EP0006863A1 - Device for homogenizing liquid and viscous substances - Google Patents

Device for homogenizing liquid and viscous substances

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Publication number
EP0006863A1
EP0006863A1 EP78900030A EP78900030A EP0006863A1 EP 0006863 A1 EP0006863 A1 EP 0006863A1 EP 78900030 A EP78900030 A EP 78900030A EP 78900030 A EP78900030 A EP 78900030A EP 0006863 A1 EP0006863 A1 EP 0006863A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
homogenizing
recesses
cylinder
annular
chamber
Prior art date
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Pending
Application number
EP78900030A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Max Hermann Marugg
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Original Assignee
Individual
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Filing date
Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP0006863A1 publication Critical patent/EP0006863A1/en
Pending legal-status Critical Current

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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/44—Mixers in which the components are pressed through slits
    • B01F25/441—Mixers in which the components are pressed through slits characterised by the configuration of the surfaces forming the slits
    • B01F25/4413—Mixers in which the components are pressed through slits characterised by the configuration of the surfaces forming the slits the slits being formed between opposed conical or cylindrical surfaces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/44—Mixers in which the components are pressed through slits
    • B01F25/441—Mixers in which the components are pressed through slits characterised by the configuration of the surfaces forming the slits
    • B01F25/4416—Mixers in which the components are pressed through slits characterised by the configuration of the surfaces forming the slits the opposed surfaces being provided with grooves
    • B01F25/44162—Circumferential grooves formed on opposed surfaces, e.g. on planar surfaces or on cylinders or cones
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/40—Static mixers
    • B01F25/44—Mixers in which the components are pressed through slits
    • B01F25/441—Mixers in which the components are pressed through slits characterised by the configuration of the surfaces forming the slits
    • B01F25/4416—Mixers in which the components are pressed through slits characterised by the configuration of the surfaces forming the slits the opposed surfaces being provided with grooves
    • B01F25/44167—Mixers in which the components are pressed through slits characterised by the configuration of the surfaces forming the slits the opposed surfaces being provided with grooves the grooves being formed on the outer surface of the cylindrical or conical core of the slits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/71—Feed mechanisms
    • B01F35/717—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer
    • B01F35/7174—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer using pistons, plungers or syringes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/71—Feed mechanisms
    • B01F35/717—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer
    • B01F35/71805—Feed mechanisms characterised by the means for feeding the components to the mixer using valves, gates, orifices or openings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04B—POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS
    • F04B53/00—Component parts, details or accessories not provided for in, or of interest apart from, groups F04B1/00 - F04B23/00 or F04B39/00 - F04B47/00

Definitions

  • the invention relates to an apparatus for homogenizing liquid and musty substances, consisting of a high-pressure pump with a crank drive and at least one piston guided in a cylinder block and driven by connecting rods and push rods, connected to a homogenizing device arranged on the cylinder block and having a homogenizing head which consists of a bushing with a smooth-walled, conical through-bore to be widened towards the outlet side and a piston arranged in it and held by axial prestressing, which has a solid body of essentially truncated cone.
  • % has a shaped lateral surface on which axially successive annular steps are formed, each of which abuts the through bore with its outer circumference.
  • the high-pressure pump is designed as a piston pump, the piston of which is driven by a crank mechanism with a flanged motor via connecting rods and push rods.
  • the actual homogenizing device namely the homogenizing head with the stamp, is arranged directly on the cylinder block of the piston pump.
  • the liquid to be homogenized is sucked into the cylinder by the pistons in the reverse gear through inlet ports and pressed out of the cylinder through the homogenizing head during the compression process.
  • Such devices can work without inlet or outlet valves and several pistons can also act on the homogenizing head in a parallel manner.
  • a disadvantage of these known homogenizers is that the pistons operate in an uneven manner due to the parallel operation. In order to avoid this disadvantage, it is known that the pistons are not offset in parallel, but offset depending on the number.
  • each cylinder In order to do without valves in such a design, each cylinder must be assigned its own homogenizing head.
  • Continuous passage through the homogenizing head is advantageous for good dispersion of the liquids. This can be achieved in that, in the case of a multi-cylinder design with at least two cylinders acting on a single homogenizing head, valves are provided both on the inlet connection and on the outlet side of the cylinder head.
  • a further critical point in the formation of homogenizing devices is the formation of the stamp contained in the homogenizing head. It is known to design the stamps with axially successive annular steps so that they contain the longitudinal axis of the stamp of the body Cut have the shape of a rectangle. The steps are consequently in contact with the conical passage bore with frustoconical ring surfaces, the size of which depends on the height of the individual steps. Recesses of the same height are provided between the steps, in which the substance to be homogenized can swirl and re-mix after passing through a step. All stages have the same height and therefore each absorb the same amount of the substance before they pass the next stage.
  • the object of the invention is to design an apparatus of the aforementioned type in such a way that the disadvantages mentioned above are eliminated and, in particular, a homogenizing device is created which has an even better dispersibility and at the same time a better hourly output. Furthermore, it should be achieved that the better dispersion performance is possible at lower pressure, so that the substance to be homogenized is treated more gently and, for example, suffers less heating and at the same time the substance is not only finely dispersed but also mixed particularly well. This output should also be met for more viscous or pulpy substances, the aim being to make the homogenizing device less susceptible to blockages
  • This object is achieved according to the invention in an apparatus of the type mentioned in the introduction in that an intermediate chamber to be opened is arranged between the homogenizing device and the cylinder block of the high-pressure pump.
  • This embodiment of the homogenizing device according to the invention ensures that it can be charged with compressed substance by more than one pressure cylinder when the pistons are operating in a non-parallel manner, thereby ensuring a much more continuous supply. Furthermore, the possibility of being able to open the intermediate chamber makes it easy to clean both the homogenizing head and the outlet valves.
  • the intermediate chamber consists of a first chamber part, which is attached to the end of the cylinder block, and a second chamber part which is detachably connected to it and carries the homogenizing device.
  • the separating joint of the two chamber parts is advantageously arranged in a plane perpendicular to the axes of the cylinder arranged in parallel in the cylinder block and the homogenizing device mounted on a wall of the second chamber part parallel to the parting line in such a way that the longitudinal axis of the plunger is parallel to the axes of the cylinders.
  • the second chamber part is held on the first chamber part by a hinge with a hinge axis parallel to the parting line. This makes opening the intermediate chamber much easier and can be done without removing the movable part of the chamber.
  • an outlet valve installed between the compression space of the respective cylinder and the intermediate chamber can be removed when the second chamber part is open. This ensures that the outlet valves through which the highly compressed substance flows can be cleaned or even replaced as quickly as possible without the need for major assembly or disassembly of the homogenizing device.
  • a valve plate contained in the valves is based on a circular one
  • Base plate with an outer diameter d. which corresponds to the largest a inner diameter of the valves, arranged at an angular distance of ⁇ * 30 ° in the outer edge of the base plate, four segment-shaped recesses which comprise an angle of 60, the inner diameter d . is greater than
  • valve plate ensures that the valves are closed and thus sealed, particularly when processing pulpy substances.
  • the high-pressure pump designed with horizontal cylinders is connected by a trough to the crankcase receiving the crankshaft drive and sealingly designed straight guides, the trough receives the straight guides with the connecting rods connecting the pistons and annular sleeves are arranged on the connecting rods.
  • the arrangement of a trough between the straight guides and the cylinder block of the high-pressure pump prevents the oil contained in the crankcase from being mixed with the substance to be homogenized and possibly emerging from the cylinders.
  • the arrangement of the sleeves on the push rods makes it possible to arrange the homogenizing device in a horizontal manner, since the sleeves prevent the oil from overflowing along the push rods. This possibility of arranging the homogenizing device in a horizontal manner in turn results in easier operation of the intermediate chamber part with homogenizing device and thus better accessibility to the valves.
  • the cylinder block is provided with bores which can be heated or cooled by the liquid.
  • the cylinder block of the high-pressure pump can be cooled or warmed by a suitably prepared liquid.
  • each step of the stamp has two flanks which meet in an annular cutting edge and are arranged in a section in the form of a triangle which contains the longitudinal axis of the body, the triangle passing through the through hole ⁇ lying tip going bisector is essentially in a radial plane of the body.
  • the configuration according to the invention ensures that the contact surface between the bore and the punch pressed in with axial preload is kept to a minimum while maintaining the smooth-walled, conical and therefore easily producible passage bore.
  • the steps of the stamp form, with the passage bore, linear ring-shaped cutting edges, between which the substance to be homogenized is cut.
  • the tip angle is v-. which is enclosed by the two flanks forming the ring cutting edge of each step, 60.
  • the axial spacing of the radial planes passing through the annular cutting edges successively is advantageously alternately substantially equal to the length of the triangle side opposite the tip or substantially equal to twice the value.
  • the punch has a total of seven steps, each with an annular cutting edge, two steps with the small spacing being provided at the outlet end and. has at the outlet end, arranged after the ring cutting edges, at least three centering lugs projecting beyond the circumference of the ring cutting edges, which are guided in recesses with cylindrical outer surfaces which are provided in the through bore of the bushing.
  • This design according to the invention has the advantage that the punch is centered on the passage bore even when its ring cutters are not in contact and as a result the annular gaps between the individual ring cutters and the passage bore always have the same distance distributed over the circumference. This prevents that when the punch is pressurized by the liquid to be homogenized, the punch does not abut one side with its ring cutting edges against the through-hole and thus the sharp-edged ring cutting edges are very quickly worn or destroyed unevenly.
  • the distance between the ring cutting edges assigned to the inlet end and the outlet end is substantially equal to the diameter of the latter ring cutting edge
  • the conical pitch of the through hole is in the range from 1: 0.15 to 1: 0.05 and the diameter of the the cutting edge assigned to the outlet end is 5 . Centimeter.
  • Fig. 1 is a perspective view of the apparatus for
  • FIG. 3 shows a section along line III-III in FIG. 2,
  • W1PO _ ⁇ ,, NAT ⁇ ⁇ > 5 is a plan view of the homogenizing head from the outlet side
  • Fig. 6 is a view of a valve plate.
  • FIG. 1 shows the apparatus for homogenizing 1, which essentially consists of the drive block Z. of the high pressure pump 3, the intermediate chamber 4 and the homogenizing device 5.
  • the homogenizing apparatus 1 works in a lying arrangement and is driven by a motor (not shown) via a crankshaft 6.
  • two connecting rods 8 are driven by the crankshaft 6 via eccentric disks 7.
  • the connecting rods 8 are movably attached with their upper end to push rods 9 and are mounted in straight guides 10.
  • the push rods 9 emerge from the straight guides 10 and are sealed against the oil-filled crankcase 11 with push rod seals 12.
