EP0158358A2 - Device for dispersing and/or emulsification of a mixture consisting of at least two materials - Google Patents

Device for dispersing and/or emulsification of a mixture consisting of at least two materials Download PDF

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EP0158358A2
EP0158358A2 EP85104422A EP85104422A EP0158358A2 EP 0158358 A2 EP0158358 A2 EP 0158358A2 EP 85104422 A EP85104422 A EP 85104422A EP 85104422 A EP85104422 A EP 85104422A EP 0158358 A2 EP0158358 A2 EP 0158358A2
Authority
EP
European Patent Office
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chamber
shear field
openings
feed
stator
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP85104422A
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German (de)
French (fr)
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EP0158358A3 (en
Inventor
Hanspeter Seeger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ystral GmbH Maschinenbau und Processtechnik
Original Assignee
Ystral GmbH Maschinenbau und Processtechnik
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Filing date
Publication date
Application filed by Ystral GmbH Maschinenbau und Processtechnik filed Critical Ystral GmbH Maschinenbau und Processtechnik
Publication of EP0158358A2 publication Critical patent/EP0158358A2/en
Publication of EP0158358A3 publication Critical patent/EP0158358A3/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/27—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices
    • B01F27/271—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed radially between the surfaces of the rotor and the stator
    • B01F27/2711—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed radially between the surfaces of the rotor and the stator provided with intermeshing elements
    • 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
    • B01F2025/91—Direction of flow or arrangement of feed and discharge openings
    • B01F2025/912—Radial flow

