EP1475143A2 - Vorrichtung zum Dispergieren und/oder Homogenisieren - Google Patents

Vorrichtung zum Dispergieren und/oder Homogenisieren Download PDF

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EP1475143A2
EP1475143A2 EP04007370A EP04007370A EP1475143A2 EP 1475143 A2 EP1475143 A2 EP 1475143A2 EP 04007370 A EP04007370 A EP 04007370A EP 04007370 A EP04007370 A EP 04007370A EP 1475143 A2 EP1475143 A2 EP 1475143A2
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EP
European Patent Office
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pump
dispersing
line
tool
homogenizing
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Jörg Gassenschmidt
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IKA Werke GmbH and Co KG
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    • B01F27/811—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis the stirrers having central axial inflow and substantially radial outflow with the inflow from one side only, e.g. stirrers placed on the bottom of the receptacle, or used as a bottom discharge pump
    • B01F27/8111—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis the stirrers having central axial inflow and substantially radial outflow with the inflow from one side only, e.g. stirrers placed on the bottom of the receptacle, or used as a bottom discharge pump the stirrers co-operating with stationary guiding elements, e.g. surrounding stators or intermeshing stators
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    • B01F25/50—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle
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    • B01F35/75—Discharge mechanisms
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    • B01F35/754—Discharge mechanisms characterised by the means for discharging the components from the mixer
    • B01F35/75455—Discharge mechanisms characterised by the means for discharging the components from the mixer using a rotary discharge means, e.g. a screw beneath the receptacle

Definitions

  • a structurally comparable device is made DE 196 29 945 A1 and has proven itself. But it is centrally a dry matter or free-flowing solid and from the side fed concentrically liquid and from it first with the help of mixing tools pumpable mixture formed in this form the dispersing and / or homogenizing tool is forwarded.
  • a high viscosity material with sufficient fluidity for example, a cream, a Tooth gel or a substance with a honey-like consistency be understood.
  • the above defined device characterized in that in Feeding direction of the substance at a distance before the dispersing and / or Homogenizing tool and in front of the mouth of the Supply line is arranged at least one pump whose Pump pressure in the flow direction in the area of the mouth of the Feed less than the suction pressure of the dispersing and / or Homogenizing tool is.
  • the viscosity can when starting the device and thus during a appropriate process change, for example, if to and after certain thickening or diluting the pump and Flowable material, for example, before entering the Pump are added, that is the means for Change or reduce the cross section of the supply line especially in a startup phase of the device or performed by this device Process be helpful.
  • the result behind the Homogenizer in its viscosity fluctuate, so too therefore a throttling or enlargement of the Cross section of the supply line and thus the amount of pumpable material may be appropriate to a desired To be able to adjust the final result.
  • a further embodiment of the invention can therein exist that the device for changing the cross section the supply line is designed as a shut-off device and that between the pump and the means for changing the Cross-section of the supply line, in particular a return line is branched into the container.
  • the supply line can not only in its cross section changed, but also closed completely.
  • this is especially useful if the pumpable and flowable substance from the container back into this be pumped back to, for example, this substance, which may contain several components, initially better Premix before being fed to the homogenizer and before entering the homogenizer with one or more Additives is brought together.
  • this one has Arrangement with a shut-off device and at least one Return line the advantage that the device is good can be cleaned by using the pump pumped corresponding cleaning fluid and in the Container as high as possible or even over there provided spray heads is initiated.
  • an outlet line in particular, in the container in front of the pump can be traced back. This makes it possible for the Starting material from the container gradually more and more with mixed with one or more additives and over again is returned until a desired total mixture is made, which also has a corresponding degree Has homogeneity.
  • recirculating outlet line may be a filling line or Filling fitting to be provided, which has a fitting, For example, a three-way cock, with the outlet and Return line can be connected.
  • the outlet pipe can be located in the directly behind the pump Outgoing return line open and at the mouth can be a Shut-off valve, in particular in the form of a three-way stopcock be arranged.
  • a part of the return line both for returning the pumpable material before his Entry into the homogenizer as well as with one Add additive mixed and homogenized substance serve.
  • the suction effect of the dispersing and / or homogenizing tool can by at least one in the conveying direction behind this tool and / or at the entrance to this tool arranged and in particular connected to the tool Be reinforced pump impeller. This is especially true of Advantage, if the pumpable substance and / or the additives have a high viscosity.
  • At least one stirring tool be arranged in the conveying direction before the pump can in the container. This allows the Premix of the pumpable and flowable substance, often itself already a mixture of several components, before the Entry into the pump can be improved.
  • the container is vertical above the pump and the pump vertically above the Dispersing and / or homogenizing tool are arranged and if the supply line and the supply line in the area before the dispersing and / or homogenizing tool, ie especially in the area of their concentric arrangement, downwards.
  • the supply line and the supply line in the area before the dispersing and / or homogenizing tool, ie especially in the area of their concentric arrangement, downwards.
  • the feed line for the additive may be before her Concentric to the supply line arranged side be a leader in this field.
  • this can Supply line to the container as close as possible, with vertical Arrangement as close as possible below the container to her run concentric area.
  • the mouth of the supply line in the supply line can on Entry into the dispersing and / or homogenizing tool be provided.
  • the dispersing and / or homogenizing tool may be a rotor-stator device in particular with several rotor sprockets and / or stator rings in concentric arrangement to each other. A correspondingly intensive homogenizing effect is possible.
