EP0575328B1 - Homogenisator und seine verwendung - Google Patents

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EP0575328B1
EP0575328B1 EP92901051A EP92901051A EP0575328B1 EP 0575328 B1 EP0575328 B1 EP 0575328B1 EP 92901051 A EP92901051 A EP 92901051A EP 92901051 A EP92901051 A EP 92901051A EP 0575328 B1 EP0575328 B1 EP 0575328B1
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homogenizer
rotor
emulsion
stator
lands
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Heino Stache
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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
    • 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
    • B01F27/272—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed axially between the surfaces of the rotor and the stator, e.g. the stator rotor system formed by conical or cylindrical surfaces
    • B01F27/2722—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed axially between the surfaces of the rotor and the stator, e.g. the stator rotor system formed by conical or cylindrical surfaces provided with ribs, ridges or grooves on one surface
    • 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
    • B01F2025/911—Axial flow

Definitions

  • the present invention relates to a homogenizer and its use.
  • a homogenizer is known from German utility model G 8912938.5. This comprises a stator, a rotor and a shaft receiving the rotor.
  • the stator and rotor are cylindrical and their mutually facing surfaces have grooves running parallel to the shaft, i.e. in the axial direction, and webs provided with bores, the bores being offset at regular intervals and in the case of adjacent webs by half their spacing from one another .
  • the homogenizer should be suitable for the production of an emulsion from diesel fuel and water, the particle size of which does not exceed 1 ⁇ m and which has a service life of approx. 10 min.
  • DE-A-1457182 describes a homogenizer comprising a rotor with radial studs and / or ribs attached to the surface and a stator which is provided with radially arranged ribs and / or studs.
  • the present invention is therefore based on the object of providing a homogenizer with which a diesel fuel / water emulsion can be produced without such disadvantages.
  • the width of the grinding gap between the stator and rotor is preferably constant.
  • the constant width can be set as required.
  • the speed of the rotor is in the range customary for rotors of homogenizers, preferably in the range of 2500-5000 rpm.
  • the shaft exiting on one side is sealed with a sealing ring which is reinforced on the unpressurized side by a Teflon ring.
  • the adjoining surfaces of the Simmerring and the Teflon ring are preferably matched to one another.
  • the homogenizer has one or more, preferably two, feed lines for the substances to be introduced.
  • the homogenizer according to the invention is suitable for producing an emulsion from diesel fuel and water.
  • the water content can be selected depending on the diesel fuel used, preferably it is 10-20%, based on the total volume of the emulsion.
  • To produce such a diesel fuel and water are introduced into the homogenizer under pressure in the range of 0.25 bar to 25 bar.
  • the emulsion obtained then has a particle size of 1 ⁇ m and smaller. Their service life is approx. 8 minutes.
  • the service life of the emulsion can be extended to several days if a surfactant, preferably with an HLB value of about 8, is added to the emulsion or already when the emulsion is being prepared in the homogenizer.
  • the amount of the surfactant is advantageously 0.1-1%, based on the total volume of the emulsion.
  • a similar extension of the service life of the emulsion is achieved if the biocatalyst Bioclean (available from Shieer Biotechnology GmbH) is added instead of the surfactant. Conveniently, its amount is 0.1%, based on the volume of the water used. It is also advantageous to use the surfactant and the biocatalyst together. It is also advantageous to add a commercially available ion stabilizer.
  • An emulsion produced according to the invention can therefore be stored temporarily because of its long service life and does not need to be used immediately. It can also be burned in the engine with virtually no residue. It also leads to fuel savings of up to 15% and significantly reduces wear on piston rings and valves.
  • the homogenizer according to the invention can be attached directly to the engine of the diesel motor vehicle. It is also suitable for installation in boiler combustion plants. It is also used in all areas where long-term resistant emulsions or suspensions are required, such as in the manufacture of cosmetics, pharmaceuticals and food.
  • the homogenizer according to the invention makes it possible to convert diesel fuel into a form even without the addition of water, the combustion and emission values of which are favorable.

