DE885040C

DE885040C - Colloid mill

Info

Publication number: DE885040C
Application number: DEH1038D
Authority: DE
Inventors: G Willy Dipl-Ing Heinold
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1944-07-13
Filing date: 1944-07-13
Publication date: 1953-07-30

Description

Kolloidmühle Die Erfindung betrifft eine Mahlvorrichtung, in der die zu behandelnden Flüssigkeiten mittels eines der Förderung und Vormischung dienenden Flügelrades durch einen engen Spalt getrieben werden, der von einem mit der Flügelradwelle rasch umlaufenden Reibkörper und dem umgebenden Gehäuse gebildet wird. Das Arbeitsgut wird somit in einem einzigen Arbeitsgang vorgemischt, emulgiert und durch Feinvermahlung homogenisiert.Colloid mill The invention relates to a grinding device in which the Liquids to be treated by means of a conveying and premixing device The impeller is driven through a narrow gap made by one with the impeller shaft rapidly rotating friction body and the surrounding housing is formed. The work item is thus premixed, emulsified and finely ground in a single operation homogenized.

Die üblichen Maschinen, die mit einem Schaufelrad als Zubringer zu dem sogenannten Homogenisierkopf ausgestattet sind, der zumeist aus Hohl-und Vollkegel besteht, arbeiten mit verhältnismäßig geringem Kraftbedarf, ohne allerdings den mit Hochdrvckhomogenisiermaschinen erreichbaren Feinheitsgrad zu erzielen. Bei diesen wird die Flüssigkeit unter Zuhilfenahme einer Hochdruck kolbenpumpe durch den feinen Spalt des Homo genisierkopfes gepreßt, eine Arbeitsweise, welche erheblichen Kraftaufwand bedingt. Außerdem kann sich der Spalt dann leicht verstopfen, wenn in der Emulsion pulverförmige, insbesondere kristalline Bestandteile suspendiert sind. Man hat nun vorgeschlagen, diese Mängel dadurch zu beseitigen, daß der Mahlkörper aus mehreren nachgiebigen, mit der Antriebswelle umlaufenden Reibsegmenten gebildet wird, die unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft gegen die Gehäuseinnenwand gepreßt werden. Dabei war anzustreben, daß die Reibsegmente überwiegend mit ihrem nacheilenden Ende ,gegen die Gehäuseinnenwand angedrückt werden, wobei zwischen beiden Teilen ein schwach keilförmiger Hohlraum entsteht, so daß der vom Schleuderrad erzeugte Flüssigkeitsdruck während der Strömung nach der Spitze des Keiles hin innerhalb des Arbeitsspaltes noch ständig anwächst. Die dem einzelnen Reibsegment beim raschen Umlauf innewohnende Zentrifugalkraft kommt dabei nur zum kleineren Teil als Preßdruck des nacheilenden Segmentendes gegen die Gehäusewand zur Auswirkung, weil die Lagerreaktion am voreilenden Ende von der Gelenkverbindung zwischen dem voreilenden Segmentende und dem Mitnehmer der Welle aufgenommen wird.The usual machines that use a paddle wheel as a feeder too the so-called homogenizing head, which mostly consists of hollow and full cones exists, work with relatively little power, but without the to achieve the degree of fineness that can be achieved with high-pressure homogenizing machines. With these the liquid is pumped through the fine with the help of a high pressure piston pump Gap of the Homo genisierkopfes pressed, a way of working which requires considerable effort conditional. In addition, the gap can easily become clogged when in the emulsion powdery, especially crystalline components are suspended. One has now proposed to eliminate these shortcomings in that the grinding media from several yielding friction segments rotating with the drive shaft are formed which are pressed against the inner wall of the housing under the influence of centrifugal force. The aim was that the friction segments predominantly with their trailing end , are pressed against the inner wall of the housing, with a slightly wedge-shaped Cavity is created, so that the centrifugal wheel generated fluid pressure during the flow towards the tip of the wedge within the working gap is still growing steadily. The individual friction segment in the rapid The centrifugal force inherent in circulation comes only to a lesser extent as pressing pressure of the trailing segment end against the housing wall to the effect, because the bearing reaction at the leading end of the articulation between the leading segment end and the driver of the shaft is added.