  • a Device used separately or in piping can be installed. It can be beneficial in mixed and Emulsifying plants are used and preferably one Mixing tank with central floor drain, which has to the Pump leads.
  • an external circulation line the in the bottom outlet is led out of the container and laterally into a riser in the upper part of the Recycle vessel and enhance the mixing action a good cleaning can be used.
  • the arrangement of the Homogenizing and / or dispersing in one Circulation line, which leads back into the container allows a more effective and intensive dispersion or Homogenization of the mix and allows additional Functions such as pumping and, above all, circulating the mixed material and later a cleaning medium.
  • a designated as a whole with 1 device is used for Dispersing and / or homogenizing and suggests to do so all recognizable in Figure 2 dispersing and / or homogenizing 2, hereinafter also “homogenizer” 2 or optionally called “tool” 2, on.
  • Homogenizer 2 can be a pumpable and flowable substance or a corresponding pumpable mixture with at least one additive are mixed.
  • the pumpable substance is a container, in the embodiment of a container 3, according to Fig.1 and 2 can also be double-walled, at least in some areas, the homogenizer 2 via a supply line 4, the Embodiment at least partially a pumping chamber is, zuleitbar.
  • a Supply line 5 is provided in the supply line 4 before the Tool 2 opens, the supply line 5 and the Feed line 4 at least in the area of the mouth 6 and in front run concentric to each other. This arrangement detects one particularly clear in Fig.2.
  • the impeller especially in Fig.2 clearly below a bottom outlet 8a of the container 3 can be seen.
  • the downward in the exemplary embodiment pump pressure in Flow direction is in the region of the mouth 6 of Feed line 5 less than the suction pressure of the dispersing and / or Homogenizing tool 2, so even at high Viscosity of the flow of the substance not in front of this mouth 6 can tear off, that is by this measure is ensured that at the mouth 6 from the container. 3 coming material even at high viscosity in a desired Quantity flows to order with an appropriate amount of Add together and then mixed and / or to be homogenized.
  • shut-off device 8 allows an adaptation different viscosities of this substance, either can occur during the process itself or else must be taken into account when using the device 1 successively different substances are treated.
  • the concentrically arranged supply line 4 and Feed line 5 with its area 5a are also concentric with the sealed shaft passing through 10 arranged and by a shaft enclosing shaft sleeve 15 separated from this.
  • a Outlet line 16 is provided, the course mainly in Fig.1 is shown.
  • the Outlet line 16 in the manner to be described in the Container 3 returned before the pump 7. It is at the in the container 3 recirculating outlet 16 a Filling line 17 provided with filling fitting 18, so that about this armature 18, for example, a three-way cock, the Filling line 17 with the outlet or return line. 9 connected, which in still to be described manner with the Outlet line 16 is connected or this to a Part forms.
  • the for the uniform feeding of the substance and the Additive important suction effect of the dispersing and / or Homogenizing 2 is in the embodiment by one in the conveying direction behind this tool 2 and an am Input in this tool 2 arranged pump blades 20 and 21 reinforced.
  • the container or the container 3 is located vertically above the pump 7 and the pump 7 is located in turn vertically above the homogenizer 2, so that the Feed line 4 and the concentric region 5a of the feed line 5 in the area before the homogenizer 2 down are directed so that the carriage of the substance to the Homogenizer 2 is supported by gravity what especially advantageous for substances of high viscosity.
  • the supply 5 is in front of her concentric to the Feed line 4 arranged region 5a laterally to this Area 5a leading trained, so that they save space can run below the container 3.
  • Fig.1 one recognizes a filling or metering funnel 23, through which an additive can be introduced into the supply line 5.
  • the mouth 6 of the supply line 5 and their concentric region 5a in the supply line 4 is immediate at the entrance to the dispersing and / or homogenizing tool 2 provided in order to make the best possible use of its suction.
  • This dispersing and / or homogenizing tool 2 is included a rotor-stator device with multiple rotor sprockets and Stator sprockets in concentric arrangement to correspondingly to work effectively.
  • shut-off device 8 If this shut-off device 8 is only partially closed and used as a throttle, which is coming from the pump 7 Flow rate throttled. You can do the throttling like that Choose the pumping action or the suction effect of the subsequent homogenizer greater than that of the pump. 7 becomes. This creates a negative pressure between the homogenizer 2 and pump 7, which then at the inlet for the additive is applied. By opening a provided there valve 24 can the additive is sucked out of the feed hopper 23, which are liquid or powdery substances can act. Apply vacuum or vacuum on Mixing tank 3 is not required, but can the Further improve suction performance.
  • the device 1 has a dispersing and / or Homogenizing 2 and on the same shaft 10 a pump 7, whereby a pumpable substance from a container, in particular a container 3 or a pipe, the Dispersing and / or homogenizing 2 is zulistbar.
  • This substance can be used in the dispersing and homogenizing tool 2 are mixed with an additive by a Feed line 5 and a concentric to the feed line. 4 arranged area 5a to a mouth 6 in front of the Dispersing and homogenizing 2 passes.
  • a pump pressure in the range of this Mouth 6 is lower than the suction pressure of the tool 2.
  • a device for changing or reducing the Cross section of this supply line 4 that is arranged a throttle be, which is preferably designed as a shut-off device 8, to complete the supply line 4 completely.