  • the push rods 9 transmit the lifting movements of the connecting rods 8 to pistons 14 movable in bushings 13 (shown in FIGS. 2 and 3). Before entry into the bushings 13, the push rods 9 bridge a trough 15, which may emerge from the crankcase 11 should catch emerging l. So that any escaping oil cannot reach the bushings along the stroke movements of the push rods ' , 9 cuff rings are arranged on the push rods, which cause the oil to be thrown off by the movement of the push rods 9. On the other hand, the interposition of the trough 15 and the arrangement of the sleeves 16 ensure that the substance to be homogenized cannot get into the crankcase 11 either.
  • Ip the cylinder block 3 bores 17 a are provided, which can be charged with the cylinder warming or cooling liquid as required.
  • FIGS. 2 and 3 show the high pressure pump 3, the intermediate chamber 4 and the homogenizing device 5.
  • the end of the piston 14 shown in FIGS. 2 and 3 runs in a bushing 13, preferably made of bronze, which is mounted in the cylinder block 17 of the high-pressure pump 3.
  • a bushing 13 preferably made of bronze, which is mounted in the cylinder block 17 of the high-pressure pump 3.
  • the compression chamber 18 At the end of the liner 13 is the compression chamber 18, into which the inlet opening 20 provided with an inlet valve 19 leads perpendicular to the axis of the piston 14 or the compression chamber 18.
  • the inlet valve 19 contains a valve plate 21 which, when the pressure in the compression space 18 rises, bears against sealing rings 22 and the inlet Closes opening 20.
  • a line supplying the substance to be homogenized is connected to the inlet connection 23.
  • the valve plate 21 is shown in FIG. 6. Starting from a circular base plate with an outer diameter d, which corresponds to the largest inner diameter of the valve 19, recesses 24 in the form of circular segments are arranged at an angular spacing of 0.degree. To 30 ° in the outer edge of the base plate and have an angle of .beta - Include 60. The inner diameter d touching these circular recesses 24. is larger than the diameter of the inlet opening 20.
  • valve plate 21 is pressed against the sealing rings 22 and closes the inlet opening 20.
  • the substance to be homogenized can pass through the inlet opening 20 and the circular recesses 24 between the webs 25 in the valve plate 21 enter the compression space 18.
  • the entire valve 19 can be screwed out together with the inlet connection 23 and is sealed off from the cylinder block 17 by a seal 26.
  • An outlet valve 27 is arranged in the axial extension of the compression space 18.
  • the structure of this outlet valve 27 with valve plate and sealing rings corresponds to that of valve 19. It is also sealed off from cylinder block 17 with seals 26.
  • the intermediate chamber 4 connects to the cylinder block 17 of the high-pressure pump 3.
  • the intermediate chamber 4 forms the connection between the individual compression spaces 18 or cylinders and the homogenizing device 5. So that the outlet valve 27 can be replaced easily and in a short time, the intermediate chamber 4 is formed in two parts and consists of the first chamber part attached to the high-pressure pump 3 28 and a detachably connected second chamber part 29 carrying the homogenizing device 5.
  • the parting line 30 of the two chamber parts 28 and 29 is arranged in a plane perpendicular to the axis of the cylinder arranged in parallel axis in the cylinder block 17 and the second chamber part 29 is through a hinge 31 with hinge axes 32 parallel to the parting plane is held on the first chamber part 28, so that after removing the wing screws 33 the second chamber part 29 can be folded down from the first chamber part 28 like a door.
  • the hinge 31 is designed such that the second chamber part 29 can be removed to such an extent that access to the outlet valves 27 is free and there is sufficient scope to unscrew these valves and also to be able to clean the intermediate chamber.
  • the intermediate chamber 4 is connected to a special manometer 34, which indicates the pressure contained in this chamber.
  • the homogenizing device is built on a wall 35 of the second chamber part 29 parallel to the parting line in such a way that the longitudinal axis of the punch 36 is parallel to the axes of the cylinders.
  • the homogenizing device 5 essentially consists of the two-part homogenizing head 37 and a pretensioning device 38 which can be actuated by hand.
  • the socket 40 of the two-part homogenizing head 37 connects to the outlet opening 39 provided in the wall 35 of the second chamber part 29 of the intermediate chamber 4 .
  • the socket 40 is screwed into a flange 41 with a thread and closes off against the wall 35 of the second chamber part 29 of the intermediate chamber 4 with a seal 42.
  • the bushing 40 of the homogenizing head 37 has a smooth-walled conical bore 43 to be widened towards the outlet side, into which a stamp 36 of the homogenizing head 37 provided with axially successively arranged annular steps 63 is pressed.
  • This stamp 36 is four centering lugs 44, which are arranged downstream of the steps 63 towards the outlet end and protrude beyond the circumference of these steps 63, into recesses 45 with cylindrical jacket surfaces 45 a, which are arranged in the bushing 40.
  • the punch 36 is mounted with its shaft 46 in the outlet direction in a housing 47 so that it can be moved longitudinally.
  • the housing 47 is provided with an enlarged bore 48 at its lower end and is placed with the radial flange 49 on the bush 40 of the two-part homogenizing head 37.
  • a cap nut 50 is screwed onto the external thread of the flange 41 and holds the housing 47 firmly on a bead 51.
  • a seal 52 is provided between the bush 40 of the two-part homogenizing head 37 and the bead 51 of the housing.
  • the shaft 46 of the stamp 36 is mounted in the housing 47 in an annular web 53 with a seal 54.
  • a lower pressure plate 55 rests on the end of the shaft 46 above the annular web 53.
  • a plate spring 56 is arranged above this pressure plate 55, which in turn connects upwards to an upper pressure plate 57.
  • a spindle 58 is screwed through the housing plate 59 and can be adjusted with a handwheel 60, so that the plate spring 56 is more or less compressed and the inner punch 36 of the two-part homogenizing head 37 is correspondingly strong the conical bore of the bush 40 is pressed.
  • An outlet connection 61 is provided above the two-part homogenizing head 37.
  • the two-part homogenizing head 37 is shown in FIG. 4.
  • the plunger 36 of the homogenizing head 37 has, in axial succession on its solid body 62 of essentially frustoconical lateral surface 62 ', annular steps 63 which are located in one containing the longitudinal axis of the body Cross-section have a triangular shape and with their flanks 65, each forming an annular cutting edge 64, bear against the wall of the conical bore 43 of the bush 40.
  • the bisector passing through the tip of the angle f of approximately 60 ° between the acute angle f enclosed by the flanks 65 lies essentially in a radial plane * of the body 62.
  • the axial distance A of the radial planes passing through the annular cutting edges 64 successive steps 63 is essentially equal to the length of the triangle side opposite the tip or substantially twice the value in the next step arranged.
  • annular recesses 67 are formed in the body 62 of the punch 36, each of which has the shape of a triangle on a section containing the longitudinal axis of the body, the flanks 68 of the recesses being in the flanks Extend 65 of the adjoining steps 63.
  • the punch 36 of the homogenizing head 37 has a total of seven steps 63, each with an annular cutting edge 64, two steps being initially arranged with the small spacing, seen from the outlet end.
  • the distance between the first annular cutting edges arranged at the inlet end and at the outlet end is substantially equal to the diameter of the annular cutting edge arranged at the outlet end.
  • the diameter of this ring cutter is 5 centimeters, while the conical pitch of the through hole 43 is in the range from 1: 0.15 to 1: 0.05.
  • the punch 36 is finally provided with an obtuse-angled cone 69 at its inlet end.
  • the above-described embodiment of the device according to the invention is used in the production of foods, such as Margarine, mayonnaises, dairy products, pasta, sauces of all kinds, mustard etc. as well as used in the manufacture of emulsions, creams, pastes and ointments for cosmetics, medicines and chemical-technical products.
  • Such a homogenizing device is particularly suitable for use in the production of paints. So far, the colors were only rubbed on roller mills in the course of the production process with a great deal of time. However, it is now possible to disperse such a pulpy substance with the above-described homogenizing device. It is possible to repeat the homogenization process and it is an advantage that the color changes its color after each pass. It is essential that each individual dispersion process
  • OMPI is more time-saving than the rubbing process on the known roller mills.
  • the substance to be homogenized is sucked into the compression space 18 through the inlet valve 19 and the inlet nozzle 23.
  • the pressure in the compression space 18 is increased and the inlet valve 19 closes.
  • the outlet valve 27 opens and the substance located in the compression chamber 18 is compressed and pressed into the intermediate chamber 4.
  • the plunger 36 of the two-part homogenizing head 37 guided with its centering lugs 44 in the recesses 45 of the bush 40 is pressed slightly upward against the prestress caused by the plate spring 56, so that the compacted substance between the ring edges 64 of the plunger 36 and the smooth one Wall of the bore 43 of the socket 40 can pass through.
  • the substance is cut or cut between the ring edges 64 and the wall of the bore 43 and at the same time intensely swirled in the differently sized recesses 67 between the ring edges 64 and again homogenized by the subsequent ring edges 64. After passing through the homogenizing head, the substance can emerge from the outlet nozzle 61.

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Abstract

Un dispositif d'homogeneisation de substances liquides et visqueuses comprend une pompe haute pression (3) entrainee par un vilebrequin et au moins un piston (14) se deplacant dans un cylindre (17) et mu par des bielles (8, 9), et un dispositif d'homogeneisation (5) place sur le bloc cylindre (17) de la pompe haute pression (3) et relie a ce cylindre par une chambre intermediaire (4) qui doit etre ouverte. Le dispositif d'homogeneisation (5) presente une tete d'homogeneisation (37) consistant en un manchon cylindrique dont l'orifice (43), conique, presente une paroi lisse, l'ouverture du cone etant dirigee vers l'exterieur, et en un piston dispose dans l'orifice du manchon, maintenu et guide par des elements (44) de guidage et de pre-tension loges dans des rainures (45) pratiquees dans le manchon, le piston etant lui-meme un corps massif (62) de forme conique et presentant des collerettes (63) dont le pourtour est en contact dans chaque cas avec la paroi de l'orifice (43).A device for homogenizing liquid and viscous substances comprises a high pressure pump (3) driven by a crankshaft and at least one piston (14) moving in a cylinder (17) and driven by connecting rods (8, 9), and a homogenization device (5) placed on the cylinder block (17) of the high pressure pump (3) and connected to this cylinder by an intermediate chamber (4) which must be open. The homogenization device (5) has a homogenization head (37) consisting of a cylindrical sleeve, the orifice (43) of which, conical, has a smooth wall, the opening of the cone being directed outwards, and in a piston arranged in the orifice of the sleeve, held and guided by guiding and pre-tensioning elements (44) housed in grooves (45) made in the sleeve, the piston itself being a solid body (62 ) of conical shape and having flanges (63) whose periphery is in contact in each case with the wall of the orifice (43).

