EP0648537A1 - Dispersing apparatus for fluid material mixtures - Google Patents

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EP0648537A1
EP0648537A1 EP93810719A EP93810719A EP0648537A1 EP 0648537 A1 EP0648537 A1 EP 0648537A1 EP 93810719 A EP93810719 A EP 93810719A EP 93810719 A EP93810719 A EP 93810719A EP 0648537 A1 EP0648537 A1 EP 0648537A1
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EP
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teeth
rotor
working gap
ring
organ
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Friedrich Niens
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KINEMATICA AG
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KINEMATICA AG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C18/00—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments
    • B02C18/06—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments with rotating knives
    • B02C18/062—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments with rotating knives with rotor elements extending axially in close radial proximity of a concentrically arranged slotted or perforated ring
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F31/00—Mixers with shaking, oscillating, or vibrating mechanisms
    • B01F31/80—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations
    • B01F31/83—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations comprising a supplementary stirring element
    • B01F31/831—Mixing by means of high-frequency vibrations above one kHz, e.g. ultrasonic vibrations comprising a supplementary stirring element the vibrations being generated by the rotation of the stirring element

Definitions

  • the present invention relates to a device for the kinematic high-frequency treatment of a substance or mixture of substances according to the preamble of claim 1.
  • a device for the kinematic high-frequency treatment of a substance or mixture of substances according to the preamble of claim 1.
  • Such a device is known from CH-A-604 894, in which still further devices relating to the prior art are treated.
  • CH-A-604 894 With these and other known devices according to the prior art, it is assumed that emulsions and suspensions can be processed or produced with the same devices.
  • Practice in recent years has shown, however, that with the increasing demands, this idea of a universally applicable machine can no longer be maintained.
  • the increased requirements inevitably lead to a separation of the structural design of the apparatus necessary or suitable for the respective intended use, with regard to the physical properties of the material to be shredded.
  • a rotor 1 which runs at high speed within a stator 2, is used to generate the kinematic high frequency according to the prior art mentioned at the outset.
  • the case shown in FIGS. 1, 2 and 3 represents the simplest form of a kinematic high-frequency generator.
  • Several rotor rings can also run within several stator rings with a graduated diameter, and several generators, that is to say stators and rotors, can also run one behind the other be switched.
  • the stator as its name suggests, is generally fixed, it can also be rotatable in special arrangements and then rotate in the opposite direction to the rotor.
  • the gap 6 is double wedge-shaped in this example, the outer surface 7 of tooth 3 of the rotor 1 being straight, while the stator teeth 8 have an inner surface 9, which consist of two partial surfaces 9a and 9b which run towards each other at an obtuse angle and thus, together with the outer surface of the rotor 1, result in wedges tapering towards the center.
  • the inner surfaces 9a and 9b are bounded on the outside by the edges 58, so that each tooth 3 has two outer edges 58. This also applies to all of the following exemplary embodiments. This also applies to most rotor outer surfaces.
  • FIG. 1 shows the same stator ring 5 as in FIG. 2 with the teeth 8 and with the two outer surfaces 9a and 9b, while the rotor 10 is shown as a plate with a rectangular end face 11. Since both the stator teeth 8 and the rotor 10 are formed symmetrically, the direction of rotation, indicated by the double arrow 12, does not matter.
  • FIG. 4b A variant of FIG. 4a is shown in FIG. 4b, in which the teeth 13 have inner surfaces 14 which are slightly cambered and which have approximately the same wedge effect as the teeth 8 in FIG. 4a.
  • the rotor is the same as in Fig. 4a.
  • the rotor is the same as in FIG. 4a, while the stator teeth 15 only have an inner surface 17 which extends in a wedge shape with respect to the outer surface 16, all teeth 15 of the ring gear being arranged in the same direction.
  • Arrow 18 indicates the direction of rotation in the direction of increasing tooth thickness.
  • the stator ring of FIG. 4d is a variant of that of FIG. 4c, in which the inner surface 18 of the tooth 19 does not run in a straight line, but is curved, although it should be noted, see arrow 20, that the direction of rotation of the rotor compared to that of Figure 4c is reversed to achieve the necessary wedge effect.
  • the inner surface 21 of the stator tooth 22 is arranged tangentially, i. H. perpendicular to the radius passing through its center.
  • the wedge effect arises from the fact that the working gap between the effective narrow side 23 of the rotor 10 and the inner surface 21 of the stator tooth always forms an angle, with the exception of the position shown in FIG. 4e, in which the center line of the rotor passes through the center of the Inner surface 21 goes.
  • the direction of rotation of the rotor also plays no role here, since both the effective narrow side 23 of the rotor and the inner surface 21 of the stator are symmetrical.
  • a toothed ring 25 consisting of teeth 24 with a slightly trapezoidal cross section is drawn in as the rotor, the outer surfaces 26 of the teeth being aligned tangentially and even.
  • the teeth 27 of the stator form a variant of the teeth 8 or 13 in that the effective inner surface 28 consists of two concave sides 28a and 28b converging in the middle. Since the inner surface is symmetrical, the direction of rotation of the rotor is irrelevant.
  • the rotor is the same as in FIG. 4f, while the stator teeth 29 have a composite effective inner surface which consists of a flat, tangentially oriented partial surface 29a and an angled partial surface 29b.
  • the stator teeth 29 have a composite effective inner surface which consists of a flat, tangentially oriented partial surface 29a and an angled partial surface 29b.
  • Fig. 5a-5g indicate that the reversal of the tooth shapes of the rotor and stator teeth is entirely possible within the scope of this invention.
  • Fig. 5a largely corresponds to Fig. 4a in that the stator teeth 31 are slightly trapezoidal with an effective inner surface 32 which is arranged tangentially.
  • the teeth 33 of the rotor ring 34 have the same effective surface 36 as the teeth 8 in FIG. 4a. The effect is essentially the same and the sense of rotation is irrelevant here.
  • FIG. 5b is the same as in FIG. 4b and has the same stator teeth 31 and rotor teeth 7 which correspond to the stator teeth 13 in FIG. 4b.
  • FIG. 5c corresponds accordingly to FIG. 4f and has the stator teeth 31, while the rotor teeth 38 correspond to the stator teeth 27.
  • the arrangement according to FIG. 5d largely corresponds to the arrangement 4e and has the stator teeth 31, while the rotor teeth 39 with their effective outer surface 40 have a similar mode of operation as the rotor teeth with the active outer surface 23.
  • FIG. 5e largely corresponds to that of FIG. 4c with the stator teeth 31 with a tangentially arranged effective surface 32, while the effective outer surface 41 of the rotor teeth 42 forms an angle with respect to the effective inner surface 32 of the stator teeth.
  • this arrangement is particularly suitable for processing liquid / liquid mixtures, while the direction of rotation should advantageously be reversed for processing solid / liquid mixtures.
  • the arrangement according to FIG. 5g corresponds to the arrangement according to FIG. 4g, the effective outer surface 47 of rotor tooth 48 consisting of a tangentially arranged partial surface and an angled partial surface, as in the case of stator teeth 29 from FIG. 4g.
  • a solid / liquid mixture can also preferably be processed here.
  • FIG. 6a-6e various rotor shapes are shown as a selection, while the stator 2 in the present exemplary embodiment according to FIG. 6 is always the same. As can be seen, all shapes according to FIG. 6 are shown in section.
  • Figure 6a shows one of the simplest forms of a rotor, i. H. Rotor 10 according to FIGS. 4a-e. This rotor shape is also shown in a top view in FIG. 7a, this rotor having four edges 10a of identical design.
  • the rotor 49 according to FIG. 6b can also be used as a modification thereof, which additionally has tips 50 at the bottom which taper to a point.
  • the rotor 3 according to FIG. 6c largely corresponds to that of FIG. 3 and can also be used instead of rotor 10.
  • FIG. 6d in variation to the rotor 3 from FIG. 6c, a rotor 51 is indicated, which has recesses 52 on its outside in order to increase the cutting effect.
  • FIGS. 6b and 6d shows a combination of the shapes from FIGS. 6b and 6d, rotor 53 having the recesses 52 and the tips 50.
  • FIG. 7a, b, c, d different cross sections of the rotors are indicated, with a rhombic cross section of rotor 54 in FIG. 7b, a tapering cross section of rotor 55 in FIG. 7c and with rounded narrow sides 56 in Rotor 57 in Fig. 7d.