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Abstract

Eine Vorrichtung (1) weist ein Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug (2) und auf der selben Welle (10) eine Pumpe (7) auf, womit ein pumpfähiger Stoff aus einem Behältnis, insbesondere einem Behälter (3) oder einem Rohr, dem Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug (2) zuleitbar ist. Dieser Stoff kann in dem Dispergier- und Homogenisierwerkzeug (2) mit einem Zusatzstoff vermischt werden, der durch eine Zuführleitung (5) und einen konzentrisch zu der Zuleitung (4) angeordneten Bereich (5a) zu einer Mündung (6) vor dem Dispergier- und Homogenisierwerkzeug (2) gelangt. Die mit Abstand vor der Mündung (6) und vor dem Dispergier- und Homogenisierwerkzeug (2) angeordnete Pumpe (7) hat dabei in Fließrichtung einen Pumpendruck, der im Bereich dieser Mündung (6) geringer als der Saugdruck des Werkzeugs (2) ist. Dabei kann zur Beeinflussung dieses Drucks in der Zuleitung (4) eine Einrichtung zur Veränderung oder Verkleinerung des Querschnitts dieser Zuleitung (4), also eine Drossel angeordnet sein, die bevorzugt als Absperrvorrichtung (8) ausgebildet ist, um die Zuleitung (4) auch vollständig abschließen zu können. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dispergieren und/oder Homogenisieren mit einem Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug, in welchem ein pumpfähiger Stoff oder eine pumpfähige Mischung mit wenigstens einem Zusatzstoff vermischt wird, wobei der pumpfähige Stoff oder dergleichen aus einem Behältnis, insbesondere aus einem Behälter oder aus einem Rohr, dem Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug zuleitbar ist und für den oder die Zusatzstoffe eine Zuführleitung vorgesehen ist, die in die Zuleitung des pumpfähigen Stoffs vor dem Werkzeug mündet, wobei die Zuführleitung und die Zuleitung zumindest im Bereich der Mündung konzentrisch zueinander sind.
Eine konstruktiv vergleichbare Vorrichtung ist aus DE 196 29 945 A1 bekannt und hat sich bewährt. Dabei wird aber zentral ein Trockenmaterial oder rieselfähiger Feststoff und von der Seite her konzentrisch Flüssigkeit zugeführt und daraus zunächst mit Hilfe von Mischwerkzeugen eine pumpfähige Mischung gebildet, die in dieser Form dem Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug zugeleitet wird.
Wird hingegen einem pumpfähigem Stoff insbesondere mit hoher Viskosität ein Zusatzstoff zugeführt und zugemischt, besteht die Gefahr, dass die Saugwirkung des Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeugs trotz daran eventuell vorgesehener Pumpflügel nicht ausreicht, um den pumpfähigen Stoff anzusaugen und gleichzeitig eine ausreichend hohe Saugkraft zu erzeugen, um außerdem den oder die Zusatzstoffe entsprechend anzusaugen, um beide Stoffe gemeinsam durch das Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug befördern zu können.
Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der auch Stoffe hoher Viskosität mit ausreichender Fließfähigkeit verarbeitet und mit Zusatzstoffen durch Homogenisieren und/oder Dispergieren vermischt werden können.
Dabei kann unter einem Stoff hoher Viskosität mit ausreichender Fließfähigkeit beispielsweise eine Creme, ein Zahngel oder ein Stoff mit etwa honigartiger Konsistenz verstanden werden.
Zur Lösung der vorstehend genannten Aufgabe ist die eingangs definierte Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass in Zuführrichtung des Stoffes mit Abstand vor dem Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug und vor der Mündung der Zuführleitung wenigstens eine Pumpe angeordnet ist, deren Pumpendruck in Fließrichtung im Bereich der Mündung der Zuführleitung geringer als der Saugdruck des Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeugs ist.
Auf diese Weise wird erreicht, dass der pump- oder fließfähige Stoff vor dem Zutritt des oder der Zusatzstoffe einer Förderwirkung durch eine Pumpe ausgesetzt wird, so dass dieser Stoff trotz seiner relativ hohen Viskosität dem Dispergier- oder Homogenisierwerkzeug, im folgenden auch kurz "Homogenisator" genannt, zugeführt wird, ohne dass seine Strömung abreißt. Dennoch kann aus der oder den Zuführleitungen ein jeweiliger Zusatzstoff angesaugt und mitgerissen werden und dadurch in den Homogenisator gelangen. Somit kann an der erforderlichen Stelle die Saugwirkung des Homogenisators wirksam werden, ohne den pumpfähigen Stoff vollständig ansaugen zu müssen. Durch die Pumpe wird sichergestellt, dass dieser pumpfähige Stoff trotz seiner hohen Viskosität bis in den Bereich der Saugwirkung des Homogenisators gelangt beziehungsweise diese Saugwirkung unterstützt, so dass auch der oder die Zusatzstoffe mitgenommen werden, um dann gemeinsam dispergiert und/oder homogenisiert werden zu können.
Eine Ausgestaltung der Erfindung von ganz erheblicher, unter Umständen sogar eigener schutzwürdiger Bedeutung kann darin bestehen, dass in der Zuleitung des pumpfähigen Stoffs von der Pumpe zu der Mündung der Zuleitung eine Einrichtung zum Verändern oder Verkleinern des Querschnitts dieser Zuleitung angeordnet ist. Dadurch kann die Vorrichtung an pumpfähige Stoffe unterschiedlicher Viskositäten oder eventuell an Stoffe angepasst werden, deren Viskosität sich während der Bearbeitung verändert, wenn beispielsweise ein Teil des pumpfähigen Stoffs abgezweigt und in das Behältnis zurückgeführt und dann erneut durch die Pumpe und die Zuleitung befördert wird. Ferner kann sich die Viskosität beim Anfahren der Vorrichtung und damit während eines entsprechenden Prozesses ändern, beispielsweise wenn nach und nach bestimmte Verdickungs- oder Verdünnungsmittel dem pump- und fließfähigen Stoff beispielsweise vor dem Eintritt in die Pumpe zugegeben werden, das heißt die Einrichtung zum Verändern oder Verkleinern des Querschnitts der Zuleitung kann vor allem auch in einer Startphase der Vorrichtung beziehungsweise des von dieser Vorrichtung durchgeführten Prozesses hilfreich sein.
