Flüssigkeiten nach einem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Flüssigkeitsdruck-Ausübungsmechanismus zum Ausüben eines vorher festgelegten Drucks auf das zu verarbeitende Fluid, wenigstens zwei Verarbeitungsflächen aus einer ersten Fläche 1 und einer zweiten Fläche 2, die beide zueinander hin oder voneinander weg bewegt werden können und mit einem dicht geschlossenen Fluiddurchgang, durch den das Fluid unter dem vorher festgelegten Druck strömt, verbunden sind, ein Flächenberührungsdruck-Ausübungsmechanismus zum Ausüben eines Berührungsdrucks zwischen den beiden Verarbeitungsflächen 1, 2 und einen Drehantriebsmechanismus zum Drehen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 im Verhältnis zueinander, wodurch das Fluid zwischen denselben verarbeitet wird. Es wird ermöglicht, daß sich das Fluid unter dem vorher festgelegten Druck zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 bewegt, die sich im Verhältnis zueinander drehen, während sie dem Flächenberührungsdruck ausgesetzt werden, wobei ein Fluidfilm mit einer vorher festgelegten Dicke gebildet wird, wodurch das Fluid zu einem gewünschten Zustand der Dispersion, Emulgierung, Vermischung, Vermahlung, Verreibung oder Zerstäubung verarbeitet wird.
Bei dem Verarbeitungsgerät für Flüssigkeiten nach dem zwölften Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das Bewegen des Fluids unter dem vorher festgelegten Druck zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2, die mit dem dicht geschlossenen Durchgang verbunden sind, eine Kraft abgeben, die für eine weitere Trennung der beiden Flächen voneinander auf die erste und die zweite Verarbeitungsfläche 1, 2 wirkt. Andererseits wird durch den Flächenberührungsdruck-Ausübungsmechanismus zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 eine Berührungsdruck ausgeübt, um Fluid in den Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 zu führen, die zueinander hin und voneinander weg bewegt und gleichzeitig gedreht werden können.
Im Ergebnis dessen wird ein Gleichgewicht erreicht zwischen einer Kraft, die durch das Fluid ausgeübt wird, um die beiden Verarbeitungsflächen 1, 2 in eine Trennung zu drängen, und einem Berührungsdruck, der durch den Flächenberührungsdruck-Ausübungsmechanismus zwischen den beiden Verarbeitungsflächen 1, 2 ausgeübt wird, um so den Zwischenraum zwischen den Verarbeitungsflächen 1, 2 so klein zu halten, wie im Voraus festgelegt, während das Fluid durch den Raum zwischen den beiden Verarbeitungsflächen 1, 2 strömt, wenn es einen Fluidfilm bildet.
Der Flächenberührungsdruck-Ausübungsmechanismus ist so gestaltet, daß er eine Kraft ausübt, um die erste und die zweite Verarbeitungsfläche 1, 2 in eine Annäherung aneinander zu drängen. Der Mechanismus kann aus einer beliebigen der folgenden Komponenten bestehen: einer Feder, einem Druckgerät zum Abgeben von Fluiddruck (Überdruck), wie beispielsweise pneumatischem Druck oder hydraulischem Druck, oder der Druckfläche, die wirkt, um die beiden Verarbeitungsflächen 1, 2 unter einem vorher festgelegten Druck zu drängen, der auf das zu verarbeitende Fluid ausgeübt wird.
Im Gegensatz dazu schließt eine Trennungskraft zum Trennen der beiden Verarbeitungsflächen 1, 2 gegen eine Druckkraft (einen Berührungsdruck) durch den Flächenberührungsdruck-Ausübungsmechanismus den Druck, wie er durch die Druckaufnahmefläche aufgenommen wird, was eine vorher festgelegte Kraft, wie sie auf die erste und die zweite Verarbeitungsfläche 1, 2 ausgeübt wird, in die Trennung richten kann, eine Zentrifugalkraft, die durch die Drehung der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 im Verhältnis zueinander erzeugt wird, eine Saugkraft, die durch ein Sauggerät unter Verwendung eines Fluiddrucks (Unterdruck), wie beispielsweise pneumatischen Drucks oder hydraulischen Drucks, erzeugt wird oder eine Kraft durch die Viskosität des zu verarbeitenden Fluids ein.
Das Bereitstellen des Gleichgewichtsverhältnisses kann die Größe des Drucks, der als pressender Druck mit Hilfe des Flächenberührungsdruck-Ausübungsmechanismus wirkt, und des Drucks, der als eine Trennungskraft wirkt, vergleichen, wobei beide Drücke den vorher festgelegten Druck darstellen, wie er auf das zu verarbeitende Fluid ausgeübt wird.
Während ein Fluid mit einer vorher festgelegten Mikromaßstab-Dicke (nämlich ein Fluidfilm) gebildet wird, ist das Fluid dafür eingerichtet, sich durch den Zwischenraum zwischen den beiden Verarbeitungsflächen 1, 2 im Gleichgewichtszustand des Berührungsdrucks und der Trennungskraft zu bewegen. Die unterschiedlichen Bedingungen werden auf eine Weise eingestellt, daß die vorher festgelegte Dicke des Films erzielt wird, um den Zwischenraum zwischen den beiden Verarbeitungsflächen bei einer Mikromaßstab-Breite zu erhalten.
Ein Verarbeitungsverfahren für Fluid nach einem dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung schließt die Schritte ein, einen vorher festgelegten Druck auf das zu verarbeitende Fluid auszuüben, wenigstens zwei Verarbeitungsflächen aus einer ersten Verarbeitungsfläche 1 und einer zweiten Verarbeitungsfläche 2, die zueinander hin oder voneinander weg bewegt werden können, mit einem dicht geschlossenen Durchgang, durch den das Fluid unter dem vorher festgelegten Druck strömt, zu verbinden, einen Flächenberührungsdruck auszuüben, der die beiden Verarbeitungsflächen 1, 2 drängen kann, sich einander anzunähern, die erste und die zweite Verarbeitungsfläche 1, 2 im Verhältnis zueinander zu drehen und zu ermöglichen, daß sich das Fluid in deren Drehung zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 bewegt, wodurch das Fluid zwischen denselben verarbeitet wird. Der vorher festgelegte Druck, wie er auf das Fluid ausgeübt wird, stellt wenigstens eine Trennungskraft zum Trennen der beiden Verarbeitungsflächen 1, 2 bereit dadurch, daß das zwischen der Trennungskraft und dem Berührungsdruck hergestellte Gleichgewicht durch das Medium des Fluids zwischen den Verarbeitungsflächen 1, 2 gehalten wird, wobei das Gleichgewicht den Zwischenraum zwischen denselben bei einer Mikromaßstab-Breite erhält, wobei sich das Fluid zwischen denselben als ein Fluidfilm mit vorher festgelegter Dicke bewegt, wodurch das Fluid zu einem gewünschten Zustand der Dispersion, Emulsion, Vermischung, Vermahlung, Verreibung oder Zerstäubung verarbeitet wird.
Ein Verarbeitungsgerät (eine Reibungsmühle) für Fluid nach einem vierzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt wenigstens zwei Verarbeitungselemente (Mahlelemente) aus einem ersten Element 101 und einem zweiten Element 102, die einander gegenüberliegend angeordnet sind und von denen sich wenigstens eines im Verhältnis zu dem anderen dreht, um Vorgänge wie beispielsweise Dispergieren, Emulgieren, Vermischen, Vermahlen, Verreiben oder Zerstäuben durchzuführen, wobei das Fluid von der Mitte der Drehbewegung dem Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Verarbeitungselement 101, 102 zugeführt und danach außerhalb derselben abgelassen wird. Wenigstens eines des ersten und des zweiten Verarbeitungselements 101, 102 ist so angeordnet, daß es zu dem anderen hin oder von demselben weg bewegt werden kann. Ein Vorspannmechanismus 103 wirkt auf die beiden Verarbeitungselemente 101, 102, um sie einander wenigstens anzunähern. Das erste und das zweite Verarbeitungselement 101, 102 umfassen einen Staudruck-Erzeugungsmechanismus 104, der eine Kraft des sich zwischen denselben bewegenden Fluids zum Trennen der beiden Elemente richten kann.
Das Fluid, wie es bisher bezeichnet wird, schließt eine Flüssigkeit, die Festkörper enthält, und ein Gas, das Festkörper enthält, sowie Flüssigkeit und Gas ein. Dieses Fluid soll eine allgemeine Substanz einschließen, ob sie nun zu verarbeiten ist oder nicht.
Die Reibungsmühle, wie sie bisher bezeichnet wird, schließt eine Einheit zum Durchführen des Emulgierens und Dispergierens oder einen Zerstäuber sowie eine Einheit, die Vermahlen und Verreiben durchführt, ein.
Ein Verarbeitungssystem (eine Reibungsmühle) nach einem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt wenigstens zwei Verarbeitungselemente aus einem ersten Element 101 und einem zweiten Element 102, deren beide einander gegenüberliegend angeordnet sind und von denen sich wenigstens eines im Verhältnis zu dem anderen dreht, um Vorgänge wie beispielsweise Dispergieren, Emulgieren, Vermischen, Vermahlen, Verreiben oder Zerstäuben durchzuführen, wobei das Fluid von der Mitte der Drehbewegung dem Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Verarbeitungselement 101, 102 zugeführt und danach außerhalb der Elemente abgelassen wird. Wenigstens eines des ersten und des zweiten Verarbeitungselements 101, 102 ist so angeordnet, daß es zu dem anderen hin oder von demselben weg bewegt werden kann. Ein Vorspannmechanismus 103 wirkt auf die beiden Verarbeitungselemente 101, 102, um sie einander wenigstens anzunähern. Die beiden Verarbeitungselemente 101, 102 schließen jeweils einen mit Hochglanzpolitur polierten flachen Abschnitt ein, und eines der Verarbeitungselemente hat auf dem flachen Abschnitt desselben geformt Rillen. Jede der Rillen erstreckt sich von der Mitte des Verarbeitungselements nach außen und hat einen Strömungsbegrenzungsabschnitt, um das sich von der Mitte des Verarbeitungsabschnitts nach außen bewegende Fluid zu begrenzen, nachdem es durch die Rille hindurchgegangen ist.
Ein Verarbeitungsgerät (eine Reibungsmühle) für Fluid nach einem sechzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie es durch das Verarbeitungsgerät für Fluid des fünfzehnten Aspekts der vorliegenden Erfindung dargestellt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsbegrenzungsabschnitt so geformt ist, daß er allgemein die Querschnittsfläche der Rille vom inneren Teil derselben zum Umfang des Verarbeitungselements hin vermindert.
Ein Verarbeitungsgerät (eine Reibungsmühle) für Fluid nach einem siebzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie es durch das Verarbeitungsgerät für Fluid des vierzehnten oder des fünfzehnten Aspekts der vorliegenden Erfindung dargestellt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eines des ersten und des zweiten Verarbeitungselements 101, 102 mit einem Schwimmermechanismus versehen ist, der ermöglicht, daß sich die beiden Verarbeitungselemente 101, 102 einander annähern oder voneinander trennen, wobei ein exzentrisches Verhalten wenigstens eines der beiden Verarbeitungselemente 101, 102, das sich aus der Drehbewegung ergibt, durch den anderen absorbiert werden kann.
Ein Verarbeitungsgerät (eine Reibungsmühle) für Fluid nach einem achtzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt wenigstens zwei Verarbeitungselemente aus einem ersten Element 101 und einem zweiten Element 102, deren beide einander gegenüberliegend angeordnet sind und von denen sich wenigstens eines im Verhältnis zu dem anderen dreht, um Vorgänge wie beispielsweise Dispergieren, Emulgieren, Vermischen, Vermahlen, Verreiben oder Zerstäuben durchzuführen, wobei das Fluid, das selbst zu verarbeiten ist oder eine zu verarbeitende Substanz befördert, von der Mitte der Drehbewegung dem Zwischenraum zwischen dem ersten und dem zweiten Verarbeitungselement 101, 102 zugeführt und danach außerhalb der Elemente abgelassen wird. Dieses spezifische System (eine Reibungsmühle) umfaßt einen Schwimmermechanismus, einen Vorspannmechanismus und einen Staudruck-Erzeugungsmechanismus. Der Schwimmermechanismus ist so angeordnet, daß ermöglicht wird, daß sich das erste und das zweite Verarbeitungselement 101, 102 einander annähern oder voneinander trennen und die Richtungen der Rotationswellen der beiden Verarbeitungselemente 101, 102 verändern. Der Vorspannmechanismus ist dafür ausgelegt, die Verarbeitungselemente 101, 102 wenigstens in der Richtung der Annäherung zueinander vorzuspannen. Der Staudruck-Erzeugungsmechanismus dient dazu, eine Kraft von dem Fluid, das sich durch den Zwischenraum zwischen den beiden Verarbeitungselementen 101, 102 bewegt, in eine Trennung der beiden Verarbeitungselemente 101, 102 umzuwandeln, wodurch der Mikromaßstab-Abstand zwischen denselben von 0,1 bis 10 Mikrometer reichen kann.
Nach den Verarbeitungssystemen für Fluid (Reibungsmühlen) des vierzehnten bis achtzehnten Aspekts der vorliegenden Erfindung kann durch Einsetzen der Anordnung der Staudruck-Erzeugungsmechanismus 104 eine Trennungskraft zwischen den beiden Verarbeitungselementen (Mahlelementen) 101, 102 veranlassen, mit Hilfe einer Kraft des Fluids, das sich zwischen den beiden Verarbeitungselementen 101, 102 bewegt, gegen eine Vorspannbewegung des Vorspannmechanismus 103, und das Gleichgewicht zwischen der Vorspannbewegung und der Trennungskraft kann einen Mikromaßstab-Zwischenraum zwischen den beiden Verarbeitungselementen 101, 102 sichern, wie er für ein richtiges Verarbeiten erforderlich ist, wobei der Zwischenraum durch die herkömmlichen Mittel nicht verfügbar ist.
Im einzelnen ist bei dem Verarbeitungsgerät für Fluid (der Reibungsmühle) nach dem fünfzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung der Staudruck-Erzeugungsmechanismus 104 mit mehr bevorzugten Mitteln versehen. Das heißt, die beiden Verarbeitungselemente (Mahlelemente) des Verarbeitungssystems für Fluid (der Reibungsmühle) nach dem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung haben einen flachen Abschnitt, der mit Hochglanzpolitur poliert ist, und Rillen, die in einem der flachen Abschnitte geformt sind, führen den Fluidstrom von der Mitte der Verarbeitungselemente (Mahlelemente) nach außen, wobei die Rillen durch den polierten flachen Abschnitt und den Strömungsbegrenzungsabschnitt definiert und eingeschlossen werden. In diesem Zusammenhang behindert der Strömungsbegrenzungsabschnitt des Strom des Fluids, das durch die Rillen hindurchgeht, so daß das Fluid in den Zwischenraum zwischen den beiden flachen Abschnitten eintreten wird, wie sie durch den Vorspannmechanismus zueinander vorgespannt werden, was sicher einen Mikromaßstab-Zwischenraum erzielen wird, der zum Verreiben und Vermahlen geeignet, aber mit herkömmlichen Mitteln unmöglich ist.
Bei dem Verarbeitungsgerät für Fluid (der Reibungsmühle) nach dem sechzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie es durch das Verarbeitungsgerät für Fluid des fünfzehnten Aspekts der vorliegenden Erfindung dargestellt wird, nimmt die Querschnittsfläche der Rille allmählich vom Drehungsmittelpunkt zur Außenseite der Verarbeitungselemente (Mahlelemente) ab, so daß der Strömungsbegrenzungsabschnitt eine Kraft des hindurchgehenden Fluids vollständig aufnehmen wird und folglich sicher den Mikromaßstab-Zwischenraum erzielen wird.
Darüber hinaus kann mit dem Verarbeitungsgerät für Fluid (der Reibungsmühle) nach dem siebzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung nicht nur eine Annäherung oder eine Trennung zwischen den beiden Verarbeitungselementen 101, 102, sondern auch ein exzentrisches Verhalten, das an einem der beiden Verarbeitungselemente 101, 102 aus deren Drehbewegung entsteht, auf Grund des Schwimmermechanismus durch das andere Element absorbiert werden. Dies ermöglicht eine Korrektur jeglicher Unregelmäßigkeit im Zwischenraum zwischen den beiden flachen Abschnitten (und den beiden Verarbeitungselementen 101, 102), die in jeder der Positionen durch Verformung der Verarbeitungselemente von der Drehbewegung oder exothermer Wärme auftreten kann, um zu sichern, daß eine gleichförmigere Verarbeitung erzielt wird.
Das heißt, der Schwimmermechanismus kann sich mit jeglicher möglichen Unrundheit der Rotationswelle, Ausdehnung der Welle, Flächenablenkung des ersten Verarbeitungselements (ersten Mahlelements) und Schwingung desselben während der Drehbewegung befassen.
In dem Verarbeitungsgerät für Fluid (der Reibungsmühle) nach dem achtzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann das durch den Vorspannmechanismus und den Staudruck-Erzeugungsmechanismus erzeugte Kräftegleichgewicht zu einem Mikromaßstab-Zwischenraum von 0,1 bis 1,0 Mikrometer zwischen den beiden Verarbeitungselementen (Mahlelementen) führen, was folglich die Verwirklichung eines feineren Verreibens und Vermahlens ergibt, die mit dem herkömmlichen Stand der Technik nicht verfügbar sind.