Description

Apparat zum Homogenisieren von flüssigen und breiigen Substanzen,Apparatus for homogenizing liquid and pulpy substances,
Technisches Gebiet:Technical field:
Die Erfindung betrifft einen Apparat zum Homogenisieren von flüssigen und brefigen Substanzen, bestehend aus einer Hochdruckpumpe mit einem Kurbelantrieb und mindestens einem, in einem Zylinderblock geführten, über Pleuelstangen und Schubstangen angetriebenen Kolben, verbunden mit einer auf dem Zylinderblock angeordneten Homogeni¬ siervorrichtung, welche einen Homogenisierkopf aufweist, der aus einer Buchse mit einer glattwandigen, sich nach der Auslaßseite zu erweiternden kegelförmigen Durchlaßbohrung und einem in dieser an- geordneten, durch axiale Vorspannung gehaltenen Stempel besteht, welcher einen massiven Körper von im wesentlichen kegelstumpf-The invention relates to an apparatus for homogenizing liquid and musty substances, consisting of a high-pressure pump with a crank drive and at least one piston guided in a cylinder block and driven by connecting rods and push rods, connected to a homogenizing device arranged on the cylinder block and having a homogenizing head which consists of a bushing with a smooth-walled, conical through-bore to be widened towards the outlet side and a piston arranged in it and held by axial prestressing, which has a solid body of essentially truncated cone.
% förmiger Mantelfläche besitzt, an der axial aufeinanderfolgende ringförmige Stufen ausgebildet sind, die jeweils mit ihrem Außen¬ umfang an der Durchlaßbohrung anliegen.% has a shaped lateral surface on which axially successive annular steps are formed, each of which abuts the through bore with its outer circumference.
Der zugrunde liegende Stand der Technik:The underlying state of the art:
Bei solchen bekannten Homogenisiervorrichtungen ist die Hoch¬ druckpumpe als Kolbenpumpe ausgebildet, deren Kolben über Pleuel- und Schubstangen von einem Kurbelgetriebe mit ange¬ flanschtem Motor angetrieben wird. Unmittelbar auf dem Zylinder¬ block der Kolbenpumpe ist die eigentliche Homogenisiervor- richtung, nämlich der Homogenisierkopf mit dem Stempel ange¬ ordnet.In such known homogenizing devices, the high-pressure pump is designed as a piston pump, the piston of which is driven by a crank mechanism with a flanged motor via connecting rods and push rods. The actual homogenizing device, namely the homogenizing head with the stamp, is arranged directly on the cylinder block of the piston pump.
Bei solchen Homogenisiervorrichtungen wird die zu homogeni¬ sierende Flüssigkeit durch Einlaßstutzen von den Kolben beim Rückwärtsgang in den Zylinder hineingesaugt und beim Verdich- tungsvorgang aus dem Zylinder heraus durch den Homogenisier¬ kopf hindurchgedrückt. Solche Vorrichtungen können ohne Ein¬ bzw. Auslaßventile arbeiten und es können auch mehrere Kolben in paralleler Arbeitsweise auf den Homogenisierkopf wirken.In such homogenizing devices, the liquid to be homogenized is sucked into the cylinder by the pistons in the reverse gear through inlet ports and pressed out of the cylinder through the homogenizing head during the compression process. Such devices can work without inlet or outlet valves and several pistons can also act on the homogenizing head in a parallel manner.
Nachteilig bei diesen bekannten Homogenisiervorrichtungen ist, daß durch die parallele Arbeitsweise der Kolben ein unruhiger Lauf entsteht. Um diesen Nachteil zu vermeiden, ist es bekannt, die Kolben nicht parallel, sondern je nach Zahl versetzt zu-A disadvantage of these known homogenizers is that the pistons operate in an uneven manner due to the parallel operation. In order to avoid this disadvantage, it is known that the pistons are not offset in parallel, but offset depending on the number.
OMPIOMPI
_&*. m> .fr. einander arbeiten zu lassen. Um bei einer solchen Ausführung ohne Ventile auszukommen, muß jedem Zylinder ein eigener Homogenisierkopf zugeordnet werden._ & *. m> .fr. to let each other work. In order to do without valves in such a design, each cylinder must be assigned its own homogenizing head.
Zwar ergibt sich bei dieser Anordnung der Vorteil des ruhigeren und gleichmäßigeren Laufes der Kolbenpumpe, jedoch ist der Durchfluß der Flüssigkeit durch die Homogenisiervorrichtung weiterhin diskontinuierlich.Although this arrangement has the advantage of a smoother and more even running of the piston pump, the flow of liquid through the homogenizing device is still discontinuous.
Vorteilhaft für eine gute Dispergierung der Flüssigkeiten ist der kontinuierliche Durchlauf durch den Homogenisierkopf. Dieser kann dadurch erreicht werden, daß bei einer mehrzylin- drigen Ausführung mit mindestens zwei, auf einen einzigen Homogenisierkopf wirkenden Zylindern sowohl am Einlaßstutzen wie auch auf der Auslaßseite des Zylinderkopfes Ventile vorge¬ sehen werden.Continuous passage through the homogenizing head is advantageous for good dispersion of the liquids. This can be achieved in that, in the case of a multi-cylinder design with at least two cylinders acting on a single homogenizing head, valves are provided both on the inlet connection and on the outlet side of the cylinder head.
Solche mit Ventilen arbeitenden Homogenisiervorrichtungen weisen den wesentlichen Nachteil auf, daß sie leichter verstopfen, die Ventile häufig undicht sind und insbesondere der Zyli.nderkopf mit den Auslaßventilen sehr schlecht zu reinigen ist und der Stempel im Homogenisierkopf bei kontinuierlicher Beaufschlagung durch die zu dispergierende Flüssigkeit nicht mehr zum Anliegen an die Durchlaßbohrung in der Buchse kommt und sich daher nicht bzw. kaum noch zentriert.Such homogenizing devices working with valves have the major disadvantage that they clog more easily, the valves are often leaky and, in particular, the cylinder head with the outlet valves is very difficult to clean and the stamp in the homogenizing head is no longer subject to continuous exposure to the liquid to be dispersed comes to rest on the through hole in the socket and is therefore not or hardly centered.
Einen weiteren kritischen Punkt bei der Ausbildung von Homo¬ genisiervorrichtungen stellt die Ausbildung des im Homogeni¬ sierkopf enthaltenen Stempels dar. Es ist bekannt,die Stempel mit axial aufeinanderfolgenden ringförmigen Stufen so auszu- bilden, daß sie in einem die Körper-Längsachse des Stempels enthaltenen Schnitt die Form eines Rechtecks aufweisen. Die Stufen liegen folglich an der kegelförmigen Durchlaßbohrung mit kegelstumpfförmigen Ringflächen an, deren Größe abhängig von der jeweiligen Höhe der einzelnen Stufen ist. Zwischen den Stufen sind gleichhohe Ausnehmungen vorgesehen, in denen sich die zu homogenisierende Substanz nach dem Passieren einer Stufe verwirbeln und neu mischen kann. Alle Stufen haben die gleiche Höhe und nehmen deshalb jeweils die gleiche Menge der Substanz auf, bevor sie die nächste Stufe passieren. Dadurch, daß die zu homogenisierende Substanz aufeinanderfolgend, fest aufeinander gepreßte flächenförmige Spalte passieren muß, läßt sich nur ein begrenzter Grad an Zerkleinerung der Teilchen der Substanz erzielen und es werden besonders dann, wenn die' Sub¬ stanz eine breiige oder zähflüssige Konsistenz aufweist, sehr hohe Drücke benötigt und ein nur relativ kleiner Durchsatz er¬ zielt. Im Falle, daß im Gegensatz zu den übrigen Teilchen ein etwas widerstandsfähigeres Teilchen zwischen die Flächen gerät, können bis zur Zerreibung dieser widerstandsfähigeren Teilchen die übrigen undispergiert die Spalten des Homogenisierkopfes passieren. Um die Nachteile solcher Ringflächen zu vermeiden, ist es bereits bekannt, die Ringflächen zu Ringschneiden zu verringern. Nachteilig hierbei ist jedoch, daß zwischen den einzelnen Ringschneiden keine größeren Ausnehmungen vorgesehen sind, in de.nen sich die zu homo- genisierende Substanz nach einem Verschneidevorgang erneut ver¬ mischen kann, bevor es von der nachfolgenden Ringschneide erneut homogenisiert wird. Ein weiterer Nachteil bei dieser bekannten Vorrichtung ist es, daß die scharfkantigen Ringschneiden bei der hohen Druckbelastung und den extremen Schwingungen des Stempels durch ungleichmäßiges, zwischenzeitiges Anstoßen an der glattwan- digen Durchlaßbohrung sehr schnell abgenutzt werden, da dem Stempel eine, diesen auch beim Nichtanliegen an der Durchlaßbohrung zentrie¬ rende Vorrichtung fehlt. A further critical point in the formation of homogenizing devices is the formation of the stamp contained in the homogenizing head. It is known to design the stamps with axially successive annular steps so that they contain the longitudinal axis of the stamp of the body Cut have the shape of a rectangle. The steps are consequently in contact with the conical passage bore with frustoconical ring surfaces, the size of which depends on the height of the individual steps. Recesses of the same height are provided between the steps, in which the substance to be homogenized can swirl and re-mix after passing through a step. All stages have the same height and therefore each absorb the same amount of the substance before they pass the next stage. Characterized in that the successively to be homogenized substance firmly together pressed sheet-like column has to pass, to only a limited degree of comminution of the particles of the substance can be achieved, and it will especially if the 'Sub¬ substance has a pasty or viscous consistency, very high pressures are required and only a relatively small throughput is achieved. If, in contrast to the other particles, a somewhat more resistant particle gets between the surfaces, the remaining undispersed can pass through the gaps of the homogenizing head until these more resistant particles are ground. In order to avoid the disadvantages of such ring surfaces, it is already known to reduce the ring surfaces to ring cutting. The disadvantage here, however, is that no larger recesses are provided between the individual ring edges, in which the substance to be homogenized can mix again after a blending process before it is homogenized again by the subsequent ring edge. A further disadvantage of this known device is that the sharp-edged ring cutters are very quickly worn out due to the uneven, intermittent bumping against the smooth-bore passage bore due to the high pressure load and the extreme vibrations of the punch, since the punch causes one, even when not in contact the through-hole centering device is missing.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Apparat der vorgenannten Art so auszubilden, daß die vorstehend genannten Nachteile entfallen und insbesondere eine Homogenisiervorrichtung geschaffen wird, die ein noch besseres Dispergiervermögen und gleichzeitig eine bessere Stundenleistung aufweist. Weiterhin soll erreicht werden, daß die bessere Dispergierleistung bei geringerem Druck möglich wird, damit die zu homogenisierende Substanz schonender behandelt wird und zum Beispiel eine geringere Erhitzung erleidet und gleichzeitig die Substanz nicht nur fein dispergiert, sondern auch besonders gut vermischt wird. Diese Ausgabe soll auch für dickflüssigerere bzw. breiigerere Substanzen erfüllt werden, wobei erreicht werden soll, daß die Homogenisiervorrichtung weniger anfällig gegen VerstopfungenThe object of the invention is to design an apparatus of the aforementioned type in such a way that the disadvantages mentioned above are eliminated and, in particular, a homogenizing device is created which has an even better dispersibility and at the same time a better hourly output. Furthermore, it should be achieved that the better dispersion performance is possible at lower pressure, so that the substance to be homogenized is treated more gently and, for example, suffers less heating and at the same time the substance is not only finely dispersed but also mixed particularly well. This output should also be met for more viscous or pulpy substances, the aim being to make the homogenizing device less susceptible to blockages
und Undichtigkeiten der Ventile ist und schl eßlich auch die Zugänglichkeit zu den Ventilen und zu dem Homogenisierkopf erleichtert wird. . and leaks of the valves and finally also the accessibility to the valves and to the homogenizing head is facilitated. ,
Offenbarung der Erfindung:Disclosure of the Invention:
Diese Aufgabe wird bei einem Apparat der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen Homogenisiervor¬ richtung und dem Zylinderblock der Hochdruckpumpe eine zu öffnende Zwischenkammer angeordnet ist. Durch diese erfindungsgemäße Ausbildung der Homogenisiervor- richtung wird erreicht, daß diese von mehr als einem Druck¬ zylinder bei nichtparalleler Arbeitsweise der Kolben mit kom¬ primierter Substanz beschickt werden kann und dadurch eine wesentlich konti uierlicherere Zufuhr .gewährleistet ist. Weiterhin ist durch die Möglichkeit, die Zwischenkammer öffnen zu können, ein leichtes Reinigen sowohl des Homogenisierkopfes wie auch der Auslaßventile möglich.This object is achieved according to the invention in an apparatus of the type mentioned in the introduction in that an intermediate chamber to be opened is arranged between the homogenizing device and the cylinder block of the high-pressure pump. This embodiment of the homogenizing device according to the invention ensures that it can be charged with compressed substance by more than one pressure cylinder when the pistons are operating in a non-parallel manner, thereby ensuring a much more continuous supply. Furthermore, the possibility of being able to open the intermediate chamber makes it easy to clean both the homogenizing head and the outlet valves.
