DE651661C - Unter hohem Druck arbeitende Homogenisiermaschine - Google Patents

Unter hohem Druck arbeitende Homogenisiermaschine

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DE651661C
DE651661C DEE44073D DEE0044073D DE651661C DE 651661 C DE651661 C DE 651661C DE E44073 D DEE44073 D DE E44073D DE E0044073 D DEE0044073 D DE E0044073D DE 651661 C DE651661 C DE 651661C
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/27Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices
    • B01F27/272Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed axially between the surfaces of the rotor and the stator, e.g. the stator rotor system formed by conical or cylindrical surfaces
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F2025/91Direction of flow or arrangement of feed and discharge openings
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F2025/91Direction of flow or arrangement of feed and discharge openings
    • B01F2025/911Axial flow
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis

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Description

  • Unter hohem Druck arbeitende Homogenisiermaschine Es ist bekannt, daß der Fachmann unter Homogenisieren eine innige Mischung von an sich nicht mischbaren Flüssigkeiten, bei spielsweise einer fettigen und einer wäßrigen Flüssigkeit, versteht, die auf einem Zerkleinem der vorgemischtien feinen Flüssigkeitsteilchen beruht. Auf mechanischem Wege wird diese Zerkleinerung durch Zerschlagen oder Zerreißen der Teilchen erreicht, indem man die Flüssigkeiten unter Druck durch sog. Homogenisierspalte schickt.
  • Man kennt nun zwei Gattungen von Hlomogenisiermaschinen, deren Aufbau und Wirkungsweise in wesentlichen Punkten sich unterscheiden. Blei der leinen Art, auch Emulgiermaschinen genannt, werden verhältnismäßig niedrige Flüssigkeitsdrücke (letwa 5 Atm.) verwendet, um die Flüssigkeit durch den verhältnismäßig weiten Spalt (etwa 0,1 mm) zu treiben, und das Zerreißen der Flüssigkeitsteilchen erfolgt durch rasche Relativbewegung der Spaltblegrenzu¢gsflächen gegeneinander in Richtung quer zur Flüssigkeitsströmung. Als grundlegender Typ derartiger Maschinen ist die sog. Hurrell-Maschine bekannt.
  • Bei der anderen Art werden sehr enge Spalte verwendet, deren Weite höchstens 0,01 mm beträgt und durch die die Flüssigkeit nur durch Drücke von 100 bis 400 Atm. hindurchgetrieben werden kann, denen ein Anstelldruck von der gleichen Größenordnung entgegenwirken muß. Hier erfolgt das Zerschlagen der -Flüssigkieitsteilchen ausschließlich durch die dem hohen Förderdruck entsprechende Strömungsgeschwindigkeit, ohne daß die manchmal angeordnete langsame Relativbewegung der Spaltbegrenzungsflächen hierzu wesentlich beiträgt. Kennzeichnend für diese Bau- und Wirkungsweise ist die bekannte Schröder-Maschine.
  • Die Erfindung bezieht sich ausschließlich auf die zuletzt genannte Gattung der Hochdruckhomogenisiermaschinen und beruht auf folgender Aufgabestellung.
  • Bei diesen Maschinen werden die den Spalt bildenden Begrenzungsflächen entweder kraftschlüssig, beispielsweise Durch Federdruck, oder zwangsmäßig durch Schraubenspindeln gegeneinandergedrückt, um den er forderlichen engen Spalt zu bilden.