Ferner kann durch Zusatzstoffe das Ergebnis hinter dem Homogenisator in seiner Viskosität schwanken, so dass auch deshalb eine Drosselung oder eine Vergrößerung des Querschnitts der Zuleitung und damit der Menge des pumpfähigen Stoffs zweckmäßig sein kann, um ein gewünschtes Endergebnis einstellen zu können.
Schließlich ist diese Möglichkeit der Veränderung oder Verkleinerung des Querschnitts der Zuleitung vorteilhaft, weil dadurch die Vorrichtung für Ausgangsstoffe unterschiedlicher Viskositäten einsetzbar ist und an diese unterschiedlichen Viskositäten verschiedener Stoffe jeweils optimal angepasst werden kann.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung kann dabei darin bestehen, dass die Einrichtung zum Verändern des Querschnitts der Zuleitung als Absperrvorrichtung ausgebildet ist und dass zwischen der Pumpe und der Einrichtung zum Verändern des Querschnitts der Zuleitung insbesondere eine Rückführleitung in das Behältnis abgezweigt ist.
Somit kann die Zuleitung nicht nur in ihrem Querschnitt verändert, sondern auch vollständig geschlossen werden. Dabei ist dies vor allem dann zweckmäßig, wenn der pumpfähige und fließfähige Stoff aus dem Behältnis wieder in dieses zurückgepumpt werden soll, um beispielsweise diesen Stoff, der mehrere Komponenten enthalten kann, zunächst besser vorzumischen, bevor er dem Homogenisator zugeführt und vor dem Eintritt in den Homogenisator mit einem oder mehreren Zusatzstoffen zusammengebracht wird. Darüber hinaus hat diese Anordnung mit einer Absperrvorrichtung und wenigstens einer Rückführleitung den Vorteil, dass die Vorrichtung gut gereinigt werden kann, indem mit Hilfe der Pumpe eine entsprechende Reinigungsflüssigkeit umgepumpt und in dem Behälter möglichst hoch beziehungsweise sogar über dort vorgesehene Sprühköpfe eingeleitet wird.
Für eine günstige konstruktive Lösung ist es besonders vorteilhaft, wenn die Pumpe oder das Pumpenlaufrad auf der selben Welle wie das Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug angeordnet ist und wenn zwischen dem druckseitigen Pumpenraum und der Welle sowie der konzentrisch insbesondere innerhalb der Zuleitung angeordneten Zuführleitung für den Zusatzstoff eine diese Welle beaufschlagende Dichtung angeordnet ist, die den Druckteil der Pumpe von dem Saugbereich des Zusatzstoffs in der Zuführleitung trennt. Für die Pumpe und den Homogenisator wird auf diese Weise nur ein einziger Antriebsmotor benötigt. Gleichzeitig wird sichergestellt, dass der Eintrag des Zusatzstoffs in den pumpfähigen Stoff möglichst gleichmäßig erfolgt.
Dabei ist es zweckmäßig, wenn die konzentrisch zueinander angeordnete Zuleitung und Zuführleitung auch konzentrisch zu der sie abgedichtet durchsetzende Welle für die Pumpe und das Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug angeordnet ist. Es ergeben sich also im Bereich des konzentrischen Verlaufs von Zuführleitung und Zuleitung in ihrem Querschnitt ringförmige Kanäle für den pumpfähigen Stoff und den oder die Zusatzstoffe, wobei durch den innersten Ring die entsprechend abgedichtete und abgeschirmte Welle von dem Homogenisator zu der Pumpe verläuft. Dies führt auch zu einer kompakten platzsparenden Anordnung.
In Förderrichtung hinter dem Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug kann eine Auslassleitung vorgesehen sein, die insbesondere in das Behältnis vor der Pumpe zurückgeführt sein kann. Dadurch ist es möglich, dass der Ausgangsstoff aus dem Behältnis allmählich mehr und mehr mit einem oder mehreren Zusatzstoffen vermischt und immer wieder zurückbefördert wird, bis eine gewünschte Gesamtmischung hergestellt ist, die auch einen entsprechenden Grad an Homogenität aufweist.
Zusätzlich zu der oder vorzugsweise an der in das Behältnis zurückführenden Auslassleitung kann eine Abfüllleitung oder Abfüllarmatur vorgesehen sein, die über eine Armatur, beispielsweise einen Dreiwegehahn, mit der Auslass- und Rückführleitung verbunden sein kann.
Um also das aus dem Homogenisator kommende Ergebnis abführen zu können kann eine eigene Abfüllleitung oder Abfüllarmatur oder bevorzugt eine an der schon erwähnten, in das Behältnis zurückführenden Auslassleitung vorgesehene Abzweigung als Abfüllleitung oder Abfüllarmatur vorgesehen sein, die in letzterem Falle dann beispielsweise über eine Zweiwegehahn wahlweise geöffnet oder abgesperrt sein kann, wenn ein Zurückführen der Mischung in das Behältnis gewünscht wird.
