EP0988887A1 - Homogenizer with protecting device on the rotor - Google Patents

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EP0988887A1
EP0988887A1 EP98116036A EP98116036A EP0988887A1 EP 0988887 A1 EP0988887 A1 EP 0988887A1 EP 98116036 A EP98116036 A EP 98116036A EP 98116036 A EP98116036 A EP 98116036A EP 0988887 A1 EP0988887 A1 EP 0988887A1
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EP
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openings
toothing
homogenizer
rotor
stator
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EP98116036A
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Erwin Seefried
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Vakumix Ruehr- und Homogenisiertechnik AG
Original Assignee
Vakumix Ruehr- und Homogenisiertechnik AG
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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
    • B01F27/271—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

Definitions

  • the invention relates to a homogenizer for homogenizing flowable materials, with a rotor and a stator, the have teeth which are concentric with one another.
  • Homogenizers are among others in pharmaceutical, cosmetic, chemical and food industries for manufacturing of creams, ointments, pastes, mayonnaises and similar products used. They are usually at the bottom of a mixing container arranged in which the substances are mixed and homogenized become.
  • the homogenizer is often used as a rotor-stator dispersing machine trained, but can also be a so-called Circulating agitator to achieve a better pumping effect his.
  • a generic homogenizer is, for example, out DE 195 37 303 A1 known.
  • Homogenizers usually work at high speeds. If hard foreign bodies in the mixture to be processed, in particular Metal parts are included, these can be from the homogenizer be sucked in and damage or destroy it. This is particularly problematic when in the Product to be manufactured powder, pigments or other solids should be mixed in, as these are often metallic Foreign bodies included. It is also possible that in the mixing plant loosen screws, nuts and the like and fall into the homogenizer.
  • the present invention has for its object a To create a homogenizer of the type mentioned that one Protection against damage or destruction by hard Has foreign bodies, this protection the homogenizer performance does not reduce or at least insignificantly.
  • the invention solves this problem in that the rotor is radial a protective toothing on the inside of the first stator toothing with openings one to be kept to the minimum size Foreign objects adapted clear width.
  • the homogenizer has one rotor and one Stator on which rotates relative to each other can be moved.
  • the stator is preferably stationary and the rotor is rotatable, but this is within the scope of the invention not mandatory. Possibly. the stator (e.g. counter to the rotor). The only thing that matters is that rotor and stator rotate relative to each other can to the homogenization and described in more detail below To achieve dispersing effect.
  • the rotor and stator have teeth that are concentric with one another on.
  • toothing denotes any openings in a circumferential wall of the rotor or Stator through which the mix in the homogenizer operation in the radial direction penetrates to the outside.
  • Such an interlocking can create individual openings in an otherwise closed, in have circumferential wall, but often the toothing formed by a on a peripheral portion a plurality of rotor or stator arranged by itself axially extending teeth, the baffles for the homogenized material exhibit. So far in the claims and the description the terms “axial” or "radial” are used, the axial direction is always through the axis of rotation of the rotor Are defined.
  • the technical effect of the concentric gears is the following: that in the usually axial inlet of the homogenizer flowing in is mixed from the radial innermost rotor teeth detected and at a peripheral speed according to the peripheral speed of this Gearing applied. Supported by the centrifugal force (if necessary through separate pump blades in the rotor or the pumping action the gear surfaces) the material is thrown outwards and hits the with high kinetic energy then the following stator teeth. The kinetic energy of the Good is converted into a dispersing effect. Radially outside from this first stator toothing further rotor and connect stator gears if necessary.
  • homogenizer can exert its dispersing effect, he needs at least one rotor and one stator toothing. As explained below, this rotor toothing can also be formed by the protective toothing.
  • homogenizers each two (possibly also have several) rotor and stator teeth, which are arranged concentrically to each other.
  • This protective toothing prevents that in the homogenizer Foreign bodies entering radially outward onto the first stator toothing be thrown and the homogenizer to destroy.
  • the foreign bodies are removed from the protective toothing caught and remain in the rotor, they can be cleaned of the homogenizer can be removed.
  • the clear width of the openings this protective toothing must not be larger than that minimal size of possible foreign bodies whose passage through the interlocking rotor / stator gears one still want to prevent.
  • the largest clear width of the openings of the Protective teeth are often in the range 1 to 5 mm, preferably 2 to 4 mm. It is usually sufficient that Clear width to be dimensioned so that metallic foreign bodies from the size of a screw or nut of thread size M3 be prevented from passing through.
  • the protective toothing according to the invention brings about not a reduction in performance, on the contrary an increase in performance of the homogenizer.
  • the openings of the protective toothing contain wall sections running in the axial direction or Wall surfaces.
  • the openings of the protective teeth be rectangular, with two opposite sides of the rectangle run in the axial direction.
  • This in the axial direction running wall surfaces can with the first stator teeth include an angle that is between 0 and 90 °, preferably between 0 and 60 °, more preferably between 0 and is 40 °.
  • An angle of 0 ° means that at a corresponding Rotary position of the rotor and stator to each other Walls of protective toothing and first stator toothing aligned, i.e. lie in one plane.
  • the intermeshing rotor and stator teeth have depending on the size of the homogenizer axial height of a few centimeters or more. It is therefore preferred that the protective toothing in the axial direction seen at least two, preferably at least three has openings arranged one above the other.
  • a particularly good dispersing effect is obtained and delivery rate of a homogenizer according to the invention, when facing each axial row of openings the rows adjacent in the circumferential direction of the protective toothing is arranged offset from openings in the axial direction.
  • the axial displacement is preferably an amount that half the sum of the axial clear width of an opening and axial thickness of an opening separating two openings in the axial direction Corresponds to web. This means that the Separator between two axially arranged openings at the axial height of the center of an opening in Adjacent row of openings runs circumferentially (see also Fig. 3).
  • the homogenizer according to the invention has one with a hub 2 provided shaft 1 by one in the drawing Drive, not shown, is driven. With wave 1 a rotor 3 rotation test is connected.
  • the rotor 3 has two rotor teeth 4 and 5 concentric with each other.
  • At the inner rotor toothing 4 is the one according to the invention Protective toothing.
  • the homogenizer housing 6 With the homogenizer housing 6 the stator is connected, the two concentric to each other Stator teeth 7, 8 has.
  • One connected to the stator Stator cover 9 covers the rotor 3 on its outer circumference from and simultaneously forms the inlet designated 10 of the homogenizer.
  • the Process of the homogenizer forms. It is with a drain nozzle 12 connected.
  • the homogenizer according to the invention is in an opening on the bottom one used at 13 arranged mixing container.
  • annular channel 14 is provided, which the drain 11 with the Product space of the mixing container 13 connects.
  • Outlet 11 of the homogenizer At low pressure in Outlet 11 of the homogenizer is the sealing ring 16 sealing and the material to be homogenized is conveyed through the nozzle 12.
  • FIG. 2 It can be seen in Fig. 2 that radially inward from the first, i.e. radially innermost stator 7 the inventive Protective toothing 4 is arranged.
  • This protective toothing is formed as a ring, into which (e.g. by means of a laser) Openings of the desired size are cut.
  • the stator gears 7, 8 and the radially outer toothing 5 are formed by rows of axially extending ones individual teeth, as from the synopsis of FIGS. 1 and 2 can be seen.
  • Fig. 3 it can be seen that adjacent axial rows of openings 19 of the protective toothing 4 are arranged offset to one another in the axial direction (cf. for example, the rows labeled 20 and 21). This offset Arrangement of the rows of openings is preferred according to the invention, but not absolutely necessary.
  • Fig. 2 it can be seen that the axially extending wall surfaces 22 of the rotor teeth 5 and 23, 24 of the stator teeth 7, 8 run exactly in the radial direction, i.e. parallel to the axial plane indicated at 25.
  • these wall surfaces 22, 23, 24 also relative to the radial direction be inclined to a higher pumping and / or dispersing effect to achieve.
  • the wall surfaces 26 running in the axial direction are the protective toothing 4 with respect to the radial direction (or Axial plane) inclined by an angle ⁇ indicated at 27 arranged.
  • the following table shows the increase in performance achieved by the protective toothing according to the invention compared to a conventional homogenizer which has no facilities for protection against foreign body entry.
  • the experiments were carried out with concentrated aqueous sorbitol solution (70% by weight sorbitol, 30% by weight water).
  • the table shows the factors around which the delivery rate of a homogenizer according to the invention different operating conditions compared to a conventional one Homogenizer (shown in Fig. 4) increased.
  • the conventional one Homogenizer has no protective teeth on which Pump wing 18 closes the first one radially on the outside Stator teeth 7 on. You can see that on average the output increased by about a third.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • Chemical And Physical Treatments For Wood And The Like (AREA)
  • Rotary Pumps (AREA)
  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)