Eine Entlüftungsvorrichtung mit einem Zerstäubungsgerät zum Entfernen von Blasen aus der zerstäubten Substanz, nach einem neunzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, ist dadurch gekennzeichnet, daß das Verarbeitungsgerät nach einem des ersten, des zwölften, des vierzehnten, des fünfzehnten und des achtzehnten Aspekts der vorliegenden Erfindung als Zerstäubungsgerät eingesetzt wird.
Eine Entlüftungsvorrichtung mit einem Zerstäubungsgerät zum Entfernen von Blasen aus der zerstäubten Substanz, nach einem zwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, hat die folgende Struktur.
Das Zerstäubungsgerät umfaßt wenigstens zwei Scheiben aus einer ersten Scheibe und einer zweiten Scheibe, deren beide einander gegenüberliegende angeordnet sind, und von denen wenigstens eine sich im Verhältnis zu der anderen dreht, und einen Zwischenraum-Erhaltungsmechanismus, um einen vorher festgelegten Zwischenraum zwischen den Scheiben zu erhalten. Die gegenüberliegenden Flächen der Scheiben sind die Bearbeitungsflächen und poliert mit Hochglanzpolitur. Das Zerstäubungsgerät hat einen Einlaßabschnitt zum Zuführen einer zu verarbeitenden Substanz zwischen den Verarbeitungsflächen und einen Ablaßabschnitt zum Ablassen der verarbeiteten Substanz aus demselben, so daß das Zerstäuben der Substanz zwischen den beiden Verarbeitungsflächen in Drehung vorgenommen wird. Zerstäubung, wie es bisher bezeichnet wird, bedeutet selbstverständlich eine Verringerung des Durchmessers zerstäubter Teilchen oder Tröpfchen zum Zweck einer Steigerung der Oberfläche der zu verarbeitenden Substanz sowie zum Beispiel eine Verringerung der Größe der Teilchen im Fall einer Emulsion, einer Suspension oder eines Liposoms.
Die Entlüftungsvorrichtung, die dafür ausgelegt ist, einen Teil der Zusammensetzungen der Substanz zu verdampfen und zu extrahieren, schließt ein Entgasungsgerät, eine Momomer-Entfernungsvorrichtung, eine Lösungsmittel-Entfernungsvorrichtung ein.
Eine Entlüftungsvorrichtung mit einem Zerstäubungsgerät zum Entfernen von Blasen aus der zerstäubten Substanz, nach einem einundzwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, hat die folgende Struktur.
Das Zerstäubungsgerät umfaßt wenigstens zwei Verarbeitungselemente aus einem ersten Verarbeitungselement und einem zweiten Verarbeitungselement, einen Schwimmermechanismus, einen Vorspannmechanismus und einen Trennungsmechanismus. Jedes der Verarbeitungselemente schließt einander gegenüberliegende Verarbeitungsflächen ein, deren eine sich im Verhältnis zu der anderen dreht, und eine Zerstäubungsverarbeitung kann zwischen den beiden Verarbeitungsflächen ausgeführt werden, deren beide mit Hochglanzpolitur poliert sind. Eine zu verarbeitende Substanz wird zwischen denselben zugeführt. Wenigstens eines des ersten und des zweiten Verarbeitungselements ist mit einem Schwimmermechanismus versehen, der es ermöglicht, daß sich die beiden Verarbeitungselemente einander annähern oder voneinander trennen, während ein exzentrisches Verhalten wenigstens eines der beiden Verarbeitungselemente, das aus der Drehbewegung entsteht, durch das andere absorbiert werden kann. Der Vorspannmechanismus ist dafür ausgelegt, die Verarbeitungselemente wenigstens in der Richtung der Annäherung zueinander vorzuspannen. Der Trennungsmechanismus ist dafür ausgelegt, die beiden Verarbeitungselemente in eine Trennung zu drängen. Außerdem kann er gegen die Wirkung des Vorspannmechanismus einen Mikromaßstab-Zwischenraum zwischen den Verarbeitungselementen in der Drehung sichern.
Eine Entlüftungsvorrichtung mit einem Zerstäubungsgerät nach einem zweiundzwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, wie es durch die Entlüftungsvorrichtung mit einem Zerstäubungsgerät nach dem einundzwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung dargestellt wird, ist dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vakuumpumpe zum Extrahieren der Substanz, die zwischen dem ersten und dem zweiten Verarbeitungselement hindurchgegangen ist, einschließt.
Die Entlüftungsvorrichtungen mit einem Zerstäubungsgerät nach dem neunzehnten bis zweiundzwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung, die dafür ausgelegt sind, eine Substanz vor dem Entlüften zu zerstäuben, stellen ein neuartiges Mittel zum Durchführen des Zerstäubens der Substanz zwischen den beiden Verarbeitungsflächen dar, deren eine in Drehbewegung ist, wobei die Anordnung die herkömmliche Verbindung der Stanzplatte und des Siebs beseitigt, wie sie zum Zerstäuben notwendig war, wodurch das Reinigen dieser Elemente erübrigt wird.
Zusätzlich hat diese besondere Entlüftungsvorrichtung zwei Vorteile. Der eine ist, daß der Durchmesser von Tröpfchen, wenn sie durch die Entlüftungsvorrichtung versprüht werden, verstärkt werden kann, um dazu beizutragen, zum Steigern des Entlüftungsvermögens die Oberfläche oder Grenzfläche zu steigern, die der Vakuumumgebung ausgesetzt ist. Der andere ist, daß die Entlüftungsvorrichtung dazu dient, die zu verarbeitende Substanz in einem einzigen Gerät zu emulgieren und zu entlüften, während das herkömmliche Verfahren unterschiedliche Geräte benötigt. Die Entlüfungsvorrichtung der vorliegenden Erfindung erfordert ein solches Verfahren nicht mehr.
Wie oben beschrieben, zerstreut die Entlüftungsvorrichtung beim Verarbeiten einer Flüssigkeit, die Blasen enthält, durch das Zerstäubungsgerät leicht innerhalb der Flüssigkeit. Sie ist nicht auf eine solche Flüssigkeit, die Blasen enthält, beschränkt, die verarbeitet werden kann. Bezüglich einer Flüssigkeit, die mehr als zwei flüssige Bestandteile enthält, kann die Entlüftungsvorrichtung in der vorliegenden Erfindung ebenfalls unterschiedliche flüssige Bestandteile trennen, durch Zerstäuben eines der flüssigen Bestandteile zum anschließenden Verdampfen. Außerdem kann die zu verarbeitenden Substanz in der Kategorie der vorgesehenen Substanzen eingeschlossen sein, so lange sie ein festes Gemisch oder eine feste chemische Zusammensetzung ist und ihr fester Stoff durch beschleunigtes Verdampfen wegen der Zerstäubung beseitigt werden kann. Ist zum Beispiel ein Polymer zu verarbeiten, kann unnötiges Monomer (ein flüchtiger Stoff), das in dem Polymer enthalten ist, dadurch entfernt werden, daß es zum Verdampfen zerstäubt wird. Wenn ein Gemisch von Feststoff und Flüssigkeit zu verarbeiten ist, kann ebenfalls ein beliebiger der zwei Bestandteile durch Zerstäuben zum Verdampfen entfernt werden.
Zusätzlich ist die Entlüftungsvorrichtung dazu in der Lage, Wasser, das in der Substanz in Form von Dampf enthalten ist, durch Zerstäuben zu entfernen.
Nach dem dreiundzwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann der Schwimmermechanismus, wie er an der Entlüftungsvorrichtung mit einem Zerstäubungsgerät angebracht ist, das Beibehalten eines Mikromaßstab-Zwischenraums zwischen den beiden Verarbeitungsflächen sichern, der zum Zerstäuben notwendig ist, ohne den Einfluß jeglicher Verformung durch Drehung oder durch Wärme, die aus der Drehung mit einem Unterschied zwischen den Ausdehnungskoeffizienten der Teile der Verarbeitungsflächen entsteht, was ein hochgradig genaueres Verfahren sichern kann.
Mit dem zweiundzwanzigsten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann die zerstäubte Substanz durch die Vakuumpumpe dekomprimiert werden, um die Substanz so zuverlässig überzuleiten. Das Dekomprimieren durch die Vakuumpumpe kann die in der zerstäubten Substanz enthaltenen Verdampfungsgase beschleunigen, um zu sichern, daß die Trennung der Substanz von dem flüssigen Bestandteil zuverlässiger erzielt wird.
Im einzelnen nimmt im Fall einer Entlüftung, zum Beispiel durch Dekomprimieren der Substanz durch die Vakuumpumpe auf ein Niveau eines Vakuums oder nahe einem Vakuum, die Oberfläche der zerstäubten Substanz zu und feine Blasen schwellen an, so daß Gase, Lösungsmittel, Monomere (flüchtiger Stoff) durch Verdampfen zu Dampf entfernt werden können (falls solche Gase zu entfernen sind, kann der beabsichtigte Vorgang ebenfalls mit Hilfe des gleichen Verfahrens erzielt werden).
Der Grad an Vakuum (Grad an Dekompression) kann auf ein solches Niveau eingestellt werden, daß es zum Trennen dessen, was zu verdampfen ist, und dessen, was übrigzulassen ist, geeignet ist.
Im einzelnen kann die Entlüftungsvorrichtung mit einem Zerstäubungsgerät nach dem neunzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung, welche die Verarbeitungssysteme für Fluid nach einem des vierzehnten, des fünfzehnten und des achtzehnten Aspekts der vorliegenden Erfindung als Zerstäubungsgerät einsetzt, zum Zweck der Lösung der Probleme eine Entlüftungsvorrichtung mit einer einfachen Struktur und einer hohen Leistungsfähigkeit bereitstellen, die ein genaues Zerstäubungsgerät ausführen kann, auf der Grundlage einer einzigartigen Idee, daß der Wellenabdichtungsmechanismus für eine mechanische Dichtung als Mittel zum Zerstäuben verwendet wird, den Zwischenraum zwischen wenigstens zwei Verarbeitungsflächen, die im Verhältnis zueinander drehbar sind, auf einen vorher festgelegten Mikromaßstab einstellen, einem zu verarbeitenden Fluid eine stärkere Scherkraft zuführen und als Entlüftungsgerät das Fluid in einem breiten Viskositätsbereich verarbeiten.
Durch Einstellen des Zwischenraums zwischen den Verarbeitungsflächen 1, 2 auf einen im Mikromaßstab können der neunzehnte bis zweiundzwanzigste Aspekt der vorliegenden Erfindung einem zu verarbeitenden Fluid eine Scherkraft der notwendigen Größe zuführen, was zum Erzielen einer Superzerstäubung führt, die in der Vergangenheit nicht verfügbar war. Das heißt, wenn sich ein zu verarbeitendes Fluid zwischen den Verarbeitungsflächen 1, 2 bewegt, kann dem Fluid in einem bestimmten Mikromaßstab-Zwischenraum zwischen denselben eine stärkere Scherkraft verliehen werden, und das Fluid wird durch den Zwischenraum versprüht, wodurch ein Zerstäuben in der Größenordnung unter 10 Mikrometer verfügbar ist, was auch für das Extrahieren von feinen Blasen auf dem entsprechenden Niveau gilt. Der Zwischenraum zwischen den Verarbeitungsabschnitten 10, 20 kann nämlich auf eine solche Größe verringert werden, wie es mit Hilfe der herkömmlichen Verfahren nicht verfügbar war, die zur Bildung feinerer Blasen führen können.
Im neunzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung kann mit der Entlüftungsvorrichtung mit einem Zerstäubungsgerät nach dem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Druckregelmechanismus zum Ausüben eines Drucks auf das zu verarbeitende Fluid eingesetzt werden. Da diese Anordnung dazu in der Lage ist, den Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 einzustellen, wird die Dicke des Fluidfilms folgen. Dementsprechend kann durch die Regelung eine gewünschte Zerstäubung ausgewählt werden, das Entlüftungsvermögen kann entsprechend den Eigenschaften des zu verarbeitenden Fluids gesteigert werden und zu entfernende Blasen können in Bezug auf die Größe (Feinheit) sorgfältig behandelt werden.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
1 und 2(A) illustrieren eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 1 ist eine teilweise aufgeschnittene Längsschnittansicht eines Zerstäubungsgeräts G einer Entlüftungsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung. 2(A) ist eine Längsschnittansicht, die den Hauptteil der Entlüftungsvorrichtung wie bei 1 zeigt.
Für eine zweckmäßige Erläuterung zeigt in den Zeichnungen ein Pfeil U die Aufwärtsrichtung und S die Abwärtsrichtung an.
Als erstes wird die Erläuterung des Aufbaus der Entlüftungsvorrichtung vorgenommen.
Die Entlüftungsvorrichtung umfaßt ein Zerstäubungsgerät G und ein bekanntes Dekomprimiergerät (bei dieser Ausführungsform nicht gezeigt), wie beispielsweise eine Vakuumpumpe.
Das Zerstäubungsgerät G ist geeignet für einen Zerstäubungsvorgang in der Größenordnung von Mikrometer bis Nanometer, insbesondere für das Entlüftungsverfahren für die entfernten (extrahierten) Bestandteile aus einer einzelnen Flüssigkeit, Flüssigkeiten, Flüssigkeit und Feststoff (Pulver), Feststoffen (Pulver), Gas und Flüssigkeit oder Gas und Feststoff (Pulver).
Wie durch 1 gezeigt, umfaßt das Zerstäubungsgerät eine erste Halterung 11 (Gegenringhalterung), eine zweite Halterung 21 (Kompressionshalterung), die vor und über der ersten Halterung 11 angeordnet ist, ein Gehäuse 3, das die erste Halterung 11 zusammen mit der zweiten Halterung 21 bedeckt, einen Fluiddruck-Ausübungsmechanismus p und einen Berührungsdruck-Ausübungsmechanismus 4.
Es wird die Erläuterung des Aufbaus des Zerstäubungsgeräts vorgenommen.
Die erste Halterung 11 ist mit einem ersten Verarbeitungsabschnitt 10, einer Rotationswelle 50 und Rührschaufeln 6 versehen.
Der erste Verarbeitungsabschnitt 10 ist aus einer metallischen ringförmigen Struktur 1, versehen mit einer ersten Verarbeitungsfläche, die mit Hochglanzpolitur poliert ist.
Die Rotationswelle 50 ist mit Hilfe von Befestigungselementen 51, wie Bolzen, sicher in der Mitte der ersten Halterung 11 befestigt, wobei ihr hinteres Ende mit einem Motorantrieb 5 (einem eine Drehbewegung mitteilenden Mechanismus) verbunden ist, wirksam zum Übertragen einer Bewegung von dem Motorantrieb 5 zu der ersten Halterung 11, um die letztere zu drehen. Der erste Verarbeitungsabschnitt 10, der am vorderen Teil (dem oberen Ende) der ersten Halterung 11 angebracht und konzentrisch mit der Rotationswelle 50 ist, kann sich als Reaktion auf die Drehung der Rotationswelle 50 in Verbindung mit der ersten Halterung 11 drehen. Die Rührschaufeln 6 sind dafür vorgesehen, ein Vorverrühren (einen Vorbereitungsvorgang für das Zerstäuben) durchzuführen, an der ersten Halterung 11 durch ihren vorderen Abschnitt (die obere Seite) innerhalb des ersten ringförmigen Verarbeitungsabschnitts 10 befestigt, auf eine solche Weise, daß sie konzentrisch mit der Rotationswelle sind.
Die erste Halterung 11 hat einen Aufnahmeabschnitt, der im vorderen Abschnitt (der oberen Seite) derselben angeordnet ist, um den ersten Verarbeitungsabschnitt 10 aufzunehmen, auf eine solche Weise, daß der Aufnahmeabschnitt den ersten Verarbeitungsabschnitt 10 und einen O-Ring zusammen umfaßt, um so den ersten Verarbeitungsabschnitt 10 an der ersten Halterung 11 zu befestigen. Zusätzlich ist der erste Verarbeitungsabschnitt 10 mit Hilfe eines Stifts 12 gegen eine Drehung in Bezug auf die erste Halterung 11 fixiert. An Stelle des Stifts 12 kann der Fixiervorgang durch ein beliebiges anderes Mittel, wie beispielsweise Schrumpfsitz, ausgeführt werden.
Die erste Verarbeitungsfläche 1 springt von der ersten Halterung 11 vor und zeigt zur Seite der zweiten Halterung 21. Die erste Verarbeitungsfläche 1 wird vorzugsweise einem Polieren mit Hochglanzpolitur, wie Schleifen, Klopfen, Polieren, unterworfen, nachdem sie in die erste Halterung 11 eingepaßt ist.
Verwendbare Materialien für den ersten Verarbeitungsabschnitt 10 schließen Keramik, Sintermetall, verschleißfesten Stahl, andere Hartmetalle oder verkleidete, beschichtete, plattierte starre Materialien ein. Insbesondere ist es vorzuziehen, daß der erste Verarbeitungsabschnitt 10 aus leichten Materialien hergestellt ist.
Das Gehäuse 3 ist ein Behälter mit Boden, zusammengesetzt aus einer Wellenaufnahmeöffnung 31 und einem Ablaßabschnitt 32 und in seinem Innenraum 30 beladen mit der ersten Halterung 11. Die Wellenaufnahmeöffnung 31 wird in der Mitte des Bodens des Gehäuses 3 bereitgestellt, um eine offene Verbindung zwischen der Innenseite und der Außenseite des Gehäuses 3 als Durchgangsloch zum Aufnehmen der Rotationswelle 50 herzustellen. Das vordere Ende der Rotationswelle 50 wird von dem Rotationsantrieb 5, der außerhalb (unterhalb) des Gehäuses 3 angeordnet ist, durch die Wellenaufnahmeöffnung 31 in das Gehäuse 3 eingefügt, so daß die erste Halterung 11 in dem Gehäuse 3, wie oben erörtert, mit der Rotationswelle gekoppelt werden kann.