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  • Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
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  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft einen Homogenisator und seine Verwendung.
  • Ein Homogenisator ist aus dem deutschen Gebrauchsmuster G 8912938.5 bekannt. Dieses umfaßt einen Stator, einen Rotor und eine den Rotor aufnehmende Welle. Stator und Rotor sind zylindrisch ausgebildet und ihre zueinander gerichteten Oberflächen weisen parallel zur Welle, also in axialer Richtung, verlaufende Nuten und mit Bohrungen versehene Stege auf, wobei die Bohrungen in regelmäßigen Abständen und bei nebeneinanderliegenden Stegen jeweils um die Hälfte ihres Abstandes voneinander versetzt angebracht sind. Der Homogenisator soll sich zur Herstellung einer Emulsion aus Dieselkraftstoff und Wasser eignen, deren Partikelgröße 1 µm nicht übersteigt und die eine Standzeit von ca. 10 min aufweist.
  • Es hat sich gezeigt, daß diese Werte mit dem angesprochenen Homogenisator nicht erreicht werden können. Vielmehr liegt die erreichte Partikelgröße im Bereich von 20-30 µm und die Standzeit beträgt 0,5 min. Eine solche Emulsion ist ungünstig hinsichtlich ihrer Verbrennung und der dabei entstehenden Emissionswerte.
  • DE-A-1457182 beschreibt einen Homogenisator, umfassend einen Rotor mit radialen, an der Oberfläche angebrachten Noppen und/oder Rippen und einem Stator, der mit radial angeordneten Rippen und/oder Noppen versehen ist.
  • Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen Homogenisator bereitzustellen, mit dem eine Dieselkraftstoff-Wasser-Emulsion ohne solche Nachteile hergestellt werden kann.
  • Erfindungsgemäß wird dies mit dem eingangs erwähnten Homogenisator dadurch erreicht, daß die Nuten und Stege quer zur Welle, also radial-verlaufend, angebracht sind.
  • Im erfindungsgemäßen Homogenisator ist die Breite des Mahlspalts zwischen Stator und Rotor vorzugsweise konstant. In besonders bevorzugter Ausführungsform kann die konstante Breite je nach Bedarf eingestellt werden.
  • Im erfindungsgemäßen Homogenisator liegt die Drehzahl des Rotors im für Rotoren von Homogenisatoren üblichen Bereich, vorzugsweise im Bereich von 2500-5000 Upm.
  • Erfindungsgemäß ist bei dem Homogenisator die einseitig austretende Welle mit einem Simmerring abgedichtet, der auf der drucklosen Seite durch einen Teflonring verstärkt ist. Vorzugsweise sind die aneinandergrenzenden Oberflächen des Simmerrings und des Teflonrings passend aufeinander abgestimmt. Erfindungsgemäß weist der Homogenisator eine oder mehrere, vorzugsweise zwei Zuführungsleitungen für die einzubringenden Stoffe auf.
  • Der erfindungsgemäße Homogenisator eignet sich zur Herstellung einer Emulsion aus Dieselkraftstoff und Wasser. Der Wasseranteil kann je nach verwendetem Dieselkraftstoff gewählt werden, vorzugsweise beträgt er 10-20%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Emulsion. Zur Herstellung einer solchen werden Dieselkraftstoff und Wasser unter Druck im Bereich von 0,25 bar bis 25 bar in den Homogenisator eingeleitet. Die erhaltene Emulsion weist dann eine Partikelgröße von 1 µm und kleiner auf. Ihre Standzeit liegt bei ca. 8 min.
  • Es hat sich gezeigt, daß die Standzeit der Emulsion auf mehrere Tage verlängert werden kann, wenn ein Tensid, vorzugsweise mit einem HLB-Wert von ca. 8, der Emulsion oder bereits bei Herstellung der Emulsion im Homogenisator zugegeben wird. Günstigerweise beträgt die Menge des Tensids 0,1-1%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Emulsion.
  • Eine ähnliche Verlängerung der Standzeit der Emulsion wird erreicht, wenn anstelle des Tensids der Biokatalysator Bioclean (erhältlich bei der Firma Shieer Biotechnology GmbH) zugegeben wird. Günstigerweise beträgt seine Menge 0,1%, bezogen auf das Volumen des eingesetzten Wassers. Von Vorteil ist es auch, das Tensid und den Biokatalysator gemeinsam einzusetzen. Ferner ist es günstig, einen handelsüblichen Ionenstabilisator beizugeben.
  • Eine erfindungsgemäß hergestellte Emulsion kann also aufgrund ihrer langen Standzeit zwischengelagert werden und braucht nicht sofort verwendet werden. Ferner kann sie nahezu rückstandsfrei im Motor verbrannt werden. Auch führt sie zu einer Brennstoffersparnis von bis zu 15% und vermindert erheblich den Verschleiß an Kolbenringen und Ventilen.
  • Der erfindungsgemäße Homogenisator kann direkt am Motor des Dieselkraftfahrzeuges angebracht werden. Auch eignet er sich zur Installation in Kesselbrennanlagen Darüberhinaus findet er in allen Bereichen Anwendung, in denen langzeitbeständige Emulsionen oder Suspensionen gefordert sind, wie in der Kosmetik- , Arzneimittel- und Lebensmittelherstellung.
  • Ergänzend ist darauf hinzuweisen, daß es der erfindungsgemäße Homogenisator ermöglicht, Dieselkraftstoff auch ohne Wasserzugabe in eine Form zu überführen, deren Verbrennungs- und Emissionswerte günstig sind.
  • Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Homogenisators ist in den beigefügten Figuren gezeigt. Dabei zeigt Blatt 1/10 eine Übersichtszeichnung des Homogenisators, Blätter 2/10 - 4/10 den Stator mit Oberflächenstruktur Blätter 5/10 - 7/10 den Rotor mit Oberflächenstruktur, Blätter 8/10, 9/10 Flansch, Eintrittsseite und Blatt 10/10 Flansch, Austrittsseite.
    Figure imgb0001
    • E
    EINLASS
    A
    AUSLASS
    1
    ROTOR
    2
    STATOR
    3
    FLANSCH AUSTRITTSSEITE
    4
    FLANSCH EINTRITTSSEITE
    5
    FUSS
    6
    KUPPLUNG ROTEX 38 AI.D
    7
    INNENSECHSKANTSCHRAUBE M16x70 (12x)
    8
    DICHTRING CU 54/49/8
    9
    STOPFEN 2"
    10
    DICHTRING CU 50/42/2.5
    11
    EO-ROHRVERSCHRAUBUNG NW 35
    12
    SIMMERRING 62/38/10 BA MIT STUTZRING VITON (1x)
    13
    SIMMERRING 90/70/10 BA MIT STUTZRING VITON (2x)
    14
    NADELAXIALKUGELLAGER NKX 50 (2x)
    15
    INNENRING IR 45/50/25
    16
    O-RING 120x5.3 VITON (2x)
    17
    KEGEL-SCHMIERNIPPEL AM 10x1