In vorteilhafter Weiterbildung besteht die Zwischenkammer aus einem ersten, stirnseitig an den Zylinderblock angebauten Kammer¬ teil und einem lösbar damit verbundenen, die Homogenisiervor- richtung tragenden zweiten Kammerteil.In an advantageous further development, the intermediate chamber consists of a first chamber part, which is attached to the end of the cylinder block, and a second chamber part which is detachably connected to it and carries the homogenizing device.
Vorteilhaft ist die Trennfuge der beiden Kammerteile in einer zu den Achsen der im Zylinderblock parallelachsig angeordneten Zylin¬ der senkrechten Ebene angeordnet und die Homogenisiervorrichtung an einer zur Trennfugenebene parallelen Wandung des zweiten Kammerteils der-gestalt angebaut, daß die Längsachse des Stempels parallel zu den Achsen der Zylinder ist. Weiter ist in vorteilhafter Ausbildung das zweite Kammerteil durch ein Scharnier mit zur Trennfugenebene parallelen Scharnierachse am ersten Kammerteil gehalten. Damit wird das öffnen der Zwischenkammer wesentlich erleichtert und kann ohne Absetzen des beweglichen Kammerteiles geschehen.The separating joint of the two chamber parts is advantageously arranged in a plane perpendicular to the axes of the cylinder arranged in parallel in the cylinder block and the homogenizing device mounted on a wall of the second chamber part parallel to the parting line in such a way that the longitudinal axis of the plunger is parallel to the axes of the cylinders. Furthermore, in an advantageous embodiment, the second chamber part is held on the first chamber part by a hinge with a hinge axis parallel to the parting line. This makes opening the intermediate chamber much easier and can be done without removing the movable part of the chamber.
In vorteilhafter Weiterbildung ist ein zwischen dem Kompressions- räum des jeweiligen Zylinders und der Zwischenkammer eingebautes Auslaßventil bei geöffnetem zweiten Kammerteil ausbaubar. Hierdurch wird gewährleistet, daß die von der hochkomprimierten Substanz durchflossenen Auslaßventile schnellstmöglich gereinigt bzw. sogar ausgewechselt werden können, ohne daß eine größere Montage bzw. Demontage der Homogenisiervorrichtung notwendig wird.In an advantageous development, an outlet valve installed between the compression space of the respective cylinder and the intermediate chamber can be removed when the second chamber part is open. This ensures that the outlet valves through which the highly compressed substance flows can be cleaned or even replaced as quickly as possible without the need for major assembly or disassembly of the homogenizing device.
In vorteilhafter Weiterbildung sind in einer in den Ventilen enthaltenen Ventilplatte, ausgehend von einer kreisförmigenIn an advantageous further development, a valve plate contained in the valves is based on a circular one
Grundplatte mit einem Außendurchmesser d . der dem größten a inneren Durchmesser der Ventile entspricht, in einem Winkel- abstand von jeweils <* = 30° in dem Außenrand der Grundplatte vier segmentförmige Ausnehmungen angeordnet, die einen Winkel von 60 umfassen, wobei der diese kreisförmigen Aus¬ nehmungen berührende innere Durchmesser d. größer ist alsBase plate with an outer diameter d. which corresponds to the largest a inner diameter of the valves, arranged at an angular distance of <* = 30 ° in the outer edge of the base plate, four segment-shaped recesses which comprise an angle of 60, the inner diameter d . is greater than
der Durchmesser der Einlaßöffnung und zwischen den Ausneh¬ mungen Stege verbleiben. Durch diese Ausbildung der Ventil¬ platte wird insbesondere bei der Verarbeitung von breiigen Substanzen ein genaues Schließen und damit Dichten der Ven- tile gewährleistet. the diameter of the inlet opening and webs remain between the recesses. This configuration of the valve plate ensures that the valves are closed and thus sealed, particularly when processing pulpy substances.
In erfindungsgemäßer Weiterbildung ist die mit liegenden Zylindern ausgebildete Hochdruckpumpe durch eine Wanne mit dem den Kurbelwellenantrieb und dichtend ausgebildeten Gerad¬ führungen aufnehmenden Kurbelgehäuse verbunden, nimmt die Wanne die Geradführungen mit den die Kolben verbindenden Schubstangen auf und sind auf den Schubstangen ringförmige Manschetten angeordnet.In a further development according to the invention, the high-pressure pump designed with horizontal cylinders is connected by a trough to the crankcase receiving the crankshaft drive and sealingly designed straight guides, the trough receives the straight guides with the connecting rods connecting the pistons and annular sleeves are arranged on the connecting rods.
Durch die Anordnung einer Wanne zwischen den Geradführungen und dem Zylinderblock der Hochdruckpumpe wird vermieden, daß das im Kurbelgehäuse enthaltene ül mit der zu homogenisie¬ renden und aus den Zylindern eventuell heraustretenden Substanz vermischt wird. Durch die Anordnung der Manschetten auf den Schubstangen ist es möglich, die Homogenisiervorrichtung in horizontaler Weise anzuordnen, da ein überlaufen des Öles an den Schubstangen entlang durch die Manschetten verhindert wird. Durch diese Möglichkeit, die Homogenisiervorrichtung in horizontaler Weise anzuordnen, ergibt sich wiederum eine erleichterte Bedienung des Zwischenkam erteiles mit Homogeni¬ siervorrichtung und damit eine bessere Zugänglichkeit zu den Ventilen.The arrangement of a trough between the straight guides and the cylinder block of the high-pressure pump prevents the oil contained in the crankcase from being mixed with the substance to be homogenized and possibly emerging from the cylinders. The arrangement of the sleeves on the push rods makes it possible to arrange the homogenizing device in a horizontal manner, since the sleeves prevent the oil from overflowing along the push rods. This possibility of arranging the homogenizing device in a horizontal manner in turn results in easier operation of the intermediate chamber part with homogenizing device and thus better accessibility to the valves.
-BU EAU-BU EAU
OMPI_OMPI_
^?NAτö§ In vorteilhafter Weiterbildung ist der Zylinderblock mit die Zylinder wärmende oder kühlende Flüssigkeit beschickbare Boh¬ rungen versehen.^? N A τö§ In an advantageous further development, the cylinder block is provided with bores which can be heated or cooled by the liquid.
Je nachdem, welche Substanz homogenisiert werden soll bzw. welche Konsistenz die zu homogenisierende Substanz aufweist, kann der Zylinderblock der Hochdruckpumpe durch eine ent¬ sprechend vorgerichtete Flüssigkeit gekühlt oder gewärmt werden.Depending on which substance is to be homogenized or which consistency the substance to be homogenized has, the cylinder block of the high-pressure pump can be cooled or warmed by a suitably prepared liquid.
In erfindungsgemäßer Weiterbildung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß jede Stufe des Stempels zwei sich in einer Ring¬ schneide treffende Flanken aufweist, die in einem die Körper- Längsachse enthaltenen Schnitt in Form eines Dreiecks ange¬ ordnet sind, dessen durch die an der Durchlaßbohrung an¬ liegenden Spitze gehende Winkelhalbierende im wesentlichen in einer radialen Ebene des Körpers liegt.In a further development according to the invention, the object is achieved in that each step of the stamp has two flanks which meet in an annular cutting edge and are arranged in a section in the form of a triangle which contains the longitudinal axis of the body, the triangle passing through the through hole ¬ lying tip going bisector is essentially in a radial plane of the body.
Durch die erfindungsgemäße Ausbildung wird erreicht, daß bei der Beibehaltung der glattwandigen, kegelförmigen und daher leicht herstellbaren Durchlaßbohrung die Berührungsfläche zwischen dieser und dem mit axialer Vorspannung eingepressten Stempel auf ein Minimum begrenzt wird. Die Stufen des Stempels bilden mit der Durchlaßbohrung linienförmige Ringschneiden, zwischen denen die zu homogenisierende Substanz zerschnitten wird.The configuration according to the invention ensures that the contact surface between the bore and the punch pressed in with axial preload is kept to a minimum while maintaining the smooth-walled, conical and therefore easily producible passage bore. The steps of the stamp form, with the passage bore, linear ring-shaped cutting edges, between which the substance to be homogenized is cut.
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_ . In erfindungsgemäßer Weiterbildung beträgt der Spitzenwinkelv-. welcher von den die Ringschneide jeder Stufe bildenden beiden Flanken eingeschlossen ist, 60 ._. In a further development according to the invention, the tip angle is v-. which is enclosed by the two flanks forming the ring cutting edge of each step, 60.
Vorteilhaft ist der axiale Abstand der durch die Ringschneiden aufeinanderfolgenden Stufen gehenden Radialebenen alternierend im wesentlichen gleich der Länge der der Spitze gegenüberlie¬ genden Dreieckseite bzw. im wesentlichen gleich dem doppelten Wert.The axial spacing of the radial planes passing through the annular cutting edges successively is advantageously alternately substantially equal to the length of the triangle side opposite the tip or substantially equal to twice the value.