Definitions

  • the invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
  • a device of this type is described and shown in DE-OS 27 o2 183.
  • the known device is designed to first mix a quantity consisting of at least two products in a mixing chamber and then to disperse it in the area of tool rings which interact in a shearable manner.
  • the tool rings are formed on a rotor and a stator, the shear surfaces of which face one another and are adjacent with a small gap have openings for carrying out the quantity.
  • the known device is suitable for dispersing or emulsifying products which do not undergo a change in state, e.g. a change in viscosity, or react in some other way when they come into contact
  • the known type is not suitable for dispersing or emulsifying the latter products because, on the one hand, an uneven distribution of the product particles cannot be ruled out due to the reaction, and on the other hand a large number of particles cannot react at all and later as defects in the finished batch are available. It should be taken into account that the reactions take place with particle sizes of 1 micron generated in the shear field.
  • silicone oil tends to build up extremely high viscosities when working in a shear field. This is due to the Changing the property of a product makes uniform dispersion or emulsion difficult,
  • the invention is based on the object of designing a device of the known type in such a way that it is also possible to disperse or emulsify those products which tend to change state when they come into contact with one another.
  • the main advantage of the invention is that the products are fed in separate feed channels that only open directly into the shear field. A reaction of the product can therefore only take place in the shear field. As a result, the dispersion or emulsification is initiated before the products undergo a change in state due to mutual contact. The products can thus be finely crushed and distributed before this measure is significantly impeded due to a change in the state of the products.
  • the configuration according to the invention is advantageous for all dispersion processes in which a complete reaction of the phases involved is important, or for all emulsification processes in which one or both phases are very difficult to move in a free turbulence space, since they operate at the required high flow rates Build up viscosities that do not allow exact mixing and colloidal distribution of the previous phase.
  • DE-OS 3o o2 429 has already disclosed a dispersing device in which separate feed channels are provided for feeding different products. are seen, however, this known device does not have a shear field common to both products, into which the feed channels open directly. For the rest, it is the purpose of the known design to mix in toxic or fluidizing powders, gases or fluids so that they do not come into contact with the atmosphere.
  • the embodiment according to claim 3 is advantageous because the centrifugal force can be used to support the flow of the batch. It is also possible to have the feed channels open axially into a shear field extending transversely to the axis of rotation, but in such a configuration the above-described effect of the centrifugal force must be dispensed with.
  • feed channels are formed in the stator according to claim 4, further feed lines can be easily connected.
  • the embodiment according to claim 5 therefore creates considerably more favorable preconditions for the dispersion or emulsification because the small amounts of product entering the shear field per unit of time are introduced into the shear field in a mutual arrangement.
  • a rough pre-distribution is predetermined by the design according to the invention.
  • the embodiment according to claim 7 can be produced easily and inexpensively and it leads to a compact and space-saving design.
  • the chambers which have an enlarged volume in comparison with the feed channels and thus each form a reservoir, a metering in the area of the feed channels which is independent of the flow rate in possible feed lines (hoses) is ensured.
  • any number of products can be processed.
  • the embodiment contained in claim 9 is streamlined, which also has an advantageous effect on the metering in the region of the feed channels.
  • the desired fine distribution is improved. This is due to the fact that, due to the different cross-sections of the openings, the product flow is uneven and therefore an intimate mixing or fine distribution takes place.
  • the embodiment according to claim 11 results in simple components that can be manufactured easily and inexpensively and also enable a compact, space-saving design.
  • the device generally designated 1 in FIG. 1 consists of a housing or stator 2, a rotor 5 which can be rotated in the stator 2 about an axis of rotation 3 by means of a motor 4, and feed channels 6, 7 which are separate from one another and which are still to be described serve to supply two different products to be dispersed or emulsified.
  • the rotor 5 is pot-shaped and has a flange part 8, from the circumference of which a hollow cylindrical wall 9 projects axially on the side facing away from the motor 4.
  • the wall 9 encloses with movement play in an annular groove 11 of the stator 2, the movement play being formed by internal and external gaps s is.
  • the stator 2 and the hollow cylindrical wall 9 of the rotor 5 have a plurality of openings 12, 13 distributed on the circumference, preferably of rectangular cross section, which extend radially and also lie radially one above the other, so that when the rotor 5 is rotated, the openings 12, 13 alternately and to overlap for a short period of time.
  • the mutually facing surfaces of the stator 2 and the rotor 5 form with their edges 19 in the area of the perforation edges or the mouth edges an inner shear field 21 and an outer shear field 22 which have a cylindrical shape.
  • the products to be emulsified or dispersed are fed through nozzles 23, 24 to which supply lines, not shown, e.g. Hoses can be connected.
  • the feed channel 6 is formed by a central, first chamber 25 of the stator 2, from which the associated connecting channels 15 extend radially and to which the axially extending connection piece 23 is assigned.
  • the feed channel 7 is formed by a second chamber 26 which extends in a ring around the first chamber 25 and to which the radial connection piece 24 is connected.
  • the connecting channels 16 extending from the second chamber 26 initially extend axially and then radially, as already described.
  • the two products which are identified by small circles or by dots for the purpose of mutual distinction, are separated from one another during operation of the device by the connecting pieces 23, 24, by the supply channels 6, 7 (chambers 25, 26) and by the connecting channels 15, 16 separately, first led into the inner shear field 21. Since the rotor 5 rotates relatively quickly, the substances in the products are deformed, crushed and intimately mixed and distributed with one another. The emulsified or dispersed batch passes radially through the openings 12 of the rotor 5 into the outer shear field 22, where the batch is freely distributed a second time and intimately mixed with one another.
  • the shear fields 21, 22 or the annular gaps s thus represent emulsification or dispersion zones in which there is an optimal fine mixing and fine distribution of the product dimensions.
  • the annular gaps s are very small and designed so that only layer thicknesses of up to approximately 0.1 mm occur. Because of this configuration, the shear rate can be dimensioned correspondingly low, which leads to an enormous saving in energy and at the same time to a safe and fine emulsification or dispersion.
  • the product particles are shown mixed together as small circles and dots (FIG. 1).
  • the batch exits in the area of an annular chamber 28 of the stator 2 from the openings 13, which represents a store accommodating the batch, in which the batch can flow undisturbed.
  • From the ring chamber 28 leads radially from an outlet nozzle 29, which can have a flange 31 at its free end, which can advantageously be used to fasten the device 1.
  • Corresponding fastening screws are indicated by dash-dotted lines.
  • the device 1 is particularly suitable for dispersing or emulsifying those products which undergo a change in state when they come into contact with one another, e.g. react chemically or change their viscosity.
  • a major advantage of the device 1 is that the products are fed in separate feed channels 6, 7 and only come into contact with one another in the emulsification or dispersion zone 27 or in the shear field 21. During the entry into the shear field 21, however, the substances are already deformed, crushed and intimately mixed with one another and finely distributed.-This means that a change in the state of the substances does not take place before the emulsification or dispersion and therefore the change in state does not adversely affect the Mixing affects.
  • the advantage that products which react chemically when they come into contact with one another is that the chemical reaction can take place in the area of fine and finely divided substances and therefore a complete reaction takes place.
  • additional feed lines in essentially the same relationship to the first and second feed lines 6, 7, in particular their chambers 25, 26 and their openings 17, 18 in the shear field 21, more than two products can also be processed in the same way.
  • the rotor 5 and the stator 2 can also have a plurality of rings so that a plurality of shear fields are flowed through in succession.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
  • Crushing And Grinding (AREA)

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung (1) zum Dispergieren bzw. Emulgieren einer aus wenigstens zwei Produkten bestehenden Menge mittels eines Scherfeldes, das zwischen mindestens einem Rotor (5) und mindestens einem Stator (2) erzeugt wird, deren einander zugewandte und mit geringem Spalt(s) benachbarte Scherflächen Durchbrechungen für die Durchführung der Menge aufweisen. Es ist der Zweck der Erfindung, die Vorrichtung so auszugestalten, daß auch bei gegenseitigem Kontakt zu einer Zustandsveränderung neigende Produkte dispergiert bzw. emulgiert werden können. Erfindungsgemäß sind für die Zuführung der Produkte wenigstens zwei voneinander getrennte Zuführungskanäle (6,7) vorgesehen, die direkt in das Scherfeld (21) münden.The invention relates to a device (1) for dispersing or emulsifying a quantity consisting of at least two products by means of a shear field which is generated between at least one rotor (5) and at least one stator (2), the mutually facing and with a small Gap (s) adjacent shear surfaces have openings for carrying out the amount. It is the purpose of the invention to design the device in such a way that products which tend to change state can be dispersed or emulsified even when there is mutual contact. According to the invention, at least two separate feed channels (6, 7) are provided for feeding the products, which feed directly into the shear field (21).