Abstract

A homogenizer for liquids and semi-liquids has a rotor (3) and a stator which have opposing concentric teeth (4, 5, 7, 8). Before the first stator teeth (7), the rotor (3) has an inner radial protective tooth (4) with rectangular openings (19) whose dimensions are equal to the minimum size of the foreign bodies to be excluded. The openings (19) have axially oriented wall surroundings (23, 26). In the first stator teeth array, the wall surfaces describe an angle of 0-90 degrees , preferably 0-40 degrees . The protective tooth (4) openings (19) are rectangular. In the axial direction, the protective tooth (4) has at least two, preferably three openings (19) on top of each other. Each axial row (20) of openings (19) is transposed w.r.t. the next axial row (21) of openings (21) by half the width of the opening plus the width of the respective separation crosspiece.

Description

Die Erfindung betrifft einen Homogenisator zum Homogenisieren fließfähiger Stoffe, mit einem Rotor und einem Stator, die zueinander konzentrische Verzahnungen aufweisen.The invention relates to a homogenizer for homogenizing flowable materials, with a rotor and a stator, the have teeth which are concentric with one another.

Homogenisatoren werden u.a. in der pharmazeutischen, kosmetischen, chemischen und Nahrungsmittelindustrie zur Herstellung von Cremes, Salben, Pasten, Mayonnaisen und ähnlichen Produkten verwendet. Sie sind üblicherweise am Boden eines Mischbehälters angeordnet, in dem die Stoffe gemischt und homogenisiert werden. Der Homogenisator ist häufig als Rotor-Stator-Dispergiermaschine ausgebildet, kann aber auch ein sogenanntes Umwälzrührwerk zum Erzielen einer besseren Pumpwirkung sein. Ein gattungsgemäßer Homogenisator ist bspw. aus DE 195 37 303 A1 bekannt.Homogenizers are among others in pharmaceutical, cosmetic, chemical and food industries for manufacturing of creams, ointments, pastes, mayonnaises and similar products used. They are usually at the bottom of a mixing container arranged in which the substances are mixed and homogenized become. The homogenizer is often used as a rotor-stator dispersing machine trained, but can also be a so-called Circulating agitator to achieve a better pumping effect his. A generic homogenizer is, for example, out DE 195 37 303 A1 known.