Die Auslassleitung kann in die unmittelbar hinter der Pumpe abgehende Rückführleitung münden und an der Mündung kann eine Absperrarmatur insbesondere in Form eines Dreiwegehahns angeordnet sein. Somit kann ein Teil der Rückführleitung sowohl zum Zurückleiten des pumpfähigen Stoffs vor seinem Eintritt in den Homogenisator als auch des mit einem Zusatzstoff vermischten und homogenisierten Stoffs dienen.
Die Saugwirkung des Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeugs kann durch wenigstens einen in Förderrichtung hinter diesem Werkzeug und/oder am Eingang in dieses Werkzeug angeordneten und insbesondere mit dem Werkzeug verbundene Pumpenflügel verstärkt sein. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn der pumpfähige Stoff und/oder die Zusatzstoffe eine hohe Viskosität haben.
In Förderrichtung vor der Pumpe kann in dem Behältnis wenigstens ein Rührwerkzeug angeordnet sein. Dadurch kann die Vormischung des pump- und fließfähigen Stoffs, der häufig selbst schon eine Mischung mehrerer Bestandteile ist, vor dem Eintritt in die Pumpe verbessert werden.
Für eine gute Förderwirkung des oder der Stoffe hoher Viskosität ist es zweckmäßig, wenn das Behältnis vertikal oberhalb der Pumpe und die Pumpe vertikal oberhalb des Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeugs angeordnet sind und wenn die Zuleitung und die Zuführleitung im Bereich vor dem Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug, also insbesondere im Bereich ihrer konzentrischen Anordnung, abwärts gerichtet sind. Somit wird die Förderung der häufig hoch viskosen Stoffe durch die Schwerkraft unterstützt.
Die Zuführleitung für den Zusatzstoff kann vor ihrem konzentrisch zu der Zuleitung angeordneten Bereich seitlich zu diesem Bereich führend ausgebildet sein. Somit kann diese Zuführleitung dem Behältnis möglichst nah, bei vertikaler Anordnung möglichst dicht unterhalb des Behältnisses zu ihrem konzentrischen Bereich verlaufen.
Die Mündung der Zuführleitung in die Zuleitung kann am Eintritt in das Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug vorgesehen sein. Je näher die Mündung an dem Homogenisator angeordnet ist, um so wirksamer ist dessen Saugwirkung.
Das Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug kann ein Rotor-Stator-Gerät mit insbesondere mehreren Rotor-Zahnkränzen und/oder Stator-Kränzen in konzentrischer Anordnung zueinander sein. Eine entsprechend intensive Homogenisierwirkung ist dadurch möglich.
Vor allem bei Kombination einzelner oder mehrerer der vorbeschriebenen Merkmale und Maßnahmen ergibt sich eine Vorrichtung, die separat genutzt oder auch in Rohrleitungen eingebaut werden kann. Sie kann vorteilhaft in Misch- und Emulgieranlagen eingesetzt werden und bevorzugt einen Mischbehälter mit zentralem Bodenablass haben, der zu der Pumpe führt. Dabei kann eine externe Zirkulationsleitung, die im Bodenablass aus dem Behälter herausgeführt wird und seitlich in eine Steigleitung in den oberen Teil des Behälters zurückführt die Mischwirkung verstärken und für eine gute Reinigung eingesetzt werden. Die Anordnung des Homogenisier- und/oder Dispergierwerkzeugs in einer Umlaufleitung, die in den Behälter zurückführt, ermöglicht eine effektivere und intensivere Dispergierung oder Homogenisierung des Mischguts und ermöglicht zusätzliche Funktionen wie Abpumpen und vor allem Umwälzen des Mischgutes und später eines Reinigungsmediums.
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt in zum Teil schematisierter Darstellung:
Fig. 1
eine teilweise im Längsschnitt gehaltene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Dispergieren und/oder Homogenisieren mit einem als Behälter ausgebildeten Behältnis mit Bodenablass unter welchem eine Pumpe auf der selben Welle wie ein demgegenüber tiefer liegendes Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug angeordnet ist, wobei zwischen dem Pumpenlaufrad und dem Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug eine Zuführleitung für Zusatzstoffe konzentrisch zu der Zuleitung von der Pumpe zu dem Werkzeug verläuft, sowie
Fig. 2
in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt durch den Bodenbereich des Behälters, die darunter befindliche Pumpe, die Zuleitung von der Pumpe zu dem Dispergier- und Homogenisierwerkzeug mit der in diesem Bereich konzentrisch angeordneten Zuführleitung für einen Zusatzstoff, wobei der in Fig. 1 deutlicher dargestellte, aus Motor und Getriebe bestehende Antrieb der gemeinsamen Welle für Dispergier- und Homogenisierwerkzeug und Pumpe schematisiert angedeutet ist.
Eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung dient zum Dispergieren und/oder Homogenisieren und weist dazu ein vor allem in Fig.2 erkennbares Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug 2, im folgenden auch "Homogenisator" 2 oder gegebenenfalls "Werkzeug" 2 genannt, auf. Mit diesem Homogenisator 2 kann ein pumpfähiger und fließfähiger Stoff oder eine entsprechende pumpfähige Stoffmischung mit wenigstens einem Zusatzstoff vermischt werden.
