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Vorrichtung zum Homogenisieren und Mischen Die Aufgabe, feste oder
hochviskose Stoffe stetig und völlig gleichmäßig in feiner Verteilung bei gegenseitiger
Unlöslichkeit anderen zähen Flüssigkeiten, Emulsionen oder Pasten einzuverleiben,
bereitet auf dem Gebiet der Kunststoff- und Lackherstellung, der Spinnfärbung, bei
der Herstellung von kosmetischen Mitteln und von Lebensmitteln Schwierigkeiten.
Die vorliegende Erfindung löst diese Aufgabe durch Kombination teilweise bekannter
Mittel zu einer neuartigen Einrìchtung gesteigerter Wirksamkeit, die neben der Homogenisierung
der Komponenten gleichzeitig die Weiterleitung des Fertigproduktes stetig und gegen
hohen .I)ruck, etwa durch eine angeschlossene Rohrleitung bewerkstelligt.
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Abb. 1 und 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes.
Die umlaufenden Teile desselben sind praktisch axialschubfrei, und er kann zur Reinigung
besonders leicht auseinandergenommen werden. Er weist außerdem z. B. keine druckseitige
Stopfbüchse auf und läßt jederzeit erkennen, ob der Einreibe- oder Mischvorgang
gleichmäßig fortgeschritten ist bzw. verläuft.
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Die Maschine besteht aus einem zylindrischen Misch- und Reibgeliäuse
I, in dem eine umlaufende Welle 2 einen Doppelkegel 3 für den Reib- und Homogenisiervorgang
trägt. Dieser arbeitet in bekannter Weise mit dem zweiflächigen Kegelring 4 zusammen,
während in dem großräumigen Gehäuse I selbst beiderseits der Reibeinrichtung 3,
4 je eine
Schnecke 5, 6 den Mischvorgang unterstützt. Zweckmäßig
läßt man dazu die Schnecken der gewünschten Förderrichtung entgegenarheiten und
perforiert ihre Gänge durch Löcher 7. Auch andere bekannte Mittel der Mi schschneckengestaltung
können benutzt werden, wie Unterteilung in mehrere gegeneinanderarbeitende Flächen,
Spiralleisten u. dgl. Um die Weite der Reibspalte zwischen den übrigens leicht auswechselbaren
oder nachzubearbeitenden Teilen 3, 4 nach Bedarf einstellen zu können, ist die Welle
2 z. B. durch Verdrehung ihres Längslagers in einem Gewindekörper 8 in weiten Grenzen
axial genau verschiebbar.
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Dieser Misch- und Reibapparat ist nun mit einer Doppel förderschnecke
g besonderer Ausführung zusammengebaut. In Abb. 1 ist dieses Förderaggregat beispielsweise
auf das zylindrische Mischge'häuse 1 aufgesetzt und wird von dessen Welle 2 über
einen Ketten- oder Zahntrieh I0, gegebenenfalls regulier-oder verstellbar, angetrieben.
Die Schnecke ii hat nun eine wesentlich, beispielsweise um das zehnfache größere
Förderung als die gleichachsige Schnecke 12. Nun fördert die Schnecke II aus dem
Nf ischgehäuse und dem Aufgaberaum 13 der Nlaschine Material unter Druck in Pfeilrichtung
durch die Verbindung 14 in die zweiseitig wirkende keibvorrichtung 3 4. Das aus
ihr wieder al>-fließende. homogenisierte Material gelangt etwa zur llälfte in
Richtung Pfeil es in den Einzugsmischraum und wird dort von der Mischschnecke 6
in Berührung mit der Neubeschickung gebracht. Von dem in Pfeilrichtung u ablaufenden
Materialanteil wird nur wenig, in ohigem Beispiel IO%, durch die Schnecke 12 abgezogen
und durch den Stutzen 15 zur Weiterverarbeitung weggedrückt. Die übrigen 90% aber
fließen zwangsläufig durch das Ausgleichsrohr 16 in den zweckmäßig größeren Hauptmischraum
zurück.
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Es werden dadurch zwei wertvolle Effekte erzielt: 1. jedes Teilchen,
das bei 15 die Maschine verläßt, hat verschiedene Mischzonen durchlaufen und wurde
wenigstens einmal durch die Reibanordnung 3, 4 hearbeitet; 2. im Mittel wird jedes
Volumelement in diesem Beispiel wahrscheinlich neun- bis zehnmal durchgearbeitet
und intensiv vermischt.
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Das Ergebnis dieser Maßnahmen läßt sich, ein besonderer Vorteil der
Erfindung, an dem aus durchsichtigem Werkstoff ausgeführten Überströmrohr 16 beobachten.
Insbesondere Glasrohre mit abwechselnd verengten und verbreiterten Ouerschnitten
lassen Schlierenbildungen, Farbschwankungen usw. genau erkennen. Solange solche
bei Beginn der Arbeit noch auftreten, wird man die bei 16 geförderte Menge in den
Einlaufstutzen 13 zurückführen.