Homogenisatoren arbeiten üblicherweise mit hohen Drehzahlen. Wenn in der zu bearbeitenden Mischung harte Fremdkörper, insbesondere Metallteile, enthalten sind, können diese vom Homogenisator angesaugt werden und diesen beschädigen oder zerstören. Problematisch ist dies insbesondere dann, wenn in das herzustellende Produkt Pulver, Pigmente oder andere Feststoffe eingemischt werden sollen, da gerade diese häufig metallische Fremdkörper enthalten. Auch ist es möglich, daß sich in der Mischanlage Schrauben, Muttern und dergleichen lösen und in den Homogenisator fallen. Homogenizers usually work at high speeds. If hard foreign bodies in the mixture to be processed, in particular Metal parts are included, these can be from the homogenizer be sucked in and damage or destroy it. This is particularly problematic when in the Product to be manufactured powder, pigments or other solids should be mixed in, as these are often metallic Foreign bodies included. It is also possible that in the mixing plant loosen screws, nuts and the like and fall into the homogenizer.

Aus offenkundiger Vorbenutzung ist es bereits bekannt, vor dem Einlauf des Homogenisators (vorzugsweise kegelförmige) Schutzsiebe anzubringen, die harte Fremdkörper an einem Eintritt in den Homogenisatoreinlauf hindern. Nachteilig daran ist, daß diese Siebe insbesondere viskosem Mischgut einen erheblichen Strömungswiderstand entgegensetzen und die Homogenisatorleistung deutlich vermindern.It is already known from prior prior use the inlet of the homogenizer (preferably conical) To install protective screens, the hard foreign body at one entrance prevent it from entering the homogenizer. The disadvantage of it is that these screens, in particular viscous mix, have a considerable Oppose flow resistance and homogenizer performance decrease significantly.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Homogenisator der eingangs genannten Art zu schaffen, der einen Schutz gegen Beschädigung oder Zerstörung durch harte Fremdkörper aufweist, wobei dieser Schutz die Homogenisatorleistung nicht oder allenfalls unwesentlich mindert.The present invention has for its object a To create a homogenizer of the type mentioned that one Protection against damage or destruction by hard Has foreign bodies, this protection the homogenizer performance does not reduce or at least insignificantly.

Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, daß der Rotor radial innen von der ersten Statorverzahnung eine Schutzverzahnung mit Öffnungen einer an die minimale Größe abzuhaltender Fremdkörper angepaßten lichten Weite aufweist.The invention solves this problem in that the rotor is radial a protective toothing on the inside of the first stator toothing with openings one to be kept to the minimum size Foreign objects adapted clear width.

Zunächst seien einige im Rahmen der Erfindung verwendete Begriffe erläutert. Der Homogenisator weist einen Rotor und einen Stator auf, die relativ zueinander in eine Drehbewegung versetzt werden können. Vorzugsweise ist der Stator ortsfest und der Rotor drehbar, doch ist dies im Rahmen der Erfindung nicht zwingend erforderlich. Ggf. kann auch der Stator (bspw. gegenläufig zum Rotor) verdrehbar sein. Entscheidend ist lediglich, daß sich Rotor und Stator relativ zueinander drehen können, um die unten näher beschriebene Homogenisier- und Dispergierwirkung zu erzielen. First, let's look at some of the terms used in the context of the invention explained. The homogenizer has one rotor and one Stator on which rotates relative to each other can be moved. The stator is preferably stationary and the rotor is rotatable, but this is within the scope of the invention not mandatory. Possibly. the stator (e.g. counter to the rotor). The only thing that matters is that rotor and stator rotate relative to each other can to the homogenization and described in more detail below To achieve dispersing effect.

Rotor und Stator weisen zueinander konzentrische Verzahnungen auf. Der Begriff Verzahnung bezeichnet jegliche Öffnungen in einer in Umfangsrichtung verlaufenden Wand von Rotor bzw. Stator, durch die das Mischgut im Homogenisatorbetrieb in Radialrichtung nach außen durchtritt. Eine solche Verzahnung kann einzelne Öffnungen in einer ansonsten geschlossenen, in umfangsrichtung verlaufende Wand aufweisen, häufig wird jedoch die Verzahnung gebildet durch eine auf einem Umfangsabschnitt von Rotor bzw. Stator angeordnete Vielzahl von sich axial erstreckenden Zähnen, die Prallflächen für das Homogenisiergut aufweisen. Soweit in den Ansprüchen und der Beschreibung die Begriffe "axial" bzw. "radial" verwendet werden, ist die Axialrichtung immer durch die Drehachse des Rotors definiert.The rotor and stator have teeth that are concentric with one another on. The term toothing denotes any openings in a circumferential wall of the rotor or Stator through which the mix in the homogenizer operation in the radial direction penetrates to the outside. Such an interlocking can create individual openings in an otherwise closed, in have circumferential wall, but often the toothing formed by a on a peripheral portion a plurality of rotor or stator arranged by itself axially extending teeth, the baffles for the homogenized material exhibit. So far in the claims and the description the terms "axial" or "radial" are used, the axial direction is always through the axis of rotation of the rotor Are defined.