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Abstract

The apparatus for the kinematic high-frequency treatment of a material or material mixture is arranged in the form of a cylindrical arrangement of at least two comminuting-member rings seated on holders, surrounding one another and rotatable in opposite directions relative to one another, the outer comminuting-member ring (5) having teeth (8) and the inner comminuting-member ring (3) having at least two outer faces (7), and a working gap (6) being defined between the inner faces of the teeth and the outer faces of the inner comminuting-member ring. The inner faces (9a, 9b) of the teeth (8) and the outer faces (7) of the inner comminuting-member ring (3) each have two edges (58 and 10a), and the working gap (6) has, at least in places, non-parallel regions. Such an apparatus results in a higher efficiency than previously known apparatuses and, above all, in the case of solid/liquid systems, solid fractions can be processed with larger diameters and without prior coarse grinding. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur kinematischen Hochfrequenzbehandlung eines Stoffes oder Stoffgemisches gemäss Oberbegriff von Patentanspruch 1. Eine solche Vorrichtung ist aus der CH-A-604 894 bekannt, in der noch weitere Vorrichtungen zum Stand der Technik behandelt werden. Bei diesen und anderen bekannten Vorrichtungen gemäss Stand der Technik wird davon ausgegangen, dass sich Emulsionen und Suspensionen mit gleichen Vorrichtungen bearbeiten bzw. herstellen lassen. Die Praxis der letzten Jahre hat aber gezeigt, dass bei den steigenden Anforderungen sich dieser Gedanke einer universell einsetzbaren Maschine nicht mehr aufrecht erhalten lässt. Die erhöhten Anforderungen führen zwangsläufig zu einer Trennung des konstruktiven Aufbaus der für den jeweiligen Verwendungszweck notwendigen oder geeigneten Apparate, im Hinblick auf die physikalischen Eigenschaften des zu zerkleinernden Materials. Dies gilt insbesondere für die Trennung der Verfahren zur Herstellung einer Emulsion oder Suspension, d. h. von fest/flüssig- und flüssig/flüssig-Systemen. Mit den Vorrichtungen gemäss Stand der Technik wurde zwar beides erreicht, aber nur bis zu einer begrenzten Endfeinheit. Eine Optimierung für eine bestimmte Anforderung führt unter Umständen zu einer Verschlechterung für andere Verhältnisse. So führt beispielsweise die Erhöhung der Drehzahl mit vorbekannten Vorrichtungen zu einer Verschlechterung der Ergebnisse bei fest/flüssig-Systemen, da die festen Anteile von den rotierenden Werkzeugen nicht mehr richtig erfasst und zerkleinert werden können.The present invention relates to a device for the kinematic high-frequency treatment of a substance or mixture of substances according to the preamble of claim 1. Such a device is known from CH-A-604 894, in which still further devices relating to the prior art are treated. With these and other known devices according to the prior art, it is assumed that emulsions and suspensions can be processed or produced with the same devices. Practice in recent years has shown, however, that with the increasing demands, this idea of a universally applicable machine can no longer be maintained. The increased requirements inevitably lead to a separation of the structural design of the apparatus necessary or suitable for the respective intended use, with regard to the physical properties of the material to be shredded. This applies in particular to the separation of the processes for the preparation of an emulsion or suspension, i. H. of solid / liquid and liquid / liquid systems. Both were achieved with the devices according to the prior art, but only to a limited final fineness. Optimization for a specific requirement can lead to a deterioration for other conditions. For example, increasing the speed with previously known devices leads to a deterioration in the results for solid / liquid systems, since the fixed parts can no longer be correctly grasped and comminuted by the rotating tools.