Die Erfindung betrifft eine diese Unvollkommenheit beseitigende besondere Anordnung und Gestaltung der Reibkörper derart,- daß ihre Zentrifugalkraft in vollem Ausmaß zwischen dem nacheilenden Segmentende und der Gehäusewand als Preßdrück ausgewertet wird. Sie besteht darin, den Kraftfluß zwischen Antriebswelle und Reibsegment auf die Überleitung der Umfangskraft mittels lediglich kraftschlüssiger Abstützung zu beschränken bzw. sogar zusätzlich im Sinn der Zentrifugalkraft wirkend zu lenken, ferner -durch gegenseitige über= lagerüng der einzelnen Reibsegmente eine Nutzung der Reaktion des voreilenden Segmentendes durch Belastung des benachbarten Segmentes an dessen nacheilendem Ende herbeizuführen. Der solcherweise erzielbare Preßdruck ist bei gleichem Gewicht der Reibkörper mehr als doppelt so groß als bei der älteren Bauart.The invention relates to a particular one overcoming this imperfection Arrangement and design of the friction bodies in such a way that their centrifugal force is in full The extent between the trailing end of the segment and the housing wall is evaluated as a pressing pressure will. It consists in the flow of force between the drive shaft and the friction segment the transfer of the circumferential force by means of merely frictional support restrict or even additionally steer in the sense of centrifugal force, furthermore -by mutual overlaying of the individual friction segments a use the reaction of the leading end of the segment by loading the adjacent segment to bring about at its trailing end. The pressure that can be achieved in this way With the same weight, the friction body is more than twice as large as the older one Design type.

Die Zeichnung veranschaulicht ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes. In Abb. i ist ein Homogenisierkopf im Schnitt dargestellt; die Abb. 2 zeigt eine Ansicht der Laufradschaufelung von unten gesehen und Abb.3 eine Reibsegmentgruppe im Grundriß. Der Drehsinn der umlaufenden Teile ist durch eingezeichnete Pfeile vermerkt.The drawing illustrates an embodiment of the subject matter of the invention. In Fig. I a homogenizing head is shown in section; Fig. 2 shows a View of the impeller blades seen from below and Fig. 3 a group of friction segments in plan. The direction of rotation of the rotating parts is indicated by the arrows drawn noted.

Die Mahlvorrichtung ist in einem Gehäuse untergebracht,-das aus dem Unterteil i und dem Oberteil 2 besteht. In das letztere ist die im Ausführungsbeispiel vertikale Antriebswelle 3 von oben her eingeführt. Auf diese ist in ihrem oberen Teil eine Spritzscheibe verdrehungsfest aufgeschrumpft. Das Mittelstück der Welle 3 ist sternförmig profiliert und weist durch Ausfräsung erzeugte - achsparallele Rippen- 5 auf. Am unteren Ende der Welle dient ein Gewindezapfen zur Befestigung -des Laufrades 6, welches durch angegossene Schaufeln 7, in der Abb. 2 von unten her gesehen dargestellt, zu einem Flügelrad ausgestaltet ist. Dieses fördert nach Art einer Zentrifugalpumpe sowohl die durch den Stutzen 8 zugeführte äußere. Phase der Emulsion als auch die durch den Stützen io und die Düse g zugeleitete innere Phase der Emulsion in den Arbeitsraum. Dabei entsteht unter- Dispergierung der inneren Phase infolge der Wirbelbildung inmitten des Flügelrades eine Emulsion aus den Komponenten, deren Mischungsverhältnis durch Steuerorgane vor den Stutzen 8 und iö .einreguliert werden kann. Durch Unterbrechungen in den Laufschaufeln 7 des Rades 6 kann die Wirbelung noch gesteigert und die Mischung verfeinert werden.The grinding device is housed in a housing that consists of the Lower part i and the upper part 2 consists. The latter is the same as in the exemplary embodiment vertical drive shaft 3 introduced from above. On top of this is in her upper Part of an injection disc shrunk on so that it cannot twist. The center piece of the shaft 3 is profiled in a star shape and has paraxial axes generated by milling Rib 5 on. A threaded pin is used for fastening at the lower end of the shaft -The impeller 6, which by cast blades 7, in Fig. 2 from below shown here is designed to form an impeller. This promotes after Type of a centrifugal pump both the outer fed through the nozzle 8. phase the emulsion as well as the inner one fed through the supports io and the nozzle g Phase of the emulsion in the work area. This creates under- dispersion of the inner Phase as a result of the vortex formation in the middle of the impeller an emulsion of the components, whose mixing ratio is regulated by control elements in front of the nozzle 8 and iö can be. Due to interruptions in the blades 7 of the wheel 6, the vortex can be increased and the mixture refined.