Zu diesem Zweck ist der pumpfähige Stoff aus einem Behältnis, im Ausführungsbeispiel aus einem Behälter 3, der gemäß Fig.1 und 2 zumindest bereichsweise auch doppelwandig sein kann, dem Homogenisator 2 über eine Zuleitung 4, die im Ausführungsbeispiel zumindest bereichsweise eine Pumpkammer ist, zuleitbar. Für den oder die Zusatzstoffe ist eine Zuführleitung 5 vorgesehen, die in die Zuleitung 4 vor dem Werkzeug 2 mündet, wobei die Zuführleitung 5 und die Zuleitung 4 zumindest im Bereich der Mündung 6 sowie davor konzentrisch zueinander verlaufen. Diese Anordnung erkennt man besonders deutlich in Fig.2.
In Zuführrichtung des Stoffes mit Abstand vor dem Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug 2 und vor der Mündung 6 des konzentrischen Bereichs 5a der Zuführleitung 5 ist eine Pumpe 7 angeordnet, deren Laufrad vor allem in Fig.2 deutlich unterhalb einem Bodenablass 8a des Behälters 3 erkennbar ist. Der im Ausführungsbeispiel abwärts gerichtete Pumpendruck in Fließrichtung ist dabei im Bereich der Mündung 6 der Zuführleitung 5 geringer als der Saugdruck des Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeugs 2, so dass selbst bei hoher Viskosität der Strom des Stoffes nicht vor dieser Mündung 6 abreissen kann, das heißt durch diese Maßnahme ist sichergestellt, dass an der Mündung 6 der aus dem Behälter 3 kommende Stoff auch bei hoher Viskosität in einer gewünschten Menge zufließt, um mit einer entsprechenden Menge des Zusatzstoffs zusammenfließen und dann gemischt und/oder homogenisiert werden zu können.
In der Zuleitung 4 des pumpfähigen Stoffs erkennt man zwischen der Pumpe 7 und der Mündung 6 eine Einrichtung zum Verändern oder Verkleinern des Querschnitts dieser Zuleitung 4, die dabei im Ausführungsbeispiel als Absperrvorrichtung 8 ausgebildet ist, so dass durch diese Absperrvorrichtung 8 entweder bei einer nur teilweisen Betätigung die Menge des pumpfähigen Stoffs gedrosselt oder aber der Durchfluss völlig abgesperrt werden kann.
Ferner ist zwischen der Pumpe 7 und dieser Einrichtung zur Veränderung des Querschnitts oder Absperrvorrichtung 8 eine Rückführleitung 9 abgezweigt, die gemäß Fig.1 in das Behältnis beziehungsweise den Behälter 3 zurückführt und ein Umpumpen von dessen Inhalt oder von Reinigungsflüssigkeit erlaubt. Ein Umpumpen kann vor allem dann zweckmäßig sein, wenn diesem fließfähigen Stoff Additive vor oder innerhalb des Behälters 3 zugefügt werden sollen, bevor er dann mit dem Zusatzstoff vermischt und homogenisiert wird.
Ferner erlaubt diese Absperrvorrichtung 8 eine Anpassung an unterschiedliche Viskositäten dieses Stoffes, die entweder während des Prozesses selbst auftreten können oder aber dann berücksichtigt werden müssen, wenn mit der Vorrichtung 1 nacheinander unterschiedliche Stoffe behandelt werden.
Vor allem in Fig.2 erkennt man deutlich, dass die Pumpe 7 oder ihr Pumpenlaufrad auf der selben Welle 10 wie das Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug 2 angeordnet ist, so dass nur ein einziger Antrieb 11, beispielsweise der in Fig.1 dargestellte Motor 12 mit Riementrieb 13, erforderlich ist. Zwischen dem druckseitigen Pumpenraum, dem unmittelbar im Bereich der Pumpe 7 befindlichen Teil der Zuleitung 4, und der Welle 10 sowie der innerhalb der Zuleitung 4 angeordneten Zuführleitung 5 und ihres konzentrisch zu der Zuleitung 4 angeordneten Bereichs 5a ist eine die Welle 10 beaufschlagende Dichtung 14 angeordnet, die den Druckteil der Pumpe 7 von dem Saugbereich in der Zuführleitung 5 und der Mündung 6 trennt. Somit ist die in der Zeichnung dargestellte kompakte Bauweise möglich.
Die konzentrisch zueinander angeordnete Zuleitung 4 und Zuführleitung 5 mit ihrem Bereich 5a sind dabei auch konzentrisch zu der sie abgedichtet durchsetzenden Welle 10 angeordnet und durch ein die Welle umschließendes Wellenhülse 15 von dieser getrennt.
In Förderrichtung hinter dem Homogenisator 2 ist eine Auslassleitung 16 vorgesehen, deren Verlauf vor allem in Fig.1 dargestellt ist. In diesem Ausführungsbeispiel ist die Auslassleitung 16 in noch zu beschreibender Weise in den Behälter 3 vor der Pumpe 7 zurückgeführt. Dabei ist an der in den Behälter 3 zurückführenden Auslassleitung 16 eine Abfüllleitung 17 mit Abfüllarmatur 18 vorgesehen, so dass über diese Armatur 18, beispielsweise einen Dreiwegehahn, die Abfüllleitung 17 mit der Auslass- oder Rückführleitung 9 verbunden ist, welche in noch zu beschreibender Weise mit der Auslassleitung 16 in Verbindung steht oder diese zu einem Teil bildet.