In erfindungsgemäßer Weiterbildung sind zwischen den Stufen mit dem großen Abstand in dem Körper ringförmige Ausnehmungen aus¬ gebildet und vorteilhaft jeweils in einem die Körper-Längsachse enthaltenen.Schnitt die Form eines Dreiecks aufweisen, wobei sich die Flanken der Ausnehmungen in die Flanken der' beidseits angrenzenden Stufen verlängern.In further accordance with the invention are formed between the stages with the large distance in the body annular recesses aus¬ and advantageously each in the body longitudinal axis enthaltenen.Schnitt the shape of a triangle having, with the flanks of the recesses in the flanks of the 'on both sides adjacent Extend levels.
Diese erfindungsgemäßen Weiterbildungen haben den Vorteil, daß zwischen den Ringschneiden ringförmige Ausnehmungen ein Ver¬ mischen der zu homogenisierenden Substanz nach jedem Schneide¬ vorgang ermöglichen. Dadurch, daß die Abstände der Stufen in ihrer Größe alternieren, ergeben sich kleine und große Ausneh- mungen, in denen die Substanz jeweils in verschieden großen Mengen wieder vermischt wird.These developments according to the invention have the advantage that annular recesses between the ring cutters enable the substance to be homogenized to be mixed after each cutting process. Because the distances between the steps alternate in size, there are small and large exceptions in which the substance is mixed again in different amounts.
Dadurch, daß die Ausnehmungen ebenfalls im Querschnitt dreieck- förmig sind, ergibt sich eine leichte Herstellung des Stempels. In vorteilhafter Weiterbildung weist der Stempel insgesamt sieben Stufen mit jeweils einer Ringschneide auf, wobei am Auslaßende zwei Stufen mit dem kleinen Abstand vorgesehen sind und. weist am Auslaßende, den Ringschneiden nachgeordnet, mindestens drei, über den Umfang der Ringschneiden hinaus¬ ragende Zentriernasen auf, welche in Ausnehmungen mit zylin¬ drischen Mantelflächen, die in der Durchlaßbohrung der Buchse vorgesehen sind, geführt sind.The fact that the recesses are also triangular in cross section results in easy manufacture of the stamp. In an advantageous further development, the punch has a total of seven steps, each with an annular cutting edge, two steps with the small spacing being provided at the outlet end and. has at the outlet end, arranged after the ring cutting edges, at least three centering lugs projecting beyond the circumference of the ring cutting edges, which are guided in recesses with cylindrical outer surfaces which are provided in the through bore of the bushing.
Diese Erfindungsgemäße Ausbildung hat den Vorteil, daß der Stempel auch bei Nichtanliegen seiner Ringschneiden an der Durchlaßbohrung zentriert ist und hierdurch die Ringspalten zwischen den einzelnen Ringschneiden und der Durchlaßbohrung stets über dem Umfang verteilt den gleichen Abstand aufweisen. Hierdurch wird verhindert, daß bei der Druckbeaufschlagung des Stempels durch die zu homogenisierende Flüssigkeit der Stempel nicht einseitig mit seinen Ringschneiden gegen die Durchlaßbohrung anstößt und damit die scharfkantig ausgebil¬ deten Ringschneiden sehr schnell ungleichmäßig abgenutzt bzw. zerstört werden.This design according to the invention has the advantage that the punch is centered on the passage bore even when its ring cutters are not in contact and as a result the annular gaps between the individual ring cutters and the passage bore always have the same distance distributed over the circumference. This prevents that when the punch is pressurized by the liquid to be homogenized, the punch does not abut one side with its ring cutting edges against the through-hole and thus the sharp-edged ring cutting edges are very quickly worn or destroyed unevenly.
In erfindungsgemäßer Weiterbildung ist der Abstand zwischen den dem Einlaßende und dem Auslaßende zugeordneten Ringschneiden im wesentlichen gleich dem Durchmesser der letzteren Ring¬ schneide, liegt die KegelSteigung der Durchlaßbohrung in dem Bereich von 1:0,15 bis 1:0,05 und der Durchmesser der dem Auslaß- ende zugeordneten Ringschneide beträgt 5.Zentimeter. Durch diese vorteilhafte Weiterbildung ist gewährleistet, daß der Stempel nicht durch die komprimierte Substanz zu stark von der kegelförmigen Durchlaßbohrung abgedrückt und die Substanz dadurch weniger gut homogenisiert wird. Gleich- zeitig ergibt sich hierdurch eine höhere Stundenleistung.In a further development according to the invention, the distance between the ring cutting edges assigned to the inlet end and the outlet end is substantially equal to the diameter of the latter ring cutting edge, the conical pitch of the through hole is in the range from 1: 0.15 to 1: 0.05 and the diameter of the the cutting edge assigned to the outlet end is 5 . Centimeter. This advantageous development ensures that the plunger is not pushed too far from the conical passage bore by the compressed substance and the substance is thereby homogenized less well. At the same time, this results in a higher hourly output.
Ein nicht beschränkenden Ausführungsbeispiel ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben:A non-limiting embodiment is shown in the drawing and is described in more detail below:
Kurze Beschreibung der Zeichnungen:Brief description of the drawings:
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht des Apparates zumFig. 1 is a perspective view of the apparatus for
Homogenisieren mit der Homogenisiervorrichtung, der Zwischenkammer mit Manometer, dem Zylinder¬ block mit den Einlaßventilen und dem aufge¬ schnittenen Kurbelwellenantrieb mit Schubstanger und Geradführungen,Homogenizing with the homogenizing device, the intermediate chamber with a manometer, the cylinder block with the inlet valves and the cut crankshaft drive with push rod and straight guides,
Fig. 2 eine teilweise aufgeschnittene Aufsicht auf die Homogenisiervorrichtung, die Zwischenkammer und den Zylinderblock,2 is a partially cutaway plan view of the homogenizing device, the intermediate chamber and the cylinder block,
Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie III-III in Fig. 2,3 shows a section along line III-III in FIG. 2,
Fig. 4 einen Schnitt durch den Homogenisierkopf mit kegelförmiger Durchlaßbohrung und Stempel,4 shows a section through the homogenizing head with a conical passage bore and punch,
"BÜ EAIT"BÜ EAIT
_ O PI_ >fa. W1PO _ Λ,, NAT\θ > Fig. 5 eine Draufsicht .auf den Homogenisierkopf von der Auslaßseite her,_ O PI_> fa. W1PO _ Λ ,, NAT \ θ> 5 is a plan view of the homogenizing head from the outlet side,
Fig. 6 eine Ansicht einer Ventilplatte.Fig. 6 is a view of a valve plate.
Bester Weg zur Ausführung der Erfindung:Best way to carry out the invention:
Das in Fig. 1 dargestellte Ausführungsbeispiel zeigt den Apparat zum Homogenisieren 1, der im wesentlichen aus dem Antriebsblock Z. der Hochdruckpumpe 3, der Zwischenkammer 4 und der Homogenisier¬ vorrichtung 5 besteht.The embodiment shown in FIG. 1 shows the apparatus for homogenizing 1, which essentially consists of the drive block Z. of the high pressure pump 3, the intermediate chamber 4 and the homogenizing device 5.
Der Apparat zum Homogenisieren 1 arbeitet in liegender Anordnung und wird von einem nicht dargestellten Motor über eine Kurbel¬ welle 6 angetrieben. In diesem Ausführungsbeispiel werden von der Kurbelwelle 6 über Exzenterscheiben 7 zwei Pleuelstangen 8 ange¬ trieben. Die Pleuelstangen 8 sind mit ihrem oberen Ende an Schub¬ stangen 9 beweglich befestigt und in Geradführungen 10 gelagert. Die Schubstangen 9 treten aus den Geradführungen 10 heraus und sind gegenüber dem mit öl gefüllten Kurbelgehäuse 11 mit Schub¬ stangendichtungen 12 abgedichtet.The homogenizing apparatus 1 works in a lying arrangement and is driven by a motor (not shown) via a crankshaft 6. In this exemplary embodiment, two connecting rods 8 are driven by the crankshaft 6 via eccentric disks 7. The connecting rods 8 are movably attached with their upper end to push rods 9 and are mounted in straight guides 10. The push rods 9 emerge from the straight guides 10 and are sealed against the oil-filled crankcase 11 with push rod seals 12.
Die Schubstangen 9 übertragen die Hubbewegungen der Pleuelstangen 8 auf in Laufbuchsen 13 bewegliche Kolben 14 (dargestellt in Fig.2 und 3). Vor Eintritt in die Laufbuchsen 13 überbrücken die Schub¬ stangen 9 eine Wanne 15, die eventuell aus dem Kurbelgehäuse 11 heraustretendes l auffangen soll. Damit etwa heraustretendes öl nicht durch die Hubbewegungen der Schubstangen'an diesen entlang in die Laufbuchsen gelangen kann, sind auf den Schub- Stangen 9 Manschetterrangeordnet, die durch die Bewegung der Schubstangen 9 ein Abschleudern des Öles bewirken. Anderer¬ seits ist durch die Zwischenschaltung der Wanne 15 und der Anordnung der Manschetten 16 gewährleistet, daß auch die zu homogenisierende Substanz nicht in das Kurbelgehäuse 11 ge¬ langen kann.The push rods 9 transmit the lifting movements of the connecting rods 8 to pistons 14 movable in bushings 13 (shown in FIGS. 2 and 3). Before entry into the bushings 13, the push rods 9 bridge a trough 15, which may emerge from the crankcase 11 should catch emerging l. So that any escaping oil cannot reach the bushings along the stroke movements of the push rods ' , 9 cuff rings are arranged on the push rods, which cause the oil to be thrown off by the movement of the push rods 9. On the other hand, the interposition of the trough 15 and the arrangement of the sleeves 16 ensure that the substance to be homogenized cannot get into the crankcase 11 either.
Ip dem Zylinderblock 3 sind Bohrungen 17 a vorgesehen, die je nach Erfordernis mit die Zylinder wärmende oder kühlende Flüssigkeit beschickt werden können.Ip the cylinder block 3 bores 17 a are provided, which can be charged with the cylinder warming or cooling liquid as required.
In den Figuren 2 und 3 sind die Hochdruckpumpe 3, die Zwischen¬ kammer 4 und die Homogenisiervorrichtung 5 dargestellt.FIGS. 2 and 3 show the high pressure pump 3, the intermediate chamber 4 and the homogenizing device 5.