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.

Eine Vorrichtung dieser Bauart ist in DE-OS 27 o2 183 beschrieben und dargestellt. Die bekannte Vorrichtung ist dafür ausgelegt, eine aus wenigstens zwei Produkten bestehende Menge zunächst in einer Mischkammer zu mischen und anschließend im Bereich von scherend zusammenwirkenden Werkzeugkränzen zu dispergieren. Die Werkzeugkränze sind an einem Rotor und einem Stator ausgebildet, deren einander zugewandte und mit geringem Spalt benachbarte Scherflächen Durchbrechungen für die Durchführung der Menge aufweisen.A device of this type is described and shown in DE-OS 27 o2 183. The known device is designed to first mix a quantity consisting of at least two products in a mixing chamber and then to disperse it in the area of tool rings which interact in a shearable manner. The tool rings are formed on a rotor and a stator, the shear surfaces of which face one another and are adjacent with a small gap have openings for carrying out the quantity.

Die bekannte Vorrichtung eignet sich zum Dispergieren bzw. Emulgieren von Produkten, die keine Zustandsveränderung erfahren, z.B. eine Viskositätsveränderung, oder in einer anderen Weise reagieren, wenn sie miteinander in Kontakt geraten. Zum Dispergieren bzw. Emulgieren letzterer Produkte ist die bekannte Bauart nicht geeignet, weil zum einen aufgrund der Reaktion eine ungleichmäßige Verteilung der Produkt teilchen nicht auszuschließen ist, und zum anderen eine Vielzahl von Teilchen gar nicht zur Reaktion gelangen und später als Fehlpunkte in der fertigen Charge vorliegen. Dabei ist zu berücksichtigen, daß die Reaktionen bei im Scherfeld erzeugten Teilchengrößen von 1 Mikron ablaufen.The known device is suitable for dispersing or emulsifying products which do not undergo a change in state, e.g. a change in viscosity, or react in some other way when they come into contact The known type is not suitable for dispersing or emulsifying the latter products because, on the one hand, an uneven distribution of the product particles cannot be ruled out due to the reaction, and on the other hand a large number of particles cannot react at all and later as defects in the finished batch are available. It should be taken into account that the reactions take place with particle sizes of 1 micron generated in the shear field.

Das gleiche Problem stellt sich auch bei der Emulgierung von stark unterschiedlich viskosen Produkten, z.B. Silikonöl und Wasser. Silikonöl neigt bekanntlich bei der Bearbeitung in einem Scherfeld zum Aufbau von extrem hohen Viskositäten. Hierdurch ist schon aufgrund der Veränderung der Eigenschaft des einen Produkts eine gleichmäßige Dispersion bzw, Emulsion erschwert,The same problem also arises in the emulsification of products with very different viscous properties, for example silicone oil and water. As is well known, silicone oil tends to build up extremely high viscosities when working in a shear field. This is due to the Changing the property of a product makes uniform dispersion or emulsion difficult,

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der bekannten Bauart so auszugestalten, daß auch solche Produkte dispergiert bzw. emulgiert werden können, die bei gegenseitigem Kontakt zu einer Zustandsveränderung neigen.The invention is based on the object of designing a device of the known type in such a way that it is also possible to disperse or emulsify those products which tend to change state when they come into contact with one another.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.This object is achieved by the features specified in claim 1.

Der wesentliche Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die Produkte in voneinander getrennten Zuführungskanälen zugeführt werden, die erst unmittelbar in das Scherfeld münden. Eine Reaktion des Produktes kann somit erst im Scherfeld stattfinden. Infolgedessen wird die Dispergierung bzw. Emulgierung eingeleitet, bevor die Produkte aufgrund gegenseitigen Kontakts eine Zustandsveränderung erfahren. Die Produkte können somit fein zerkleinert und verteilt werden, bevor eine wesentliche Behinderung dieser - Maßnahme aufgrund einer Zustandsveränderung der Produkte stattfindet.The main advantage of the invention is that the products are fed in separate feed channels that only open directly into the shear field. A reaction of the product can therefore only take place in the shear field. As a result, the dispersion or emulsification is initiated before the products undergo a change in state due to mutual contact. The products can thus be finely crushed and distributed before this measure is significantly impeded due to a change in the state of the products.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung ist vorteilhaft für alle Dispergierprozesse, bei denen es auf eine vollständige Reaktion der beteiligten Phasen ankommt, oder für alle Emulgierprozesse, bei denen eine oder beide Phasen nur sehr schwer in einem freien Turbulenzraum bewegt werden können, da sie bei den erforderlichen hohen Strömungsgeschwindigkeiten Viskositäten aufbauen, die eine exakte Vermischung und kolloidale Verteilung der bisherigen Phase nicht zulassen.The configuration according to the invention is advantageous for all dispersion processes in which a complete reaction of the phases involved is important, or for all emulsification processes in which one or both phases are very difficult to move in a free turbulence space, since they operate at the required high flow rates Build up viscosities that do not allow exact mixing and colloidal distribution of the previous phase.