Unter dem am Radumfange herrschenden Überdruck und dem Einfluß der Schleuderkraft steigt die dem Flügelrad entströmende Emulsion in Form eines dünnen Flüssigkeitsringes an der Gehäusewand empor und gelangt dabei in den Bereich der Reibkörper ii. Die Reibsegmentgruppen, die zwischen dem Flügelrad 6 und der Scheibe 4. mehrfach übereinander und versetzt um das Mittelstück der Welle 3 angeordnet sind, erhalten von dieser ihren Antrieb und laufen innerhalb des Gehäuses 2 rasch um. Die achsparallelen Rippen 5 eines sternförmig profilierten Wellenstückes übertragen die Umfangskraft mit ihren schrägen Druckflächen auf die Nöcken 12 der Reibsegmente i i, wobei sich im Betrieb kraftschlüssige Anlage ergibt. Schon bei radialer Lage der Druckflächen wird eine gewisse Vergrößerung des Anpressungsdruckes der Reibsegmente erzielt, welche sich mit wachsender Schräglage steigert, jedoch nicht bis zur Selbstsperrung des Ganzen getrieben werden darf. Zweckmäßigerweise wird die Anzahl der Rippen doppelt so groß gewählt wie die der Reibsegmente. einer Gruppe, damit beispielsweise die nächsttiefere Lage von Reibsegmenten i ja versetzt eingebaut werden kann, wodurch sich Überschneidungen ergeben. Auf diese Weise wird ein beliebiges Ausweichen des Arbeitsgutes und ein axiales Durchfließen zwischen den Reibkörpern i i weitgehend erschwert, die Srömung aber immer wieder in die Verreibungsspalte hingelenkt. Da die Umfangsgeschwindigkeit der umlaufenden Teile vielfach größer ist als die axiale Fließgeschwindigkeit, so kommt jedes einzelne Partikelchen der Emulsion zur Vermahlung, ehe es die Spritzscheibe q. erreicht und über den Auslauf 13 abfließen kann.Under the overpressure prevailing on the wheel circumference and the influence of the Centrifugal force increases the emulsion flowing out of the impeller in the form of a thin emulsion Liquid ring up on the housing wall and gets into the area of the Friction body ii. The friction segment groups between the impeller 6 and the disc 4. Arranged several times on top of one another and offset around the center piece of the shaft 3 are, receive their drive from this and run quickly within the housing 2 around. Transfer the axially parallel ribs 5 of a star-shaped profiled shaft piece the circumferential force with its inclined pressure surfaces on the lugs 12 of the friction segments i i, resulting in a non-positive system during operation. Even with a radial position the pressure surfaces is a certain increase in the contact pressure of the friction segments achieved, which increases with increasing inclination, but not to the point of self-locking of the whole may be driven. The number of ribs is expediently doubled chosen as large as that of the friction segments. a group, so that, for example, the next lower layer of friction segments i yes can be installed offset, whereby there are overlaps. In this way, any evasion of the Work goods and an axial flow between the friction bodies i i largely difficult, but the flow is repeatedly directed into the trituration column. There the peripheral speed of the rotating parts is many times greater than the axial Flow rate, every single particle of the emulsion is ground, before the splash disc q. reached and can flow through the outlet 13.