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Im einzelnen bietet die Gesamtanordnung noch folgende Vorteile: Gleichgültig
mit wievielen Spindeln man die Fördereinrichtung g anordnet, bewirken die zylindrischen
Kolben 17 zwischen den Schnecken II und 12 mechanisch die Entlastung von Axialschub
und zugleich die Abdichtung zwischen den Gutströmen 14 und 15. Ersteres ist wichtig,
weil bei zähen Substanzen im Raum 14 durchaus Drücke von weit huber lo at auftreten
können. Durch Ausbildung von Nuten auf den Kegelflächen nach Abb. 2 läßt sich im
ührigell dieser Druck erheblich herabsetzen. In Abb. 2 ist beisl)ielsu-eise ein
Ausschnitt der Kegelfläche des Teils 3 abgewickelt. In den Kegelmantel sind nun
zwei Gruppen von Nuten 20 und 21 eingearbeitet, die allseitig jeweils von einer
nicht zerschnittenen Fläche bestimmter Erstreckung a von der notwendigen Breite
der Arbeitsfläche umgeben sind. Es wird dadurch eine Länge der Überströmkante erreicht,
die das Vielfache des geometrischen Umfanges beträgt und im gleichen Verhältnis
den erforderlichen Druck für einen l>estimmten Durchsatz herabsetzt.
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Die Anordnung vermeidet vor allem Drosselorgane mit ihren betrieblichen
Nachteilen und gewährleistet eine intensive Durcharl)eitung. Für die Fördereinrichtung
9 können beliebige bekannte Bauarten von Schnecke und Kapselpumpen Verwendung finden.
Diese Fördereinrichtung selbst kann ober- oder unter'halb des Mischergehäuses angeordnet
werden.
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Für manche Anwendungsfälle kann der Erfindungsgedanke mit Ülilfe
einer besonderen Nutung der einen Reibkegelhälfte in vereinfachter Weise verwirklicht
werden, wobei sich noch der Vorteil ergibt, daß die Nutzfördermenge leicht in weitem
Bereich geregelt werden kann.
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Ahh. 3 und 4 zeigen hierfür ein Ausführungsheispiel. Abt. 3 ist ein
gegenüber Abb. I nur die wesentlichsten Teile zeigender Quersc'hnitt, Abb. 4 ein
Ausschnitt der al>laufseitigen Hälfte 18 des Reibkegels 3 mit ihrer hesonderen
Nutung 25, 26, 27. In grundsätzlicher ttlereinstiminung mit Abb. 1 sitzt in dem
Misch- und Reibgehäuse 1 wieder eine Welle 2 mit dem umlaufenden Doppelreibkegel
3 in dem Reibring und den Mischschnecken 5, 6. Die an diese Vorrichtung mit dem
Aufgahestutzen 13 und dem Uherströmrohr 16 angeschlossene Pumpe 9 ist aber nur einflutig
und drückt das Arbeitsgut aus dem Aufgaberaum durch den Stutzen 14 in Pfeilrichtung
in die Mitte des l)oppelreibkegels 3, von wo es wieder wie nach Abb. 1 nach leiden
Seiten durch die homogenisierenden Ringspalten abläuft.
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Die besondere Nutung der Kegelhälfte 18, in Abb. 4 mit Strömungspfeilen
dargestellt, gestattet eine vereinfachte Durchführung des Erfindungsgedankens. Das
bei 14 unter Druck eintretende Gut strömt durch die Randnuten 25 in die Reibkegelhälfte
I8 und über deren Mantelfläche in die Zwischennuten 26, in denen sich ein verringerter
Druck einstellt. Von dort gelangt der größere Teil der Gutmenge, nochmals bearbeitet,
in die gegenüberliegenden Randnuten 27 und über die Mischschnecke 6 zum Überströmrohr
i6. Im Umfaugbereich nur der Zwischennuten 26 ist an das Gehäuseteil 4 der Förderstutzen
15 angeschlossen, durch den das fertig bearbeitete Gut zur Verwendungsstelle unter
Druck abfließt. Diese Menge ist um so größer, je größer der Peripheriewinkel ist,
den der Ablaufstutzen 15 umschließt. Dieser aber kann mit einfachen bekannten Mitteln,
wie mit Sehiehern, Hähnen u. dgl., in weitem Bereich verstellt und damit die al,zu-
nehmende
Gutmenge bzw. der über das ttberströmrohr 16 in Umlauf bleibende Teil geregelt werden.
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Wenn keine Verstopfungsgefahr besteht, können auch normale Drosselorgane
in die Leitung des Stutzens 15 oder des Uherströmrohres I6 eingebaut werden.
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PATENTANSPRX7CHE 1. Vorrichtung zum Homogenisieren und Mischen, dadurch
gekennzeichnet, daß ein zweiseitiger Mischapparat (I) mit eingebauten, zwangsläufig
durchströmten Reibkegeln (3, 4) mit einem Förderaggregat (g) stetig so zusammen
arbeitet, daß ein Teil des Arbeitsgutes durch eine Überströmleitung (I6) in Umlauf
bleibt, ein anderer Teilstrom aber weggedrückt wird.