Durch DE-OS 3o o2 429 ist zwar schon eine Vorrichtung zum Dispergieren bekannt geworden, bei der separate Zuführungskanäle zum Zuführen verschiedener Produkte vorge- sehen sind, jedoch weist diese bekannte Vorrichtung kein für beide Produkte gemeinsames Scherfeld auf, in das die Zuführungskanäle direkt münden. Im übrigen ist es Zweck der bekannten Ausgestaltung giftige oder fluidisierende Pulver, Gase oder Fluide so unter Niveau einzumischen, daß sie keinen Kontakt mit der Atmosphäre erhalten.DE-OS 3o o2 429 has already disclosed a dispersing device in which separate feed channels are provided for feeding different products. are seen, however, this known device does not have a shear field common to both products, into which the feed channels open directly. For the rest, it is the purpose of the known design to mix in toxic or fluidizing powders, gases or fluids so that they do not come into contact with the atmosphere.

Durch die Ausgestaltung nach Anspruch 2 werden mehrere Scherfelder, zumindest zwei Scherfelder gebildet, wodurch die Wirkung der Vorrichtung bedeutend erhöht und die Dispergierung bzw. Emulgierung intensiviert werden kann. Die Ausbildung nach Anspruch 3 ist deshalb vorteilhaft, weil die Fliehkraft zur Unterstützung der Strömung der Charge genutzt werden kann. Es ist auch möglich, die Zuführungskanäle axial in ein sich quer zur Drehachse erstreckendes Scherfeld münden zu lassen, jedoch muß bei einer solchen Ausgestaltung auf die vorbeschriebene-Wirkung der Fliehkraft verzichtet werden.Through the configuration according to claim 2, several shear fields, at least two shear fields, are formed, whereby the effect of the device can be increased significantly and the dispersion or emulsification can be intensified. The embodiment according to claim 3 is advantageous because the centrifugal force can be used to support the flow of the batch. It is also possible to have the feed channels open axially into a shear field extending transversely to the axis of rotation, but in such a configuration the above-described effect of the centrifugal force must be dispensed with.

Wenn die Zuführungskanäle gemäß Anspruch 4 im Stator ausgebildet sind, lassen sich weitere Zuführungsleitungen leicht anschließen. Es ist jedoch auch möglich, die Zuführungskanäle im Rotor auszubilden, jedoch sind in einem solchen Fall kompliziertere Anschlüsse für die Zuführungsleitungen notwendig. Es ist möglich, einen solchen Anschluß in Form einer Ringnut auszubilden, die mit Hilfe eines sie abdichtenden, drehbaren Gleitringes, an dem die Zuführungsleitung angeschlossen ist, eine kontinuierliche Zuführung des Produktes gewährleistet, weil der Rotor sich zu drehen vermag, während der Gleitring und die daran angeschlossenen Zuführungsleitungen keine Drehbewegung ausführen.If the feed channels are formed in the stator according to claim 4, further feed lines can be easily connected. However, it is also possible to form the feed channels in the rotor, but in such a case more complicated connections for the feed lines are necessary. It is possible to design such a connection in the form of an annular groove which, with the aid of a rotatable sliding ring which seals it and to which the supply line is connected, ensures a continuous supply of the product because the rotor can rotate while the sliding ring and the no supply movement connected to it.

Durch die Ausbildung nach Anspruch 5 werden deshalb erheblich günstigere Vorbedingungen für die Dispergierung bzw. Emulgierung geschaffen, weil die pro Zeiteinheit in das Scherfeld eintretenden kleinen Produktmengen in wechselseitiger Anordnung in das Scherfeld eingebracht werden. Durch die erfindungsgemäße Ausbildung ist eine grobe Vorverteilung vorgegeben.The embodiment according to claim 5 therefore creates considerably more favorable preconditions for the dispersion or emulsification because the small amounts of product entering the shear field per unit of time are introduced into the shear field in a mutual arrangement. A rough pre-distribution is predetermined by the design according to the invention.

In diesem Sinne empfiehlt es sich, eine möglichst große Anzahl Mündungen vorzusehen, die gemäß Anspruch 6 bevorzugt_auf dem Umfang gleichmäßig verteilt anzuordnen sind, um die vorgenannte Vorverteilung zu bewirken.In this sense, it is advisable to provide as large a number of mouths as possible, which, according to claim 6, should preferably be arranged evenly distributed over the circumference in order to effect the aforementioned pre-distribution.