Man erkennt nämlich in Fig.1, dass die Auslassleitung 16 in die unmittelbar hinter der Pumpe 7 abgehende Rückführleitung 9 mündet und an der Mündung eine Absperrarmatur 19 in Form eines Dreiwegehahns angeordnet ist, so dass ab dieser Absperrarmatur 19 die Rückführleitung 9 und die Auslassleitung 16 eine gemeinsame Leitung sind, die zu der Abfüllleitung 17 einerseits und in den Behälter 3 andererseits führt.
Es kann also nicht nur der Stoff aus dem Behälter 3 über die Leitung 9 umgepumpt werden, sondern es kann auch die in dem Homogenisator 2 gebildete Mischung entweder abgefüllt oder ebenfalls ein oder mehrfach umgepumpt werden, um die Konzentration des Zuführstoffes in dem Endprodukt zu vergrößern.
Die für das gleichmäßige Zuführen des Stoffes und des Zusatzstoffes wichtige Saugwirkung des Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeugs 2 ist im Ausführungsbeispiel durch einen in Förderrichtung hinter diesem Werkzeug 2 und einen am Eingang in dieses Werkzeug 2 angeordneten Pumpenflügel 20 und 21 verstärkt.
Ferner erkennt man in Förderrichtung vor der Pumpe 7 und ihrem Laufrad in dem Behältnis im Bereich von dessen Bodenabfluss 8a ein Rührwerkzeug 22, wodurch der Stoff vor dem Eintritt in die Pumpe 7 vorgemischt werden kann, wenn er seinerseits aus mehreren Bestandteilen besteht.
Das Behältnis beziehungsweise der Behälter 3 befindet sich vertikal oberhalb der Pumpe 7 und die Pumpe 7 befindet sich ihrerseits vertikal oberhalb des Homogeniators 2, so dass die Zuleitung 4 und der konzentrische Bereich 5a der Zuführleitung 5 im Bereich vor dem Homogenisator 2 abwärts gerichtet sind, so dass die Beförderung des Stoffes zu dem Homogenisator 2 durch die Schwerkraft unterstützt wird, was vor allem bei Stoffen hoher Viskosität vorteilhaft ist.
Die Zuführleitung 5 ist dabei vor ihrem konzentrisch zu der Zuleitung 4 angeordneten Bereich 5a seitlich zu diesem Bereich 5a führend ausgebildet, so dass sie platzsparend unterhalb dem Behälter 3 verlaufen kann. In Fig.1 erkennt man einen Füll- oder Dosiertrichter 23, durch den ein Zusatzstoff in die Zuführleitung 5 eingebracht werden kann.
Die Mündung 6 der Zuführleitung 5 beziehungsweise ihres konzentrischen Bereichs 5a in die Zuleitung 4 ist unmittelbar am Eintritt in das Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug 2 vorgesehen, um dessen Saugwirkung bestmöglich auszunutzen. Dieses Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug 2 ist dabei ein Rotor-Stator-Gerät mit mehreren Rotor-Zahnkränzen und Stator-Zahnkränzen in konzentrischer Anordnung, um entsprechend effektiv arbeiten zu können.
Mit dem Rührwerkzeug 22 können im unteren Bereich des Mischbehälters 3 Turbulenzen erzeugt werden, so dass eine Sedimentation von Mischgut vermieden wird. Gleichzeitig ist dadurch die Möglichkeit zur Bearbeitung auch von kleinen Mengen gegeben. Eine solche Bearbeitung von kleinen Mengen ist besonders vorteilhaft in Verbindung mit einem konisch gestalteten Behälter und Zirkulationsleitungen, die das Mischgut auch tiefer als in Fig.1 dargestellt, dem Mischbehälter wieder zuführen können. Mit Hilfe der Leitung 9 ist ein Umpumpen des Mischguts ohne Scherung, also ohne Benutzung des Homogenisators 2 aber auch mit Scherung, also nach dem Durchlaufen des Homogenisators 2 möglich. Dabei kann gegebenenfalls durch Änderungen der Drehzahl ein weiterer Effekt erzielt werden. Ferner kann eine Reinigungsflüssigkeit umgepumpt werden, um die einzelnen Komponenten der Vorrichtung 1 reinigen zu können.
Für ein Umpumpen ohne Benutzung des Homogenisators wird die Absperrvorrichtung 8 geschlossen.
Wird diese Absperrvorrichtung 8 nur teilweise geschlossen und als Drossel benutzt, wird der von der Pumpe 7 kommende Förderstrom gedrosselt. Dabei kann man die Drosselung so wählen, dass die Pumpwirkung beziehungsweise die Saugwirkung des nachfolgenden Homogenisators größer als die der Pumpe 7 wird. Dadurch entsteht ein Unterdruck zwischen Homogenisator 2 und Pumpe 7, der dann an dem Einlass für den Zusatzstoff anliegt. Durch Öffnen eines dort vorgesehenen Ventils 24 kann der Zusatzstoff aus dem Zuführtrichter 23 eingesaugt werden, wobei es sich um flüssige oder auch pulverförmige Stoffe handeln kann. Ein Anlegen von Vakuum oder Unterdruck am Mischbehälter 3 ist nicht erforderlich, kann aber die Einsaugleistung weiter verbessern.
