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Vorrichtung zum Emulgieren von Flüssigkeiten Die Erfindung bezieht
sich auf eine Vorrich tung zum Emulgieren von Flüssigkeiten mit einem in einem ortsfesten
Gehäuse angeordneten Läufer, dessen kegelige oder zylindrische glatte Umgangsfiäche
mit entsprechenden Flächen des Gehäuses einen Emulgierspalt bilden, durch den die
zu emulgierenden Flüssigkeiten vom Einlaß her mit Hilfe der vom Läufer erzeugten
Fliehkrafthindurchgetrieben werden.
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Bei den bekannten Emulgiervorrichtungen dieser Art hat sich das Auftreten
einer starken Schaumbildung mehr und mehr unangenehm bemerkbar gemacht. Diese Schaumbildung
ist zum mindesten lästig, bei manchen zu emulgierenden Flüssigkeiten sogar nachteilig
und schädlich. Trotzdem ist es bisher nicht gelungen, diese Schaumbildung auszuschließen,
weil die bekannten Vorrichtungen dieser Art keinerlei Vorkehrungen aufwiesen, um
das Eindringen von Luft in das Gehäuse hintanzuhalten.
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Ein weiterer Mangel dieser bekannten Einrichtungen bestand darin,
daß sie weder imstande waren, die zu emulgierenden Stoffe anzusaugen, noch das emulgierte
Gemisch in einen entfernt liegenden oder auch nur ein wenig über den Auslauföffnungen
stehenden Behälter zu drükken. Man war stets genötigt, die zu emulgierende Masse
aus einem höher stehenden Behälter oder aus einer Druckrohrleitung zuzuführen, und
die fertige Emulsion ließ man in einen tiefstehenden Tank ablaufen oder mußte sie
durch eine besondere Pumpe fortschaffen. Auch eine Rege lung der Durchflußgeschwindigkeit
des Homogenisiergutes durch den Homogenisierspalt war bei den alten Einrichtungen
dieser Art schwierig und meistens gar nicht vorgesehen.
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Der Erfinder hat sich die Aufgabe gestellt, diese Unzuträglichkeiten
durch einfache und wirksame Mittel zu beseitigen. Zu diesem Zweck soll eine Vorrichtung
der oben aufgezeigten Art dadurch vervollkommnet werden, daß auf beiden Seiten des
Läufers, d. h. zwischen diesem und dem Gehäuse oder einem Teil des Gehäuses Räume
für den Zutritt der zu emulgierenden Flüssigkeiten vorgesehen sind und zwischen
den feststehenden mit dem Läufer den Emulgierspalt bildenden Ringen ein ringförmiger
Austrittsspalt vorhanden ist, der den Emulgierspalt mit dem die beiden Ringe umfassenden
Ringraum verbindet.
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Bei dieser Einrichtung ist das Eindringen von Luft in das Gehäuse
ausgeschlossen und infolgedessen besteht keine Möglichkeit einer Schaumbildung.
Infolge der eigenartigen Anordnung des Austrittsspalts in der Mitte der Läuferbreite
wird die Emulsion durch die Fliehkraft mit hinreichendem Druck herausgeschleudert,
um die fertige Emulsion unter Druck weiterfördern zu können. Diese Druckwirkung
im Austrittskanal hat hier eine Saugwirkung im Eintrittskanal zur Folge, die ein
Ansaugen der zu emulgierenden Masse ermöglicht. Es bestand weiter die
Alöglichkeit,
den der Erfindung entsprechenden äußeren ringförmigen Sammelraum mit einem mit Steuermitteln
ausgerüsteten Auslaßkanal zu verbinden, wodurch eine genaue Regelung der Austrittsgeschwindiglieit
des Emulgiergutes ermöglicht wird.
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In der Zeichnung sind mehrere Ausführungsformen des Erfindungsgegenstandes
dargestellt; es zeigen Fig. I die Emulgiervorrichtung im senkrechten Schnitt nach
der Mittelachse, Fig 2 die gleiche Vorrichtung von der Stirnseite gesehen mit abgenommenem
Deckel, Fig. 3, 4, 5 Schnitte durch die Spaltringe bei verschiedenen Ausführungsformen
des Gehäuses, Fig. 6 und 7 im senkrechten axialen Schnitt zwei abgeänderte Ausführungsformen
der Emulgiervorrichtung.