Die zweite Halterung 21 ist mit einem zweiten Verarbeitungsabschnitt 20, einem Einleitungsabschnitt 22 für zu verarbeitendes Fluid und dem Berührungsdruck-Ausübungsmechanismus 4 versehen.
Der zweite Verarbeitungsabschnitt 20 ist ein ringförmiges Element, genannt Kompressionsring, und schließt eine zweite polierte Verarbeitungsfläche 2 und eine Druckaufnahmefläche 23 (hiernach als Trennungssteuerungsfläche 23 bezeichnet), die angrenzend an die zweite Verarbeitungsfläche 2 an der Innenseite der zweiten Verarbeitungsfläche 2 angeordnet ist, ein. Die einstellbare Trennungsfläche 23 ist eine Winkelfläche. Die zweite Verarbeitungsfläche 2 wird durch das Verfahren, wie es für die erste Verarbeitungsfläche 1 eingesetzt wird, poliert. Der zweite Verarbeitungsabschnitt 20 kann aus dem gleichen Material hergestellt sein wie der erste Verarbeitungsabschnitt 10. Die Trennungssteuerungsfläche 23 liegt angrenzend an dem ringförmigen zweiten Verarbeitungsabschnitt 20 in der Innenumfangsfläche 25.
Die zweite Halterung 21 hat am Boden (dem unteren Abschnitt) einen Aufnahmeabschnitt 40, der den O-Ring und den zweiten Verarbeitungsabschnitt 20 enthält. Der zweite Verarbeitungsabschnitt 20 wird durch ein Element 45 in Bezug auf die zweite Halterung 21 gegen eine Drehung unbeweglich gehalten. Die zweite Verarbeitungsfläche 2 ragt über die zweite Halterung 21 hinaus vor.
Wie in 1 gezeigt, ist die zweite Halterung 21 so in einer Öffnung (dem oberen Abschnitt) des Gehäuses 3 angeordnet, daß sie die Öffnung bedeckt, um den Innenraum 30 des Gehäuses 3 durch die Verwendung eines bekannten Verschlußmittels 33 dicht zu verschließen. In diesem Zustand liegt die zweite Verarbeitungsfläche 2 gegenüber der ersten Verarbeitungsfläche 1 des ersten Verarbeitungsabschnitts 10 innerhalb des Gehäuses 3. Zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 stellen die Innenseiten (die mittigen Seiten) des ersten Verarbeitungsabschnitts 10 und des zweiten Verarbeitungsabschnitts 20 einen Einlaßabschnitt für eine zu verarbeitende Substanz (wie in Anspruch 1 definiert), und die Außenseiten des ersten Verarbeitungsabschnitts 10 und des zweiten Verarbeitungsabschnitts 20 einen Auslaßabschnitt für die zu verarbeitende Substanz (wie in Anspruch 1 definiert) bereit.
Der Fluiddruck-Ausübungsmechanismus p ist mit dem Einleitungsabschnitt 22 an der Außenseite (dem oberen Abschnitt) der zweiten Halterung 21 verbunden. Der Fluiddruck-Ausübungsmechanismus p ist eine Kompressionsmaschine, wie beispielsweise ein Kompressor, die zum Zerstäuben ein gewisses Maß an Einleitungsdruck auf die zu verarbeitende Substanz ausübt.
Der Berührungsdruck-Ausübungsmechanismus 4 ist dafür eingerichtet, durch Druck die zweite Verarbeitungsfläche 2 an die erste Verarbeitungsfläche 1 zu klemmen oder dieselbe nahe daran zu schieben, so daß der Fluidfilm der vorher festgelegten Dicke erzeugt wird durch das Gleichgewicht zwischen dem Berührungsdruck und einer Kraft, wie beispielsweise einem Fluiddruck (demjenigen des zu verarbeitenden Fluids), die wirkt, um die Verarbeitungsflächen 1,2 zu trennen. Mit anderen Worten, der Zwischenraum zwischen den Verarbeitungsflächen 1, 2 kann seine vorher festgelegte Mikromaßstab-Breite erhalten.
Im einzelnen besteht der Berührungsdruck-Ausübungsmechanismus 4 bei dieser Ausführungsform aus dem Aufnahmeabschnitt 41; einem Federaufnahmeabschnitt 42, wie er im Innersten des Aufnahmeabschnitts bereitgestellt wird, einer Feder 43 und einem Lufteinleitungsabschnitt 44.
Jedoch ist alles, was der Berührungsdruck-Ausübungsmechanismus 4 zu tun hat, wenigstens eine der Komponenten Aufnahmeabschnitt 41 und Federaufnahmeabschnitt 42, die Feder 43 und den Lufteinleitungsabschnitt 44 einzuschließen.
Der Aufnahmeabschnitt 41 unterwirft den zweiten Verarbeitungsabschnitt 20 einer freien Passung auf eine solche Weise, daß die Stelle, an welcher der zweite Verarbeitungsabschnitt 20 innerhalb des Aufnahmeabschnitts 41 angeordnet ist, mehr oder weniger tief verschoben werden kann.
Die Feder 43 hat ein Ende, das an den Federaufnahmeabschnitt 42 in dessen Innerstem anstößt, und das andere Ende, das an den vorderen Abschnitt (oberen Abschnitt) des zweiten Verarbeitungsabschnitts 20 innerhalb des Aufnahmeabschnitts 41 anstößt. Obwohl 1 ein einzelnes Stück Feder 43 zeigt, ist es vorzuziehen, daß mehrere Federn 43 jeweils unterschiedliche Teile des zweiten Verarbeitungsabschnitts 20 drücken. Dies liegt daran, daß eine gesteigerte Zahl von Federn 43 einen gleichmäßigeren Druck auf den zweiten Verarbeitungsabschnitt 20 ausüben kann. Demzufolge ist die zweite Halterung 21 vorzugsweise von einer mehrfachen Art, die mehrere bis Dutzende Federn 43 hat.
Wie zuvor dargelegt, ermöglicht die vorliegende Ausführungsform das Einleiten von Luft durch den Lufteinleitungsabschnitt 44 in den Aufnahmeabschnitt 41 Dies macht es möglich, dem zweiten Verarbeitungsabschnitt 20 Luftdruck als Druckkraft in Zusammenwirken mit der Feder 43 mitzuteilen, unter Verwendung des Zwischenraums zwischen dem Aufnahmeabschnitt 41 und dem zweiten Verarbeitungsabschnitt 20 als Druckkammer. Daher kann während des Betriebs das Einstellen der Luft vom Lufteinleitungsabschnitt 44 zum Einstellen des Berührungsdrucks (der durch den zweiten Verarbeitungsabschnitt 20 auf die erste Verarbeitungsfläche 1 ausgeübt wird) führen. Ein Mechanismus, der Gebrauch von einem anderen Fluiddruck, wie beispielsweise hydraulischem Druck, als Druckkraft macht, ist an Stelle des Lufteinleitungsabschnitts 44, der Luftdruck verwendet, anwendbar.
Der Berührungsdruck-Ausübungsmechanismus 4 kann ebenfalls als Verschiebungssteuerungsmechanismus zum Zuführen eines Teils der Druckkraft (des Berührungsdrucks) zur Steuerung und als Puffermechanismus fungieren.
Um genau zu sein, dient die Funktion des Berührungsdruck-Ausübungsmechanismus 4 als Verschiebungseinstellungsmechanismus dazu, eine frühe Druckkraft aufrechtzuerhalten, durch Regeln des Luftdrucks, selbst wenn er sich auf Grund einer Ausdehnung in Axialrichtung oder von Verschleiß am Beginn oder während des Betriebs in Axialrichtung bewegen mag. Zusätzlich kann, wie oben beschrieben, der Berührungsdruck-Ausübungsmechanismus 4 durch Einsetzen eines Schwimmermechanismus, um den zweiten Verarbeitungsabschnitt 20 beweglich zu halten, ebenfalls als Puffermechanismus für Vibration oder Ausrichtung dienen.
Nach der Entlüftungsvorrichtung der ersten Ausführungsform, welche die oben erwähnte Anordnung hat, wird die Entlüftungswirkung durch die folgenden Arbeitsgänge erzielt.
Als erster Schritt wird zu verarbeitendes Fluid unter dem Einfluß eines gewissen Maßes an Druck von dem Fluiddruck-Ausübungsmechanismus p durch einen Einleitungsabschnitt 22 von dem Fluiddruck-Ausübungsmechanismus p dem Innenraum des geschlossenen Gehäuses 3 zugeführt, während der erste Verarbeitungsabschnitt 10 durch den Rotationsantrieb 5 (Drehantriebsmechanismus) in eine Drehung angetrieben wird, wodurch sich die erste und die zweite Verarbeitungsfläche 1, 2 im Verhältnis zueinander über dem Mikromaßstab-Abstand zwischen denselben drehen werden.
Wenn das Fluid (von dem Einlaßabschnitt) in den Innenraum des Gehäuses 3 eingeleitet wird, wird es zu einem Fluidfilm zwischen den beiden Verarbeitungsflächen 1, 2 mit dem Mikromaßstab-Zwischenraum zwischen denselben, wo der Fluidfilm unter einer Scherkraft, wie sie durch die Drehbewegung der ersten Verarbeitungsfläche 1 erzeugt wird, zerstäubt wird. Das Verringern des Zwischenraums zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 auf die Größenordnungen von 1 Mikrometer bis 1 Millimeter (insbesondere von 1 bis 10 Mikrometer) kann die ultrafeine Zerstäubung in mehrere Nanometer ermöglichen.
Das verarbeitete Fluid bewegt sich zwischen den Verarbeitungsflächen 1, 2 (aus dem Auslaßabschnitt) und wird am Ablaßabschnitt 32 zur Außenseite abgelassen. Danach wird das Fluid mit Hilfe des Dekompressionsgeräts innerhalb der Atmosphäre als evakuiert oder dekomprimiert in einem Sprühnebel zerstreut, und etwas von den sich ergebenden Sprühnebeln, die in Fluidform niedergefallen sind, wird nach dem Entlüften als flüssiger Stoff zurückgewonnen.
Bei der Ausführungsform wird, wie in 1 gezeigt, das Gehäuse 3 bereitgestellt. Jedoch ist, wie nicht gezeigt wird, das Bereitstellen des Gehäuses 3 in einem Zerstäubungsgerät G nicht wesentlich. Die Entlüftungsvorrichtung kann zum Beispiel als Dekompressionstank (Vakuumtank) verwendet werden, in dem das Zerstäubungsgerät G angeordnet sein kann. In diesem Fall ist es selbstverständlich, daß der Ablaßabschnitt 32 in dem Zerstäubungsgerät G nicht bereitgestellt werden sollte.
Die Rührschaufeln 6 drehen sich unter dem Einfluß des Fluiddrucks, um das Fluid vor dem Verarbeitungsvorgang zwischen den Verarbeitungsflächen 1, 2 umzurühren.
Wie oben erörtert, kann das Einstellen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 erzielt werden, um die Mikrometertrennung zwischen den beiden Flächen zu erhalten, wobei dieser Abstand bei der herkömmlichen mechanischen Einstellung nicht verfügbar ist. Als nächstes wird der relative Mechanismus beschrieben.
Die erste und die zweite Verarbeitungsfläche 1, 2 können zueinander hin oder voneinander weg bewegt werden. Bei dieser Ausführungsform ist die erste Verarbeitungsfläche 1 von einer drehbaren Art, und die zweite Verarbeitungsfläche 2 kann in Axialrichtung verschoben werden, um sich zu der ersten Verarbeitungsfläche 1 hin oder von derselben weg zu bewegen.
In diesem Zusammenhang trifft diese Ausführungsform Anordnungen, damit die axiale Position der zweiten Verarbeitungsfläche 2 durch das Kräftegleichgewicht (den zuvor erwähnten Berührungsdruck und die Trennungskraft) mit einem Genauigkeitsgrad in der Größenordnung von Mikrometern festgelegt wird, um einen Mikromaßstab-Zwischenraum zwischen den Verarbeitungsflächen 1, 2 zu gewinnen.
In Bezug auf den Berührungsdruck-Ausübungsmechanismus 4 kann der Berührungsdruck den Überdruck (Luftdruck), der von dem Lufteinführungsabschnitt 44, falls vorhanden, zugeführt wird, und die Druckkraft der Feder 43 einschließen.
Im Gegensatz dazu kann die Trennungskraft den Fluiddruck, der auf der Trennungsseite (d.h. der zweiten Verarbeitungsfläche 2 und der Trennungssteuerungsfläche 23) auf die Druckfläche einwirkt, die Zentrifugalkraft wegen der Drehung der ersten Verarbeitungsfläche 1 und den Unterdruck, der auf den Lufteinführungsabschnitt 44, falls vorhanden, ausgeübt wird, einschließen.
Das Gleichgewicht zwischen den Kräften kann die zweite Verarbeitungsfläche 2 darin stabilisieren, regelmäßig und geringfügig entfernt von der ersten Verarbeitungsfläche 1 in Position zu bleiben, um zu sichern, daß der Mikromaßstab-Zwischenraum mit einem Genauigkeitsgrad von Mikrometern erzielt wird.
Im Weiteren wird die Trennungskraft spezifiziert.
Als erstes empfängt, was den Fluiddruck betrifft, der zweite Verarbeitungsabschnitt 20, der auf halbem Wege des geschlossenen Durchgangs angeordnet ist, einen Einleitungsdruck (Fluiddruck) von dem Fluiddruck-Ausübungsmechanismus p, wenn die Flächen (die zweite Verarbeitungsfläche 2 und die Trennungssteuerungsfläche 23 gegenüber der ersten Verarbeitungsfläche 1 innerhalb des Durchgangs eine Druckaufnahmefläche auf der Trennungsseite bereitstellen, und der Fluiddruck wirkt auf diese Druckaufnahmefläche ein, um so eine Trennungskraft wegen des Fluiddrucks zu veranlassen.
Als nächstes wirkt, bezüglich der Zentrifugalkraft, falls der erste Verarbeitungsabschnitt 10 betätigt wird, um mit einer hohen Drehzahl zu laufen, die Zentrifugalkraft auf das Fluid ein, und ein Teil der Zentrifugalkraft wird zu einer Trennungskraft werden, die wirken kann, um zu veranlassen, daß die Verarbeitungsflächen voneinander zurücktreten.
Ferner wird, falls ein Unterdruck von dem Lufteinleitungsabschnitt 44 dem zweiten Verarbeitungsabschnitt 20 verliehen wird, der Unterdruck als Trennungskraft fungieren.
In der vorliegenden Anmeldung wird die Kraft, die dazu dient, die erste und die zweite Verarbeitungsfläche 1, 2 zu trennen, als Trennungskraft definiert, so daß die oben beschriebenen Kräfte nicht von der Trennungskraft ausgeschlossen werden sollen.
Wie zuvor erwähnt, können die Fluidfilme, die zum Vornehmen der gewünschten Zerstäubung zwischen den Verarbeitungsflächen 1, 2 geeignet sind, geformt werden durch das Herstellen des Gleichgewichts zwischen der Trennungskraft und dem Berührungsdruck, der von dem Berührungsdruck-Ausübungsmechanismus 4 durch das Medium des zu verarbeitenden Fluids zwischen den Verarbeitungsflächen 1, 2 in dem dicht geschlossenen Durchgang für das Fluid ausgeübt wird. Auf diese Weise ist das Zerstäubungsgerät in der Lage, den Mikromaßstab-Zwischenraum zwischen den Verarbeitungsflächen 1, 2 dadurch aufrechtzuerhalten, daß der Fluidfilm in den Zwischenraum zwischen denselben gedrückt wird, wobei dieser Zwischenraum von den herkömmlichen Zerstäubern nicht zu erzielen war. Die hochgradig genaue Entlüftung ist dank diesem System erreicht worden.
Mit anderen Worten, der Fluidfilm zwischen den Verarbeitungsflächen 1, 2 kann durch Einstellen der Trennungskraft und des Berührungsdrucks zum Zerstäuben nach Bedarf auf eine gewünschte Dicke gebracht werden. Daher kann, falls der Fluidfilm dünner gemacht werden soll, der Berührungsdruck oder die Trennungskraft auf eine solche Weise eingestellt werden, daß der Berührungsdruck größer wird als die Trennungskraft. Im Gegensatz dazu kann, falls der Fluidfilm dicker gemacht werden soll, die Trennungskraft oder der Berührungsdruck auf eine solche Weise eingestellt werden, daß die Trennungskraft größer wird als der Berührungsdruck.
Um den Berührungsdruck zu steigern, kann der Überdruck (pneumatische Druck) in dem Flächenberührungsdruck-Ausübungsmechanismus 4 vom Lufteinleitungsabschnitt 44 zugegeben werden, oder es kann eine Feder 43 mit einer stärkeren Druckkraft verwendet werden oder die Zahl der Federn kann gesteigert werden.