  • Meistens bedient man sich zur Spaltbildung sog. Homogenisierköpfe, die auf verschiebbaren und gegebenenfalls drehbaren Spindel, befestigt sind. Demgemäß war die übliche Anordnung der Homogenisierspalten bei den bekannten Homlogenisiermaschinen, insionderheit bei dem bekannten Stufienkegel der Schröder-Maschine, derart, daß sie sich von der in der Mitte gelegenen Eintrittsstelle der unter hohem Druck stehenden Flüssigkeit radial nach außen erstreckte und demgemäß die Flüssigkeit in dieser radialen Richtung von innen nach außen sich von dem innenliegenden SpalteinlaJ3 nach dem außlen angeordneten Auslaß hindurchquetschen mußte.
  • Hierdurch nahmen die Homogenisierspalten eine kreisringförmige Gestalt an, die in den meisten Fällen in einer zum Einlaß radialen Ebene verlief. Man hat allerdings auch die Spaltflächen gegen diese radiale Ebene mit einer gewissen Neigung angeordnet, die aber zur Achse der Anstellspindel in einem stumpfen Winkel verlief.
  • Der jahrzehntelange Gebrauch so ausgebildeter H ochdruckhlomogenisiermaschinen hat gezeigt, daß erhebliche Mißstände auftreten, die sich nicht vermeiden lassen. Zunächst besteht ein Mangel darin, daß der den Teilchen der eingepreßten Homogenisierflüssigkeit zur Verfügung stehende Spaltraum sich vom Eintritt nach dem Austritt infiolge der kreisringförmigen Spaltanordnung erheblich erweitert, so daß die auf der Enge des Spaltes beruhende zerkleinernde Wirkung des Spaltes, von der der Erfiolg des Hom3jgenisiervorganges abhängt, an der Eintrittsstelle am größten ist und sich nach außen infolge der Vergrößerung der Hiomogenisierflächen progressiv in erheblichem Maße vermindert. Hierdurch wird der Nutzeffekt im Verhältnis zu Ider verfügbaren Spaltfläche sehr erheblich herabgesetzt.
  • Der empfindiichste Mißstand bei der bisher üblichen oben aufgezeigten Ausbildung der Spaltflächen besteht aber darin, daß bei Verminderung des Flüssigkeitsdruckes, etwa infolge Versagens eines Pumplenventils oder der Unterbrechung des Flüssigkeitszuflusses, der Betriebsdruck im Homogenisierkopf sofort abfällt. Ein derartiger Flüssigkeitsdruckabfall genügt bei den bisherigen Anordnungen vollkommen, um den Homogenisierspalt gewaltsam zuzuschlagen und so vollkommen zu schließen, was an, gesichts der außerordentlichen Enge des Spaltes und der elastischen Eigenschaften der Spaltwinde ohne weiteres einleuchtend ist. Die sich radial erstreckenden Flächen werden durch den im wesentlichen senkrecht auf ihnen ruhenden Belastungsdruck und durch die elastischen Veränderungen des Werkstoffes, aus dem die Spaltwände bestehen, geschlossen, sobald die Gegenwirkung des Flüssigkeitsdruckes aufhört, dem jener Anstelldruck bei einwandfreiem Betrieb der Maschine das Gleichgewicht hielt.
  • Dieses jedem Fachmann bekannte Zudrücken der Homogenisierspalten bei Verminderung des entgegenwirkenden Flüssigkeitsdruckes konnte bisher nicht beseitigt werden, trotzdem die Folgen sehr unangenehm sind. Haben sich nämlich die Spaltflächen einmal fest aufeinandergelegt, so öffnen sie sich nach wieder einsetzender Zufuhr der Druckflüssigkeit keineswegs bei dem vorausbestimmten normalen Arbeitsdruck, sondern bedürfen hierzu einer wesentlichen Erhöhung des Flüssigkeitsdruckes über diesen Betrag hinaus. Hierdurch tritt aber sehr häufig eine Überlastung der Maschine auf.
  • Besonders lästig macht sich dieser Mißstand bemerkbar, wenn man, wie es zur Beseitigung von Verunreinigungen üblich ist, die Blegrenzungswände des Homogenisierspaltes gegeneinander umlaufen läßt. Es werden dann die fest aufeinandergepreßten. eingeschliffenen Spaltflächen reibend aufeinanderbewegt und häufig bis ztlr Unbrauchbarkeit zerstört.