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Bei der in Fig. I und 2 dargestellten Ausführungsform ist der auf
der \\ elle 2 befestigte Läufer I in dem durch den Deckel 5 abgedeckten ortsfesten
Gehäuse 4 angeordnet. Dadurch wird das Gehäuse in Kammern 3 und 3A unterteilt. Eine
in der Verlängerung der \N elle) angeordnete Einlaßöffnung 6 läßt die zu einulgierende
Flüssigkeit in den Raum 3A eintreten, von wo sie durch Löcher 7 des Läufers frei
in den Raum 3 überströmen kann. Der glatten zvlihdrischen Umfangsfläche 8 des Läufers
1 stehen entsprechend glatte ; Ringflächen g des in das Gehäuse eingelegten Ringes
10 gegenüber, um den Emulgierspalt I2 zu bilden. Das richtige Abstandsverhältnis
zwischen den Flächen 8 und 9 hat sich in der Praxis als zwischen o, oo5 oder mehr
tausendstel Millimetern bis zu mehreren hundertstel Millimetern liegend herausgestellt.
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Der Begrenzungsring 10 ist vorzugsweise, wie aus Fig. 3 ersichtlich,
einstückig hergestellt, und konzentrisch zur Läuferumfläche im Gehäuse 4 der Maschine
angeordnet, indem er durch den Deckel 5 gehalten wird. Auf der äußeren Seite des
Ringes 10 ist der ring-, schnecken- oder spiralförmige Auslaßraum II angeordnet,
in den die den Emulgierspalt 12 verlassenden Bestandteile durch den Austrittsspalt
I3 bzw. die Löcher 14 eintreten und schließlich die Alaschine durch einen gegebenenfalls
mit Steuermitteln ausgerüsteten Auslaßkanal 15 verlassen.
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An Stelle der in Fig. 3 dargestellten ungeteilten Ausführungsform
kann der Begrenzungsring vorzugsweise aus zwei getrennten Teilringen bestehen, so
daß statt durch die Löcher 14 der Austrittsspalt I3 im vollen Umfang nach dem Sammelraum
II offen bleibt. Die beiden Teilringe können in dem Gehäuse, wie beispielsweise
in Fig. 1 dargestellt, jeder für sich mittels Schrauben befestigt sein; sie können
auch durch Dübel I6 (Fig. 4) miteinander verbunden, als einheitlicher Bauteil in
das Gehäuse eingesetzt sein.
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Eine Stoffbuchserj oder dercn mehrere dienen dazu, um ein Eintreten
von Luft in die Maschine zwischen deren ortsfesten Teil und der RVelle 2 zu verhindern;
diese Stoffbuchsen können zweckdienlicher veise mit geeigneten ringförmigen, nicht
dargestellten Räumen versehen sein, in die 01 oder ein anderes Schmiermittel unter
leichtem Druck eingeführt wird, um den Schutz gegen Lufteintritt in das Gehäuse
sicherer zu verhindern.
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Bei einer abgeänderten, in Fig. 6 dargestellten Ausführungsform ist
das Gehäuse 4 mit zwei im wesentlichen gleichartigen Deckeln 5 versehen. Bei dieser
Ausführungsform braucht der Läufer I nicht mit Durchtrittslöchern versehen zu sein,
da die zu emulgierende Flüssigkeit ihren Weg in die Räume 3 durch Kanäle 6 findet,
die mit ihnen beiderseits des Läufers I in Verbindung stehen.
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Bei der in der Fig. 7 dargestellten Ausführungsform ist ein Läufer
I vorgesehen, bei dem die zusammenwirkenden Spaltbegrenzungsflächen S und g im wesentlichen
parallel zueinander, statt zylindrisch, doppelkegelig verlaufen, wobei der Winkel
ihrer Neigung zur Drehachse nach Bedarf spitz oder stumpf gewählt werden kann.
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Diese Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ermöglicht eine
Einregelung der Spaltweite nischen den Begrenzungsflächen s und 9, z. B. dadurch,
daß der Deckel 5 in das Gehäuse mittels des GenindesIS eingeschraubt wird.
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Um den Emulgierspalt zwischen den Begrenzungsflächen 8 und 9 auf
beiden Seiten des -Läufers I konstant zu halten, kann der Läufer so eingerichtet
sein, daß er sich selbsttätig in die Mittelstellung einstellt; gemäß einer anderen
Ausführungsform können die die Läufer velle 2 aufnehmenden Lager o. dgl. so angeordnet
und mit Stellvorrichtungen o. dgl. derart versehen sein, daß die Welle 2 und der
Läufer I in derselben Richtung wie der Deckel aber nur um den halben Betrag verschoben
werden. Die Vorrichtung arbeitet in folgender Weise: Die zu emulgierenden nnvermischbaren
Flüssigkeiten, in Suspension zu verteilenden Feststoffe oder anderen Arbeitsstoffe
treten unter ihrem Eigengewicht durch den Einlaßkanal in die Räume 3 oder 3A ein;
die Räume 3 oder 3 rufen, wenn sie mit einer entsprechenden Flüssigkeitsmenge gefüllt
sind, die mit einer hohen Geschwindigkeit rotiert, eine statische Druckdifferenz
am Umfang hervor, durch die die Flüssigkeit in den Emulgierspalt 12 zwischen den
Begrenzungsflächen S und 9 ! getrieben wird.