Die Ausgestaltung nach Anspruch 7 läßt sich einfach und preiswert herstellen und sie führt zu einer kompakten und platzsparenden Bauform. Außerdem ist aufgrund der Anordnung der Kammern, die ein im Vergleich mit den Zuführungskanälen vergrößertes Volumen aufweisen und somit jeweils ein Reservoir bilden, eine von der Durchflußmenge in möglichen Zuführungsleitungen (Schläuchen) unabhängige Zumessung im Bereich der Zuführungskanäle gewährleistet. Gemäß Anspruch 8 läßt sich eine beliebige Anzahl von Produkten verarbeiten. Die im Anspruch 9 enthaltene Ausführungsform ist strömungsgünstig, was sich auf die Zumessung im Bereich der Zuführungskanäle ebenfalls vorteilhaft auswirkt.The embodiment according to claim 7 can be produced easily and inexpensively and it leads to a compact and space-saving design. In addition, due to the arrangement of the chambers, which have an enlarged volume in comparison with the feed channels and thus each form a reservoir, a metering in the area of the feed channels which is independent of the flow rate in possible feed lines (hoses) is ensured. According to claim 8, any number of products can be processed. The embodiment contained in claim 9 is streamlined, which also has an advantageous effect on the metering in the region of the feed channels.

Aufgrund der Ausgestaltung gemäß Anspruch1o wird die erstrebte Feinverteilung verbessert. Dies ist darauf zurückzuführen, daß aufgrund der unterschiedlichen Querschnitte der Durchbrechungen der Produktstrom ungleichmäßig ist und deshalb eine innigere Vermischung bzw. Feinverteilung stattfindet.Because of the configuration according to claim 10, the desired fine distribution is improved. This is due to the fact that, due to the different cross-sections of the openings, the product flow is uneven and therefore an intimate mixing or fine distribution takes place.

Die Ausgestaltungsform gemäß Anspruch 11 ergibt einfache Bauteile, die leicht und preiswert herzugestellt werden können und auch eine kompakte, raumsparende Bauweise ermöglichen.The embodiment according to claim 11 results in simple components that can be manufactured easily and inexpensively and also enable a compact, space-saving design.

Um die Zumessung der Produktmengen im Bereich des Scherfeldes nicht zu beeinträchtigen, ist eine freie Ausströmung au.s den Durchbrechungen vorzuziehen, Dies wird in vorteilhafter Weise durch die Ausgestaltung nach Anspruch 12 ermöglicht. Bei dieser Ausgestaltung kann die Charge aus den Durchbrechungen frei in den Ring - kanal austreten, aus dem sie durch eine Abführleitung störungsfrei abgeführt werden kann.In order not to impair the metering of the product quantities in the area of the shear field, a free outflow is preferable to the openings. This is advantageously made possible by the configuration according to claim 12. With this configuration, the batch can freely emerge from the perforations into the ring channel, from which it can be discharged without problems using a discharge line.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer schematischen Zeichnung beschrieben.An exemplary embodiment of the invention is described below using a schematic drawing.

Es zeigen

  • Fig. 1 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäß ausgestaltete Vorrichtung zum Dispergieren bzw. Emulgieren einer hier aus zwei Produkten bestehenden Menge;
  • Fig. 2 einen Schnitt durch das Scherfeld der Vorrichtung gemäß der Linie II-II in Fig. 1.
Show it
  • 1 shows a cross section through a device designed according to the invention for dispersing or emulsifying a quantity consisting here of two products;
  • FIG. 2 shows a section through the shear field of the device along the line II-II in FIG. 1.

Die in Fig. 1 allgemein mit 1 bezeichnete Vorrichtung besteht aus einem Gehäuse bzw. Stator 2, einem im Stator 2 um eine Drehachse 3 mittels eines Motors 4 drehbaren Rotor 5 und im einzelnen noch zu'beschreibenden, voneinander getrennten Zuführungskanälen 6,7, die der Zuführung von zwei unterschiedlichen, zu dispergierenden bzw. emulgierenden Produkten dienen.The device generally designated 1 in FIG. 1 consists of a housing or stator 2, a rotor 5 which can be rotated in the stator 2 about an axis of rotation 3 by means of a motor 4, and feed channels 6, 7 which are separate from one another and which are still to be described serve to supply two different products to be dispersed or emulsified.

Der Rotor 5 ist topfförmig ausgebildet und weist ein Flanschteil 8 auf, von dessen Umfang auf der dem Motor 4 abgewandten Seite eine hohlzylindrische Wand 9 axial vorspringt. Die Wand 9 faßt mit Bewegungsspiel in eine Ringnut 11 des Stators 2 ein, wobei das Bewegungsspiel durch innenseitige und außenseitige Spalte s gebildet ist. Der Stator 2 und die hohlzylindrische Wand 9 des Rotors 5 weisen eine Vielzahl auf dem Umfang verteilte Durchbrechungen 12,13 bevorzugt rechteckigen Querschnitts auf, die sich radial erstrecken und auch radial übereinanderliegen , so daß beim Drehen des Rotors 5 die Durchbrechungen 12,13 wechselseitig und für einen kurzen Zeitabschnitt in Überdeckung kommen.The rotor 5 is pot-shaped and has a flange part 8, from the circumference of which a hollow cylindrical wall 9 projects axially on the side facing away from the motor 4. The wall 9 encloses with movement play in an annular groove 11 of the stator 2, the movement play being formed by internal and external gaps s is. The stator 2 and the hollow cylindrical wall 9 of the rotor 5 have a plurality of openings 12, 13 distributed on the circumference, preferably of rectangular cross section, which extend radially and also lie radially one above the other, so that when the rotor 5 is rotated, the openings 12, 13 alternately and to overlap for a short period of time.