Es ist von diesem Stand der Technik ausgehend Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung anzugeben, die es gestattet, insbesondere bei fest/flüssig-Systemen die Festanteile mit grösseren Durchmessern ohne vorherige Grobmahlung zu verarbeiten und des weiteren einen besseren Wirkungsgrad als bei vorbekannten Vorrichtungen zu erzielen. Diese Aufgabe wird mit einer in den Patentansprüchen definierten Vorrichtung gelöst. Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.Starting from this prior art, it is an object of the present invention to provide a device which, in particular in the case of solid / liquid systems, permits the solid components with larger diameters without prior coarse grinding to process and furthermore to achieve a better efficiency than with previously known devices. This object is achieved with a device defined in the claims. Further advantages and possible uses are disclosed in the dependent claims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert.

  • Fig. 1 zeigt eine Draufsicht auf einen Generator,
  • Fig. 2 zeigt eine Ansicht des Stators von Fig. 1,
  • Fig. 3 zeigt eine Ansicht des Rotors von Fig. 1,
  • die Fig. 4a - g zeigen schematisch verschiedene Anordnungen von Rotoren und Statoren,
  • die Fig. 5a - g zeigen schematisch weitere Anordnungen von Rotoren und Statoren sowie deren Verwendungsmöglichkeiten,
  • die Fig. 6a - e zeigen im Schnitt verschiedene Rotoren, und
  • die Fig. 7a - d zeigen in Draufsicht und schematisch verschiedene Rotoren.
The invention is explained in more detail below with reference to a drawing of exemplary embodiments.
  • 1 shows a plan view of a generator,
  • Fig. 2 shows a view of the stator of Fig. 1,
  • 3 shows a view of the rotor of FIG. 1,
  • 4a-g show schematically different arrangements of rotors and stators,
  • 5a-g schematically show further arrangements of rotors and stators and their possible uses,
  • 6a-e show different rotors in section, and
  • 7a-d show a top view and schematically different rotors.

Zur Erzeugung der kinematischen Hochfrequenz gemäss dem eingangs erwähnten Stand der Technik dient im Prinzip ein Rotor 1, der innerhalb eines Stators 2 mit hoher Geschwindigkeit läuft. Der in den Fig. 1, 2, und 3 gezeigte Fall stellt die einfachste Form eines kinematischen Hochfrequenz-Generators dar. Es können auch mehrere Rotorkränze innerhalb mehrerer Statorkränze mit abgestuftem Durchmesser laufen, und es können auch mehrere Generatoren, also Statoren und Rotoren, hintereinander geschaltet werden. Obwohl der Stator, wie sein Name aussagt, im allgemeinen fest ist, kann er auch in speziellen Anordnungen drehbar sein und dann gegensinnig zum Rotor rotieren.In principle, a rotor 1, which runs at high speed within a stator 2, is used to generate the kinematic high frequency according to the prior art mentioned at the outset. The case shown in FIGS. 1, 2 and 3 represents the simplest form of a kinematic high-frequency generator. Several rotor rings can also run within several stator rings with a graduated diameter, and several generators, that is to say stators and rotors, can also run one behind the other be switched. Although the stator, as its name suggests, is generally fixed, it can also be rotatable in special arrangements and then rotate in the opposite direction to the rotor.

Im allgemeinen ergeben sich durch die rasche Vorbeiführung des Rotorflügels bzw. eines Rotorzahnes 3 an einem Spalt 4 des Statorkranzes 5 Scher-, Prall- und Schneideffekte sowie eine sehr starke Kavitationswirkung. Dadurch können Feststoffe zerkleinert, suspendiert oder nicht mischbare mehrphasige flüssige Systeme emulgiert werden. Unter Umständen sind auch normale Homogenisationen oder Begasungen möglich. Wie bereits eingangs erwähnt, verursachen die immer höher werdenden Anforderungen eine Spezialisierung der verschiedenen Vorrichtungen, die insbesondere bei der Verarbeitung von fest/flüssig-Systemen ins Gewicht fallen. In Untersuchungen wurde festgestellt, dass bei fest/flüssig-Systemen die Anzahl der Kanten der Statorzähne und die Drehzahl entscheidend sind, während bei flüssig/flüssig-Systemen der Abstand zwischen dem drehenden und stehenden oder entgegengesetzt rotierenden Werkzeugteil ausschlaggebend ist. Ein wesentlicher Erfindungsgedanke ist nun festgestellt zu haben, dass es für die Verarbeitung von fest/flüssig-Systemen wesentlich ist, dass der sich durch die Relativbewegung zwischen dem Stator und Rotor ergebende Arbeitsspalt 6 eine von der parallelen abweichende Form aufweisen soll.In general, the rapid passage of the rotor blade or a rotor tooth 3 past a gap 4 of the stator ring 5 results in shear, impact and cutting effects as well as a very strong cavitation effect. This enables solids to be crushed, suspended or immiscible, multi-phase liquid systems to be emulsified. Normal homogenizations or fumigation may also be possible. As already mentioned at the beginning, the ever increasing requirements cause a specialization of the various devices, which are particularly important in the processing of solid / liquid systems. Studies have shown that the number of edges of the stator teeth and the speed are decisive in the case of solid / liquid systems, while the distance between the rotating and stationary or counter-rotating tool part is decisive in the case of liquid / liquid systems. An essential idea of the invention has now been established that it is essential for the processing of solid / liquid systems that the working gap 6 resulting from the relative movement between the stator and rotor should have a shape deviating from the parallel.