Die technische Wirkung der zueinander konzentrischen Verzahnungen ist folgende: Das in den üblicherweise axialen Einlauf des Homogenisators einströmende Mischgut wird von der radial innersten Rotorverzahnung erfaßt und mit einer Umfangsgeschwindigkeit entsprechend der Umfangsgeschwindigkeit dieser Verzahnung beaufschlagt. Durch die Zentrifugalkraft (ggf. unterstützt durch separate Pumpflügel im Rotor oder die Pumpwirkung der Verzahnungsflächen) wird das Gut nach außen geschleudert und trifft mit hoher kinetischer Energie auf die dann folgende Statorverzahnung. Die kinetische Energie des Gutes wird so in Dispergierwirkung umgesetzt. Radial außen von dieser ersten Statorverzahnung können sich weitere Rotor- und ggf. Statorverzahnungen anschließen.The technical effect of the concentric gears is the following: that in the usually axial inlet of the homogenizer flowing in is mixed from the radial innermost rotor teeth detected and at a peripheral speed according to the peripheral speed of this Gearing applied. Supported by the centrifugal force (if necessary through separate pump blades in the rotor or the pumping action the gear surfaces) the material is thrown outwards and hits the with high kinetic energy then the following stator teeth. The kinetic energy of the Good is converted into a dispersing effect. Radially outside from this first stator toothing further rotor and connect stator gears if necessary.

Damit der Homogenisator seine Dispergierwirkung ausüben kann, benötigt er wenigstens eine Rotor- und eine Statorverzahnung. Wie nachstehend erläutert, kann diese Rotorverzahnung auch durch die Schutzverzahnung gebildet sein. Bevorzugt sind erfindungsgemäß jedoch Homogenisatoren, die jeweils zwei (u.U. auch mehrere) Rotor- und Statorverzahnungen aufweisen, die konzentrisch zueinander angeordnet sind.So that the homogenizer can exert its dispersing effect, he needs at least one rotor and one stator toothing. As explained below, this rotor toothing can also be formed by the protective toothing. Are preferred according to the invention however, homogenizers, each two (possibly also have several) rotor and stator teeth, which are arranged concentrically to each other.

Häufig ist es erwünscht, die Bewegungsenergie des Rotors nicht nur in Dispergierwirkung, sondern auch in Pumpwirkung zur Förderung des Homogenisiergutes umzusetzen. Dies kann geschehen durch den Einbau zusätzlicher sogenannter Pumpflügel in den Rotor, die eine Pumpwirkung vergleichbar einer Kreiselpumpe ausüben. Eine solche Pumpwirkung kann jedoch zusätzlich oder statt dessen auch durch entsprechend gestaltete Flächen der Rotorverzahnung ausgeübt werden. Vorzugsweise weist die Verzahnung dann zur Radialrichtung geneigte Flächen auf, die eine Pumpwirkung ausüben.It is often desirable to use the kinetic energy of the rotor not only in dispersing action, but also in pumping action to promote the homogenization. This can happen by installing additional so-called pump blades in the rotor, which has a pumping effect comparable to a centrifugal pump exercise. Such a pumping action can, however, additionally or instead by appropriately designed ones Surfaces of the rotor teeth are exercised. Preferably the toothing then has surfaces inclined to the radial direction that have a pumping effect.

Erfindungsgemäß ist nun vorgesehen, daß der Rotor radial innen von der ersten Statorverzahnung eine Schutzverzahnung mit Öffnungen einer an die minimale Größe abzuhaltender Fremdkörper angepaßten lichten Weite aufweist.According to the invention it is now provided that the rotor radially on the inside from the first stator toothing with protective toothing Openings of a foreign body to be kept to the minimum size adjusted clear width.

Diese Schutzverzahnung verhindert, daß in den Homogenisator eintretende Fremdkörper radial nach außen auf die erste Statorverzahnung geschleudert werden und dabei den Homogenisator zerstören. Die Fremdkörper werden von der Schutzverzahnung aufgefangen und verbleiben im Rotor, sie können beim Reinigen des Homogenisators entfernt werden. Die lichte Weite der Öffnungen dieser Schutzverzahnung darf nicht größer sein als die minimale Größe möglicher Fremdkörper, deren Durchtritt durch die ineinander greifenden Rotor/Statorverzahnungen man noch verhindern möchte. Die größte lichte Weite der Öffnungen der Schutzverzahnung wird häufig im Bereich 1 bis 5 mm, vorzugsweise 2 bis 4 mm liegen. Es ist in der Regel ausreichend, die lichte Weite so zu bemessen, daß metallische Fremdkörper von der Größe einer Schraube bzw. Mutter der Gewindegröße M3 noch am Durchtritt gehindert werden.This protective toothing prevents that in the homogenizer Foreign bodies entering radially outward onto the first stator toothing be thrown and the homogenizer to destroy. The foreign bodies are removed from the protective toothing caught and remain in the rotor, they can be cleaned of the homogenizer can be removed. The clear width of the openings this protective toothing must not be larger than that minimal size of possible foreign bodies whose passage through the interlocking rotor / stator gears one still want to prevent. The largest clear width of the openings of the Protective teeth are often in the range 1 to 5 mm, preferably 2 to 4 mm. It is usually sufficient that Clear width to be dimensioned so that metallic foreign bodies from the size of a screw or nut of thread size M3 be prevented from passing through.