Um die Trennungskraft zu steigern, können der Einleitungsdruck des Fluiddruck-Ausübungsmechanismus p oder die Oberflächen der zweiten Verarbeitungsfläche 2 und der Trennungssteuerungsfläche 23 gesteigert werden, und zusätzlich kann die Drehung des zweiten Verarbeitungsabschnitts 20 eingestellt werden, um die Zentrifugalkraft zu steigern, oder der Unterdruck (pneumatische Druck) kann vom Lufteinleitungsabschnitt 44 zugegeben werden. Obwohl die hier verwendete Feder 43 eine Druckfeder ist, die eine Druckkraft in der Richtung abgibt, in der sie sich ausdehnt, wenn sie freigegeben wird, kann sie durch einen Teil oder die Gesamtheit des Berührungsdruck-Ausübungsmechanismus 4 dargestellt werden, wie eine Sperrfeder, die eine Kraft in der Richtung abgibt, in der sie eingezogen wird.
Neben dem oben Beschriebenen können die Eigenschaften des zu verarbeitenden Fluids, wie beispielsweise die Viskosität, als Element der Steigerung oder Verminderung des Berührungsdrucks und der Trennungskraft hinzugefügt werden, und das Einstellen des zu verarbeitenden Fluids in den Eigenschaften kann als das der Elemente erreicht werden.
Der Fluiddruck, der in der Trennungskraft eingeschlossen ist, die auf der Trennungsseite (d.h., der zweiten Verarbeitungsfläche 2 und der Trennungssteuerungsfläche 23) auf die Druckfläche einwirkt, ist so zu verstehen, daß er eine Kraft ist, welche die Öffnungskraft bei der mechanischen Dichtung darstellt.
Was die mechanische Dichtung betrifft, entspricht der zweite Verarbeitungsabschnitt 20 dem Kompressionsring. Wenn der zweite Verarbeitungsabschnitt 20 unter Fluiddruck steht, wird eine Kraft, die dazu dient, diesen zweiten Verarbeitungsabschnitt 20 von dem ersten Verarbeitungsabschnitt 10 zu trennen, als Öffnungskraft definiert.
Im einzelnen stellt, falls nur Druckflächen (d.h., die zweite Verarbeitungsfläche 2 und die Trennungssteuerungsfläche 23) bereitgestellt werden, wie bei der ersten Ausführungsform, die Gesamtheit des Einleitungsdrucks die Öffnungskraft bereit. Außerdem wird, wenn der zweite Verarbeitungsabschnitt 20 ebenfalls nur eine Druckfläche auf seiner Rückseite hat (insbesondere im Fall von 2(B) und 9, der später beschrieben wird), der Unterschied zwischen dem, was als Trennungskraft, und dem, was als Berührungsdruck wirken kann unter den Einleitungsdrücken, eine Öffnungskraft.
Eine andere Ausführungsform des zweiten Verarbeitungsabschnitts 20 wird unter Bezugnahme auf 2(B) erläutert.
Wie in 2(B) gezeigt, wird an der Stelle, die vom Aufnahmeabschnitt 41 des zweiten Verarbeitungsabschnitts 20 vorsteht, oder der Innenumfangsseite eine Annäherungssteuerungsfläche 24 auf der anderen Seite der zweiten Verarbeitungsfläche 2 bereitgestellt.
Das heißt, bei dieser Ausführungsform besteht der Berührungsdruck-Ausübungsmechanismus 4 aus dem Aufnahmeabschnitt 41, dem Lufteinleitungsabschnitt 44 und der Annäherungssteuerungsfläche 24. Der Berührungsdruck-Ausübungsmechanismus 4 wird aber mit einem beliebigen derselben auskommen.
Die Annäherungssteuerungsfläche 24 dient dazu, als einer der Berührungsdruck-Ausübungsmechanismen 4 eine Berührungsdruck zu liefern, der eine Kraft erzeugen kann, um die zweite Verarbeitungsfläche 2 unter dem Einfluß eines vorher festgelegten Drucks, der auf das zu verarbeitende Fluid ausgeübt wird, zu der ersten Verarbeitungsfläche 1 hin zu bewegen. Andererseits erzeugen die zweite Verarbeitungsfläche 2 und die Trennungssteuerungsfläche 23 zum teilweisen Liefern der Trennungskraft eine Kraft, welche die zweite Verarbeitungsfläche 2 unter dem Einfluß des vorher festgelegten Drucks, der auf das zu verarbeitende Fluid ausgeübt wird, in eine Trennung von der ersten Verarbeitungsfläche 1 drängen kann.
Die gesamte Annäherungssteuerungsfläche 24 und die zweite Verarbeitungsfläche 2 (und die Trennungssteuerungsfläche 23) sind Flächen zum Aufnehmen von Druck von dem zu verarbeitenden Fluid, und das Erzeugen einer der Kräfte, d.h., des Berührungsdrucks oder der Trennungskraft, ist abhängig von den Richtungen dieser Flächen.
Das Verhältnis der Oberfläche A1 der Annäherungssteuerungsfläche 24 zu der Oberfläche A2, die diejenige der zweiten Verarbeitungsfläche 2 des zweiten Verarbeitungsabschnitts 20 und diejenige der Druckaufnahmefläche 23 auf der Trennungsseite summiert, wird als das Gleichgewichtsverhältnis K bezeichnet, das eine wichtige Rolle bei der Regelung der Öffnungskraft spielt.
Die beiden oberen Enden der Annäherungssteuerungsfläche 24 und der Druckaufnahmefläche 23 auf der Trennungsseite werden im Innenumfang (der oberen Endlinie L1) des ringförmigen zweiten Verarbeitungsabschnitts definiert. In diesem Zusammenhang schließt sich die Regelung des Gleichgewichtsverhältnisses als die Bestimmung der Position der Basisendlinie L2 in der Annäherungssteuerungsfläche 24 an.
Das heißt, bei dieser Ausführungsform wird bei der Verwendung des Einleitungsdrucks des zu verarbeitenden Fluids die Gesamtfläche aus denen der zweiten Verarbeitungsfläche 20 und der Trennungssteuerungsfläche 23 größer gemacht als diejenige der Annäherungssteuerungsfläche 24, wodurch gesichert wird, daß eine Öffnungskraft entsprechend dem Oberflächenverhältnis erzeugt wird.
Diese Öffnungskraft kann geregelt werden durch das Medium des Fluiddrucks, durch Verändern der Gleichgewichtslinie oder der Oberfläche A1 der Annäherungssteuerungsfläche 24.
Der tatsächliche Flächendruck P auf die Schieberfläche (verursacht durch den Fluiddruck, wie er in dem Berührungsdruck eingeschlossen ist) kann durch die folgende Formel berechnet werden. P = P1 × (K – k) + Ps
Hier bezeichnet P1 den Druck des zu verarbeitenden Fluids (Fluiddruck), K das Gleichgewichtsverhältnis, k den Koeffizienten der Öffnungskraft und Ps den Feder- und den dynamischen Druck.
Durch das Einstellen des tatsächlichen Flächendrucks P auf die Schieberfläche (auf der Grundlage der Gleichgewichtslinie) kann der Zwischenraum zwischen den Verarbeitungsflächen 1, 2 zu einer gewünschten Breite des Abstands werden und folglich bis zu einem gewünschten Verarbeitungsniveau der Zerstäubung aus dem zu verarbeitenden Fluid ein Fluidfilm gebildet werden.
Im allgemeinen kann die zu verarbeitende Substanz (das Fluid) um so feiner gemacht werden, je dünner der Fluidfilm zwischen den Verarbeitungsflächen 1, 2 ist. Im Gegensatz dazu wird ein dickerer Fluidfilm zu einem groben Zerstäubungsvorgang führen, und der Durchsatz pro Stunde wird größer. Daher macht es das Einstellen des Abstandes (Zwischenraums) zwischen den Verarbeitungsflächen 1, 2 auf der Grundlage des tatsächlichen Flächendrucks P auf die Schieberfläche (wie hiernach als „Flächendruck P" bezeichnet) möglich, das Zerstäuben auf einem gewünschten Niveau auszuführen.
Um dies zusammenzufassen, wird für das grobe Zerstäuben der Substanz (des Fluids) das Gleichgewichtsverhältnis kleiner, der Flächendruck niedriger, der Zwischenraum des Abstands größer und der Fluidfilm ebenfalls dicker gemacht. Für ein feineres Zerstäuben desselben wird das Gleichgewichtsverhältnis größer, der Flächendruck höher, der Zwischenraum des Abstands enger und der Fluidfilm ebenfalls dünner gemacht.
Folglich ist die Annäherungssteuerungsfläche 24 als Teil des Berührungsdruck-Ausübungsmechanismus 4 geformt, und das Einstellen des Berührungsdrucks oder das Einstellen des Abstandes zwischen den Verarbeitungsflächen kann am Punkt von dessen Gleichgewichtslinie ausgeführt werden.
Wie zuvor erwähnt, muß das Einstellen des Abstandes unter Berücksichtigung der Druckkraft der Feder 43 und des Luftdrucks des Lufteinleitungsabschnitts 44 durchgeführt werden. Andere wichtige Parameter schließen ebenfalls das Einstellen des Fluiddrucks, d.h., des Einleitungsdrucks des zu verarbeitenden Fluids, und der Zentrifugalkraft des ersten Verarbeitungsabschnitts 10 (der ersten Halterung 11) in der Drehung ein.
Wie oben beschrieben, ist dieses Gerät, bezüglich des zweiten Verarbeitungsabschnitts 20 und des ersten Verarbeitungsabschnitts 10, der sich im Verhältnis zu dem zweiten Verarbeitungsabschnitt 20 dreht, so angeordnet, daß der Einleitungsdruck des zu verarbeitenden Fluids und die Zentrifugalkraft desselben oder der Berührungsdruck ein Gleichgewicht erreichen können, um einen Fluidfilm mit einer vorher festgelegten Dicke zu bilden und eine gewünschte Scherkraft gegenüber der Fluidbahn bereitzustellen. Wenigstens einer der Ringe hat eine Schwimmerstruktur, um so die Ausrichtung, wie beispielsweise Unrundheit, zu absorbieren, um sich dadurch von der Gefahr eines durch Berührung initiierten Verschleißes zu befreien.
Die Ausführungsform, wie sie durch 2(B) gezeigt wird, ist in der Anordnung ebenfalls identisch mit der in 1 gezeigten Ausführungsform, außer bezüglich der Steuerungsflächen.
Außerdem mag die Druckaufnahmefläche 23 auf der Trennungsseite, wie in 9 gezeigt, bei der Ausführungsform nicht eingeschlossen sein. In diesem Fall ist das Gleichgewichtsverhältnis K das Verhältnis der Oberfläche A1 der Annäherungssteuerungsfläche 24 zur Oberfläche A2 der zweiten Verarbeitungsfläche 2 des zweiten Verarbeitungsabschnitts 20.
Falls die Annäherungssteuerungsfläche 24, wie bei der Ausführungsform in 2(B) und 9, bereitgestellt wird, wird die Oberfläche A1 der Annäherungssteuerungsfläche 24 größer sein als die Oberfläche A2. Das heißt, durch Herstellen einer Ungleichgewichtsart einer mechanischen Dichtung wird der vorher festgelegte Druck, der auf das zu verarbeitende Fluid ausgeübt wird, eher als ein Berührungsdruck fungieren als eine Öffnungskraft zu erzeugen. Es kann auch einen solchen Fall geben, in dem ein Gleichgewicht zwischen den Verarbeitungsflächen 1, 2 durch Steigern einer anderen Trennungskraft aufrechterhalten werden kann.
Bei dieser Ausführungsform kann, wie bereits angezeigt, die Feder der Schieberfläche (Verarbeitungsfläche) um so besser eine gleichförmige Belastung mitteilen, je größer die Zahl der Federn 43 ist. Jedoch kann die Feder 43, wie in 3(A) gezeigt, von einer Einzelwindungsart sein, die konzentrisch mit dem ringförmigen zweiten Verarbeitungsabschnitt 20 hergestellt wird.
Der O-Ring kann verwendet werden, um den Spalt zwischen dem zweiten Verarbeitungsabschnitt 20 und der zweiten Halterung 21 abzudichten. Alternativ dazu kann der O-Ring durch einen Balg 26 wie in 3(B) oder eine Membran 27 wie in 3(C) ersetzt werden oder kann in Verbindung mit jedem der Elemente verwendet werden.
Wie in 4 wird in der Halterung 21 eine Temperaturregelummantelung 46 zum Regeln der Temperatur der zweiten Verarbeitungsfläche 2 (und des zweiten Verarbeitungsabschnitts 20) durch Erwärmen oder Abkühlen des Elements bereitgestellt. Das Gehäuse 3 schließt ebenfalls eine Temperaturregelummantelung 35 für den gleichen Zweck ein.
Die Temperaturregelummantelung 46 stellt einen Hohlraum dar, in dem sich Wasser bewegt und der an der Seite des Aufnahmeabschnitts 41 definiert wird, so daß er mit Durchgängen 47, 48 verbunden ist, die zur Außenseite der zweiten Halterung 21 führen. Einer der Durchgänge 47, 48 wirkt, um ein Heiz- oder Kühlmedium in die Temperaturregelummantelung 46 einzuleiten, und der andere wirkt, um das Medium abzulassen.
Bereitgestellt zwischen dem Außenumfang des Gehäuses 3 und dem Abdeckabschnitt 34 dafür, ist eine Temperaturregelummantelung 35 innerhalb des Gehäuses 3 ein Durchgang für Heiz- oder Kühlwasser.
Bei der vorliegenden Ausführungsform kann die erste Halterung 11, wie die zweite Halterung 21 und das Gehäuse 3 ebenfalls eine solche Ummantelung einschließen.
Zusätzlich zu den in 1 und 2 gezeigten Anordnungen kann ein Zylindermechanismus 7, wie in 5 gezeigt, als Teil des Berührungsdruck-Ausübungsmechanismus 4 verwendet werden.
Der Zylindermechanismus 7 umfaßt einen leeren Raum 70, der innerhalb der zweiten Halterung 21 geformt ist, einen Verbindungsabschnitt 71 zum Verbinden des leeren Raums 70 mit dem Aufnahmeabschnitt 41, einen Kolbenzylinder 72, der in dem leeren Raum 70 enthalten ist und durch den Verbindungsabschnitt 71 mit dem zweiten Verarbeitungsabschnitt 20 verbunden ist, eine erste Düse 73, die in dem oberen Teil des leeren Raums 70 verbunden ist, und eine zweite Düse 74, die in dem unteren Teil des leeren Raums 70 geformt ist, und ein Druckelement 75, wie beispielsweise eine Feder, dazwischengeschaltet zwischen den unteren Abschnitt des leeren Raums 70 und den Kolbenzylinder 72.
Der Kolbenzylinder 72 kann in einer Vertikalrichtung innerhalb des leeren Raums 70 verschoben werden. Die Gleitbewegung des Kolbenzylinders 72 drängt den zweiten Verarbeitungsabschnitt 20 in ein vertikales Gleiten, so daß der Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 verändert werden kann.
Im einzelnen kann, wenn die erste Düse 73 in eine mit einer Druckquelle (nicht gezeigt), wie beispielsweise einem Kompressor, verbundene Position gebracht ist, durch Ausüben von pneumatischem Druck (Überdruck) von der ersten Düse 73 hinab zum Oberteil des Kolbenzylinders 72 innerhalb des leeren Raums 70 der Kolbenzylinder 72 nach unten bewegt werden, um so den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Fläche 1, 2 (zu einer geschlossenen Position) zu verengen. Zusätzlich wird, wenn die Druckquelle (nicht gezeigt), wie beispielsweise ein Kompressor, mit der zweiten Düse 74 verbunden ist, durch das Ausüben des pneumatischen Drucks (Überdrucks) von der zweiten Düse auf das untere Ende des Kolbenelements 72 innerhalb des leeren Raums 70 der Kolbenzylinder 72 gleitend nach oben bewegt, um so den Abstand zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 (zu einer offenen Position) zu verbreitern. Das Regeln des Berührungsdrucks kann durch den pneumatischen Druck erreicht werden, der so durch die Düsen 73, 74 erzielt wird.
Bei der Anordnung derart, daß der Kolbenzylinder 72 so eingestellt worden ist, daß er an ein oberes Ende 70a des leeren Raums 70 anstößt, definiert der leere Raum 70, selbst wenn Raum zwischen dem oberen Ende des zweiten Verarbeitungsabschnitts 20 und dem Oberteil des Aufnahmeabschnitts 4l bleibt, die Obergrenze der Breite des Abstandes zwischen den Verarbeitungsflächen 1, 2. Das heißt, der Kolbenzylinder 72 und das obere Ende 70a des leeren Raums 70 können als Trennungssteuerungsabschnitt (ein Mechanismus zum Einschränken des maximalen Zwischenraums des Abstandes zwischen den Verarbeitungsflächen 1, 2) fungieren, um ein weiteres Trennen der Verarbeitungsflächen 1, 2 zu verhindern.
Ferner definiert durch Einstellen des Kolbenzylinders 72 so, daß er in Berührung mit dem unteren Ende 70b des leeren Raums 70 kommt, selbst in dem Fall, daß die Verarbeitungsflächen 1, 2 nicht miteinander verbunden sind, der leere Zylinderraum 70 die Untergrenze der Breite des Abstandes zwischen den Verarbeitungsflächen 1, 2 an seinem unteren Ende 70b. Der Kolbenzylinder 72 und der untere Teil 70b des leeren Raums 70 können nämlich als Annäherungssteuerungsabschnitt (ein Mechanismus zum Einschränken des minimalen Zwischenraums des Abstandes zwischen den Verarbeitungsflächen 1, 2) fungieren, um zu verhindern, daß sich die Verarbeitungsflächen 1, 2 einander weiter annähern.