In der einen von vielen möglichen Stator- und Rotoranordnungen gemäss Fig. 1, in Draufsicht gesehen, erkennt man, dass der Spalt 6 in diesem Beispiel doppelt keilförmig ist, wobei die Aussenfläche 7 von Zahn 3 des Rotors 1 geradlinig ist, während die Statorzähne 8 eine Innenfläche 9 aufweisen, die aus zwei unter einem stumpfen Winkel aufeinanderzulaufenden Teilflächen 9a und 9b bestehen und somit zusammen mit der Aussenfläche des Rotors 1 zur Mitte hin sich verjüngende Keile ergeben. Die Innenflächen 9a und 9b werden aussen durch die Kanten 58 begrenzt, so dass jeder Zahn 3 zwei Aussenkanten 58 aufweist. Dies gilt auch für alle nachfolgenden Ausführungsbeispiele. Ausserdem hat dies auch für die meisten Rotor-Aussenflächen Gültigkeit. Durch diese keilförmige Anordnung des jeweiligen Arbeitsspaltes ist es möglich, Festanteile mit grösseren Durchmessern als bei vorbekannten Vorrichtungen ohne vorherige Grobmahlung zu verarbeiten. Dies wurde beispielsweise durch vergleichende Versuche nachgewiesen, wobei Kaffeebohnen und Sojakörner mit einem System gemäss Stand der Technik und einem System gemäss vorliegender Erfindung bearbeitet wurden und wobei bei gleichen Versuchsbedingungen in Bezug auf die Bearbeitungszeit, resultierende Korngrösse und verbleibende unbehandelte Anteile mit dem neuen System wesentlich bessere Ergebnisse erzielt wurden. Bei solchen erfindungsgemässen Systemen, bei denen die Festanteile auch bei grösseren als bisher möglichen Korngrössen eingezogen und gebrochen werden und in vielen Fällen die Vormahlung entfällt, kann die Drehzahl ohne weiteres erhöht werden.In one of the many possible stator and rotor arrangements according to FIG. 1, seen in plan view, it can be seen that the gap 6 is double wedge-shaped in this example, the outer surface 7 of tooth 3 of the rotor 1 being straight, while the stator teeth 8 have an inner surface 9, which consist of two partial surfaces 9a and 9b which run towards each other at an obtuse angle and thus, together with the outer surface of the rotor 1, result in wedges tapering towards the center. The inner surfaces 9a and 9b are bounded on the outside by the edges 58, so that each tooth 3 has two outer edges 58. This also applies to all of the following exemplary embodiments. This also applies to most rotor outer surfaces. This wedge-shaped arrangement of the respective working gap makes it possible to process solid parts with larger diameters than in previously known devices without prior coarse grinding. This was demonstrated, for example, by comparative tests, in which coffee beans and soybeans were processed with a system according to the prior art and a system according to the present invention, and with the same test conditions in terms of processing time, resulting grain size and remaining untreated portions using the new system significantly better Results were achieved. In such systems according to the invention, in which the solid parts are drawn in and broken even with larger than previously possible grain sizes and in many cases pre-grinding is omitted, the speed can be increased without further ado.

Das Prinzip, das anhand von Fig. 1 dargestellt wurde, d. h. die keilförmige Anordnung des Arbeitsspaltes zwischen dem Rotor und Stator, kann auf vielfältige Art verwirklicht werden, wie anhand der Fig. 4 und 5 näher erläutert wird. In Fig. 4a ist der gleiche Statorkranz 5 wie in Fig. 2 mit den Zähnen 8 und mit den beiden Aussenflächen 9a und 9b eingezeichnet, während der Rotor 10 als Platte mit rechteckiger Stirnseite 11 dargestellt ist. Da sowohl die Statorzähne 8 als auch der Rotor 10 symmetrisch ausgebildet sind, spielt die Laufrichtung, durch den Doppelpfeil 12 angegeben, keine Rolle.The principle that was illustrated with reference to Fig. 1, i. H. The wedge-shaped arrangement of the working gap between the rotor and stator can be implemented in a variety of ways, as will be explained in more detail with reference to FIGS. 4 and 5. 4a shows the same stator ring 5 as in FIG. 2 with the teeth 8 and with the two outer surfaces 9a and 9b, while the rotor 10 is shown as a plate with a rectangular end face 11. Since both the stator teeth 8 and the rotor 10 are formed symmetrically, the direction of rotation, indicated by the double arrow 12, does not matter.

In Fig. 4b ist eine Variante zu Fig. 4a eingezeichnet, in der die Zähne 13 Innenflächen 14 aufweisen, die leicht bombiert sind und die annähernd gleiche Keilwirkung entfalten wie die Zähne 8 in Fig. 4a. Der Rotor ist der gleiche wie in Fig. 4a.A variant of FIG. 4a is shown in FIG. 4b, in which the teeth 13 have inner surfaces 14 which are slightly cambered and which have approximately the same wedge effect as the teeth 8 in FIG. 4a. The rotor is the same as in Fig. 4a.