Überraschenderweise bewirkt die erfindungsgemäße Schutzverzahnung nicht eine Leistungsminderung, sondern im Gegenteil eine Leistungssteigerung des Homogenisators. Diese Leistungssteigerung ist um so größer, je viskoser das durch den Homogenisator geführte Mischgut ist. Vermutlich liegt dies daran, daß die Seitenwände der Öffnungen der Schutzverzahnung eine zusätzliche Pumpwirkung ausüben und so die Leistung erhöhen.Surprisingly, the protective toothing according to the invention brings about not a reduction in performance, on the contrary an increase in performance of the homogenizer. This increase in performance the more viscous it is through the homogenizer, the greater is guided mix. This is probably because that the side walls of the openings of the protective toothing a exert additional pumping action and thus increase performance.

Vorzugsweise enthalten einige oder alle Öffnungen der Schutzverzahnung in Axialrichtung verlaufende Wandabschnitte bzw. Wandflächen. Bspw. können die Öffnungen der Schutzverzahnungen rechteckig sein, wobei zwei gegenüberliegende Rechteckseiten in Axialrichtung verlaufen. Diese in Axialrichtung verlaufenden Wandflächen können mit der ersten Statorverzahnung einen Winkel einschließen, der zwischen 0 und 90°, vorzugsweise zwischen 0 und 60°, weiter vorzugsweise zwischen 0 und 40° liegt. Ein Winkel von 0° bedeutet, daß bei einer entsprechenden Drehstellung von Rotor und Stator zueinander die Wandungen von Schutzverzahnung und erster Statorverzahnung miteinander fluchten, d.h. in einer Ebene liegen. Die in Axialrichtung verlaufenden Wandflächen in den Öffnungen der Schutzverzahnung können genau in der Radialebene verlaufen, wenn das Mischgut in erster Linie zwecks Erzielung einer guten Dispergierwirkung in Umfangsgeschwindigkeit beschleunigt werden soll. Sie können aber auch relativ zur Radialebene geneigt sein, wenn sie auf das Mischgut gleichzeitig eine Pumpwirkung ausüben sollen. Preferably, some or all of the openings of the protective toothing contain wall sections running in the axial direction or Wall surfaces. E.g. can the openings of the protective teeth be rectangular, with two opposite sides of the rectangle run in the axial direction. This in the axial direction running wall surfaces can with the first stator teeth include an angle that is between 0 and 90 °, preferably between 0 and 60 °, more preferably between 0 and is 40 °. An angle of 0 ° means that at a corresponding Rotary position of the rotor and stator to each other Walls of protective toothing and first stator toothing aligned, i.e. lie in one plane. In the Axial wall surfaces in the openings of the Protective teeth can run exactly in the radial plane, if the mix is primarily for the purpose of achieving a good Dispersion effect accelerated in peripheral speed shall be. But you can also inclined relative to the radial plane be if they have a pumping effect on the mix at the same time should exercise.

In der Regel weisen die ineinander greifenden Rotor- und Statorverzahnungen abhängig von der Größe des Homogenisators eine axiale Höhe von einigen Zentimetern oder mehr auf. Es ist daher bevorzugt, daß die Schutzverzahnung in Axialrichtung gesehen jeweils wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei übereinander angeordnete Öffnungen aufweist.As a rule, the intermeshing rotor and stator teeth have depending on the size of the homogenizer axial height of a few centimeters or more. It is therefore preferred that the protective toothing in the axial direction seen at least two, preferably at least three has openings arranged one above the other.

Überraschenderweise erhält man eine besonders gute Dispergierwirkung und Förderleistung eines erfindungsgemäßen Homogenisators, wenn jede axiale Reihe von Öffnungen gegenüber den in Umfangsrichtung der Schutzverzahnung benachbarten Reihen von Öffnungen in Axialrichtung versetzt angeordnet ist. Die axiale Versetzung erfolgt vorzugsweise um ein Maß, das der Hälfte der Summe aus axialer lichter Weite einer Öffnung und axialer Dicke eines zwei Öffnungen in Axialrichtung trennenden Steges entspricht. Dies bedeutet, daß jeweils der Trennsteg zwischen zwei axial übereinander angeordneten Öffnungen auf der axialen Höhe der Mitte einer Öffnung der in Umfangsrichtung benachbarten Öffnungsreihe verläuft (siehe auch Fig. 3).Surprisingly, a particularly good dispersing effect is obtained and delivery rate of a homogenizer according to the invention, when facing each axial row of openings the rows adjacent in the circumferential direction of the protective toothing is arranged offset from openings in the axial direction. The axial displacement is preferably an amount that half the sum of the axial clear width of an opening and axial thickness of an opening separating two openings in the axial direction Corresponds to web. This means that the Separator between two axially arranged openings at the axial height of the center of an opening in Adjacent row of openings runs circumferentially (see also Fig. 3).

Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen erläutert. Darin zeigen:

Fig. 1
einen teilweisen Querschnitt durch einen erfindungsgemäßen Homogenisator;
Fig. 2
einen Axialschnitt durch Rotor und Stator;
Fig. 3
eine Ansicht des Schutzverzahnungsringes senkrecht zu dessen Axialebene;
Fig. 4
eine Ansicht wie Fig. 2 eines Homogenisators des Standes der Technik.
An embodiment of the invention is explained below with reference to the drawings. In it show:
Fig. 1
a partial cross section through a homogenizer according to the invention;
Fig. 2
an axial section through the rotor and stator;
Fig. 3
a view of the guard ring perpendicular to the axial plane;
Fig. 4
a view like Fig. 2 of a homogenizer of the prior art.

Der erfindungsgemäße Homogenisator weist eine mit einer Nabe 2 versehene Welle 1 auf, die von einem in der Zeichnung nicht dargestellten Antrieb angetrieben wird. Mit der Welle 1 ist ein Rotor 3 drehtest verbunden. Der Rotor 3 weist zwei zueinander konzentrische Rotorverzahnungen 4 und 5 auf. Bei der inneren Rotorverzahnung 4 handelt es sich um die erfindungsgemäße Schutzverzahnung. Mit dem Homogenisatorgehäuse 6 ist der Stator verbunden, der zwei zueinander konzentrische Statorverzahnungen 7, 8 aufweist. Eine mit dem Stator verbundene Statorabdeckung 9 deckt den Rotor 3 an seinem Außenumfang ab und bildet gleichzeitig den mit 10 bezeichneten Zulauf des Homogenisators.The homogenizer according to the invention has one with a hub 2 provided shaft 1 by one in the drawing Drive, not shown, is driven. With wave 1 a rotor 3 rotation test is connected. The rotor 3 has two rotor teeth 4 and 5 concentric with each other. At the inner rotor toothing 4 is the one according to the invention Protective toothing. With the homogenizer housing 6 the stator is connected, the two concentric to each other Stator teeth 7, 8 has. One connected to the stator Stator cover 9 covers the rotor 3 on its outer circumference from and simultaneously forms the inlet designated 10 of the homogenizer.

Am Außenumfang des Homogenisatorgehäuses 6 ist ein zur Homogenisatorwelle 1 konzentrischer Kanal 11 angeordnet, der den Ablauf des Homogenisators bildet. Er ist mit einem Ablaufstutzen 12 verbunden.On the outer circumference of the homogenizer housing 6 is a to the homogenizer shaft 1 concentric channel 11 arranged, the Process of the homogenizer forms. It is with a drain nozzle 12 connected.

Der erfindungsgemäße Homogenisator ist in eine Öffnung am Boden eines bei 13 angeordneten Mischbehälters eingesetzt.The homogenizer according to the invention is in an opening on the bottom one used at 13 arranged mixing container.

Zwischen dem Homogenisatorgehäuse 6 und der Statorabdeckung 9 ist ein Ringkanal 14 vorgesehen, der den Ablauf 11 mit dem Produktraum des Mischbehälters 13 verbindet. Ein von einer bei 15 angedeuteten Federeinrichtung vorgespannter Dichtring 16 dichtet den Ringkanal 14 statisch gegenüber dem Ablauf 11 ab. Er liegt abdichtend an einer abgeschrägten Fläche 17 des Homogenisatorgehäuses 6 an. Bei niedrigem Druck im Auslauf 11 des Homogenisators liegt der Dichtring 16 abdichtend an und das Homogenisiergut wird durch den Stutzen 12 abgefördert. Steigt bspw. durch Absperren des Stutzens 12 der Druck im Auslauf 11 an, hebt der Dichtring 16 gegen die Federkraft von seinem Sitz ab, so daß das Homogenisiergut aus dem Auslauf 11 durch den Kanal 14 unmittelbar in das Innere des Mischbehälters 13 zurückgefördert wird. Bezüglich der mit diesen beiden unterschiedlichen Fördermöglichkeiten verbundenen Vorteile wird auf die Offenbarung der DE 195 37 303 A1 verwiesen.Between the homogenizer housing 6 and the stator cover 9 an annular channel 14 is provided, which the drain 11 with the Product space of the mixing container 13 connects. One by one at 15 indicated spring device prestressed sealing ring 16 statically seals the ring channel 14 from the drain 11 onwards. It lies sealingly on a bevelled surface 17 of the homogenizer housing 6. At low pressure in Outlet 11 of the homogenizer is the sealing ring 16 sealing and the material to be homogenized is conveyed through the nozzle 12. Increases, for example, by shutting off the connector 12 Pressure in the outlet 11, the sealing ring 16 lifts against the spring force from its seat, so that the material to be homogenized the outlet 11 through the channel 14 directly into the interior of the mixing container 13 is conveyed back. Regarding the with linked to these two different funding opportunities Advantages are based on the disclosure of DE 195 37 303 A1 referred.

Das konzentrische Ineinandergreifen der Schutzverzahnung 4 und Verzahnung 5 des Rotors und der beiden Verzahnungen 7, 8 des Stators ist insbesondere in Fig. 2 zu erkennen. Man erkennt dort auch die zusätzlichen Pumpflügel 18 des Rotors, die dessen Förderleistung (Pumpleistung) erhöhen.The concentric meshing of the protective toothing 4 and teeth 5 of the rotor and the two teeth 7, 8 of the stator can be seen in particular in FIG. 2. One recognises there also the additional pump blades 18 of the rotor, which increase its pumping capacity.