Dies kann den Zwischenraum Z1 (mit anderen Worten, den Zwischenraum Z2 zwischen dem Kolbenzylinder 72 und dem unteren Ende 70b des leeren Raums 70) zwischen dem Kolbenzylinder 72 und dem oberen Ende 70a des leeren Raums 70 mit Hilfe des Luftdrucks der Düsen 73, 74 regeln, während der minimale Zwischenraum des Abstandes eingeschränkt wird.
Vorzugsweise wird Gebrauch gemacht davon, daß die Düsen 73, 74 jeweils mit unterschiedlichen Druckquellen oder abwechselnd mit einer einzigen Druckquelle verbunden werden.
Jede Art von Druckquelle zum Zuführen von Überdruck oder Unterdruck ist verwendbar. Im Fall der Verbindung der Unterdruckquelle, wie beispielsweise eines Vakuums, und der Düsen 73, 74 verläuft der oben erwähnte Vorgang entgegengesetzt.
Alternativ dazu wird an Stelle des Bereitstellens des anderen Berührungsdruck-Ausübungsmechanismus 4 der Zylindermechanismus 7 als Teil des Berührungsdruck-Ausübungsmechanismus 4 bereitgestellt, um den Druck der Druckquelle, wie sie mit den Düsen 73, 74 verbunden ist, und den Zwischenraum Z1, Z2 entsprechend der Viskosität und den Charakteristika des zu verarbeitenden Fluids auf eine solche Weise einzustellen, daß der Dickenwert des Flüssigkeitsfilms des Fluids auf ein gewünschtes Niveau zum Zerstäuben unter einer Scherkraft gebracht wird. Zusätzlich ist insbesondere der Zylindermechanismus 7 verwendbar, um durch Zwingen des Schieberabschnitts zum Öffnen und Schließen die Zuverlässigkeit des Reinigens und Sterilisierens zu steigern.
Wie in 6(A) bis (C) gezeigt, kann die erste Verarbeitungsfläche 1 des ersten Verarbeitungsabschnitts 10 mit rillenartigen Aussparungen 13... 13 geformt sein, die sich in einer Durchmesserrichtung, insbesondere von der Mitte des ersten Verarbeitungsabschnitts 10 nach außen, erstrecken. 6(A) zeigt, daß sich in diesem Fall die Aussparungen 13... 13 biegen oder spiralförmig auf der ersten Verarbeitungsfläche 1 erstrecken. In 6(B) ist zu sehen, daß jede Aussparung 13 die Form eines Buchstaben L hat, und in 6(C) erstrecken sich die Aussparungen 13... 13 von der gemeinsamen Mitte aus gerade in allen Richtungen.
Wie in 6(D) gezeigt, sind die Aussparungen 13 von 6(A) bis (C) vorzugsweise so geneigt hergestellt, daß sie zur Mitte der ersten Verarbeitungsfläche 1 hin tiefer sind. Die rillenartigen Aussparungen 13 können sich in Folge oder in Unterbrechung fortsetzen.
Die Bildung solcher Aussparungen 13 kann der Steigerung der Zufuhr von zu verarbeitendem Fluid (der Zufuhrgeschwindigkeit) oder der Verminderung des Heizwertes entsprechen, während sie Wirkungen einer Kavitationskontrolle und eines Fluidlagers haben.
Bei den zu 6 beschriebenen Ausführungsformen wird angezeigt, daß die Aussparungen 13 in der ersten Verarbeitungsfläche 1 geformt sind, aber sie können in der zweiten Verarbeitungsfläche 2 oder in beiden Flächen angeordnet sein.
Im Fall des Bereitstellens keiner Aussparung 13 oder verjüngten Abschnitte oder der Konzentration dieser Dinge in einem Teil der Verarbeitungsflächen wird der Rauheitsgrad der Verarbeitungsflächen 1, 2 (die glatte Oberfläche) eine größere Wirkung auf das zu verarbeitende Fluid haben als bei den mit Aussparungen 13 geformten Flächen. Daher muß in einem solchen Fall der Rauheitsgrad um so niedriger gemacht werden (d.h. die Fläche glatter zu machen), je kleiner die Teilchen des zu verarbeitenden Fluids sind. Insbesondere ist im Fall eines Zerstäubens in Nanometergröße bezüglich des Rauheitsgrades der Verarbeitungsfläche das Polieren, wie zuvor erwähnt, ausgesprochen vorteilhaft für das Ausüben einer gewünschten Scherkraft.
Wie in 7 gezeigt, wird zusätzlich zum Einleitungsabschnitt 22 eine Zufuhrbahn 28 bereitgestellt, die mit der zweiten Verarbeitungsfläche 2 in dem zweiten Verarbeitungsabschnitt 20 verbunden ist. Eine solche Zufuhrbahn 28 kann verwendet werden, um unterschiedliche Stoffe oder einen Teil des dispergierten Fluids unmittelbar zu dem gerade verarbeiteten Fluid zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 zu führen.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist der erste Verarbeitungsabschnitt 10 (die erste Halterung 21) dafür eingerichtet, durch den Rotationsantrieb 5 in eine Drehung im Verhältnis zu dem nicht drehbaren zweiten Verarbeitungsabschnitt 20 gedrängt zu werden. Zusätzlich ist, wie in 8, die zweite Halterung 21 durch eine andere Rotationswelle 53 (hiernach als Nebenrotationswelle 53 bezeichnet) mit einem Gegenrotationsantrieb 52 verbunden, um so zum Drehen in der Richtung entgegengesetzt zu derjenigen in der sich die erste Halterung 11 dreht, angetrieben zu werden und folglich eine größere Scherkraft zu bewirken.
In diesem Fall sind die Rotationswelle 50 und die Nebenrotationswelle 53 in Ausrichtung miteinander angeordnet. Dann ist der Einleitungsabschnitt 22 für zu verarbeitendes Fluid als ein hohler Durchgang geformt, wie er innerhalb des Gegenrotationsantriebs 52 und der Nebenrotationswelle 53 bereitgestellt wird, und das zu verarbeitende Fluid wird durch die Verwendung eines Drehgelenks (nicht gezeigt) von der anderen Seite (der Oberseite) des Gegenrotationsantriebs 52 zur Mitte des zweiten Verarbeitungsabschnitts 20 verdrängt. Das Fluid, wie es in das Gehäuse 3 eingeleitet und zwischen den Verarbeitungsflächen 1, 2 verarbeitet wird, wird am Ablaßabschnitt 32 zur Außenseite abgelassen.
Das System, wie es in 8 gezeigt wird, ist ziemlich nützlich für eine große Scherkraft bei einer höheren Drehzahl, wobei die erste und die zweite Halterung 11, 12 in der Drehgeschwindigkeit (der Drehzahl) entweder gleich oder unterschiedlich sein können.
Die Ausführungsform in 8 stellt keine Rührschaufeln 6 bereit.
Andere Anordnungen als die im einzelnen bei den Ausführungsformen von 3 bis 8 näher dargelegten sind identisch mit denen der Ausführungsform, wie sie in 1 gezeigt wird, oder der in 2.
Die Rührschaufeln 6 zum Vordispergieren, wie sie bei der Ausführungsform von 1 bereitgestellt werden, mögen nicht bereitgestellt werden, außer, wenn ein Vordispergieren überhaupt erforderlich ist.
Obwohl bei den oben erwähnten Ausführungsformen sich das zu verarbeitende Fluid von der Innenseite des ringförmigen Verarbeitungsabschnitts 20 oder des ersten Verarbeitungsabschnitts 10 zur Außenseite bewegen soll, kann das Fluid dazu gebracht werden, sich von der Außenseite des zweiten Verarbeitungsabschnitts 20 oder des ersten Verarbeitungsabschnitts 10 zur Innenseite zu bewegen, wodurch das Fluid so geleitet wird, daß es durch den Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 (nicht gezeigt) hindurchgeht. Zum Beispiel kann der Ablaßabschnitt des Systems, wie in 1, zu einem Einleitungsabschnitt und der Einleitungsabschnitt, wie in 1 gezeigt, zu einem Ablaßabschnitt verändert werden. In diesem Fall wird der Druck von der Ablaßabschnittseite, wie in 1 gezeigt, ausgeübt. Jedoch kann eine Anordnung hergestellt werden derart, daß Fluid unter Unterdruck von der Einleitungsabschnittseite, wie in 1 gezeigt, absorbiert wird.
Falls die Bewegung des zu verarbeitenden Fluids von der Außenseite des zweiten Verarbeitungsabschnitts 20 oder des ersten Verarbeitungsabschnitts 10 zur Innenseite desselben ausgelegt ist, können rillenförmige Aussparungen 13... 13 an der ersten Verarbeitungsfläche 1 des ersten Verarbeitungsabschnitts 10 so bereitgestellt werden, daß sie sich von der Außenseite des ersten Verarbeitungsabschnitts 10 zu dessen Mitte erstrecken, wie in 6(E) gezeigt. Bei einer solchen Anordnung ist es vorzuziehen, daß das Gleichgewichtsverhältnis von einer Ungleichgewichtsart von mehr als 100 % ist. Im Ergebnis dessen entsteht während der Drehbewegung ein Staudruck an den rillenförmigen Aussparungen 13... 13, und die Verarbeitungsflächen 1, 2 können sich sicher mit der geringsten Berührung miteinander drehen, wodurch eine Immunität gegenüber der Gefahr eines Verschleißes wegen einer Berührung gesichert wird.
Bei der Ausführungsform von 6(E) ist die Trennungskraft, die sich aus dem Druck des zu verarbeitenden Fluids ergibt, dafür eingerichtet, im inneren Ende 13a der Aussparung 13 zu entstehen.
Bei den zuvor erwähnten Ausführungsformen ist das Gehäuse 3 so definiert, daß es von einer dicht geschlossenen Art ist, aber es kann den ersten und den zweiten Verarbeitungsabschnitt 10, 20 haben, die nur im Innern desselben dicht geschlossen und im Äußeren desselben geöffnet sind. Das heißt, der Durchgang wird geschlossen gehalten, bis Fluid zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 hindurchgegangen ist, auf eine solche Weise, daß nach dem Durchgang des Fluids der Durchgang geöffnet wird und das Fluid, nachdem es verarbeitet ist, nicht den ganzen Einleitungsdruck empfangen wird.
Wie zuvor erörtert, ist das Drucksystem vorzugsweise mit einem Kompressor versehen. Es können jedoch andere Mittel verwendet werden, so lange sie in der Lage sind, zu allen Zeiten einen vorher festgelegten Druck auf das zu verarbeitende Fluid auszuüben. Zum Beispiel wird das Gewicht (die Schwerkraft) eines Fluids immer verwendet, um einen gewissen Druck auf das Fluid auszuüben.
Um zusammenzufassen, ist das Zerstäubungsgerät nach den Ausführungsbeispielen, wie dargelegt, dadurch gekennzeichnet, daß es fungieren kann, um einen vorher festgelegten Druck auf zu verarbeitendes Fluid auszuüben, um wenigstens zwei, eine erste und eine zweite, Verarbeitungsflächen 1, 2, die zueinander hin und voneinander weg bewegt werden können, mit Berührungsdruck zu verbinden und denselben, der wirken kann, um die Verarbeitungsflächen 1, 2 näher zueinander zu bewegen, auf den geschlossenen Durchgang auszuüben, durch den sich das unter Druck gesetzte Fluid bewegt, um die erste und die zweite Verarbeitungsfläche 1, 2 im Verhältnis zueinander zu drehen, um so Fluidfilme zu erzeugen, die als Abdichtungsmittel verwendet werden, wie sie in der Kategorie der mechanischen Dichtung durch die Verwendung des Fluids eingeschlossen sind, oder um den Fluidfilm zu dem der mechanischen Dichtung entgegengesetzten Zweck (statt das Fluid als Dichtung zu verwenden) aus dem Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche 1, 2 auslaufen zu lassen, um das Fluid in der Form eines Films einem Zerstäuben zu unterwerfen und um das sich ergebende Fluid zurückzugewinnen.
Ein solches neuartiges Zerstäubungsverfahren hat es möglich gemacht, den Zwischenraum zwischen den beiden Verarbeitungsflächen 1, 2 von 1 Mikrometer bis 1 Millimeter, insbesondere von 1 bis 10 Mikrometer, einzustellen.
Bei den obigen Ausführungsformen wird der dicht geschlossene Durchgang innerhalb des Systems bereitgestellt, und dem zu verarbeitenden Fluid wird mit Hilfe des Fluiddruck-Ausübungsmechanismus p, wie er an der Einleitungsabschnittseite in der Entlüftungsvorrichtung bereitgestellt wird, Druck verliehen.
Alternativ dazu kann der Fluiddurchgang von einer geöffneten Art sein, wobei das Fluid nicht durch den Fluiddruck-Ausübungsmechanismus p unter Druck gesetzt werden muß.
10 bis 13 illustrieren eine Ausführungsform der Entlüftungsvorrichtung mit einem Zerstäubungsgerät. 10 ist eine Längsschnittansicht der Entlüftungsvorrichtung. 11 ist eine teilweise aufgeschnittene Längsschnittansicht. 12 ist eine Draufsicht des ersten Verarbeitungselements 1, das in dem Zerstäubungsgerät, wie in 10 gezeigt, bereitgestellt wird. 13 ist eine teilweise aufgeschnittene Längsschnittansicht des ersten und des zweiten Verarbeitungselements 1, 2.
Wie oben beschrieben, wird zu verarbeitendes Fluid unter atmosphärischem Druck (das zu verarbeitende Fluid wird, wo im folgenden notwendig, einfach „Fluid" genannt) oder Fluid, das eine zu verarbeitende Substanz befördert, in die Entlüftungsvorrichtung, wie in 10 bis 13 gezeigt, eingespeist.
Wie in 10, umfaßt die Entlüftungsvorrichtung ein Zerstäubungsgerät G und eine Vakuumpumpe Q. Das Zerstäubungsgerät G umfaßt ein erstes Verarbeitungselement 101 einer rotierenden Art, eine erste Halterung 111 zum Halten des Verarbeitungselements 101, ein zweites Verarbeitungselement 102 einer unbeweglichen Art, eine zweite Halterung 121 zum sicheren Halten des zweiten Verarbeitungselements 102, einen Vorspannmechanismus 103, einen Staudruck-Erzeugungsmechanismus 104, einen Antrieb 105 zum Drängen der ersten Halterung 111 und des Vorspannmechanismus in eine Drehung, ein Gehäuse 106, einen Einleitungsabschnitt 107 zum Zuführen (Einleiten) von Fluid und einem Ablaßabschnitt 108 zum Ablassen von Fluid zur Vakuumpumpe Q.
Das erste und das zweite Verarbeitungselement 101, 102 sind ringförmige Elemente, die jeweils aus hohlen Säulen zusammengesetzt sind. Die Säulen der beiden Verarbeitungselemente 101, 102 haben Verarbeitungsflächen 110, 120, die am Boden derselben geformt sind.
Die Verarbeitungsflächen 110, 120 schließen jeweils einen polierten flachen Abschnitt ein. Bei dieser Ausführungsform ist die Verarbeitungsfläche 120 des zweiten Verarbeitungselements 102 eine flache, quer darüber polierte Fläche, und dies gilt auch für die Verarbeitungsfläche 110 des ersten Verarbeitungselements 101. Wie in 13 gezeigt, hat die Verarbeitungsfläche 110 mehrere Rillen 112... 112, die auf derselben geformt sind. Diese Rillen 112... 112 erstrecken sich in Radialrichtung von der Mitte der Säule, die das erste Verarbeitungselement 101 darstellt, und in einer Außenumfangsrichtung der Säule.
Bezüglich der polierten Verarbeitungsflächen 110, 120 des ersten und des zweiten Verarbeitungselements 101, 102 beträgt die Oberflächenrauhigkeit (Ra) vorzugsweise 0,01 bis 1,0 Mikrometer und insbesondere 0,03 bis 0,3 Mikrometer.
Es ist wünschenswert, daß die Materialien der Verarbeitungselemente 101, 102 von harter Güte und zum Polieren geeignet sind. Die Härte der Verarbeitungselemente 101, 102 sollte größer oder gleich HV 1500 oder insbesondere größer als HV 1800 sein. Es ist vorzuziehen, daß Materialien mit einem kleinen linearen Ausdehnungskoeffizienten verwendet werden. Dies liegt daran, daß eine Verformung stattfinden wird, falls es einen merklichen Unterschied bei dem Ausdehnungskoeffizienten zwischen Abschnitten, die während des Zerstäubens eine Wärmeentwicklung erfahren können, und den anderen Abschnitten gibt, wodurch die Bildung richtiger Abstände beeinträchtigt wird.
Wünschenswerte Materialien solcher Verarbeitungselemente 101, 102 schließen SIC (Siliziumcarbid von HV 2000 bis HV 2500), SIC, beschichtet mit DLC (diamantartigem Kohlenstoff von HV 3000 bis HV 4000), WC (Wolframcarbid von HV 1800), WC, ZrB₂, BTC, die mit DLC beschichtet sind, und Borsystemkeramiken, vertreten durch B₄C (HV 4000 bis HV 5000) ein.
Das Gehäuse 106, das ein röhrenförmiges Element mit einem Boden ist, ist bedeckt mit der zweiten Halterung 121, die eine Unterseite, mit der das zweite Verarbeitungselement 102 beladen wird, und eine Oberseite, auf welcher der Einleitungsabschnitt 107 angeordnet ist. Der Einleitungsabschnitt 107 ist mit einem Trichter 170 versehen, der eine zu verarbeitende Substanz enthält, wie sie von der Außenseite zugeführt wird.