In Fig. 4c ist der Rotor der gleiche wie in Fig. 4a, während die Statorzähne 15 nur eine bezüglich der Aussenfläche 16 keilförmig verlaufende Innenfläche 17 aufweisen, wobei alle Zähne 15 des Zahnkranzes gleichsinnig angeordnet sind. Pfeil 18 deutet den Drehsinn in Richtung zunehmender Zahndicke an.In FIG. 4c, the rotor is the same as in FIG. 4a, while the stator teeth 15 only have an inner surface 17 which extends in a wedge shape with respect to the outer surface 16, all teeth 15 of the ring gear being arranged in the same direction. Arrow 18 indicates the direction of rotation in the direction of increasing tooth thickness.

Der Statorring von Fig. 4d ist eine Variante zu demjenigen von Fig. 4c, in dem die Innenfläche 18 vom Zahn 19 nicht geradlinig verläuft, sondern gekrümmt ist, wobei jedoch zu beachten ist, siehe Pfeil 20, dass die Laufrichtung des Rotors gegenüber derjenigen von Figur 4c umgekehrt ist, um die notwendige Keilwirkung zu erzielen.The stator ring of FIG. 4d is a variant of that of FIG. 4c, in which the inner surface 18 of the tooth 19 does not run in a straight line, but is curved, although it should be noted, see arrow 20, that the direction of rotation of the rotor compared to that of Figure 4c is reversed to achieve the necessary wedge effect.

In Fig. 4e ist die Innnefläche 21 vom Statorzahn 22 tangential angeordnet, d. h. senkrecht zum durch seine Mitte gehenden Radius. In diesem Falle entsteht die Keilwirkung dadurch, dass der Arbeitsspalt zwischen der wirksamen Schmalseite 23 des Rotors 10 und der Innenfläche 21 des Statorzahnes stets einen Winkel bilden, mit Ausnahme der in Fig. 4e eingezeichneten Stellung, in der die Mittellinie des Rotors durch den Mittelpunkt der Innenfläche 21 geht. Auch hier spielt der Drehsinn des Rotors keine Rolle, da sowohl die wirksame Schmalseite 23 des Rotors als auch die Innenfläche 21 des Stators symmetrisch ausgebildet sind.In Fig. 4e, the inner surface 21 of the stator tooth 22 is arranged tangentially, i. H. perpendicular to the radius passing through its center. In this case, the wedge effect arises from the fact that the working gap between the effective narrow side 23 of the rotor 10 and the inner surface 21 of the stator tooth always forms an angle, with the exception of the position shown in FIG. 4e, in which the center line of the rotor passes through the center of the Inner surface 21 goes. The direction of rotation of the rotor also plays no role here, since both the effective narrow side 23 of the rotor and the inner surface 21 of the stator are symmetrical.

In Fig. 4f ist als Rotor ein aus im Querschnitt leicht trapezförmigen Zähnen 24 bestehender Zahnkranz 25 eingezeichnet, wobei die Aussenflächen 26 der Zähne tangential ausgerichtet und eben sind. Gegenüber dem Rotor der vorhergehenden Figuren ergibt sich eine erhöhte Anzahl von Kanten. Die Zähne 27 des Stators bilden eine Variante zu den Zähnen 8 oder 13, indem die wirksame Innenfläche 28 aus zwei in der Mitte zusammenlaufenden konkaven Seiten 28a und 28b besteht. Da die Innenfläche symmetrisch ausgebildet ist, spielt die Drehrichtung des Rotors keine Rolle.In FIG. 4f, a toothed ring 25 consisting of teeth 24 with a slightly trapezoidal cross section is drawn in as the rotor, the outer surfaces 26 of the teeth being aligned tangentially and even. There is an increased number of edges compared to the rotor of the previous figures. The teeth 27 of the stator form a variant of the teeth 8 or 13 in that the effective inner surface 28 consists of two concave sides 28a and 28b converging in the middle. Since the inner surface is symmetrical, the direction of rotation of the rotor is irrelevant.

Im Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 4g ist der Rotor derselbe wie in Fig. 4f, während die Statorzähne 29 eine zusammengesetzte wirksame Innenfläche aufweisen, die aus einer ebenen, tangential ausgerichteten Teilfläche 29a und einer abgewinkelten Teilfläche 29b besteht. Bei der mit Pfeil 30 angegebenen Drehrichtung ergibt sich zuerst eine leichte Keilwirkung durch die beiden tangential ausgerichteten Flächen und dann bewirkt das Auseinandergehen der wirksamen Flächen ein Auseinanderreissen des bearbeiteten Gemisches.In the exemplary embodiment according to FIG. 4g, the rotor is the same as in FIG. 4f, while the stator teeth 29 have a composite effective inner surface which consists of a flat, tangentially oriented partial surface 29a and an angled partial surface 29b. In the direction of rotation indicated by arrow 30, there is first a slight wedge effect due to the two tangentially oriented surfaces and then the divergence of the active surfaces causes the processed mixture to tear apart.

In den Fig. 5a - 5g ist angedeutet, dass die Umkehrung der Zahnformen der Rotor- und Statorzähne im Rahmen dieser Erfindung durchaus möglich ist. Fig. 5a entspricht zu einem grossen Teil Fig. 4a, indem die Statorzähne 31 leicht trapezförmig mit einer wirksamen Innenfläche 32 ausgebildet sind, die tangential angeordnet ist. Die Zähne 33 des Rotorkranzes 34 weisen eine gleiche wirksame Fläche 36 auf wie die Zähne 8 in Fig. 4a. Die Wirkung ist im wesentlichen auch die gleiche und der Drehsinn spielt hier keine Rolle.5a-5g indicate that the reversal of the tooth shapes of the rotor and stator teeth is entirely possible within the scope of this invention. Fig. 5a largely corresponds to Fig. 4a in that the stator teeth 31 are slightly trapezoidal with an effective inner surface 32 which is arranged tangentially. The teeth 33 of the rotor ring 34 have the same effective surface 36 as the teeth 8 in FIG. 4a. The effect is essentially the same and the sense of rotation is irrelevant here.