Das in der Drehrichtung voreilende Ende eines jeden Reibsegmentes überlagert erfindungsgemäß das nacheilende Ende des benachbarten und ist mit einem Sattel 1q. versehen, welcher die dort wirksame, im wesentlichen radial gerichtete Komponente der Zentrifugalkraft des Segmentes auf das nacheilende Ende des benachbarten Segmentes überträgt. Diese Maßnahme erzwingt eine ausschlaggebend überwiegende Belastung des jeweils nacheilenden Endes. Hier konzentriert sich zunächst der aus .der vollen Zentrifugalkraft eines Segmentes herrührende Preßdrück. Im Zusammenwirken mit der auf die Nocken 12 von den Rippen 5 der Welle 3 ausgeübten Umfangskraft ergibt sich eine Verschiebung der Resultierenden nach der Mitte des Segmentes hin. Bei Schrägstellung der Rippendruckflächen gegenüber der Radialebene tritt eine Zusatzkraft in Erscheinung, welche gemäß obigem den Anpressungsdruck des Segmentes an die Gehäusewand noch steigert; derselbe wirkt sich dann an einem Punkt P der Reibfläche aus, welcher etwa ein Drittel ihrer Bogenlänge vom nacheilenden Ende entfernt liegt. Dies ist aber die Voraussetzung dafür, daß der im Keilspalt zwischen Segment und Wandung herrschende Flüssigkeitsdruck während der Strömung gegen die Keilspitze hin von Null bis zum erreichbaren Maximum stetig wächst. Letzteres ist bei der erfindungsgemäßen Gestaltung und Anordnung der Reibsegmente in Dreiergruppen derart hoch, daß die Maschine auch als Kolloidmühle verwendet werden und gegebenenfalls Flüssigkeiten mit beigemischten kristallinen Bestandteilen verarbeiten kann.The leading end of each friction segment in the direction of rotation superimposed according to the invention, the trailing end of the adjacent and is with a Saddle 1q. provided, which is effective there, essentially radially directed Component of the centrifugal force of the segment on the trailing end of the neighboring one Segment transfers. This measure forces a decisive predominant burden of the trailing end. The focus here is initially on the full Centrifugal force of a segment resulting from the compression pressure. In cooperation with the circumferential force exerted on the cams 12 by the ribs 5 of the shaft 3 results a shift of the resultant towards the middle of the segment. When tilted the rib pressure surfaces opposite the radial plane an additional force appears, which according to the above increases the contact pressure of the segment on the housing wall; the same then acts at a point P of the friction surface, which is about a third their arc length is away from the trailing end. But this is the prerequisite that the liquid pressure prevailing in the wedge gap between segment and wall during the current against the chisel tip from zero to the achievable Maximum is growing steadily. The latter is the case with the design and arrangement according to the invention The friction segments in groups of three are so high that the machine can also be used as a colloid mill can be used and optionally liquids with admixed crystalline Can process ingredients.

Im Ausführungsbeispiel sind jeweils drei gleiche Segmente in einer Lage auf den Umfang verteilt. Bei größeren Maschinen kann sinngemäß eine weitere Unterteilung stattfinden.In the exemplary embodiment, there are three identical segments in one Location distributed over the perimeter. In the case of larger machines, an additional Subdivision take place.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Colloid mill in which the liquids to be treated under the action of an impeller serving to promote it through a narrow Gap driven by a fixed housing and arranged in this Friction bodies is formed by drivers arranged on the skins of the impeller are set in rotation and thereby essentially with their trailing ends are pressed against the inner wall of the housing, characterized in that the Driver as axially parallel ribs (5) of a star-shaped profiled piece of Drive shaft (3) formed and inclined with respect to the radial plane Pressure surfaces are provided against which the friction segments (i i) are frictionally engaged are supported so that from. the circumferential force one in the sense of centrifugal force acting and increasing the pressure of the friction segments (i i) against the housing wall (a) Component takes effect.

2. Colloid mill according to claim i, characterized by mutual superimposition of the friction segments (ii) which are equipped at the leading end with a saddle (1: 1.) Which transmits a substantially radially directed component of the centrifugal force to the trailing end of the adjacent friction segment . Cited publications: German patent specification No. 733 080.