Das in den Figuren 2 und 3 dargestellte Ende des Kolbens 14 läuft in einer vorzugsweise aus Bronze hergestellten Lauf- buchse 13, die im Zylinderblock 17 der Hochdruckpumpe 3 ge¬ lagert ist. Am Ende der Laufbuchse 13 schließt sich der Kom¬ pressionsraum 18 an, in den senkrecht zur Achse des Kolbens 14 bzw. des Kompressionsraumes 18 die mit einem Einlaßventil 19 versehene Einlaßöffnung 20 führt. Das Einlaßventil 19 enthält eine Ventilplatte 21, die sich bei steigendem Druck im Kom¬ pressionsraum 18 gegen Dichtungsringe 22 anlegt und die Einlaß- Öffnung 20 verschließt. An den Einlaßstutzen 23 ist eine die zu homogenisierende Substanz zuführende Leitung angeschlossen.The end of the piston 14 shown in FIGS. 2 and 3 runs in a bushing 13, preferably made of bronze, which is mounted in the cylinder block 17 of the high-pressure pump 3. At the end of the liner 13 is the compression chamber 18, into which the inlet opening 20 provided with an inlet valve 19 leads perpendicular to the axis of the piston 14 or the compression chamber 18. The inlet valve 19 contains a valve plate 21 which, when the pressure in the compression space 18 rises, bears against sealing rings 22 and the inlet Closes opening 20. A line supplying the substance to be homogenized is connected to the inlet connection 23.
Die Ventilplatte 21 ist in Fig. 6 dargestellt. Ausgehend von einer kreisförmigen Grundplatte mit einem Außendurchmesser d , der dem größten inneren Durchmesser des Ventils 19 entspricht, sind in einem Winkelabstand von jeweils o. _ 30° in dem Außen¬ rand der Grundplatte kreissegmentförmige Ausnehmungen 24 ange¬ ordnet, die einen Winkel von ß - 60 umfassen. Der diese kreisförmigen Ausnehmungen 24 berührende innere Durchmesser d. ist dabei größer als der Durchmesser der Einlaßöffnung 20.The valve plate 21 is shown in FIG. 6. Starting from a circular base plate with an outer diameter d, which corresponds to the largest inner diameter of the valve 19, recesses 24 in the form of circular segments are arranged at an angular spacing of 0.degree. To 30 ° in the outer edge of the base plate and have an angle of .beta - Include 60. The inner diameter d touching these circular recesses 24. is larger than the diameter of the inlet opening 20.
Zwischen den Ausnehmungen 24 verbleiben Stege 25. Bei steigen¬ dem Kompressionsdruck im Kompressionsraum 18 wird die Ventil- platte 21 gegen die Dichtungsringe 22 gedrückt und verschließt die Einlaßöffnung 20. Im geöffneten Zustand kann die zu ho ogeni- sierende Substanz durch die Einlaßöffnung 20 und den kreis¬ förmigen Ausnehmungen 24 zwischen den Stegen 25 in der Ventil- platte 21 in den Kompressionsraum 18 hineintreten. Das gesamte Ventil 19 ist zusammen mit dem Einlaßstutzen 23 herausschraubbar ausgebildet und gegenüber dem Zylinderblock 17 durch, eine Dich- tung 26 abgeschlossen.Between the recesses 24 there remain webs 25. When the compression pressure in the compression space 18 rises, the valve plate 21 is pressed against the sealing rings 22 and closes the inlet opening 20. In the open state, the substance to be homogenized can pass through the inlet opening 20 and the circular recesses 24 between the webs 25 in the valve plate 21 enter the compression space 18. The entire valve 19 can be screwed out together with the inlet connection 23 and is sealed off from the cylinder block 17 by a seal 26.
In axialer Verlängerung des Kompressionsraumes 18 ist ein Ausla߬ ventil 27 angeordnet. Dieses Auslaßventil 27 entspricht in seinem Aufbau mit Ventilplatte und Dichtungsringen dem Ventil 19. Es ist ebenfalls gegenüber dem Zylinderblock 17 mit Dichtungen 26 abge-An outlet valve 27 is arranged in the axial extension of the compression space 18. The structure of this outlet valve 27 with valve plate and sealing rings corresponds to that of valve 19. It is also sealed off from cylinder block 17 with seals 26.
-BÜRE1T-BÜRE1T
OMPIOMPI
^i?NATIöS^ dichtet und kann herausgeschraubt werden, nachdem ein Gewinde¬ ring 27 a entfernt wurde.^ i? NATIöS ^ seals and can be screwed out after a threaded ring 27 a has been removed.
An dem Zylinderblock 17 der Hochdruckpumpe 3 schließt sich die Zwischenkammer 4 an. Die Zwischenkammer 4 bildet die Verbindung zwischen den einzelnen Kompressionsräumen 18 bzw. Zylindern und der Homogenisiervorrichtung 5. Damit das Auslaßventil 27 leicht und in kurzer Zeit ausgewechselt werden kann, ist die Zwischenkammer 4 zweiteilig ausgebildet und besteht aus dem ersten, an der Hochdruckpumpe 3 angebauten Kammerteil 28 und einem lösbar damit verbundenen, die Homogenisiervorrichtung 5 tragenden zweiten Kammerteil 29. Die Trennfuge 30 der beiden Kammerteile 28 bzw. 29 ist in einer in den Achsen der im Zylin¬ derblock 17 parallelachsig angeordneten Zylinder senkrechten Ebene angeordnet und das zweite Kammerteil 29 wird durch ein Scharnier 31 mit zur Trennfugenebene parallelen Scharnierachsen 32 am ersten Kammerteil 28 gehalten, so daß nach Entfernen der Flügelschrauben 33 der zweite Kammerteil 29 von dem ersten Kammerteil 28 wie eine Tür abgeklappt werden kann. Das Scharnier 31 ist so ausgebildet, daß das zweite Kammerteil 29 soweit entfernbar ist, daß der Zugang zu den Auslaßventilen 27 frei ist und ge¬ nügend Spielraum bleibt, diese Ventile herauszuschrauben und auch die Zwischenkammer reinigen zu können.The intermediate chamber 4 connects to the cylinder block 17 of the high-pressure pump 3. The intermediate chamber 4 forms the connection between the individual compression spaces 18 or cylinders and the homogenizing device 5. So that the outlet valve 27 can be replaced easily and in a short time, the intermediate chamber 4 is formed in two parts and consists of the first chamber part attached to the high-pressure pump 3 28 and a detachably connected second chamber part 29 carrying the homogenizing device 5. The parting line 30 of the two chamber parts 28 and 29 is arranged in a plane perpendicular to the axis of the cylinder arranged in parallel axis in the cylinder block 17 and the second chamber part 29 is through a hinge 31 with hinge axes 32 parallel to the parting plane is held on the first chamber part 28, so that after removing the wing screws 33 the second chamber part 29 can be folded down from the first chamber part 28 like a door. The hinge 31 is designed such that the second chamber part 29 can be removed to such an extent that access to the outlet valves 27 is free and there is sufficient scope to unscrew these valves and also to be able to clean the intermediate chamber.
Die Zwischenkammer 4 ist mit einem Spezialmanometer 34 verbunden, welches den in dieser Kammer enthaltenen Druck anzeigt. An einer zur Trennfugenebene parallelen Wandung 35 des zweiten Kammertei1es 29 ist die Homogenisiervorrichtung dergestalt an¬ gebaut, daß die Längsachse des Stempels 36 parallel zu den Achsen der Zylinder ist.The intermediate chamber 4 is connected to a special manometer 34, which indicates the pressure contained in this chamber. The homogenizing device is built on a wall 35 of the second chamber part 29 parallel to the parting line in such a way that the longitudinal axis of the punch 36 is parallel to the axes of the cylinders.
Die Homogenisiervorrichtung 5 besteht im wesentlichen aus dem zweiteiligen Homogenisierkopf 37 und einer von Hand zu betäti¬ genden Vorspannvorrichtung 38. An die in der Wandung 35 des zweiten Kammerteils 29 der Zwischenkammer 4 vorgesehene Aus¬ laßöffnung 39 schließt sich die Buchse 40 des zweiteiligen Homogenisierkopfes 37 an. Die Buchse 40 ist mit einem Gewinde in einen Flansch 41 eingeschraubt und schließt gegen die Wan¬ dung 35 des zweiten Kammerteils 29 der Zwischenkammer 4 mit einer Dichtung 42 ab. Die Buchse 40 des Homogenisierkopfes 37 weist eine glattwandige, sich nach der Auslaßseite zu erwei- ternde kegelförmige Bohrung 43 auf, in welche ein mit axial auf¬ einanderfolgend angeordneten ringförmigen Stufen 63 versehener Stempel 36 des Homogenisierkopfes 37 angedrückt ist. Dieser Stempel 36 ist mir vier Zentriernasen 44, die den Stufen 63 zum Auslaßende hin nachgeordnet sind und über den Umfang dieser Stufen 63 hinausragen, in Ausnehmungen 45 mit zylindrischen Man- • telflächen 45 a geführt, welche in der Buchse 40 angeordnet sind. Weiter ist der Stempel 36 mit seinem Schaft 46 in Auslaßrichtung in einem Gehäuse 47 längsverschieblich gelagert. Das Gehäuse 47 ist an seinem unteren Ende mit einer vergrößerten Bohrung 48 versehen und setzt mit dem radialen Flansch 49 auf die Buchse 40 des zweiteiligen Homogenisierkopfes 37 auf. Eine Oberwurfmutter 50 ist auf das Außengewinde des Flansches 41 aufgeschraubt und hält das Gehäuse 47 an einer Wulst 51 fest. Zwischen der Buchse 40 des zweiteiligen Homogenisierkopfes 37 und der Wulst 51 des Gehäuses ist eine Dichtung 52 vorgesehen.The homogenizing device 5 essentially consists of the two-part homogenizing head 37 and a pretensioning device 38 which can be actuated by hand. The socket 40 of the two-part homogenizing head 37 connects to the outlet opening 39 provided in the wall 35 of the second chamber part 29 of the intermediate chamber 4 . The socket 40 is screwed into a flange 41 with a thread and closes off against the wall 35 of the second chamber part 29 of the intermediate chamber 4 with a seal 42. The bushing 40 of the homogenizing head 37 has a smooth-walled conical bore 43 to be widened towards the outlet side, into which a stamp 36 of the homogenizing head 37 provided with axially successively arranged annular steps 63 is pressed. This stamp 36 is four centering lugs 44, which are arranged downstream of the steps 63 towards the outlet end and protrude beyond the circumference of these steps 63, into recesses 45 with cylindrical jacket surfaces 45 a, which are arranged in the bushing 40. Furthermore, the punch 36 is mounted with its shaft 46 in the outlet direction in a housing 47 so that it can be moved longitudinally. The housing 47 is provided with an enlarged bore 48 at its lower end and is placed with the radial flange 49 on the bush 40 of the two-part homogenizing head 37. A cap nut 50 is screwed onto the external thread of the flange 41 and holds the housing 47 firmly on a bead 51. A seal 52 is provided between the bush 40 of the two-part homogenizing head 37 and the bead 51 of the housing.