Der Antrieb 105 schließt eine Antriebsquelle (nicht gezeigt), wie beispielsweise einen Elektromotor, und eine Welle 150 ein, die durch Energie von der Antriebsquelle zum Drehen angetrieben werden kann.
Die welle dreht sich mit 20 000 Umdrehungen pro Minute (U/min), wenn das erste Verarbeitungselement 101 einen Durchmesser von 100 Millimeter (mm) hat, 10 000 U/min bei einem Durchmesser von 200 mm und 5 000 U/min bei einem Durchmesser von 400 mm. Das heißt, das erste Verarbeitungselement 101 dreht sich, bezogen auf die Umfangsgeschwindigkeit, mit etwa 6 300 Meter pro Minute. Eine solche Drehung könnte auf Grund der Anordnung, daß die Verarbeitungsflächen 110, 120 gegen jegliche trockene Berührung zwischen denselben geschützt werden können, annehmbar eingesetzt werden.
Wie in 10 zu sehen, ist die Welle 150 innerhalb des Gehäuses 106 auf eine solche Weise angeordnet, daß sie sich in einer Vertikalrichtung erstreckt und ihr oberes Ende hat, an dem die erste Halterung 111 bereitgestellt wird. Die erste Halterung 111 ist dafür vorgesehen, das erste Verarbeitungselement 101 zu halten, und ist, wie oben erwähnt, an der Welle 150 angebracht, so daß sie die Verarbeitungsfläche des ersten Verarbeitungselements 101 in eine Position gegenüber der Verarbeitungsfläche 120 des zweiten Verarbeitungselements 102 bringen kann.
Das erste Verarbeitungselement 101 ist integral am oberen Mittelabschnitt der ersten Halterung 111 in der Form einer Säule angebracht, auf eine solche Weise, daß die letztere nie ihre Position in Bezug auf die erste Halterung 111 verändern wird.
Andererseits wird am unteren Mittelabschnitt der zweiten Halterung 121 eine Aufnahmeaussparung 124 zum Aufnehmen des zweiten Verarbeitungselements 102 geformt.
Die Aufnahmeaussparung 124 hat einen ringförmigen Querschnitt. Im Inneren der zylindrischen Aufnahmeaussparung 124 ist das zweite Verarbeitungselement 102 in Ausrichtung mit der Aufnahmeaussparung 124 angeordnet.
Im einzelnen ruht in der Aufnahmeaussparung 124 ein ringförmiges Element 123, das von dem zweiten Verarbeitungselement 102 gesondert ist. Die Aufnahmeaussparung 124 hat einen Vorsprung 127 (einen Stift), der aufrecht auf der Bodenfläche (dem obersten Abschnitt 124a) der Aufnahmeaussparung 124 steht. Eine Aussparung 126, in die der Vorsprung 127 passen kann, wird auf der Fläche (der oberen Fläche), die zu dem obersten Abschnitt 124a des ringförmigen Elements 123 zeigt. Der Vorsprung 127 ist wirksam, um das ringförmige Element 123 gegen ein Schwenken in Bezug auf die zweite Halterung 121 anzuhalten. Der Vorsprung 127 ist mit Toleranz in der Aussparung 126 enthalten.
Das zweite Verarbeitungselement 102 ist auf der anderen Seite (nach unten) des obersten Abschnitts 124a des Aufnahmeabschnitts 124 über das ringförmige Element 123 gelegt. Ein Vorsprung 125 (ein Stift) wird auf der anderen Seite (der unteren Seite) des ringförmigen Elements 123 im Verhältnis zu dem obersten Abschnitt 124a bereitgestellt. Auf der anderen Seite des zweiten Verarbeitungselements 102 im Verhältnis zu der Mahlfläche 120 wird eine Aussparung 122 zum Aufnehmen des Vorsprungs 125 bereitgestellt. Der Vorsprung 125 ist wirksam, um das zweite Verarbeitungselement 102 gegen ein Schwenken in Bezug auf das ringförmige Element 123 anzuhalten. Der Vorsprung 125 ruht mit Toleranz in der Aussparung 122.
Die zweite Halterung 121 ist mit dem Vorspannmechanismus 103 versehen, der vorzugsweise aus Gummi-O-Ringen oder elastischen Gegenständen, wie beispielsweise einer Feder, besteht. Im einzelnen hat das ringförmige Element 123 bei dieser Ausführungsform mehrere Durchgangslöcher 131... 131, die zwischen den beiden (der oberen und der unteren) Stirnflächen desselben geformt sind, wobei mehrere Federn 130... 130, die als Vorspannmechanismus 103 wirken, in den Durchgangslöchern 131... 131 angebracht sind. Dies zeigt an, daß der Vorspannmechanismus 103 zum Vorspannen des zweiten Verarbeitungselements 102 zu dem ersten Verarbeitungselement 101 hin zwischen die obere Fläche des zweiten Verarbeitungselements 102 (die andere Seite der Verarbeitungsfläche 120) und die oberste Fläche 124a oder das Bodenende der Aufnahmeaussparung 124 dazwischengeschaltet ist. Das heißt, die Federn 130... 130 dienen dazu, die obere Fläche der Verarbeitungsfläche 120 so zu drücken, daß das zweite Verarbeitungselement 102 (nach unten) zu der Seite des ersten Verarbeitungselements 101 hin vorgespannt wird. Das Bereitstellen der Federn 130... 130 wird gleichförmig über die oberste Fläche 124a des Aufnahmeabschnitts 124 vorgenommen.
Für den Vorspannmechanismus 103 kann an Stelle von mehreren Federn eine einzige Feder verwendet werden, wobei deren Durchmesser stärker ist als der Innendurchmesser des zweiten Verarbeitungselements 102 und kleiner als der Außendurchmesser des zweiten Verarbeitungselements 102. Der Zweck des Bereitstellens des Vorspannmechanismus 103 ist es, regelmäßig eine gleichförmige Kraft auf das zweite Verarbeitungselement 102 zu erzeugen, also ist er nicht auf Federn beschränkt.
Das heißt, bezüglich des Vorspannmechanismus 103 können an Stelle oder zusammen mit der Feder 130 andere Vorspannmittel unter Verwendung von Fluiddruck, wie beispielsweise Luft, eingesetzt werden.
Im einzelnen kann, wie in 10, ein Hochdruck-Lufteinlaß 132 als Teil des Vorspannmechanismus 103 verwendet werden, um die Vorspannkraft einzustellen. In diesem Fall kann der Vorspannmechanismus 103 aus dem Hochdruck-Lufteinlaß 132 allein oder, wie in 10 gezeigt, aus der Feder 130 und dem Hochdruck-Lufteinlaß 132 bestehen.
Wie in 11 gezeigt, erscheint, da der Innendurchmesser der Aufnahmeaussparung 124 stärker ist als der Außendurchmesser des zweiten Verarbeitungselements 102, ein Abstand t1 zwischen dem Außenumfang 102b des zweiten Verarbeitungselements 102 und dem Innenumfang der Aufnahmeaussparung 124, wenn sie ausgerichtet sind.
Gleichfalls wird ein Abstand t2 zwischen dem Innenumfang 102a des zweiten Verarbeitungselements 102 und dem Außenumfang des Mittelabschnitts der Aufnahmeaussparung 124 bereitgestellt.
Die Abstände t1, t2 sind dafür vorgesehen, Vibrationen oder exzentrisches Verhalten zu absorbieren. Die können ausreichend stärker gemacht werden, um sowohl den Arbeitbereich als auch das Abdichtvermögen zu sichern. Zum Beispiel ist es vorzuziehen, daß, wenn der Durchmesser des ersten Verarbeitungselements 101 innerhalb des Bereichs von 100 bis 400 mm liegt, die Abstände t1, t2 auf 0,1 bis 0,3 mm in der Breite eingestellt werden.
Die erste Halterung 111 ist zusammen mit dem ersten Verarbeitungselement 101 integral an der Welle 150 befestigt, auf eine solche Weise, daß sie sich zusammen mit der Welle 150 dreht. Die Vorsprünge 125, 127 verhindern, daß sich das zweite Verarbeitungselement 102 zusammen mit der zweiten Halterung 121 dreht, selbst bei Unterstützung des ringförmigen Elements 123. Jedoch wird, wie in 13(B) gezeigt, ein Abstand t3 zwischen dem obersten Abschnitt 124a (dem Bodenabschnitt) der Aufnahmeaussparung 124 und der oberen Fläche des ringförmigen Elements 123 gegenüber dem obersten Abschnitt 124a hergestellt, um eine Breite zu garantieren, die für eine Zerstäubungsverarbeitung zwischen 0,1 und 1,0 Mikrometer erforderlich ist. Hinsichtlich des Bereitstellens des Abstandes t3 sollten die Abstände und die Vibration oder die Ausdehnung der Welle 150 berücksichtigt werden.
Das Einrichten der Abstände t1 bis t3 ermöglicht, daß sich das erste Verarbeitungselement 101 zu dem zweiten Verarbeitungselement 102 hin oder von demselben weg bewegt, und ermöglicht, daß die Verarbeitungsfläche 110 ihren Rotationsmittelpunkt (hinsichtlich der Richtungen z1, z2) verändert.
Das heißt, bei dieser Ausführungsform stellen der Vorspannmechanismus 103 und die Abstände t1 bis t3 einen Schwimmermechanismus dar, der wenigstens ermöglicht, daß sich der Neigungsmittelpunkt des zweiten Verarbeitungselements 102 um mehrere Mikrometer bis mehrere Millimeter bewegt. Dies kann eine Unrundheit und eine Ausdehnung der Rotationswelle und eine Flächenunrundheit und Vibration des ersten Verarbeitungselements 101 absorbieren.
Die Toleranz zwischen dem Vorsprung oder Anschlag 125 und der Aussparung 122 und zwischen dem Vorsprung oder Anschlag 127 und der Aussparung 126 sichert das Funktionieren des Schwimmermechanismus im zweiten Verarbeitungselement 102, wodurch diese Anschläge das Funktionieren nie behindern werden.
Die Rillen 112, wie sie in der Mahlfläche 110 des ersten Verarbeitungselements 101 geformt sind, werden im weiteren beschrieben. Jede der Rillen 112 erreicht den Innenumfang 101a des ersten Verarbeitungselements 101 am hinteren Ende derselben, während sich ihr vorderes Ende zur Außenseite y (der Außenumfangsseite) des ersten Verarbeitungselements 101 hin erstreckt. 12(A) illustriert, daß die Rille 112 von der Mitte x des ringförmigen ersten Verarbeitungselements 101 zur Außenseite y (der Außenumfangsseite) des ersten Verarbeitungselements 101 in ihrer Querschnittsfläche allmählich kleiner wird.
Die Breite w1 zwischen der rechten und der linken Seitenfläche 112a, 112b der Rille 112 wird von der Mitte x des ersten Verarbeitungselements 101 zur Außenseite y (der Außenumfangsseite) des ersten Verarbeitungselements 101 hin kürzer. Das gilt auch für die Tiefe w2 derselben. Das heißt, der Boden 112c der Rille 112 wird flacher, wenn er von der Mitte x des ersten Verarbeitungselements 101 zur Außenseite y (der Außenumfangsseite) des ersten Verarbeitungselements 101 hin fortschreitet.
Auf diese Weise wird die Querschnittsfläche der Rille 112 zur Außenseite y (der Außenumfangsseite) hin allmählich kleiner gemacht, weil die Breite und die Tiefe der Rille 112 zur Außenseite y hin allmählich verringert werden, wobei das vordere Ende derselben (an der Seite y) ein totes Ende ist. Das heißt über die Rille 112 hinaus verbleibt eine äußere flache Fläche 113 in der Verarbeitungsfläche 110 zwischen dem vorderen Ende der Rille 112 und der Außenumfangsfläche 101b des ersten Verarbeitungselements 101.
Bei der vorliegenden Ausführungsform stellen die rechte und die linke Seitenfläche 112a, 112b und der Boden 112c einen Strömungsbegrenzungsabschnitt dar. Der Strömungsbegrenzungsabschnitt, ein flacher Abschnitt, der um die Rille 112 des ersten Verarbeitungselements 101 liegt, ein flacher Abschnitt des zweiten Verarbeitungselements 102 sind zu einem Staudruck-Erzeugungsmechanismus 104 kombiniert.
Es ist jedoch eine solche Variation verfügbar, daß die Verringerung der Querschnittsfläche entweder durch die Breite oder die Tiefe der Rille durchgeführt wird, wie sie bei dieser Anordnung geformt ist. In diesem Fall stellen die rechte und die linke Seitenfläche 112a, 112b oder der Boden 112c, von denen keines die Anordnung einsetzt, keinen Strömungsbegrenzungsabschnitt oder Bestandteil des Staudruck-Erzeugungsmechanismus 104 bereit.
Der Staudruck-Erzeugungsmechanismus 104 kann eine Kraft erzeugen, um die Verarbeitungselemente 101, 102 in eine Trennung zu drängen, wodurch im Betrieb durch das Medium des fluids, das zwischen den Verarbeitungselementen 101, 102 strömt, zuverlässig ein gewünschter Mikromaßstab-Zwischenraum zwischen den Verarbeitungselementen 101, 102 erreicht wird. Ein solcher Staudruck ermöglicht einen Zwischenraum zwischen den Verarbeitungsflächen 110, 120 zwischen 0,1 und 1,0 Mikrometer. Der Mikromaßstab-Zwischenraum kann durch die Einstellung entsprechend den Beschaffenheiten der zu verarbeitenden Substanz ausgewählt werden. Vorzugsweise beträgt er 1 bis 6 Mikrometer und insbesondere 1 bis 2 Mikrometer. Diese spezifische Entlüftungsvorrichtung ist in der Lage, durch einen solchen engen Zwischenraum feinere Blasen zu entfernen, was mit dem herkömmlichen Stand der Technik unmöglich war.
Die Rillen 112... 112 sind selbst dann verwendbar, wenn sie von einer Art sind, die sich gerade von der Mitte x zur Außenseite y erstreckt. Jedoch erstreckt sich, wie in 12(A) gezeigt, die Rille 112 selbst von der Mitte x zu ihrem vorderen Ende 113 in der Rotationsrichtung r des ersten Verarbeitungselements 101, in einem solchen Ausmaß, daß die Seite der Mitte x der Rille 112, gesehen in der Rotationsrichtung r, vor deren vorderem Ende 113 angeordnet ist.
Die Ausdehnung der Rillen 112... 112 in einer Kurve kann eine wirksamere Trennungskraft durch den Staudruck-Erzeugungsmechanismus 104 sichern.
Die Beschreibung der Entlüftungsvorrichtung ist wie folgt.
Ein Fluid R, eine zu verarbeitende Substanz, wird durch den Einleitungsabschnitt 107 in den Trichter 170 eingespeist. Indem es durch den hohlen Abschnitt des ringförmigen zweiten Verarbeitungselements 102 hindurchgeht, bewegt sich das Fluid zwischen den Verarbeitungselementen 101, 102, nachdem es eine Zentrifugalkraft empfangen hat, die sich aus der Drehung des ersten Verarbeitungselements 101 ergibt. Danach wird das Fluid R einem Zerstäubungsvorgang zwischen der Verarbeitungsfläche 110 des ersten Verarbeitungselements 101 in Drehung und der Verarbeitungsfläche 120 des zweiten Verarbeitungselements 102 unterworfen, verläßt die Verarbeitungselemente 101, 102 und wird über den Ablaßabschnitt 108 zu der Vakuumpumpe Q hinaus abgelassen.
Um genauer zu sein, tritt, wie durch 3(A) gezeigt, das Fluid R von dem hohlen Abschnitt des zweiten ringförmigen Verarbeitungselements 102 zuerst in die Rillen 112 des ersten Verarbeitungselements 101 in Bewegung ein, während die polierten (flachen) Verarbeitungsflächen 110, 120 gegenüber Gas, wie beispielsweise Luft, Stickstoff und dergleichen geschlossen bleiben. Demzufolge wird verhindert, daß das Fluid unter einer Zentrifugalkraft zwischen die Verarbeitungsflächen 110, 120 hineinkriecht, die durch den Vorspannmechanismus 103 in eine enge Berührung gebracht worden sind. Jedoch trifft das Fluid auf die beiden Flächen 112a, 112b und die Böden 112c der Rillen 112, die als Strömungsbegrenzungsabschnitt geformt sind und einen Staudruck erzeugen, der die Verarbeitungsflächen 110, 120 in eine Trennung zwingen kann. Dies kann dazu beitragen, daß das Fluid auf den flachen Flächen ausströmt, was sichert, das ein Mikromaßstab-Zwischenraum zwischen den Verarbeitungsflächen 110, 120 gebildet wird. Danach findet zwischen den polierten flachen Abschnitten das Zerstäuben statt. Die gekrümmte Konfiguration der Rille 112 kann veranlassen, daß die Zentrifugalkraft zuverlässiger auf das Fluid R einwirkt, um so wirksamer den Staudruck zu erzeugen.
Diese besondere Entlüftungsvorrichtung macht es möglich, durch Halten des Gleichgewichts zwischen dem Staudruck und dem Vorspannmechanismus 103, was den Abstand unter 1 Mikrometer verringern kann, einen Mikromaßstab-Abstand zwischen den polierten Flächen (Verarbeitungsflächen 110, 120) zu erzielen.