Sinngemäss ist die Anordnung gemäss Fig. 5b dieselbe wie bei Fig. 4b, und weist die selben Statorzähne 31 auf, sowie Rotorzähne 7, die den Statorzähnen 13 in Fig. 4b entsprechen.5b is the same as in FIG. 4b and has the same stator teeth 31 and rotor teeth 7 which correspond to the stator teeth 13 in FIG. 4b.

Fig. 5c entspricht demgemäss Fig. 4f und weist die Statorzähne 31 auf, während die Rotorzähne 38 den Statorzähnen 27 entsprechen.5c corresponds accordingly to FIG. 4f and has the stator teeth 31, while the rotor teeth 38 correspond to the stator teeth 27.

Die Anordnung gemäss Fig. 5d entspricht weitgehend der Anordnung 4e und weist die Statorzähne 31 auf, während die Rotorzähne 39 mit ihrer wirksamen Aussenfläche 40 eine ähnliche Wirkungsweise aufweisen wie die Rotorzähne mit der wirksamen Aussenfläche 23.The arrangement according to FIG. 5d largely corresponds to the arrangement 4e and has the stator teeth 31, while the rotor teeth 39 with their effective outer surface 40 have a similar mode of operation as the rotor teeth with the active outer surface 23.

Die Anordnung gemäss Fig. 5e entspricht weitgehend derjenigen von Fig. 4c mit den Statorzähnen 31 mit tangential angeordneter wirksamer Fläche 32, während die wirksame Aussenfläche 41 der Rotorzähne 42 in Bezug auf die wirksame Innenfläche 32 der Statorzähne einen Winkel bildet. In der Drehrichtung gemäss Pfeil 43 eignet sich diese Anordnung besonders für die Bearbeitung von flüssig/flüssig-Gemischen, während für die Bearbeitung von fest/flüssig-Gemischen der Drehsinn vorteilhafterweise umgekehrt sein sollte.The arrangement according to FIG. 5e largely corresponds to that of FIG. 4c with the stator teeth 31 with a tangentially arranged effective surface 32, while the effective outer surface 41 of the rotor teeth 42 forms an angle with respect to the effective inner surface 32 of the stator teeth. In the direction of rotation according to arrow 43, this arrangement is particularly suitable for processing liquid / liquid mixtures, while the direction of rotation should advantageously be reversed for processing solid / liquid mixtures.

Dies trifft auch bei der Variante gemäss Fig. 5f zu, bei der die wirksame Aussenfläche 44 vom Rotorzahn 45 eine konkave Wölbung aufweist, jedoch die eine Vorderkante einen kleineren Abstand vom Stator aufweist als die andere. Bei dem mit dem Pfeil 46 angedeuteten Drehsinn kann vorzugsweise ein fest/flüssig-Gemisch verarbeitet werden.This also applies to the variant according to FIG. 5f, in which the effective outer surface 44 of the rotor tooth 45 has a concave curvature, but one front edge is at a smaller distance from the stator than the other. With the direction of rotation indicated by arrow 46, a solid / liquid mixture can preferably be processed.

Die Anordnung gemäss Fig. 5g entspricht der Anordnung gemäss Fig. 4g, wobei die wirksame Aussenfläche 47 von Rotorzahn 48 aus einer tangential angeordneten Teilfläche und einer dazu abgewinkelten Teilfläche besteht, wie bei den Statorzähnen 29 von Fig. 4g. Im angegebenen Drehsinn ist auch hier vorzugsweise ein fest/flüssig-Gemisch bearbeitbar.The arrangement according to FIG. 5g corresponds to the arrangement according to FIG. 4g, the effective outer surface 47 of rotor tooth 48 consisting of a tangentially arranged partial surface and an angled partial surface, as in the case of stator teeth 29 from FIG. 4g. In the specified direction of rotation, a solid / liquid mixture can also preferably be processed here.

In den Fig. 4a - 4g sowie 5a - 5g wurde nur die Form des Arbeitsspaltes beschrieben, d. h. des Spaltes, der sich bei der Rotation zwichen der wirksamen Innenfläche des Stators und der wirksamen Aussenfläche des Rotors ergibt. Die Ausgestaltung dieses Spaltes hat zwar einen wesentlichen Einfluss auf die Bearbeitung des Gutes bzw. auf die Ausbeute und Beschaffenheit des bearbeiteten Gutes und auf den Wirkungsgrad der Vorrichtung, doch spielen selbstverständlich noch andere Faktoren eine grosse Rolle.4a-4g and 5a-5g only the shape of the working gap has been described, ie the gap which results from the rotation between the effective inner surface of the stator and the effective outer surface of the rotor. The design of this gap has a significant influence on the processing of the good or on the yield and quality of the processed good and on the efficiency of the device, but of course other factors also play a major role.