Claims (10)

  1. Homogenisator, umfassend Stator, Rotor und den Rotor aufnehmende Welle, wobei Stator und Rotor zylindrisch ausgebildet sind und ihre zueinander gerichteten Oberflächen Nuten und mit Bohrungen versehene Stege aufweisen, wobei die Bohrungen in regelmäßigen Abständen und bei nebeneinanderliegenden Stegen jeweils um die Hälfte ihres Abstandes voneinander versetzt angebracht sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten und Stege radial-verlaufend angebracht sind.
  2. Homogenisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Mahlspalts zwischen Stator und Rotor konstant ist.
  3. Homogenisator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konstante Breite des Mahlspalts je nach Bedarf eingestellt werden kann.
  4. Homogenisator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehzahl des Rotors im Bereich von 2500 Upm bis 5000 Upm liegt.
  5. Verwendung des Homogenisators nach einem der Ansprüche 1 bis 4 zur Herstellung einer Emulsion aus Dieselkraftstoff und Wasser.
  6. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Emulsion ein Tensid mit einem HLB-Wert von ca. 8 zugegeben wird.
  7. Verwendung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Tensids 0,1 bis 1%, bezogen auf das Gesamtvolumen der Emulsion, beträgt.
  8. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Emulsion der Biokatalysator Bioclean zugegeben wird.
  9. Verwendung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Menge des Biokatalysators 0,1%, bezogen auf das Volumen des eingesetzten Wassers beträgt.
  10. Verwendung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zur Herstellung der Emulsion das Tensid nach Anspruch 6 und der Biokatalysator nach Anspruch 8 gemeinsam zugegeben werden.
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