Das Bereitstellen des Schwimmermechanismus führt zum selbsttätigen Einstellen der Ausrichtung zwischen den Verarbeitungsflächen 110, 120, wodurch das Aufrechterhalten einer beliebigen Variation des Abstandes in jeder Position zwischen den Verarbeitungsflächen 110, 120 in Bezug auf die physikalische Verformung unterschiedlicher Teile der Verarbeitungsflächen wegen der Drehung oder der Wärmeentwicklung ermöglicht wird, und zwar für ein zuverlässiges Aufrechterhalten der Mikromaßstab-Abstände in den unterschiedlichen Positionen.
Bei der obigen Ausführungsform wird der Schwimmermechanismus nur in der zweiten Halterung 121 bereitgestellt. Er kann an der ersten Halterung 111 an Stelle der zweiten Halterung 121 oder an beiden Halterungen 111, 121 angebracht sein.
Andere Ausführungsformen der Rille 112 werden in 14 bis 16 gezeigt.
Wie in 14(A), (B) gezeigt, kann die Rille 112 eine flache Wandfläche 112d als Strömungsbegrenzungsabschnitt haben, die im vorderen Ende derselben geformt ist. Die Ausführungsform von 14 ist mit einer Stufe 112e, die einen Teil des Strömungsbegrenzungsabschnitts darstellt, zwischen der ersten Wandfläche 112d und der Innenumfangsfläche 102a versehen.
Wie in 15(A), (B) gezeigt, schließt die Rille 112 mehrere Zweige 112f... 112f ein, deren jeder zum vorderen Ende hin kürzer wird, so daß die Rille 112 als Strömungsbegrenzungsabschnitt dienen kann.
Die Ausführungsformen von 14 und 15 sind mit Ausnahme des oben Beschriebenen in den Anordnungen identisch mit den Ausführungsformen von 10 bis 13.
Der Strömungsbegrenzungsabschnitt bei den obigen Ausführungsformen hat eine Struktur der Rille 112, welche die Größe wenigstens entweder der Breite oder der Tiefe vom Mittelabschnitt des ersten Verarbeitungselements 101 zum Außenumfang hin allmählich verringert. Zusätzlich können, wie in 16(A), (B) gezeigt, die Stirnflächen 112f die in der Rille 112 mit gleichförmiger Breite und Tiefe darin bereitgestellt werden, als Strömungsbegrenzungsabschnitt bezeichnet werden. Wie bisher beschrieben und in 12, 14 und 15 gezeigt, kann eine Veränderung der Breite und der Tiefe der Rille 112, so daß sie eine Neigung an dem Boden und den beiden Querschnittsseiten derselben hat, den Boden und die beiden Seiten der Rille 112 als Druckaufnahmeabschnitt zum Erzeugen von Staudruck dienen lassen. Indessen bietet bei den Ausführungsformen, wie sie in 16(A), (B) gezeigt werden, die Stirnfläche der Rille 112 einen Druckaufnahmeabschnitt gegenüber einem zu verarbeitenden Fluid, um Staudruck zu erzeugen.
Im obigen Fall kann eine der Abmessungen Breite und Tiefe der Rille 112 allmählich kürzer werden.
Die Anordnungen der Rillen 112 sind nicht auf diejenigen in 12, 14 bis 16 begrenzt. So ist ein Strömungsbegrenzungsabschnitt mit anderer Konfiguration ebenfalls verfügbar.
Zum Beispiel zeigen 14 bis 16, daß das vordere Ende der Rillen 112 nicht die Außenseite des ersten Verarbeitungselements 101 erreicht. Das heißt, es gibt eine äußere flache Fläche 113 zwischen der Außenumfangsfläche des ersten Verarbeitungselements 101 und der Rille 112. Es ist jedoch eine beliebige Anordnung der Rille 112 anwendbar, so lange die Anordnung das Erzeugen des Staudrucks ermöglicht, ob die Rille 112 nun die Außenumfangsfläche des ersten Verarbeitungselements 101 erreicht oder nicht.
Zum Beispiel kann im Fall des ersten Verarbeitungselements 101 von 16(B) ein Abschnitt, der durch eine gestrichelte Linie gezeigt wird und eine kleinere Querschnittsfläche als die der anderen Seite der Rille hat, in der äußeren flachen Fläche 113 geformt sein.
Es wird nicht gezeigt, trotzdem kann die Querschnittsfläche der Rille 112 vom Mittelabschnitt zum Außenumfang hin, wie beschrieben, allmählich kleiner gemacht werden, und ein solcher Abschnitt (Endabschnitt) der Rille 112 im Außenumfang des ersten Verarbeitungselements 101 kann die kleinste Querschnittsfläche haben. Mit dem Ziel des wirksamen Erzeugens von Staudruck ist es jedoch vorzuziehen, daß die Rille 112 nicht von einer Art ist, die sich, wie in 12, 14 bis 16 gezeigt, über die Umfangsflächenseite des ersten Verarbeitungselements 101 hinaus erstreckt.
Nach den oben beschriebenen Ausführungsformen ist nur das erste Verarbeitungselement 101 drehbar, und das zweite Verarbeitungselement 102 ist dies nicht, eine Variation kann eingesetzt werden derart, daß beide Verarbeitungselemente 101, 102 von einer rotierenden Art sind. In diesem Fall sollte das zweite Verarbeitungselement 102 so angeordnet sein, daß es sich in der Richtung entgegengesetzt zu der Richtung r dreht, in der sich das erste Verarbeitungselement 101 dreht.
Zum Beispiel kann, wie in 17 gezeigt, zusätzlich zu dem zuvor erwähnten Antrieb 105 ein weiterer Antrieb 105a mit einer Welle 150a zum Drehen der zweiten Halterung 121 angebracht sein, geformt unabhängig vom Gehäuse 106. In diesem Fall ist die Welle 150a des Antriebs 105a hohl hergestellt, und die Innenseite desselben stellt einen Einleitungsabschnitt 107 bereit.
Bei der Entlüftungsvorrichtung von 17 ist die zweite Halterung 121 wie bei der Entlüftungsvorrichtung von 10 und 11 mit dem Schwimmermechanismus versehen. Es ist ebenfalls eine Anordnung verfügbar, bei welcher der Schwimmermechanismus an der ersten Halterung 111 statt an der zweiten Halterung 121 oder an den beiden Halterungen 111 und 121 angebracht ist.
Die Ausführungsformen, wie sie in 10 bis 17 gezeigt werden, werden im folgenden zusammengefügt.
Die Entlüftungsvorrichtung, die ein drehbares Element, das eine flache Verarbeitungsfläche hat, und ein feststehendes Element, das gleichfalls eine flache Verarbeitungsfläche hat, umfaßt, wobei die beiden Elemente konzentrisch einander gegenüberliegen, wobei eine zu verarbeitende Substanz von der Öffnung des feststehenden Elements zugeführt wird, während das drehbare Element im Verlauf des Zerstäubens zwischen den gegenüberliegenden flachen Verarbeitungsflächen in Bewegung ist, kann durch Aufrechterhalten des Abstandes zwischen denselben unter einem Druck, der durch einen in dem drehbaren Element bereitgestellten Druckmechanismus erzeugt wird, nicht durch mechanisches Einstellen des Abstandes, das Zerstäuben beträchtlich verbessern und folglich einen Mikromaßstab-Abstand von 1 bis 6 Mikrometer erreichen, was durch das mechanische Regelungssystem nicht zu erreichen war.
Das heißt, es ist eine Hochgeschwindigkeitsrotations-Entlüftungsvorrichtung, wobei das drehbare Element und das feststehende Element an den Außenumfängen derselben eine flache Fläche haben, zwischen denen auf Grund des durch die Flächen erreichten Abdichtvermögens hydrostatische und hydrodynamische Kräfte oder aerostatische und aerodynamische Kräfte erzeugt werden. Die Kräfte können einen geringfügigen Abstand zwischen den abgedichteten Flächen schaffen, so daß ein sicheres und hochgradig genaues berührungsfreies Zerstäuben auf eine mechanische Weise ausgeführt werden kann. Von allen Faktoren, welche die Bildung eines solchen geringfügigen Abstandes veursachen, ist einer die Rotationsgeschwindigkeit des drehbaren Elements und ein anderer der unterschied des Drucks zwischen der Einleitungsseite und der Ablaßseite der zu verarbeitenden Substanz (des Fluids). Falls der Druckausübungsmechanismus nicht auf der Einleitungsseite eingebaut ist, d.h., eine zu verarbeitende Substanz (ein Fluid) unter atmosphärischem Druck zugeführt wird, tritt kein Druckunterschied auf. Daher müssen sich die abgedichteten Flächen nur mit Hilfe der Rotationsgeschwindigkeit des drehbaren Elements voneinander trennen. Dies ist als hydrodynamische oder aerodynamische Kraft bekannt.
Obwohl 10 die Vakuumpumpe Q verbunden mit dem Ablaßabschnitt des Zerstäubungsgeräts G zeigt, wird die Entlüftungsvorrichtung ebenfalls ohne das Gehäuse 106 (Gehäuse 3) und die Vakuumpumpe Q, wie bereits beschrieben, als Dekompressionstank T verwendet, und das Zerstäubungsgerät G kann, wie in 18(A) gezeigt, innerhalb des Tanks T angeordnet sein.
In diesem Fall wird durch Evakuieren oder Dekomprimieren des Tanks T in einen Zustand nahe einem Vakuum die durch das Zerstäubungsgerät G zerstäubte Substanz in den Tank T gesprüht. Etwas von der versprühten Substanz kann die Innenwand des Tanks T berühren, hinunterlaufen und zurückgewonnen werden, oder etwas kann im oberen Abschnitt in der Form von Gas (Dampf) von der zurückgewonnenen Substanz abgeschieden werden, um den Tank aufzufüllen und zurückgewonnen zu werden, wodurch die verarbeitete und spezifizierte Substanz gewonnen wird.
Beim bereitstellen der Vakuumpumpe Q, wie in 18(B), ist das Zerstäubungsgerät G über die Vakuumpumpe Q mit dem luftdichten Tank T verbunden, und die zerstäubte Substanz wird in den Tank T gesprüht, um zu sichern, daß die beabsichtigten Gegenstände abgeschieden (extrahiert) werden.
Ferner kann, wie in 18(C) gezeigt, eine unmittelbare Verbindung des Tanks T, der mit dem Zerstäubungsgerät G verbunden ist, mit einem Ablaßabschnitt des Fluids R, der sich von der Vakuumpumpe Q unterscheidet, das Abscheiden des spezifischen Gegenstands erreichen. In diesem Fall wird der verdampfte Anteil durch die Vakuumpumpe Q evakuiert, und die Flüssigkeit R (der flüssige Anteil) wird am Ablaßabschnitt abgelassen.
Ein Zerstäubungsgerät G nach den Ausführungsformen, wie sie in 1 bis 18 gezeigt werden, ist dafür vorgesehen, mit der Entlüftungsvorrichtung verwendet zu werden. Jedoch kann das Zerstäubungsgerät G unabhängig von der Entlüftungsvorrichtung als Dispergier- und Emulgiereinheit zum Dispergieren, Emulgieren, Vermischen oder Verreibeeinheit zum Vermahlen oder Verreiben verwendet werden.
Das Verarbeitungsgerät für Flüssigkeiten nach dem ersten bis dreizehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist das am besten geeignete Gerät zum Dispergieren und Emulgieren und das Verarbeitungsgerät für Flüssigkeiten nach dem vierzehnten bis achtzehnten Aspekt der vorliegenden Erfindung das am besten geeignete zum Verreiben.
Für die Verwendung des Zerstäubungsgeräts zum Dispergieren, Emulgieren und Vermischen ist, wie in 7 gezeigt, ist das Bereitstellen des Zufuhrdurchgangs 28, der zu der am zweiten Verarbeitungsabschnitt 20 angebrachten zweiten Verarbeitungsfläche 2 führt, zusätzlich zum Einleitungsabschnitt 22 wirksam, so daß eine andere Substanz oder ein Teil eines Fluids durch den Zuführdurchgang 28 unmittelbar in das zu verarbeitende Fluid eingespeist werden kann. Diese Anordnung ist sehr nützlich, um ein Vordispergieren oder das Handhaben eines hochgradig reaktionsfähigen zu verarbeitenden Fluids zu vermeiden.
Falls das Zerstäubungsgerät zum Vermahlen oder Verreiben verwendet wird, wirkt das erste Verarbeitungselement 101 wie in 10 bis 13 als erstes Mahlelement (das erste Mahlelement 101) und das zweite Verarbeitungselement 102 als zweites Mahlelement (das zweite Mahlelement 102). Das erste und das zweite Mahlelement 101, 102 sind nämlich jeweils ein ringförmiges Element, das einen hohlen Abschnitt in der Mitte einer Säule hat, und der Boden derselben stellt jeweils eine Mahlfläche 110, 120 dar, die als Mahlstein dienen kann.
Der erste bis dreizehnte Aspekt der vorliegenden Erfindung stellen ein Verarbeitungsgerät für Fluid und das entsprechende Verarbeitungsverfahren bereit, wobei das Einschließen einer Verunreinigung vermieden werden kann, eine breite Palette von zu verarbeitendem Fluid mit einem anwendbaren Viskositätsbereich gehandhabt werden kann, eine große Scherkraft auf das zu verarbeitende Fluid ausgeübt werden kann, eine hochgradig genaue Dispersion, Emulsion, Vermischung, Vermahlung, Verreibung erreicht werden kann.
Das heißt, durch Einsetzen des mechanischen Dichtungsmechanismus als Mittel zum Dispergieren und Emulgieren wird ein Verarbeitungsgerät mit einer einfachen Struktur und einer hohen Produktivität, das zu hochgradig genauer Dispersion, Emulsion, Vermischung, Vermahlung, Verreibung in der Lage ist, und das entsprechende Verarbeitungsverfahren bereitgestellt.
Die Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung machen es möglich, die Dicke des Fluidfilms von der Feinheit her einzustellen, mit Immunität gegenüber einer Einschränkung des Viskositätsbereichs des zu verarbeitenden Fluids auf Grund des Einleitungsdrucks (Fluiddrucks) des zu verarbeitenden Fluids und des dynamischen Drucks des Kompressionsrings (des zweiten Verarbeitungsabschnitts), wodurch ein Dispergieren von superfeinen Teilchen in der Größenordnung von mehreren Nanometern ermöglicht wird, was in der Vergangenheit nicht verfügbar war, und auf Grund des Bereitstellens eines Puffersystems zum Kontrollieren kleiner Vibrationen, der Ausrichtung oder der Verschiebung in Axialrichtung ein hoher Dispersionsgrad frei von Verunreinigung erzielt wird. Da es eine einfache Struktur umfaßt, erfordert das Gerät keine Fähigkeit oder Fertigkeit, ist in der Lage zum Einsatz eines unbemannten oder automatischen Betriebs, sichert eine hohe Produktivität und konstante Produktion und eine Fertigung zu niedrigen Kosten.
Das Verarbeitungsgerät für Fluid und die entsprechenden Verarbeitungsverfahren nach dem ersten bis dreizehnten Aspekt der Erfindung sind besonders zum Dispergieren und Emulgieren geeignet.
Der vierzehnte bis achtzehnte Aspekt der vorliegenden Erfindung erreichen den Abstand zwischen den beiden Verarbeitungsflächen (oder zwei aufeinander gelegten Mahlsteinen) unter 15 Mikrometer beim Vermahlen eines zu verarbeitenden Fluids oder Einspeisen einer zu verarbeitenden Substanz in das zu verarbeitende Fluid. Das heißt, ein superfeines Vermahlen, das für die jüngste Entwicklung der Nanotechnologie unverzichtbar ist, ist zur Verwirklichung gebracht worden. Eine Hochleistungs-Mahlvorrichtung (-Zerstäubungsvorrichtung), die das Einschließen einer Verunreinigung vermeiden und sich mit einer hohen Drehzahl drehen kann, wird durch die vorliegende Erfindung bereitgestellt.
Der neunzehnte bis zweiundzwanzigste Aspekt der vorliegenden Erfindung können die herkömmlichen Stanzplatten und Siebe zum Zerstäuben erübrigen, um so das Reinigen der Elemente zu vermeiden und das Extrahieren (Ausschließen) von feinen Blasen zu ermöglichen, was mit Hilfe der Stanzplatte und des Siebs unmöglich ist.
Insbesondere wird in dem Fall, daß eine zu verarbeitende Substanz ein Fluid ist oder eine zu verarbeitende Substanz in das gerade verarbeitete Fluid eingespeist wird, erfolgreich ein Abstand unter 15 Mikrometer zwischen zwei Elementen (Verarbeitungselementen), die aufeinandergelegt sind, erreicht.
Zusätzlich stellen diese Aspekte der vorliegenden Erfindung die Entlüftungsvorrichtung bereit, die eine einfache Struktur umfaßt, eine hohe Produktivität hat und in der Lage zu hochgradig genauer Zerstäubung ist, wobei jegliches Einschließen einer Verunreinigung verhindert werden kann und eine breite Palette des Fluids beim anwendbaren Viskositätsgrad gehandhabt werden kann.