Einer dieser Faktoren ist die Beschaffenheit der Schneidkanten und ein anderer die Beschaffenheit der jeweiligen Oberflächen, d. h. ob sie rauh oder glatt oder geriffelt oder sonstwie bearbeitet sind. In den Fig. 6a - 6e sind als Auswahl verschiedene Rotorformen dargestellt, während der Stator 2 in vorliegendem Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 6 immer derselbe ist. Wie ersichtlich, sind alle Formen gemäss Fig. 6 im Schnitt dargestellt. In Fig. 6a ist ein der einfachsten Formen eines Rotors dargestellt, d. h. Rotor 10 gemäss den Fig. 4a - e. Diese Rotorform ist auch in Fig. 7a in einer Draufsicht dargestellt, wobei dieser Rotor vier gleich ausgebildete Kanten 10a aufweist.One of these factors is the nature of the cutting edges and another is the nature of the respective surfaces, i.e. H. whether they are rough or smooth or corrugated or otherwise processed. 6a-6e, various rotor shapes are shown as a selection, while the stator 2 in the present exemplary embodiment according to FIG. 6 is always the same. As can be seen, all shapes according to FIG. 6 are shown in section. Figure 6a shows one of the simplest forms of a rotor, i. H. Rotor 10 according to FIGS. 4a-e. This rotor shape is also shown in a top view in FIG. 7a, this rotor having four edges 10a of identical design.

Anstatt Rotor 10 kann auch in Abwandlung davon der Rotor 49 gemäss Fig. 6b verwendet werden, der unten zusätzlich Spitzen 50 aufweist, die spitz zulaufen.Instead of rotor 10, the rotor 49 according to FIG. 6b can also be used as a modification thereof, which additionally has tips 50 at the bottom which taper to a point.

Der Rotor 3 gemäss Fig. 6c entspricht weitgehend demjenigen von Fig. 3 und kann auch anstelle von Rotor 10 verwendet werden.The rotor 3 according to FIG. 6c largely corresponds to that of FIG. 3 and can also be used instead of rotor 10.

In Fig. 6d ist in Variation zum Rotor 3 von Fig. 6c ein Rotor 51 angegeben, der an seiner Aussenseite Ausnehmungen 52 aufweist, um den Schneideffekt zu erhöhen.In FIG. 6d, in variation to the rotor 3 from FIG. 6c, a rotor 51 is indicated, which has recesses 52 on its outside in order to increase the cutting effect.

In Fig. 6e ist eine Kombination der Formen von Fig. 6b und Fig. 6d dargestellt, wobei Rotor 53 die Ausnehmungen 52 und die Spitzen 50 aufweist.6e shows a combination of the shapes from FIGS. 6b and 6d, rotor 53 having the recesses 52 and the tips 50.

In den Fig. 7a, b, c, d sind verschiedene Querschnitte der Rotoren angegeben, mit einem rhombischen Querschnitt von Rotor 54 in Fig. 7b, einem an den Schmalseiten spitz zulaufenden Querschnitt von Rotor 55 in Fig. 7c und mit abgerundeten Schmalseiten 56 in Rotor 57 in Fig. 7d.7a, b, c, d different cross sections of the rotors are indicated, with a rhombic cross section of rotor 54 in FIG. 7b, a tapering cross section of rotor 55 in FIG. 7c and with rounded narrow sides 56 in Rotor 57 in Fig. 7d.

Es ist für einen Fachmann ohne weiteres einsehbar, dass die in den Figuren und in der Beschreibung dargestellten Formen vielfach miteinander kombinierbar und austauschbar sind. Desgleichen ist es auch möglich, in Rotor- oder Statorsegmenten herkömmliche Teile zu verwenden. Wesentlich ist, dass die Wände des Arbeitsspalts zwischen Statorinnenfläche und Rotoraussenfläche nicht-parallel zueinander verlaufen. Aus den Zeichnungen geht ebenfalls hervor, dass alle Statorinnenflächen und die meisten Rotoraussenflächen zwei Kanten aufweisen, um diesen nicht-parallelen Arbeitsspalt zu ergeben.It is readily apparent to a person skilled in the art that the shapes shown in the figures and in the description can be combined and exchanged in many ways. Likewise, it is also possible to use conventional parts in rotor or stator segments. It is essential that the walls of the working gap between the inner surface of the stator and the outer surface of the rotor run non-parallel to one another. The drawings also show that all stator inner surfaces and most rotor outer surfaces have two edges in order to produce this non-parallel working gap.

Claims (10)