Im Bereich der Durchbrechungen 12,13 münden aus einem in den töpfförmigen Rotor 5 einfassenden Ansatz 14 des Stators 2 eine Vielzahl sich radial erstreckende, von den Zuführungskanälen 6,7 ausgehende Verbindungskanäle 15,16, die wechselseitig angeordnet sind, so daß in Umfangsrichtung ein Verbindungskanal 15 des Zuführungskanals 6, ein Verbindungskanal 16 des Zuführungskanals 7 folgt, und deren Mündungen mit 17,18 bezeichnet sind.In the area of the openings 12, 13, a multiplicity of radially extending connecting channels 15, 16 extending from the supply channels 6, 7, which are arranged alternately, open out from an attachment 14 of the stator 2 encompassing the pot-shaped rotor 5, so that a connecting channel is arranged in the circumferential direction 15 of the feed channel 6, a connecting channel 16 of the feed channel 7 follows, and the openings of which are designated 17, 18.

Die einander zugewandten Flächen des Stators 2 und des Rotors 5 bilden mit ihren Kanten 19 im Bereich der Durchbrechungsränder bzw. der Mündungsränder ein inneres Scherfeld 21 und ein äußeres Scherfeld 22, die eine zylindrischen Form aufweisen.The mutually facing surfaces of the stator 2 and the rotor 5 form with their edges 19 in the area of the perforation edges or the mouth edges an inner shear field 21 and an outer shear field 22 which have a cylindrical shape.

Die zu emulgierenden bzw. dispergierenden Produkte werden durch Stutzen 23,24 zugeführt, an die nicht dargestellte Zuführungsleitungen, z.B. Schläuche angeschlossen sein können. Der Zuführungskanal 6 wird durch eine zentrische, erste Kammer 25 des Stators 2 gebildet, von der sich die zugehörigen Verbindungskanäle 15 radial erstrecken und der der sich axial erstreckende Stutzen 23 zugeordnet ist. Der Zuführungskanal 7 wird durch eine zweite Kammer 26 gebildet, die sich ringförmig um die erste Kammer 25 erstreckt und an der der radiale Stutzen 24 angeschlossen ist. Die von der zweiten Kammer 26 ausgehenden Verbindungskanäle 16 erstrecken sich zunächst axial und dann radial, wie schon beschrieben.The products to be emulsified or dispersed are fed through nozzles 23, 24 to which supply lines, not shown, e.g. Hoses can be connected. The feed channel 6 is formed by a central, first chamber 25 of the stator 2, from which the associated connecting channels 15 extend radially and to which the axially extending connection piece 23 is assigned. The feed channel 7 is formed by a second chamber 26 which extends in a ring around the first chamber 25 and to which the radial connection piece 24 is connected. The connecting channels 16 extending from the second chamber 26 initially extend axially and then radially, as already described.

Die beiden Produkte, die zwecks gegenseitiger Unterscheidung durch kleine Kreise bzw. durch Punkte gekennzeichnet sind, werden im Betrieb der Vorrichtung durch die Stutzen 23,24,durch die Zuführungskanäle 6,7 (Kammern 25,26) und durch die Verbindungskanäle 15,16 voneinander getrennt, zunächst in das innere Scherfeld 21 geführt. Da der Rotor 5 verhältnismäßig schnell dreht, werden die Substanzen der Produkte verformt, zerkleinert sowie innig miteinander vermischt und verteilt. Die emulgierte bzw. dispergierte Charge gelangt radial durch die Durchbrechungen 12 des Rotors 5 in das äußere Scherfeld 22, wo die Charge ein zweites Mal frei verteilt und innig miteinander vermischt wird.The two products, which are identified by small circles or by dots for the purpose of mutual distinction, are separated from one another during operation of the device by the connecting pieces 23, 24, by the supply channels 6, 7 (chambers 25, 26) and by the connecting channels 15, 16 separately, first led into the inner shear field 21. Since the rotor 5 rotates relatively quickly, the substances in the products are deformed, crushed and intimately mixed and distributed with one another. The emulsified or dispersed batch passes radially through the openings 12 of the rotor 5 into the outer shear field 22, where the batch is freely distributed a second time and intimately mixed with one another.

Die Scherfelder 21,22 bzw. die Ringspalte s stellen sich somit als Emulgier- bzw. Dispergierzonen dar, in denen eine optimale Feinvermischung und Feinverteilung der Produktmässen erfolgt.The shear fields 21, 22 or the annular gaps s thus represent emulsification or dispersion zones in which there is an optimal fine mixing and fine distribution of the product dimensions.