Man erkennt in Fig. 2, daß radial innen von der ersten, d.h. radial innersten Statorverzahnung 7 die erfindungsgemäße Schutzverzahnung 4 angeordnet ist. Diese Schutzverzahnung ist als ein Ring ausgebildet, in den (bspw. mittels eines Lasers) Öffnungen der gewünschten Größe geschnitten sind. Die Statorverzahnungen 7, 8 und die radial äußere Verzahnung 5 sind gebildet durch Reihen von sich in Axialrichtung erstreckenden einzelnen Zähnen, wie aus der Zusammenschau der Fig. 1 und 2 zu erkennen ist. Aus Fig. 3 ist ersichtlich, daß jeweils benachbarte axiale Reihen von Öffnungen 19 der Schutzverzahnung 4 in Axialrichtung versetzt zueinander angeordnet sind (vgl. bspw. die mit 20 und 21 bezeichneten Reihen). Diese versetzte Anordnung der Öffnungsreihen ist erfindungsgemäß zwar bevorzugt, jedoch nicht unbedingt erforderlich. It can be seen in Fig. 2 that radially inward from the first, i.e. radially innermost stator 7 the inventive Protective toothing 4 is arranged. This protective toothing is formed as a ring, into which (e.g. by means of a laser) Openings of the desired size are cut. The stator gears 7, 8 and the radially outer toothing 5 are formed by rows of axially extending ones individual teeth, as from the synopsis of FIGS. 1 and 2 can be seen. From Fig. 3 it can be seen that adjacent axial rows of openings 19 of the protective toothing 4 are arranged offset to one another in the axial direction (cf. for example, the rows labeled 20 and 21). This offset Arrangement of the rows of openings is preferred according to the invention, but not absolutely necessary.

In Fig. 2 erkennt man, daß die axial verlaufenden Wandflächen 22 der Rotorverzahnung 5 und 23, 24 der Statorverzahnungen 7, 8 genau in radialer Richtung laufen, d.h. parallel zu der bei 25 angedeuteten Axialebene. Im Rahmen der Erfindung können diese Wandflächen 22, 23, 24 auch relativ zur Radialrichtung geneigt sein, um eine höhere Pump- und/oder Dispergierwirkung zu erzielen.In Fig. 2 it can be seen that the axially extending wall surfaces 22 of the rotor teeth 5 and 23, 24 of the stator teeth 7, 8 run exactly in the radial direction, i.e. parallel to the axial plane indicated at 25. Within the scope of the invention can these wall surfaces 22, 23, 24 also relative to the radial direction be inclined to a higher pumping and / or dispersing effect to achieve.

Dagegen sind die in Axialrichtung verlaufenden Wandflächen 26 der Schutzverzahnung 4 gegenüber der Radialrichtung (bzw. Axialebene) um einen bei 27 angedeuteten Winkel α geneigt angeordnet.In contrast, the wall surfaces 26 running in the axial direction are the protective toothing 4 with respect to the radial direction (or Axial plane) inclined by an angle α indicated at 27 arranged.

Bei Betrieb des erfindungsgemäßen Homogenisators wird das Mischgut über dem Zulauf 10 dem Homogenisator zugeführt. Das Gut wird zunächst von den Pumpflügeln 18 erfaßt und auf eine Geschwindigkeit beschleunigt, die sowohl eine Radialkomponente als auch eine Komponente in Umfangsrichtung besitzt. Das Gemisch tritt in die Öffnungen 19 der Schutzverzahnung 4 ein, wird von den Wandflächen 26 weiter beschleunigt und prallt auf die Wandflächen 23 der ersten Statorverzahnung 7. Das aus der Statorverzahnung 7 nach außen austretende Gemisch wird von der zweiten Rotorverzahnung 5 erfaßt, wiederum beschleunigt und auf die Wandflächen 24 der zweiten Statorverzahnung 8 geschleudert. Das homogenisierte und dispergierte Gemisch tritt in den Ablauf 11 aus und wird entweder durch den Stutzen 12 oder durch den Kanal 14 abgefördert.When operating the homogenizer according to the invention Mixed material is fed to the homogenizer via the inlet 10. The Well is first captured by the pump vanes 18 and on a Speed accelerates, which is both a radial component and also has a component in the circumferential direction. The Mixture enters the openings 19 of the protective toothing 4, is accelerated by the wall surfaces 26 and bounces on the wall surfaces 23 of the first stator toothing 7 the stator toothing 7 is exiting mixture captured by the second rotor toothing 5, again accelerated and on the wall surfaces 24 of the second stator toothing 8 hurled. The homogenized and dispersed mixture exits in outlet 11 and is either through the nozzle 12 or conveyed through the channel 14.

Sofern in dem dem Homogenisator zugeführten Gemisch harte Fremdkörper enthalten sind, deren Größe die lichte Weite der Öffnungen 19 der Schutzverzahnung 4 entweder erreicht oder überschreitet, können diese durch die Schutzverzahnung 4 nicht hindurchtreten. Sie werden im Rotor 3 festgehalten und können dementsprechend nicht auf die erste Statorverzahnung 7 und anschließende Verzahnungen geschleudert werden.If hard in the mixture fed to the homogenizer Foreign bodies are included, the size of which is the clear width of the Openings 19 of the protective toothing 4 either reached or exceeds, these can be 4 do not step through. They are held in the rotor 3 and can accordingly not on the first stator 7 and subsequent gears are flung.