Vorrichtung zur kinematischen Hochfrequenzbehandlung eines Stoffes oder Stoffgemisches, in Form einer zylindrischen Anordnung mindestens zweier auf Haltern sitzender, sich umschliessender, relativ zueinander gegenläufig rotierbarer Zerkleinerungsorgankränze, wobei der äussere Zerkleinerungsorgankranz Zähne und der innere Zerkleinerungsorgankranz mindestens zwei Aussenflächen aufweist und zwischen den Innenflächen der Zähne und den Aussenflächen des inneren Zerkleinerungsorgankranzes ein Arbeitsspalt definiert ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenflächen (9, 14, 17, 18, 21, 28, 29a, 29b, 32) der Zähne (8, 13, 15, 19, 22, 27,29, 31) und vorzugsweise auch die Aussenflächen (7, 23, 26, 36, 40, 41, 45, 47) des inneren Zerkleinerungsorgankranzes (3, 10, 25, 35, 37, 38, 39, 42, 44, 48; 49, 51, 53, 54, 55, 57) je zwei Kanten (58; 10a) aufweisen und der Arbeitsspalt (6) mindestens stellenweise nicht-parallele Bereiche aufweist.Device for the kinematic high-frequency treatment of a substance or mixture of substances, in the form of a cylindrical arrangement of at least two crushing organ wreaths which are seated on holders and which surround one another and can rotate in opposite directions, the outer crushing organ crown having teeth and the inner crushing organ crown having at least two outer surfaces and between the inner surfaces of the teeth and the A working gap is defined on the outer surfaces of the inner comminution organ ring, characterized in that the inner surfaces (9, 14, 17, 18, 21, 28, 29a, 29b, 32) of the teeth (8, 13, 15, 19, 22, 27, 29) , 31) and preferably also the outer surfaces (7, 23, 26, 36, 40, 41, 45, 47) of the inner grinding organ ring (3, 10, 25, 35, 37, 38, 39, 42, 44, 48; 49 , 51, 53, 54, 55, 57) each have two edges (58; 10a) and the working gap (6) has non-parallel areas at least in places. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der innere Zerkleinerungsorgankranz, der Rotor (3, 10, 25), Aussenflächen (7, 23, 26) aufweist, die tangential ausgerichtet sind und die Innenflächen (9, 14, 17, 18, 21, 28, 29a, 29b) der Zähne (8, 13, 15, 19, 22, 27, 29) des äusseren Zerkleinerungsorgankranzes entweder tangential (26) oder davon abweichend angeordnet sind, jedoch derart, dass der entstehende Arbeitsspalt (6) nicht-parallel zueinander angeordnete Wände aufweist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the inner grinding organ ring, the rotor (3, 10, 25), has outer surfaces (7, 23, 26) which are oriented tangentially and the inner surfaces (9, 14, 17, 18, 21 , 28, 29a, 29b) of the teeth (8, 13, 15, 19, 22, 27, 29) of the outer grinding organ ring either tangentially (26) or arranged differently, but in such a way that the resulting working gap (6) does not has walls arranged parallel to each other. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Zerkleinerungsorgankranz Zähne (31) aufweist, deren Innenfläche (32) tangential ausgerichtet sind und die Aussenflächen (36, 40, 41, 45, 47) des inneren Zerkleinerungsorgankranzes (35, 37, 38, 39, 42, 44, 48) entweder tangential (40) oder davon abweichend angeordnet sind, jedoch derart, dass der entstehend Arbeitsspalt (6) nichtparallel zueinander angeordnete Wände aufweist.Apparatus according to claim 1, characterized in that the outer grinding organ ring has teeth (31), the inner surface (32) of which is oriented tangentially and the outer surfaces (36, 40, 41, 45, 47) of the inner grinding organ ring (35, 37, 38, 39, 42, 44, 48) are either arranged tangentially (40) or deviate therefrom, however, in such a way that the resulting working gap (6) has walls which are not arranged parallel to one another. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenflächen (9a, 9b, 14, 21, 28a, 28b) der Zähne (8, 13, 27) des äusseren Zerkleinerungsorgankranzes, bzw. die Aussenflächen (36) der Zähne (33, 37, 38,) des inneren Zerkleinerungsorgankranzes zur Zahnmitte hin und den Arbeitsspalt (8) verengend, geradlinig, bombiert oder konkav verlaufen und die mit dazu den Arbeitsspalt bildenden Aussenflächen (23, 40) des inneren Zerkleinerungsorgankranzes, bzw. die Innenflächen (32) des äusseren Zerkleinerungsorgankranzes tangential angeordnet sind.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inner surfaces (9a, 9b, 14, 21, 28a, 28b) of the teeth (8, 13, 27) of the outer grinding organ ring, or the outer surfaces (36) of the teeth (33, 37, 38,) of the inner grinding organ ring towards the center of the tooth and the working gap (8) narrowing, straight, cambered or concave and the outer surfaces (23, 40) of the inner grinding organ ring forming the working gap, or the inner surfaces ( 32) of the outer grinding organ ring are arranged tangentially. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Zähne (15, 19, 29) des äusseren Zerkleinerungsorgankranzes, bzw. der Zähne (39, 42, 48) des inneren Zerkleinerungsorgankranzes an deren beiden Ecken jeweils voneinander verschieden ist.Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the thickness of the teeth (15, 19, 29) of the outer grinding organ ring, or of the teeth (39, 42, 48) of the inner grinding organ ring, is different from each other at their two corners . Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor (1) zwei einander gegenüberliegend angeordnete Zähne (3) aufweist.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the rotor (1) has two teeth (3) arranged opposite one another. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor als hochkant stehende Platte (10, 49, 53, 54, 55, 57) mit rechteckigem (10), rhombischem (54), an den Schmalseiten (55) spitz zulaufendem oder an den Schmalseiten (56) abgerundetem Querschnitt ausgebildet ist.Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the rotor as an upright plate (10, 49, 53, 54, 55, 57) with a rectangular (10), rhombic (54), pointed on the narrow sides (55) tapering or rounded on the narrow sides (56) is formed. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die wirksamen Flächen des Rotors glatt, rauh, geriffelt oder sonstwie bearbeitet sind und/oder Ausnehmungen (52) oder eine Spitze (50) oder Kombinationen davon aufweisen.Device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the effective surfaces of the rotor are smooth, rough, corrugated or otherwise machined and / or have recesses (52) or a tip (50) or combinations thereof. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Bearbeitung von fest/flüssig-Systemen, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor im Sinne eines sich verengenden Arbeitsspaltes (Figuren 4c, d, g) rotiert.Use of the device according to one of claims 1 to 8 for processing solid / liquid systems, characterized in that the rotor rotates in the sense of a narrowing working gap (Figures 4c, d, g). Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8 zur Bearbeitung von flüssig/flüssig-Systemen, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor im Sinne eines sich öffnenden Arbeitsspaltes (Figuren 5e, f, g) rotiert.Use of the device according to one of claims 1 to 8 for processing liquid / liquid systems, characterized in that the rotor rotates in the sense of an opening working gap (Figures 5e, f, g).
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