Der Schaft 46 des Stempels 36 ist im Gehäuse 47 in einem ring¬ förmigen Steg 53 mit einer Dichtung 54 gelagert. Oberhalb des ringförmigen Steges 53 liegt auf dem Ende des Schaftes 46 eine untere Druckplatte 55 auf. Oberhalb dieser Druckplatte 55 ist eine Tellerfeder 56 angeordnet, die wiederum nach oben an eine obere Druckplatte 57 anschließt. Gegen diese obere Druckplatte 57 ist eine Spindel 58 durch die Gehäuseplatte 59 eingeschraubt und kann mit einem Handrad 60 verstellt werden, so daß die Tellerfeder 56 mehr oder weniger zusammengepresst wird und da¬ durch der innere Stempel 36 des zweiteiligen Homogenisier¬ kopfes 37 entsprechend stark in die kegelförmige Bohrung der Buchse 40 angedrückt wird. Oberhalb des zweiteiligen Homogeni¬ sierkopfes 37 ist ein Auslaßstutzen 61 vorgesehen.The shaft 46 of the stamp 36 is mounted in the housing 47 in an annular web 53 with a seal 54. A lower pressure plate 55 rests on the end of the shaft 46 above the annular web 53. A plate spring 56 is arranged above this pressure plate 55, which in turn connects upwards to an upper pressure plate 57. Against this upper pressure plate 57, a spindle 58 is screwed through the housing plate 59 and can be adjusted with a handwheel 60, so that the plate spring 56 is more or less compressed and the inner punch 36 of the two-part homogenizing head 37 is correspondingly strong the conical bore of the bush 40 is pressed. An outlet connection 61 is provided above the two-part homogenizing head 37.
Der zweiteilige Homogenisierkopf 37 ist in Figur 4 dargestellt. Der Stempel 36 des Homogenisierkopfes 37 weist axial aufeinan¬ derfolgend auf seinem massiven Körper 62 von im wesentlichen kegelstumpfförmiger Mantelfläche 62' angeordnete ringförmige Stufen 63 auf, die in einem der Körper-Längsachse enthaltenden Querschnitt dreieckige Form aufweisen und mit ihren, jeweils eine Ringschneide 64 bildenden Flanken 65 an der Wand der kegelförmigen Bohrung 43 der Buchse 40 anliegen. Die durch die Spitze des zwischen den von den Flanken 65 eingeschlossenen spitzen Winkels f von ca. 60° gehende Winkelhalbierende liegt im wesentlichen in einer Radial- ebene* des Körpers 62.The two-part homogenizing head 37 is shown in FIG. 4. The plunger 36 of the homogenizing head 37 has, in axial succession on its solid body 62 of essentially frustoconical lateral surface 62 ', annular steps 63 which are located in one containing the longitudinal axis of the body Cross-section have a triangular shape and with their flanks 65, each forming an annular cutting edge 64, bear against the wall of the conical bore 43 of the bush 40. The bisector passing through the tip of the angle f of approximately 60 ° between the acute angle f enclosed by the flanks 65 lies essentially in a radial plane * of the body 62.
Der axiale Abstand A der durch die Ringschneiden 64 auf¬ einanderfolgenden Stufen 63 gehenden Radialebenen ist im esentlichen gleich der Länge der der Spitze gegenüber¬ liegenden Dreiecksseite bzw. bei der nächstfolgend ange¬ ordneten Stufe im wesentlichen gleich dem doppelten Wert. Zwischen den Stufen 63 mit dem großen Abstand sind im Körper 62 des Stempels 36 ringförmige Ausnehmungen 67 aus- gebildet, die jeweils an einem die Körper-Längsachse ent¬ haltenden Schnitt die Form eines Dreiecks aufweisen, wobei sich die Flanken 68 der Ausnehmungen in die Flanken 65 der beidseits angrenzenden Stufen 63 verlängern.The axial distance A of the radial planes passing through the annular cutting edges 64 successive steps 63 is essentially equal to the length of the triangle side opposite the tip or substantially twice the value in the next step arranged. Between the steps 63 with the large spacing, annular recesses 67 are formed in the body 62 of the punch 36, each of which has the shape of a triangle on a section containing the longitudinal axis of the body, the flanks 68 of the recesses being in the flanks Extend 65 of the adjoining steps 63.
Der Stempel 36 des Homogenisierkopfes 37 weist insgesamt sieben Stufen 63 mit jeweils einer Ringschneide 64 auf, wobei zunächst vom Auslaßende her gesehen zwei Stufen mit dem kleinen Abstand angeordnet sind.The punch 36 of the homogenizing head 37 has a total of seven steps 63, each with an annular cutting edge 64, two steps being initially arranged with the small spacing, seen from the outlet end.
Der Abstand der jeweils ersten am Einlaßende und am Ausla߬ ende angeordneten Ringschneiden ist im wesentlichen gleich dem Durchmesser der am Auslaßende angeordneten Ringschneide. Der Durchmesser dieser Ringschneide beträgt 5 Zentimeter, während die Kegelsteigung der Durchlaßbohrung 43 im Bereich von 1:0,15 bis 1 : 0,05 liegt. The distance between the first annular cutting edges arranged at the inlet end and at the outlet end is substantially equal to the diameter of the annular cutting edge arranged at the outlet end. The diameter of this ring cutter is 5 centimeters, while the conical pitch of the through hole 43 is in the range from 1: 0.15 to 1: 0.05.
Der Stempel 36 ist schließlich an seinem Einlaßende mit einem stumpfwinkligen Kegel 69 versehen.The punch 36 is finally provided with an obtuse-angled cone 69 at its inlet end.
Gewerbliche Verwertbarkeit:Commercial usability:
Die vorstehend beschriebene Ausführungsform der erfindungs¬ gemäßen Vorrichtung wird bei der Herstellung von Nahrungs¬ mitteln, wie z.B. Margarine, Mayonnaisen, Milchprodukten, Teigwaren, Soßen aller Art, Senf etc. wie auch bei der Her¬ stellung von Emulsionen, Creme, Pasten und Salben für Kosmetik, Arzneien und chemisch-technische Produkte verwendet. Insbeson¬ dere ist eine solche Homogenisiervorrichtung geeignet bei der Farbenherstellung eingesetzt zu werden. Bisher wurden die Farben im Rahmen des Herstellungsganges nur auf Walzenstühlen unter großem Zeitaufwand verrieben. Nunmehr ist es jedoch möglich, mit der vorbeschriebenen Homogenisiervorrichtung auch eine solche breiige Substanz zu dispergieren. Dabei ist es möglich, den Homogenisiervorgang zu wiederholen und es ergibt sich als Vorteil, daß nach jedem Durchgang die Farbe sich in ihrem Farb¬ ton ändert. Wesentlich ist, daß jeder einzelne DispergiervorgangThe above-described embodiment of the device according to the invention is used in the production of foods, such as Margarine, mayonnaises, dairy products, pasta, sauces of all kinds, mustard etc. as well as used in the manufacture of emulsions, creams, pastes and ointments for cosmetics, medicines and chemical-technical products. Such a homogenizing device is particularly suitable for use in the production of paints. So far, the colors were only rubbed on roller mills in the course of the production process with a great deal of time. However, it is now possible to disperse such a pulpy substance with the above-described homogenizing device. It is possible to repeat the homogenization process and it is an advantage that the color changes its color after each pass. It is essential that each individual dispersion process
*-$υREAtT * - $ υREAtT
OMPI zeitsparender ist, als der Reibvorgang auf den bekannten Walzenstühlen.OMPI is more time-saving than the rubbing process on the known roller mills.
Die Homogenisierung bzw. Dispergierung einer flüssigen bis breiigen Substanz wird im folgenden geschildert:The homogenization or dispersion of a liquid to pulpy substance is described below:
Durch den Rückzug des Kolbens 14 wird durch das Einlaßventil 19 und den Einlaßstutzen 23 die zu homogenisierende Substanz in den Kompressionsraum 18 hereingesogen. Sobald sich der Kolben 14 nach Durchgang durch den hinteren Totpunkt wieder vorschiebt, wird der Druck in dem Kompressionsraum 18 erhöht und das Einlaßven- til 19 schließt sich. Gleichzeitig öffnet sich das Auslaßven¬ til 27 und die sich in dem Kompressionsraum 18 befindende Sub¬ stanz wird verdichtet und in die Zwischenkammer 4 hineingepreßt. Der mit seinen Zentriernasen 44 in den Ausnehmungen 45 der Buchse 40 geführte Stempel 36 des zweiteiligen Homogenisier- köpfes 37 wird gegen die von der Tellerfeder 56 hervorgerufene Vorspannung minimal nach oben gedrückt, so daß die verdichtete Substanz zwischen den Ringschneiden 64 des Stempels 36 und der glatten Wand der Bohrung 43 der Buchse 40 hindurchtreten kann. Hierbei wird die Substanz zwischen den Ringschneiden 64 und der Wand der Bohrung 43 zerteilt bzw. zerschnitten und gleichzeitig in den verschieden großen Ausnehmungen 67 zwischen den Ring¬ schneiden 64 intensiv verwirbelt und durch die darauffolgenden Ringschneiden 64 wiederum weiterhin homogenisiert. Nach Passieren des Homogenisierkopfes kann die Substanz aus dem Auslaßstutzen 61 heraustreten.By retracting the piston 14, the substance to be homogenized is sucked into the compression space 18 through the inlet valve 19 and the inlet nozzle 23. As soon as the piston 14 advances again after passing through the rear dead center, the pressure in the compression space 18 is increased and the inlet valve 19 closes. At the same time, the outlet valve 27 opens and the substance located in the compression chamber 18 is compressed and pressed into the intermediate chamber 4. The plunger 36 of the two-part homogenizing head 37 guided with its centering lugs 44 in the recesses 45 of the bush 40 is pressed slightly upward against the prestress caused by the plate spring 56, so that the compacted substance between the ring edges 64 of the plunger 36 and the smooth one Wall of the bore 43 of the socket 40 can pass through. Here, the substance is cut or cut between the ring edges 64 and the wall of the bore 43 and at the same time intensely swirled in the differently sized recesses 67 between the ring edges 64 and again homogenized by the subsequent ring edges 64. After passing through the homogenizing head, the substance can emerge from the outlet nozzle 61.

Claims

P A T E N T A N S P R Ü C H E. PATENT CLAIMS E.