Die nachfolgende Tabelle belegt die durch die erfindungsgemäße Schutzverzahnung erreichte Leistungssteigerung gegenüber einem herkömmlichen Homogenisator, der keinerlei Einrichtungen zum Schutz vor Fremdkörpereintritt aufweist. Die Versuche wurden durchgeführt mit konzentrierter wäßriger Sorbitollösung (70 Gew.-% Sorbitol, 30 Gew.-% Wasser). Umfangsgeschwindigkeit der Rotoraußenkante [m/s] Leistungserhöhung gegenüber einem herkömmlichen Homogenisator bei einem Innendruck im Mischbehälter von 1.000 mbar 400 mbar 200 mbar 11,15 1,42 1,36 1,46 16,72 1,57 1,74 1,64 20,07 1,43 1,48 1,49 23,42 1,35 1,42 1,36 25,39 1,31 1,39 1,31 26,76 1,23 1,48 1,18 31 1,24 1,33 1,02 The following table shows the increase in performance achieved by the protective toothing according to the invention compared to a conventional homogenizer which has no facilities for protection against foreign body entry. The experiments were carried out with concentrated aqueous sorbitol solution (70% by weight sorbitol, 30% by weight water). Peripheral speed of the rotor outer edge [m / s] Performance increase compared to a conventional homogenizer with an internal pressure in the mixing tank from 1,000 mbar 400 mbar 200 mbar 11.15 1.42 1.36 1.46 16.72 1.57 1.74 1.64 20.07 1.43 1.48 1.49 23.42 1.35 1.42 1.36 25.39 1.31 1.39 1.31 26.76 1.23 1.48 1.18 31 1.24 1.33 1.02

Aus der Tabelle sind die Faktoren ersichtlich, um die sich die Förderleistung eines erfindungsgemäßen Homogenisators bei verschiedenen Betriebszuständen gegenüber einem herkömmlichen Homogenisator (dargestellt in Fig. 4) erhöht. Der herkömmliche Homogenisator weist keine Schutzverzahnung auf, an die Pumpflügel 18 schließt radial außen unmittelbar die erste Statorverzahnung 7 an. Man erkennt, daß sich im Durchschnitt die Förderleistung um etwa ein Drittel erhöht.The table shows the factors around which the delivery rate of a homogenizer according to the invention different operating conditions compared to a conventional one Homogenizer (shown in Fig. 4) increased. The conventional one Homogenizer has no protective teeth on which Pump wing 18 closes the first one radially on the outside Stator teeth 7 on. You can see that on average the output increased by about a third.

Claims (7)

Homogenisator zum Homogenisieren fließfähiger Stoffe, mit einem Rotor (3) und einem Stator, die zueinander konzentrische Verzahnungen (4,5,7,8) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (3) radial innen von der ersten Statorverzahnung (7) eine Schutzverzahnung (4) mit Öffnungen (19) einer an die minimale Größe abzuhaltender Fremdkörper angepaßten lichten Weite aufweist.Homogenizer for homogenizing flowable substances, with a rotor (3) and a stator, which are concentric with each other Have teeth (4,5,7,8), characterized in that that the rotor (3) radially inward from the first Stator toothing (7) a protective toothing (4) with openings (19) a foreign body to be kept to the minimum size adjusted clear width. Homogenisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (19) der Schutzverzahnung (4) in Axialrichtung verlaufende Wandflächen (26) aufweisen.Homogenizer according to claim 1, characterized in that the openings (19) of the protective toothing (4) in the axial direction have running wall surfaces (26). Homogenisator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß diese Wandflächen (26) mit axial verlaufenden Wandflächen (23) der ersten Statorverzahnung einen Winkel einschließen, der zwischen 0° und 90°, vorzugsweise zwischen 0° und 60°, weiter vorzugsweise zwischen 0° und 40° liegt.Homogenizer according to claim 2, characterized in that these wall surfaces (26) with axially extending wall surfaces (23) enclose an angle of the first stator toothing, the between 0 ° and 90 °, preferably between 0 ° and 60 °, more preferably between 0 ° and 40 °. Homogenisator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnungen (19) der Schutzverzahnung (4) rechteckig sind.Homogenizer according to claim 2 or 3, characterized in that the openings (19) of the protective toothing (4) are rectangular. Homogenisator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzverzahnung (4) in Axialrichtung gesehen wenigstens zwei, vorzugsweise wenigstens drei übereinander angeordnete Öffnungen (19) aufweist.Homogenizer according to claim 5, characterized in that the protective toothing (4) seen at least in the axial direction two, preferably at least three arranged one above the other Has openings (19). Homogenisator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede axiale Reihe (20) von Öffnungen (19) gegenüber den in Umfangsrichtung der Schutzverzahnung benachbarten Reihen (21) von Öffnungen (19) in Axialrichtung versetzt angeordnet ist.Homogenizer according to claim 6, characterized in that each axial row (20) of openings (19) opposite the in Circumferential direction of the protective teeth adjacent rows (21) of openings (19) offset in the axial direction is. Homogenisator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Versetzung um ein Maß erfolgt, das der Hälfte der Summe aus axialer lichter Weite einer Öffnung (19) und axialer Dicke eines zwei Öffnungen (19) in Axialrichtung trennenden Steges entspricht.Homogenizer according to claim 7, characterized in that the axial displacement takes place by an amount that is half the sum of the clear internal width of an opening (19) and axial thickness of two openings (19) in the axial direction separating web corresponds.
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