Das heißt, durch Einsetzen des mechanischen Dichtungsmechanismus als Mittel zum Zerstäuben konnte ein Verarbeitungssystem mit einer hohen Produktivität und einer einfachen Struktur bereitgestellt werden. Insbesondere machen es die Erfindungen der vorliegenden Anmeldung möglich, die Dicke des Fluidfilms von der Feinheit her zu regeln, mit Immunität gegenüber einer Einschränkung des Viskositätsbereichs des zu verarbeitenden Fluids auf Grund des Einleitungsdrucks (Fluiddrucks) des zu verarbeitenden Fluids, des dynamischen Drucks des Kompressionsrings (des zweiten Verarbeitungsabschnitts) und der Drehung des Paßrings (des ersten Verarbeitungsabschnitts), wodurch ein Zerstäuben in der Größenordnung von mehreren Nanometern ermöglicht wird, was in der Vergangenheit nicht verfügbar war, und auf Grund des Bereitstellens eines Puffersystems zum Kontrollieren kleiner Vibrationen, der Ausrichtung oder der Verschiebung in Axialrichtung ein hoher Zerstäubungsgrad frei von Verunreinigung erzielt wird. Da es eine einfache Struktur umfaßt, erfordert das System keine Fertigkeit oder menschliche Hand, ist leicht zu automatisieren, auf eine stabile Weise zu betreiben, sichert eine hohe Produktivität und ist zu niedrigen Kosten herzustellen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine teilweise aufgeschnittene Längsschnittansicht eines Geräts nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
2 ist eine Längsschnittansicht, die den Hauptteil (A) des Geräts und (B) einer anderen Ausführungsform zeigt,
3(A), (B), (C) sind Längsschnittansichten des Hauptteils einer weiteren Ausführungsform,
4, 5 sind Längsschnittansichten weiterer Ausführungsformen,
6(A), (B), (C) und (E) sind Querschnittsansichten, die den Hauptteil weiterer Ausführungsformen zeigen, und (D) eine Längsschnittansicht, die einen teilweise aufgeschnittenen Hauptteil einer weiteren Ausführungsform zeigt,
7 ist eine Längsschnittansicht, die den Hauptteil einer weiteren Ausführungsform zeigt,
8 ist eine Längsschnittansicht einer weiteren Ausführungsform,
9 ist eine Längsschnittansicht, die den Hauptteil einer weiteren Ausführungsform zeigt,
10 ist eine teilweise aufgeschnittene Längsschnittansicht einer Entlüftungsvorrichtung nach einer weiteren Ausführungsform,
11 ist eine Längsschnittansicht, die den Hauptteil der Entlüftungsvorrichtung von 10 zeigt, der aus einem ersten Verarbeitungselement 1 und einer ersten Halterung 11 besteht,
12 ist eine Ansicht des ersten Verarbeitungselements 1 der Entlüftungsvorrichtung von 10, (A) eine Draufsicht und (B) eine Längsschnittansicht, die dessen Hauptteil zeigt,
13 ist eine Längsschnittansicht, die den Hauptteil des ersten und des zweiten Verarbeitungselements 1, 2 der Entlüftungsvorrichtung von 10 zeigt, (A) ohne einen Mikromaßstab-Zwischenraum des Abstandes zwischen den Elementen und (B) mit einem Mikromaßstab-Zwischenraum des Abstandes zwischen denselben,
14 ist eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform des ersten Verarbeitungselements 1, (A) eine Draufsicht und (B) eine Längsschnittansicht von dessen Hauptteil,
15 ist eine Ansicht einer weiteren Ausführungsform des ersten Verarbeitungselements 1, (A) eine Draufsicht und (B) eine Längsschnittansicht von dessen Hauptteil,
16(A) und (B) sind jeweils Draufsichten weiterer Ausführungsformen des ersten Verarbeitungselements 1,
17 ist eine teilweise aufgeschnittene Längsschnittansicht, die eine weitere Ausführungsform der Entlüftungsvorrichtung zeigt, und
18(A), (B), (C) sind erläuternde Ansichten von Ausführungsformen von Abscheideverfahren für eine Substanz ohne Dampf nach dem Zerstäuben.

Claims

Verarbeitungsgerät (G) für Flüssigkeiten, das folgendes umfaßt: eine Zufuhr (22), (107) für zu verarbeitende Flüssigkeit, einen Flüssigkeitsdruck-Ausübungsmechanismus (P), (104) zum Ausüben eines vorher festgelegten Drucks auf die zu verarbeitende Flüssigkeit, wenigstens zwei Verarbeitungsabschnitte, die einen ersten Verarbeitungsabschnitt (10), (101) und einen zweiten Verarbeitungsabschnitt (20), (102) umfassen, wobei der erste Verarbeitungsabschnitt (10), (101) eine erste Verarbeitungsfläche (1), (110) hat, und der zweite Verarbeitungsabschnitt (20), (102) eine zweite Verarbeitungsfläche (2), (120) hat, wobei die erste und die zweite Verarbeitungsfläche (1), (2), (110), (120) einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei wenigstens die zweite Verarbeitungsfläche (2), (120) zu der ersten Verarbeitungsfläche (1), (110) hin oder von derselben weg bewegt werden kann, wobei der erste und der zweite Verarbeitungsabschnitt (10), (20), (101), (102) mit einem dicht geschlossenen Flüssigkeitsdurchgang (30), durch den die Flüssigkeit strömt, verbunden sind, und einen Drehantriebsmechanismus (5), (105) zum Drehen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche (1), (2), (110), (120) im Verhältnis zueinander, wodurch die Flüssigkeit zwischen den beiden Verarbeitungsflächen (1), (2), (110), (120) verarbeitet wird, wobei ermöglicht wird, daß sich die Flüssigkeit bei Anwendung zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche (1), (2), (110), (120) bewegt, die sich im Verhältnis zueinander drehen, wobei ein Flüssigkeitsfilm mit einer vorher festgelegten Dicke gebildet wird, wodurch die Flüssigkeit zu einem gewünschten Zustand der Dispersion, Emulgierung, Vermischung, Vermahlung, Verreibung oder Zerstäubung verarbeitet wird, wobei ein Flächenberührungsdruck-Ausübungsmechanismus (4), (7), (103) zum Ausüben eines Berührungsdrucks zwischen den zwei Verarbeitungsflächen (1), (2), (110), (120) bereitgestellt wird, der sie in eine Berührung drückt, wobei wenigstens der zweite Verarbeitungsabschnitt (20), (102) mit einer Druckaufnahmeoberfläche (23) versehen ist, auf welche die Flüssigkeit unter einem vorher festgelegten Druck bei Anwendung einwirkt, um eine Trennkraft zum Trennen der Verarbeitungsflächen (1), (2) bereitzustellen, wobei wenigstens ein Teil der Druckaufnahmeoberfläche (23) durch die zweite Verarbeitungsfläche (2), (120) dargestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verarbeitungsabschnitt (20), (102) ein ringförmiges Element ist und verschiebbar in einem Aufnahmeabschnitt (41) einer Halterung (21) angeordnet ist, um dadurch zu ermöglichen, daß die zweite Verarbeitungsfläche (2), (120) zu der ersten Verarbeitungsfläche (1), (110) hin oder von derselben weg bewegt wird, wobei die Halterung (21) mit der Zufuhr (22, 107) versehen ist, wobei die Halterung (21) nicht bewegt werden kann, um den Zwischenraum zwischen den Verarbeitungsflächen zu beeinflussen, wobei der Flüssigkeitsdruck-Ausübungsmechanismus (P), (104), der Flächenberührungsdruck-Ausübungsmechanismus (4), (7), (103) und die Druckaufnahmeoberfläche (23) so konfiguriert sind, daß bei Anwendung, während die Flüssigkeit verarbeitet wird, die Trennkraft zwischen den Verarbeitungsflächen (111), (23), (110), (120) im Gleichgewicht mit dem Berührungsdruck ist, wobei das Gleichgewicht einen vorher festgelegten Zwischenraum zwischen den Verarbeitungsflächen (1), (2), (110), (120) in einer Breite im Mikromaßstab aufrechterhält.
Verarbeitungsgerät (G) für Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Puffermechanismus (4), (7), (103) zum Einstellen der Vibration und der Ausrichtung wenigstens einer der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche (1), (2), (110), (120) einschließt.
Verarbeitungsgerät (G) für Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Verschiebungseinstellmechanismus (4), (7), (103) zum Einstellen der Verschiebung der Welle auf Grund von Verschleiß einer oder beider der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche (1), (2), (110), (120) einschließt, um die Dicke des zwischen denselben gebildeten Flüssigkeitsfilms aufrechtzuerhalten.
Verarbeitungsgerät (G) für Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Druckeinstellmechanismus (P) zum Einstellen des auf die zu verarbeitende Flüssigkeit ausgeübten Drucks einschließt.
Verarbeitungsgerät (G) für Flüssigkeiten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Trennungssteuerungsabschnitt einschließt, um den maximalen Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche (1), (2), (110), (120) zu definieren, um eine weitere Trennung derselben zu verhindern.
Verarbeitungsgerät (G) für Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen Annäherungssteuerungsabschnitt (24) einschließt, um den minimalen Zwischenraum zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche (1), (2) zu definieren, um eine weitere Annäherung derselben zu verhindern
Verarbeitungsgerät (G) für Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die erste als auch die zweite Verarbeitungsfläche (1), (2), (110), (120) so gestaltet sind, daß sie sich wechselseitig in entgegengesetzten Richtungen drehen.
Verarbeitungsgerät (G) für Flüssigkeiten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß es eine Temperatursteuerungsummantelung (46) einschließt, um die Temperatur einer oder beider der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche (1), (2), (110), (120) zu steuern.
Verarbeitungsgerät (G) für Flüssigkeiten nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein Teil einer oder beider der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche (1), (2), (110), (120) einem Planieren mit Hochglanzfinish unterzogen wird.
Verarbeitungsgerät (G) für Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder beide der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche (1), (2), (110), (120) mit Aussparungen (13), (112) versehen ist.
Verarbeitungsgerät (G) für Flüssigkeiten nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß es einen anderen Einleitungsdurchgang (28), unabhängig von dem Flüssigkeitsdurchgang, einschließt, wobei wenigstens eine der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche (1), (2), (110), (120) eine Öffnung hat, die zu dem Einleitungsdurchgang (28) führt, um so das Einleiten einer Substanz oder einer anderen zu verarbeitenden Flüssigkeit von dem Einleitungsdurchgang (28) in die zu verarbeitende Flüssigkeit zu ermöglichen.
Verarbeitungsgerät (G) für Flüssigkeiten nach Anspruch 1, wobei die Flüssigkeit vom Mittelabschnitt der Drehbewegung des ersten und des zweiten Verarbeitungsabschnitts (101), (102) im Verhältnis zueinander zu dem Zwischenraum zwischen den beiden Verarbeitungsabschnitten zugeführt und danach außerhalb desselben abgelassen wird, und wobei ein Staudruck-Erzeugungsmechanismus (104) dadurch bereitgestellt wird, daß die beiden Verarbeitungsabschnitte (101), (102) mit der Flüssigkeitsbewegung zwischen ihnen in Wechselwirkung treten, wobei der Staudruck bei Anwendung als die Druckaufnahmeoberfläche wirkt, um die Trennkraft zum Trennen der Verarbeitungsabschnitte (101), (102) bereitzustellen, wobei der Staudruck-Erzeugungsmechanismus (104), der Flächenberührungsdruck-Ausübungsmechanismus (4), (7), (103) und die Druckaufnahmeoberfläche (23) so konfiguriert sind, daß bei Anwendung die Trennkraft zwischen den Verarbeitungsabschnitten (101), (102) im Gleichgewicht mit dem Berührungsdruck ist, wobei das Gleichgewicht einen vorher festgelegten Zwischenraum zwischen den Verarbeitungsflächen (110), (120) in einer Breite im Mikromaßstab aufrechterhält.
Verarbeitungsgerät (G) für Flüssigkeiten nach Anspruch 12, wobei die Verarbeitungsabschnitte (101), (102) planierte flache Abschnitte einschließen, wobei einer der Verarbeitungsabschnitte (101), (102) an dem flachen Abschnitt geformte Rillen (112) hat, wobei sich jede der Rillen von der Mitte des Verarbeitungsabschnitts nach außen erstreckt, und einen Strömungsbegrenzungsabschnitt hat, um die sich von der Mitte des Verarbeitungsabschnitts nach außen bewegende Strömung zu begrenzen, nachdem sie durch die Rille (112) hindurchgegangen ist.
Verarbeitungsgerät (G) für Flüssigkeiten nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Strömungsbegrenzungsabschnitt so geformt ist, daß er allgemein die Querschnittsfläche der Rille (112) vom inneren Teil derselben zum Umfang des Verarbeitungsabschnitts (101) hin vermindert.
Verarbeitungsgerät (G) für Flüssigkeiten nach einem der Ansprüche 2 und 13, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens einer des ersten und des zweiten Verarbeitungsabschnitts (101), (102) mit einem Hin- und Herbewegungsmechanismus (103) versehen ist, der ermöglicht, daß sich die beiden Verarbeitungsabschnitte (101), (102) einander annähern oder voneinander trennen, während ein exzentrisches Verhalten wenigstens eines der beiden Verarbeitungsabschnitte (101), (102), das sich aus der Drehbewegung ergibt, durch den anderen absorbiert werden kann.
Verarbeitungsgerät (G) für Flüssigkeiten nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß ein Hin- und Herbewegungsmechanismus (103) so angeordnet ist, daß ermöglicht wird, daß sich der erste und der zweite Verarbeitungsabschnitt (101), (102) zueinander hin und voneinander weg bewegen und die Neigungen der Rotationswellen (105) der beiden Verarbeitungsabschnitte (101), (102) verändern.
Entlüftungsvorrichtung (G) mit Zerstäubungsgerät zum Entfernen von Blasen aus der zerstäubten Substanz, dadurch gekennzeichnet, daß sie das Verarbeitungsgerät (G) für Flüssigkeiten nach einem der Ansprüche 1 bis 16 als ein Zerstäubungsgerät einsetzt.
Entlüftungsvorrichtung (G) mit Zerstäubungsgerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Vakuumpumpe (Q) zum Extrahieren der Substanz, die zwischen dem ersten und dem zweiten Verarbeitungsabschnitt hindurchgegangen ist, einschließt.
Verarbeitungsverfahren für Flüssigkeiten, das die folgenden Schritte umfaßt: Zuführen einer zu verarbeitenden Flüssigkeit zu wenigstens zwei Verarbeitungsabschnitten, die einen ersten Verarbeitungsabschnitt (10), (101) und einen zweiten Verarbeitungsabschnitt (20), (102) umfassen, wobei der erste Verarbeitungsabschnitt (10), (101) eine erste Verarbeitungsfläche (1), (110) hat, und der zweite Verarbeitungsabschnitt (20), (102) eine zweite Verarbeitungsfläche (2), (120) hat, wobei die erste und die zweite Verarbeitungsfläche (1), (2), (110), (120) einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei wenigstens die zweite Verarbeitungsfläche (2), (120) zu der ersten Verarbeitungsfläche (1), (110) hin oder von derselben weg bewegt werden kann, wobei der erste und der zweite Verarbeitungsabschnitt (10), (20), (101), (102) mit einem dicht geschlossenen Flüssigkeitsdurchgang (30), durch den die Flüssigkeit strömt, verbunden sind, Ausüben eines vorher festgelegten Drucks auf die zu verarbeitende Flüssigkeit, Drehen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche (1), (2), (110), (120) im Verhältnis zueinander und Ermöglichen, daß sich die Flüssigkeit zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche (1), (2), (110), (120) in deren Drehung bewegt, wobei sich die Flüssigkeit zwischen der ersten und der zweiten Verarbeitungsfläche (1), (2), (110), (120) bewegt, in der Form eines Flüssigkeitsfilms mit einer vorher festgelegten Dicke, wodurch die Flüssigkeit zu einem gewünschten Zustand der Dispersion, Emulgierung, Vermischung, Vermahlung, Verreibung oder Zerstäubung verarbeitet wird, wobei ein Flächenberührungsdruck zwischen den zwei Verarbeitungsflächen (1), (2), (110), (120) ausgeübt wird, wobei wenigstens der zweite Verarbeitungsabschnitt (20), (102) mit einer Druckaufnahmeoberfläche (23) versehen ist, auf welche die Flüssigkeit unter dem vorher festgelegten Druck einwirkt, um eine Trennkraft zum Trennen der Verarbeitungsflächen (1), (2), (110), (120) bereitzustellen, wobei wenigstens ein Teil der Druckaufnahmeoberfläche (23) durch die zweite Verarbeitungsfläche (2), (120) dargestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verarbeitungsabschnitt (20), (102) ein ringförmiges Element ist und verschiebbar in einem Aufnahmeabschnitt (41) einer Halterung (21) angeordnet ist, um dadurch zu ermöglichen, daß die zweite Verarbeitungsfläche (2), (120) zu der ersten Verarbeitungsfläche (1), (110) hin oder von derselben weg bewegt wird, wobei die Halterung (21) mit der Zufuhr (22, 107) versehen ist, wobei die Halterung (21) nicht bewegt werden kann, um den Zwischenraum zwischen den Verarbeitungsflächen (1), (2), (110), (120) zu beeinflussen, wobei auf Grund dessen, daß die Flüssigkeit zwischen den Verarbeitungsflächen (111), (23), (110), (120) auf die Aufnahmefläche (23) einwirkt, zwischen dem Flächenberührungsdruck und der Trennkraft ein Gleichgewicht hergestellt wird, wobei das Gleichgewicht einen vorher festgelegten Zwischenraum zwischen den Verarbeitungsflächen in einer Breite im Mikromaßstab aufrechterhält.