Die Vorrichtung 1 weist ein Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug 2 und auf der selben Welle 10 eine Pumpe 7 auf, womit ein pumpfähiger Stoff aus einem Behältnis, insbesondere einem Behälter 3 oder einem Rohr, dem Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug 2 zuleitbar ist. Dieser Stoff kann in dem Dispergier- und Homogenisierwerkzeug 2 mit einem Zusatzstoff vermischt werden, der durch eine Zuführleitung 5 und einen konzentrisch zu der Zuleitung 4 angeordneten Bereich 5a zu einer Mündung 6 vor dem Dispergier- und Homogenisierwerkzeug 2 gelangt. Die mit Abstand vor der Mündung 6 und vor dem Dispergier- und Homogenisierwerkzeug 2 angeordnete Pumpe 7 hat dabei in Fließrichtung einen Pumpendruck, der im Bereich dieser Mündung 6 geringer als der Saugdruck des Werkzeugs 2 ist. Dabei kann zur Beeinflussung dieses Drucks in der Zuleitung 4 eine Einrichtung zur Veränderung oder Verkleinerung des Querschnitts dieser Zuleitung 4, also eine Drossel angeordnet sein, die bevorzugt als Absperrvorrichtung 8 ausgebildet ist, um die Zuleitung 4 auch vollständig abschließen zu können.

Claims (14)

  1. Vorrichtung (1) zum Dispergieren und/oder Homogenisieren mit einem Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug (2), in welchem ein pumpfähiger Stoff oder eine pumpfähige Mischung mit wenigstens einem Zusatzstoff vermischt wird, wobei der pumpfähige Stoff oder dergleichen aus einem Behältnis, insbesondere aus einem Behälter (3) oder aus einem Rohr, dem Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug (2) zuleitbar ist und für den oder die Zusatzstoffe eine Zuführleitung (5) vorgesehen ist, die in der Zuleitung (4) des pumpfähigen Stoffs vor dem Werkzeug (2) mündet, wobei die Zuführleitung (5) und die Zuleitung (4) zumindest im Bereich der Mündung (6) konzentrisch zueinander sind, dadurch gekennzeichnet, dass in Zuführrichtung des Stoffes mit Abstand vor dem Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug (2) und vor der Mündung (6) der Zuführleitung (5) wenigstens eine Pumpe (7) angeordnet ist, deren Pumpendruck in Fließrichtung im Bereich der Mündung (6) der Zuführleitung (5) geringer als der Saugdruck des Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeugs (2) ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zuleitung (4) des pumpfähigen Stoffs von der Pumpe (7) zu der Mündung (6) der Zuleitung eine Einrichtung zum Verändern oder Verkleinern des Querschnitts dieser Zuleitung angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zum Verändern des Querschnitts der Zuleitung als Absperrvorrichtung (8) ausgebildet ist und dass zwischen der Pumpe und der Einrichtung zum Verändern des Querschnitts der Zuleitung insbesondere eine Rückführleitung (9) das Behältnis (3) abgezweigt ist.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (7) oder das Pumpenlaufrad auf der selben Welle (10) wie das Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug (2) angeordnet ist und dass zwischen dem druckseitigen Pumpenraum und der Welle sowie der konzentrisch besonders innerhalb der Zuleitung (4) angeordneten Zuführleitung (5) für den Zusatzstoff eine diese Welle (10) beaufschlagende Dichtung (14) angeordnet ist, die den Druckteil der Pumpe (7) von dem Saugbereich des Zusatzstoffs in der Zuführleitung (5) trennt.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die konzentrisch zueinander angeordnete Zuleitung (4) und Zuführleitung (5) auch konzentrisch zu der sie abgedichtet durchsetzenden Welle (10) für die Pumpe und das Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug angeordnet sind.
  6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung hinter dem Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug eine Auslassleitung (16) vorgesehen ist, die insbesondere in das Behältnis vor der Pumpe (7) zurückgeführt ist.
  7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der oder vorzugsweise an der in das Behältnis zurückführenden Auslassleitung (16) eine Abfüllleitung (17) oder Abfüllarmatur (18) vorgesehen ist, die über eine Armatur, beispielsweise einen Dreiwegehahn, mit der Auslass- und Rückführleitung verbunden ist.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslassleitung (16) in die unmittelbar hinter der Pumpe (7) abgehende Rückführleitung (9) mündet und an der Mündung eine Absperrarmatur (19) insbesondere in Form eines Dreiwegehahns angeordnet ist.
  9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugwirkung des Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeugs (2) durch wenigstens einen in Förderrichtung hinter diesem Werkzeug (2) und/oder am Eingang in dieses Werkzeug (2) angeordneten Pumpenflügel (20, 21) verstärkt ist.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass in Förderrichtung vor der Pumpe (7) in dem Behältnis (3) wenigstens ein Rührwerkzeug (22) angeordnet ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Behältnis (3) vertikal oberhalb der Pumpe (7) und die Pumpe (7) vertikal oberhalb des Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeugs (2) angeordnet sind und dass die Zuleitung (4) und die Zuführleitung (5) im Bereich vor dem Dispergier- und Homogenisierwerkzeug (2) abwärts gerichtet sind.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Zuführleitung (5) für den Zusatzstoff vor ihrem konzentrisch zu der Zuleitung (4) angeordneten Bereich (5a) seitlich zu diesem Bereich (5a) führend ausgebildet ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Mündung (6) der Zuführleitung (5, 5a) in die Zuleitung (4) am Eintritt in das Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug (2) vorgesehen ist.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug (2) ein Rotor-Stator-Gerät mit insbesondere mehreren Rotor-Zahnkränzen und/oder Stator-Zahnkränzen in konzentrischer Anordnung zueinander ist.
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