Die Ringspalten s sind sehr klein bemessen und so ausgelegt, daß nur Schichtdicken bis ca. o,1 mm auftreten. Aufgrund dieser Ausgestaltung kann die Schergeschwindigkeit entsprechend niedrig bemessen werden, was zu einer enormen Einsparung an Energie und gleichzeitig zu einer sicheren und feinen Emulgierung bzw. Dispergierung führt.The annular gaps s are very small and designed so that only layer thicknesses of up to approximately 0.1 mm occur. Because of this configuration, the shear rate can be dimensioned correspondingly low, which leads to an enormous saving in energy and at the same time to a safe and fine emulsification or dispersion.

In der allgemein mit 27 bezeichneten Emulgier- bzw. Dispergierzone sind die Produktteilchen als kleine Kreise und Punkte miteinander vermischt dargestellt (Fig.1).In the emulsifying or dispersing zone, generally designated 27, the product particles are shown mixed together as small circles and dots (FIG. 1).

Die Charge tritt im Bereich einer Ringkammer 28 des Stators 2 aus den Durchbrechungen 13 aus, die einen die Charge aufnehmenden Speicher darstellt, in dem die Charge ungestört strömen kann. Von der Ringkammer 28 führt radial ein Auslaufstutzen 29 ab, der an seinem freien Ende einen Flansch 31 aufweisen kann, der in vorteilhafter Weise zur Befestigung der Vorrichtung 1 dienen kann. Entsprechende Befestigungsschrauben sind durch strichpunktierte Linien angedeutet.The batch exits in the area of an annular chamber 28 of the stator 2 from the openings 13, which represents a store accommodating the batch, in which the batch can flow undisturbed. From the ring chamber 28 leads radially from an outlet nozzle 29, which can have a flange 31 at its free end, which can advantageously be used to fasten the device 1. Corresponding fastening screws are indicated by dash-dotted lines.

Die Vorrichtung 1 eignet sich insbesondere zum Dispergieren bzw. Emulgieren solcher Produkte, die bei gegenseitigem Kontakt eine Zustandsänderung erfahren, z.B. chemisch reagieren oder ihre Viskosität ändern. Ein wesentlicher Vorteil der Vorrichtung 1 besteht darin, daß die Produkte in voneinander getrennten Zuführungskanälen 6,7 zugeführt werden und erst in der Emulgierung bzw. Dispergierzone 27 bzw. im Scherfeld 21 miteinander in Kontakt geraten. Während des Eintritts in das Scherfeld 21 werden die Substanzen jedoch schon verformt, zerkleinert sowie innig miteinander vermischt und fein verteilt.-Dies führt dazu, daß eine Zustandsveränderung der Substanzen nicht vor der Emulgierung bzw. Dispergierung erfolgt und deshalb die Zustandsveränderung sich nicht nachteilig auf die Vermischung auswirkt. Andererseits ist bei Produkten, die bei gegenseitigem Kontakt chemisch reagieren, der Vorteil erreichbar, daß die chemische Reaktion im Bereich feiner und fein verteilter Substanzen erfolgen kann und deshalb eine vollständige Reaktion stattfindet. Durch Vorsehen weiterer Zuführungsleitungen im im wesentlichen gleicher Beziehung zu erster und zweiter Zuführungsleitung 6,7, insbesondere deren Kammern 25,26 und deren Mündungen 17,18 in dem Scherfeld 21, können auch mehr als zwei Produkte in gleicher Weise verarbeitet werden.The device 1 is particularly suitable for dispersing or emulsifying those products which undergo a change in state when they come into contact with one another, e.g. react chemically or change their viscosity. A major advantage of the device 1 is that the products are fed in separate feed channels 6, 7 and only come into contact with one another in the emulsification or dispersion zone 27 or in the shear field 21. During the entry into the shear field 21, however, the substances are already deformed, crushed and intimately mixed with one another and finely distributed.-This means that a change in the state of the substances does not take place before the emulsification or dispersion and therefore the change in state does not adversely affect the Mixing affects. On the other hand, the advantage that products which react chemically when they come into contact with one another is that the chemical reaction can take place in the area of fine and finely divided substances and therefore a complete reaction takes place. By providing additional feed lines in essentially the same relationship to the first and second feed lines 6, 7, in particular their chambers 25, 26 and their openings 17, 18 in the shear field 21, more than two products can also be processed in the same way.