1.) Apparat zum Homogenisieren von flüssigen und breiigen Sub¬ stanzen, bestehend aus einer Hochdruckpumpe mit einem Kurbelantrieb und mindestens einem, in einem Zylinderblock geführten, über Pleuelstangen und Schubstangen angetrie¬ benen Kolben, verbunden mit einer auf dem Zylinderblock angeordneten Homogenisiervorrichtung, welche einen Homo¬ genisierkopf aufweist, der aus einer Buchse mit einer glattwandigen, sich nach der Auslaßseite zu .erweiternden kegelförmigen Durchlaßbohrung und einem in dieser angeord¬ neten, durch axiale Vorspannung gehaltenen Stempel besteht, welcher einen massiven Körper von im wesentlichen kegel¬ stumpfförmiger Mantelfläche besitzt, an der axial aufeinan¬ derfolgende ringförmige Stufen ausgebildet sind, die je- weils mit ihrem Außenumfang an der Durchlaßbohrung anliegen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß zwischen Homogenisiervorrichtung (5) und dem Zylinderkopf (17) der Hochdruckpumpe (3) eine zu öffnende Zwischenkammer (4) an¬ geordnet ist.1.) Apparatus for homogenizing liquid and pulpy substances, consisting of a high-pressure pump with a crank drive and at least one piston guided in a cylinder block and driven via connecting rods and push rods, connected to a homogenizing device arranged on the cylinder block, which one Homogenizing head, which consists of a bushing with a smooth-walled conical passage bore that widens towards the outlet side and a plunger arranged in it and held by axial prestressing, which has a solid body with a substantially conical outer surface, on which axially successive annular steps are formed, each of which abuts the through bore with its outer circumference, characterized in that an intermediate chamber (4) to be opened is located between the homogenizing device (5) and the cylinder head (17) of the high-pressure pump (3). is arranged.
2.) Apparat nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß die Zwischenkammer (4) aus einem ersten, stirnseitig an dem Zylinderblock (17) angebauten Kammerteil (28) und einem lösbar damit verbundenen, die Homo¬ genisiervorrichtung (5) tragenden zweiten Kammerteil (29) besteht.2.) Apparatus according to claim 1, characterized in that the intermediate chamber (4) consists of one there is a first chamber part (28) attached to the end of the cylinder block (17) and a second chamber part (29) which is detachably connected to it and carries the homogenizing device (5).
3.) Apparat nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß die Trennfuge (30) der beiden Kammerteile (28 bzw. 29) in einer zu der oder den Achsen des oder der im Zylinderblock parallelachsig angeordneten Zylinders oder Zylinder senkrechten Ebene angeordnet ist und daß die Homogenisiervorrichtung (5) an einer zur Trenn¬ fugenebene parallelen Wandung des zweiten Kammerteils (29) dergestalt angebaut ist, daß die Längsachse des Stempels (36) parallel zu der oder den Achsen des oder der Zylinder ist.3.) Apparatus according to claim 2, characterized in that the parting line (30) of the two chamber parts (28 or 29) is arranged in a plane perpendicular to the axis or axes of the cylinder or cylinders arranged in parallel in the cylinder block and in that the homogenizing device (5) is mounted on a wall of the second chamber part (29) which is parallel to the parting plane such that the longitudinal axis of the plunger (36) is parallel to the axis or axes of the cylinder or cylinders.
4.) Apparat nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß das zweite Kammerteil (29) durch ein Scharnier (31) mit zur Trennfugenebene parallelen Scharnierachsen (32) am ersten Kammerteil (28) gehalten ist.4.) Apparatus according to claim 2 or 3, so that the second chamber part (29) is held on the first chamber part (28) by a hinge (31) with hinge axes (32) parallel to the plane of the joint.
5.) Apparat nach Anspruch 2 oder 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß ein zwischen dem Kom¬ pressionsraum (18) des jeweiligen Zylinders und der Zwischenkammer (4) eingebautes Auslassventil (27) bei geöffnetem zweiten Kammerteil (29) ausbaubar ist. 5.) Apparatus according to claim 2 or 3, characterized in that an outlet valve (27) installed between the compression chamber (18) of the respective cylinder and the intermediate chamber (4) can be removed when the second chamber part (29) is open.
6.) Apparat nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß in einer in den Ventilen enthaltenen Ventilplatte (19), ausgehend von einer kreisförmigen mit einem Aussendurchmesser d , der dem größten inneren Durchmesser der Ventile entspricht, in einem Winkelab¬ stand von jeweils et = 30° in dem Außenrand der Grund¬ platte vier segmentförmige Ausnehmungen (24) angeordnet sind, die einen Winkel von 60° umfassen, wobei der diese kreisförmigen Ausnehmungen (24) berührende innere Durch¬ messer d. größer ist, als der Durchmesser der Einla߬ öffnung (20) und zwischen den Ausnehmungen (24) Stege (25) verbleiben.6.) Apparatus according to claim 5, characterized ¬ characterized in that in a valve plate contained in the valves (19), starting from a circular with an outer diameter d, which corresponds to the largest inner diameter of the valves, at an angular distance of in each case et = 30 ° in the outer edge of the base plate, four segment-shaped recesses (24) are arranged, which comprise an angle of 60 °, the inner diameter d. Contacting these circular recesses (24). is larger than the diameter of the inlet opening (20) and webs (25) remain between the recesses (24).
7.) Apparat nach Anspruch L, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß die mit liegenden Zylindern aus- gebildete Hochdruckpumpe (3) durch eine Wanne (15) mit dem den Kurbelwellenantrieb und dichtend ausgebildeten Gerad¬ führungen (10) aufnehmenden Kurbelgehäuse (11) verbunden ist, daß die Wanne (15) die Geradführungen (10) mit den die Kolben (14) verbindenden Schubstangen (9) aufnimmt und daß auf den Schubstangen (9) ringförmige Manschetten (16) angeordnet sind.7.) Apparatus according to claim L, characterized in that the high-pressure pump (3) formed with horizontal cylinders is connected by a trough (15) to the crankcase (11) receiving the crankshaft drive and sealingly designed straight guides (10) that the trough (15) receives the straight guides (10) with the push rods (9) connecting the pistons (14) and that annular sleeves (16) are arranged on the push rods (9).
8.) Apparat nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß der Zylinderblock (17) mit die Zylin der wärmende oder kühlende Flüssigkeit beschickbare Boh- rungen (17a) versehen ist. 8.) Apparatus according to claim 1, characterized in that the cylinder block (17) is provided with bores (17a) which can be charged with the cylinders of the heating or cooling liquid.
9.) Apparat nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß bei dem durch axiale Vorspannung gehaltenen Stempel (36) jede Stufe (63) zwei sich in einer Ringschneide (64) treffende Flanken (65) aufweist, die in einem die Körper-Längsachse enthaltenden Schnitt in Form eines Dreiecks angeordnet sind, dessen durch die an der Durchlaßbohrung (43) anliegenden Spitze gehende Winkelhalbierende im wesentlichen in einer Radialebene des Körpers (62) liegt.9.) Apparatus according to claim 1, characterized in that, in the case of the plunger (36) held by axial prestressing, each step (63) has two flanks (65) which meet in an annular cutting edge (64) and which are in one the longitudinal axis of the body containing section are arranged in the form of a triangle, the bisector of the angle passing through the tip lying against the through bore (43) lies essentially in a radial plane of the body (62).
10.) Apparat nach Anspruch 9, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß der Spitzenwinkel ( y- ), welcher von den die Ringschneide (54) jeder Stufe (63) bildenden beiden Flanken (65) eingeschlossen ist, 60° beträgt.10.) Apparatus according to claim 9, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t that the apex angle (y-), which is enclosed by the two edges (65) forming the ring cutting edge (54) of each step (63), is 60 °.
11.) Apparat nach Anspruch 10, d a d u r c h g e k e n n - z e i c h n e t, daß der axiale Abstand (A) der durch die Ringschneiden (64) aufeinanderfolgender Stufen (63) gehenden Radialebenen alternierend im wesentlichen gleich der Länge der der Spitze gegenüberliegenden Dreieckseite bzw. im wesentlichen gleich dem doppelten Wert ist.11.) Apparatus according to claim 10, characterized in that the axial spacing (A) of the radial planes through the annular cutting edges (64) of successive steps (63) alternatingly substantially equal to the length of the opposite side of the triangle or substantially equal to that is double the value.
12.) Apparat nach Anspruch 11, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß zwischen den Stufen (63) mit dem großen Abstand in dem Körper (62) ringförmige Ausneh¬ mungen (67) ausgebildet sind.12.) Apparatus according to claim 11, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t that between the steps (63) with the large distance in the body (62) annular recesses (67) are formed.
-BÜREÄT-B Ü REÄT
OMPI _OMPI _
*^Ä * ^ Ä
13.) Apparat nach Anspruch 12, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß die ringförmigen Ausnehmungen (67) jeweils in einem die Körper-Längsachse enthaltenden Schnitt die Form eines Dreiecks aufweisen, wobei sich die Flanken (68) der Ausnehmungen in die Flanken (65) der beidseits angrenzenden Stufen verlängern.13.) Apparatus according to claim 12, characterized in that the annular recesses (67) each have the shape of a triangle in a section containing the body longitudinal axis, the flanks (68) of the recesses in the flanks (65) of the Extend adjacent steps on both sides.
14.) Apparat nach Anspruch 13, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß der Stempel (36) insgesamt sieben Stufen (63) mit jeweils einer Ringschneide (64) aufweist, wobei am Auslaßende zwei Stufen mit dem kleinen Abstand vorgesehen sind und daß der Stempel (36) am Auslaßende, den Ringschneiden nachgeordnet, mindestens drei, über den Umfang der Ringschneiden hinausragende Zentriernasen (44) aufweist, welche in Ausnehmungen (45) mit zylindrischen Mantelflächen (45a), die in der Durchlaßbohrung (43) der14.) Apparatus according to claim 13, characterized in that the stamp (36) has a total of seven steps (63), each with an annular cutting edge (64), two steps being provided at the outlet end with the small spacing and in that the stamp (36 ) at the outlet end, arranged after the ring cutters, has at least three centering lugs (44) protruding beyond the circumference of the ring cutters, which have recesses (45) with cylindrical lateral surfaces (45a) in the through bore (43) of the
Buchse (40) vorgesehen sind, geführt sind.Socket (40) are provided, are guided.
15.) Apparat nach Anspruch 14, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß der Abstand zwischen den dem Einla߬ ende und dem Auslaßende zugeordneten Ringschneiden (64) im wesentlichen gleich dem Durchmesser der letzteren15.) Apparatus according to claim 14, so that the distance between the ring edges (64) assigned to the inlet end and the outlet end is substantially equal to the diameter of the latter
Ringschneide ist.Ring cutting edge is.
16.) Apparat nach Anspruch 15, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß die Kegelsteigung der Durchla߬ bohrung (43) in dem Bereich von 1 : 0,15 bis 1 : 0,05 liegt.16.) Apparatus according to claim 15, so that the conical pitch of the passage bore (43) is in the range from 1: 0.15 to 1: 0.05.
17.) Apparat nach Anspruch 16, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t, daß der Durchmesser der dem Auslaßende zugeordneten Ringschneide (64) 5 cm beträgt.17.) Apparatus according to claim 16, d a d u r c h g e k e n n ¬ z e i c h n e t that the diameter of the annular cutting edge (64) associated with the outlet end is 5 cm.
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EP78900030A 1977-07-01 1979-01-30 Device for homogenizing liquid and viscous substances Pending EP0006863A1 (en)

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