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Da die Räume 3 oder 3 und 31 miteinander in Verbindung stehen, entsteht
diese statische Druckdifferenz an beiden Enden des'Emulgierspaltes 12; die Teilströme
des Arbeitsguts vereinigen sich, nachdem sie den Spalt durchschritten haben, in
der Spaltmitte und verlassen ihn durch den Austrittsspalt 13 mit dem Rest des statischen
Druckabfalls, der verbleibt, nachdem die anfängliche Druckhöhe in dem Raum 3
durch
den Widerstand des Spaltes vermindert worden ist. Die in dem Ringraum II verteilte
Flüssigkeitsmenge kann die Öfluung 15 entweder frei verlassen, oder diese kann mittels
eines Ventils o. dgl. gedrosselt sein, so daß der Durchlauf der Maschine bis zu
jedem gewünschten Grade geregelt werden und dadurch die Durchflußzeit des Emulgierguts
clurch den Spaltraum und infolgedessen die Anzahl der Umdrehungen genau eingeregelt
werden kann.
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Es ist selbstverständlich, daß die kinetische Energie der rotierenden
I;lüssigkcitsmasse in den Räumen 3 und 3A eine statische Druckhöhendifferenz am
Umfang des Läufers hervorruft, wie es bei einer Zentrifugalpumpe der Fall ist, daß
dieser statische Druck abcr in verminderter Größe durch den Emulgierspalt, den Austrittsspalt
I3, die Löcher 14. die ringförmige Kammer II und die Auslaßöffnung I5 hindurch wirksam
ist.
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Es ist bekannt, daß die Nutzwirkung bei der Emulgierung oder ähnlichen
Vorgängen durch die Umfangsgeschwindigkeit an den Spaltoberflächen beeinflußt wird.
Die Umfangsgeschvvindigkeiten schwanken in der Praxis von etwa 3050 m pro Minute
bis zu einem Mehrfachen dieses Betrages. Die Nutzwirkung ist ferner von der Durchflußzeit
des Emulgiergutes durch die Spalträume abhängig, die brei Venvendung von gemäß der
Erfindung hergestellten Maschinen, leicht und in zweckdienlicher Weise durch einfache
Drosselung des Auslasses 15 geregelt werden kann. Diese Wirkung wird weiterhin durch
die radiale Weite des Spaltes beeinflußt, die bei gemäß der Erfindung gebauten Maschinen
dadurch verändert werden, daß die spaltbegrenzenden Flächen durch geeignete Mittel
näher aneinander gerückt oder weiter voncinander entfernt werden. Bei den praktisch
schr vorteilhaften Ausführungsformen, bei denen die Spaltbegrenzungsflächen vollkommen
oder nahezu zylindrisch verlaufen, hat der SpaltlDegrenzungsring meist eine besonders
einfache Form und kann deshalb leicht ausgebaut werden, so daß Ringe mit verschieden
großem innerem Durchmesser in die Maschine eingeführt werden können, wenn die radiale
Spaltweite verändert werden soll.
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PATENTANSPRCHE: I. Vorrichtung zum Emulgieren von Flüssigkeiten mit
einem in einem ortsfesten Gehäuse angeordnetem Läufer, dessen kegelige oder zylindrische
glatte Umfangsfläche mit entsprechenden Flächen des Gehäuses einen Emulgierspalt
bilden, durch den die zu emulgierenden Flüssigkeiten vom Einlaß her mit Hilfe der
vom Läufer erzeugten Fliehkraft hindurchgetrieben werden, dadurch gekennzeichnet,
daß auf beiden Seiten des Läufers (I), d. h. zwischen diesem und dem Gehäuse (+)
oder einem Teil des Gehäuses (4), Räume (3) für den Zutritt der zu emulgierenden
Flüssigkeiten vorgesehen sind und zwischen den feststehenden, mit dem Läufer den
Emulgierspalt bildenden Ringen (9, in) ein ringförmiger Austrittsspalt (I3) vorhanden
ist, der den Emulgierspalt (in7) mit dem die beiden Ringe (9, I0) umfassenden Ringraum
(11) verbindet.