Ferner können Rotor 5 und Stator 2 auch mehrere Kränze aufweisen, derart daß mehrere Scherfelder hintereinander durchströmt werden.Furthermore, the rotor 5 and the stator 2 can also have a plurality of rings so that a plurality of shear fields are flowed through in succession.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Dispergieren bzw. Emulgieren einer aus wenigstens zwei Produkten bestehenden Menge mittels eines Scherfeldes, das zwischen mindestens - einem Rotor und mindestens einem Stator erzeugt wird, deren einander zugewandte und mit geringem Spalt benachbarte Scherflächen Durchbrechungen für die Durchführung der Menge aufweisen,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Zuführung jedes Produkts jeweils mindestens ein Zuführungskanal (6,7) vorgesehen ist, der direkt in das Scherfeld (21) mündet und der von Zuführungskanälen (7,6) für die jeweils anderen Produkte getrennt ist.1.Device for dispersing or emulsifying a quantity consisting of at least two products by means of a shear field which is generated between at least one rotor and at least one stator, the shear surfaces of which face one another and are adjacent with a small gap and have openings for carrying out the quantity.
characterized,
that at least one feed channel (6, 7) is provided for the feed of each product, which opens directly into the shear field (21) and is separated from feed channels (7, 6) for the other products. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rotor (5) und der Stator (2) kammförmig ineinandergreifen und mehrere Scherfelder (21,22) bilden.2. Device according to claim 1, characterized in
that the rotor (5) and the stator (2) intermesh in a comb shape and form several shear fields (21, 22). 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das Scherfeld (21) konzentrisch zur Drehachse (3) angeordnet ist und die Zuführungskanäle (6,7) radial bevorzugt von innen nach außen, in das Scherfeld (21) münden (15,16,17,18).3. Device according to claim 1 or 2,
characterized, that the shear field (21) is arranged concentrically to the axis of rotation (3) and the feed channels (6, 7) open radially, preferably from the inside out, into the shear field (21) (15, 16, 17, 18). 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zuführungskanäle (6,7) im Stator (2) ausgebildet sind.4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in
that the feed channels (6, 7) are formed in the stator (2). 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zuführungskanäle (6,7) in Umfangsrichtung abwechselnd in dem Scherfeld (21) münden (Fig. 2).5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in
that the feed channels (6,7) alternately open in the circumferential direction in the shear field (21) (Fi g. 2). 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Mündungen (17,f8) aller Zuführungskanäle (6,7) über den Umfang gleichmäßig verteilt sind.6. The device according to claim 5, characterized in that the mouths (17, f8) of all supply channels (6,7) are evenly distributed over the circumference. 7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß bei zwei Produkten der erste Zuführungskanal (6) durch eine etwa mittige erste Kammer (25) gebildet ist, von der sich radial erste Verbindungsleitungen (15) zum Scherfeld (21) erstrecken, und der zweite Zuführungskanal (7) durch eine die erste Kammer (25) ringförmig umgebende zweite Kammer (26) gebildet ist, von der sich zunächst axial und dann radial zweite Verbindunsleitungen (16) zum Scherfeld (21) erstrecken.7. Device according to one of claims 3 to 6, characterized in that
that in two products the first feed channel (6) is formed by an approximately central first chamber (25), from which radially first connecting lines (15) extend to the shear field (21), and the second feed channel (7) by one of the first chamber (25) annularly surrounding second chamber (26) is formed, from which first axially and then radially second connecting lines (16) extend to the shear field (21). 8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,
daß für jedes weitere Produkt jeder entsprechende weitere Zuführungskanal durch eine die erste Kammer (25) und/oder die zweite Kammer (26) ringförmig umgebende weitere Kammer gebildet ist, von der sich zunächst axial und dann radial weitere Verbindungsleitungen zum Scherfeld (21) erstrecken.8. The device according to claim 7, characterized in that
that for each additional product each corresponding additional feed channel through a ring around the first chamber (25) and / or the second chamber (26) giving further chamber is formed, from which first axially and then radially further connecting lines to the shear field (21) extend. 9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Kammer (25) einen bevorzugt mittigen sich axial erstreckenden Anschlußstutzen (23) und die zweite Kammer (26) einen radialen Anschlußstutzen (24) für jeweils eine Zuführungsleitung aufweisen.9. The device according to claim 7 or 8, characterized in
that the first chamber (25) has a preferably centrally axially extending connecting piece (23) and the second chamber (26) has a radial connecting piece (24) for one feed line each. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchbrechungen (12) im Rotor (5) -im Querschnitt gesehen- breiter (B) bemessen sind als die Durchbrechungen (13) bzw. Mündungen (17) im Stator (2).1 0 . Device according to one of claims 1 to 9, characterized in that
that the openings (12) in the rotor (5) - viewed in cross section - are dimensioned wider (B) than the openings (13) or openings (17) in the stator (2). 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Rotor (5) ein topfförmiges Bauteil ist, dessen die Durchbrechungen (12) aufweisende hohlzylindrische Wand (9) in eine Ringnut (11) des Stators (2) einfaßt.11. The device according to one of claims 2 to 1 0 , characterized in that
that the rotor (5) is a cup-shaped component, the hollow cylindrical wall (9) of which has the openings (12) and surrounds in an annular groove (11) of the stator (2). 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet,
daß die Durchbrechungen (13) in eine Ringkammer (28) münden, die einen sich bevorzugt radial erstreckenden Anschluß (29) für eine abführende Leitung aufweist.12. The device according to one of claims 1 to 11, characterized in that
that the openings (13) open into an annular chamber (28) which has a preferably radially extending connection (29) for an outgoing line.
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