  • Zweck der Erfindung ist die vollständige Beseitigung dieser Mißstände durch Mittel einfachster Art. Die Erfindung beruht auf dem Gedanken, die Spaltwändle des Homlogenisierspalts so anzuordnen, daß bei nachlassendem Arbeitsdruck in der Maschine der Homogenisierspalt sich nicht schließt und im Fall gegeneinander umlaufender Homlog, enisierflächen diese nicht aufeinander reiben. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß der Homiogenisierspalt zwischen zur Achse der Anstellspindel schwach geneigten kegeligen Begrenzungsflächen gebildet wird.
  • In der einfachsten Weise läßt sich dies nach der Erfindung bei einer Homiogenisiermaschine, in welcher die zu homogenisierende Flüssigkeit unter hohem Druck entgegen einem entsprechend hohen Anstelldruck durch den von den Begrenzungsflächen der Hlomlogenisierspindel und des diese umgebenden Mundstücks gebildeten kegeligen Homogenisierspalt getrieben wird, dadurch erreichen, daß die kegeligen Begrenzungsflächen zur Achse der Anstellspindel schwach geneigt ausgebildet werden.
  • Es ist bei einer nur für den Handgebraruch bestimmten Homogenisiervoirichtung bekanntgeworden, den Homogenisierspalt zwischen der zylindrischen Mantelfläche des den Flüssigkeitsdruck erzeugenden Pumpenkolbens und der hohlzylindrischen Innenfläche des ihn umgebenden Arbeitszylinders zu bilden. Auch hier besteht natürlich die Unmöglichkeit des ungewollten Zudrückens des Spaltes. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabestellung kommt aber nicht in Frage, da der von Hand ausgeübte Hebeldruck auch bei quer gerichteten Spaltflächen nicht im entferntesten hinreichen würde, um den Spalt gewaltsam zuzudrücken. Außerdem ist diese Spaltanordnung für maschinell betriebene Hochdruckhomogenisiermaschinen nicht verwendbar, weil die Spaltweite hier nicht nachstellbar ist.
  • Führt man aber die Spaltflächen gemäß der Erfindung sehr schwach kegelig aus, so wird ebenfalls ein Zudrücken des Homlogenisierspaltes unter den gleichen Voraussetzungen vermieden, ohne gleichzeitig auf die Möglichkeit der Einregelung der Spaltweite durch Längsverschiebung der Spindel in dem Mundstück zu verzichten. Die Neigung der kegeligen Flächen zur Achse der Anstellspindel ist hierbei so zu bemessen, daß bei voller Leistung der Pumpe und bei höchstem Arbeitsdruck der Spalt die zugeführte Flüssigkeitsmenge zwar hindurchläßt, daß aber bei Versagen der Pumpe und dem damit verbundenen Druckabfall, der eine Zusammenziehung bzw. Ausdehnung des elastischen Werkstoffes des Mundstückes und der Spindel zur Folge hat, die Begrenzungsflächen des Homlogenisierspaltes nicht aneinander zur Anlage kommen. Der Spalt bleibt, offen, und infolgedessen braucht der Flüssigkeitsdruck bei wieder einsetzenden Pumpen den Spalt nicht zu öffnen, auch eine Überlastung der Maschine kann nicht eintreten, und die Homlogenisierflächen reiben blei laufiender Maschine und umlaufender Spindel nicht aufeinander lund können nicht zerstört werden.
  • Bei einer Mischvorrichtung ist bekanntgeworden, die Mischdüse durch einen schwach kegeligen Klern zu verengen. Selbst wenn man hier mit hohen Drücken arbeitlen wollte, könnte ein Zudrücken des Spaltes durch den Anstelldruck bei Abfall des Flüssigkeitsdruckes nicht vorkommen, weil beide Drücke in gleicher Richtung wirken. Auch blei einer Emulgiermaschine von dem loben erläuterten Hurrell-Typ hat man kegelige Spaltblegrenzungsflächen angewendet, die aber stumpfkegelig waren. Das Durchtreiben der Flüssigkeit durch den Spalt erfolgte durch die Schleuderkraft des rasch umlaufenden Kegels; ein Anstelldruck war nicht vorhanden.
  • Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes ist in der Zeichnung schematisch im Schnitt durch die Mittelachse dargestellt.
  • Bei dieser Ausführungsform ist der allgemeine Aufbau der Vorrichtung von üblicher Art. In einem Mundstück a ist eine Homogenisierspindel b in geeigneter Weise gelagert, auf der außen eine Schnurscheibe c aufgesetzt ist, um die Spindel in langsame Umdrehung zu versetzen. Die Spindel besteht aus einem der bisher üblichen Spindel entsprechenden Führungsteil b' und dem Arbeitsteil b", der die Aufgabe des bisher üblichen Homogenisierkopfes übiernimmt. An dem Führungsteil sitzt eine Führungswulst d, zwischen der und einer Stopfbuchse e zweckmäßig ein Kugellager f angeordnet ist. Die Stopfbuchse e kann mittels eines Handrades g angezogen werden.
  • Der Arbeitsteil b" der Homogenisierspindel stellt sich als einfache Verlängerung dieser Spindel dar, die in das Mundstück a hineinragt. Dieses weist in üblicher Weise leinen Einlaßkanal h auf, dessen Mittelachse mit der der Spindel zusammenfällt. Soweit der Arbeitsteil b" -der Spindel in den Einlaßkanal hineinragt, ist dieser entsprechend hohlkegelig ausgebildet, indem die beiden Tieille miteinander eingeschliffen sind. Durch entsprechende Einstellung dler Spindel in dem Einlaßkanni ist ein Homiogenisierspalt i ausgebildet, dessen Verstellung durch Vlerschilebung der Spindel in dem Mundstück ohne weiteres bewirkt werden kann.
  • Dieser Homlogenisierspalt verläuft, wie die Zeichnung ohne weiteres zeigt, nicht radial, sondern im wesentlichen axial, indem er sich von der Einlaßseite nach der Auslaßseite nur ganz tuibedeutend erweitert. Der Auslaß blesteht in üblicher Weise aus einem sich der Auslaßseite des Spaltes anschließenden erweiterten Ringkanal k, der in den eigentlichen Auslaßkanal 1 einmündet.
  • Bei Anlagen, die für größere Leistungen bestimmt sind (z. B. Ioool Stundenleistung), kann es zwecksmäßig sein, den Homogenisierspalt in zwei oder mehrere aufzuteilen, damit die Spindeldicke nicht zu groß wird. Dies geschieht am einfachsten dadurch, daß man die Spalte konzentrisch so anordnet, daß der eine den anderen umhüllt.

Claims (1)

  1. PATENANSPRUCH: Homogenisiermaschine, in weicher die zu homiogenisierende Flüssigkeit untier hohem Druck entgegen einem lentsprechend hohen Anstelldruck durch den von den Begrenzungsflächen der Homlogeniserspindel und des diese umgehenden Mundstücks gebildeten kegeligen Homlogenisierspalt getrieben wird, dadurch gekennzleichnet, daß die kegeligen Begrenzungsflächen zur Achse der Anstellspindel schwach geneigt sind.
DEE44073D 1933-03-21 1933-03-21 Unter hohem Druck arbeitende Homogenisiermaschine Expired DE651661C (de)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0420928A1 (de) * 1988-06-23 1991-04-10 Semi-Bulk Systems, Inc. Vorrichtung zur behandlung der teilchen in einem fluidum mittels scherkräften

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0420928A1 (de) * 1988-06-23 1991-04-10 Semi-Bulk Systems, Inc. Vorrichtung zur behandlung der teilchen in einem fluidum mittels scherkräften
EP0420928A4 (en) * 1988-06-23 1991-11-13 Semi-Bulk Systems, Inc. Apparatus for subjecting particles dispersed in a fluid to a shearing action

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