EP1712271B1 - Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren Fliessfähiger Stoffe - Google Patents
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- EP1712271B1 EP1712271B1 EP06006605A EP06006605A EP1712271B1 EP 1712271 B1 EP1712271 B1 EP 1712271B1 EP 06006605 A EP06006605 A EP 06006605A EP 06006605 A EP06006605 A EP 06006605A EP 1712271 B1 EP1712271 B1 EP 1712271B1
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Definitions
- the invention relates to a device for homogenizing and / or dispersing flowable substances (original substance), in particular in liquid or pasty form.
- homogenizing and / or dispersing devices which are also referred to as homogenizers, are used in particular for the production of viscous or highly viscous products, ointments, pastes, gels, creams, doughs, mayonnaises or the like in the pharmaceutical, cosmetic, chemical and food industries used.
- the homogenizing and dispersing device of such a device which is also referred to as a homogenizer, includes for example EP 0 801 974 B1 a coaxial rotor / stator arrangement. This arrangement can be designed in several stages, so that the material template (product master) can go through the homogenizing and / or dispersing device several times with different intensity turbulence.
- Such a homogenizer is often placed on or in the bottom of a container, such as a mixing container, which is filled with a stock (product master) to a desired stock level. Wings may be provided to enhance the pumping action of the product master to the homogenizer.
- the product stream leaving the homogenizing and / or dispersing device can be returned to the container for an internal circulation operation, for example to the vicinity of the container bottom.
- the product stream from the homogenizing and / or dispersing device can be supplied to the container by, for example, an external circulation the upper region of which is preferably returned above the level of the fabric master.
- the homogenizing and / or dispersing device is associated with a pumping device, a common drive for the pumping device and the homogenizing and / or dispersing device is usually present, so that the delivery rate of the pumping device and the delivery rate of the homogenizing and / or dispersing device are immediate are mutually dependent on the shared drive. Furthermore, it has been shown that, for example, in the case of the addition of additives such as liquids, powdered substances or the like by suction, the substances sucked in the region of the homogenizing and / or dispersing device can be conveyed back in the direction of the container for the fabric template. Depending on the process conditions, even sucked powder, for example, can blow back into the container.
- An apparatus for homogenizing and / or dispersing flowable, in particular liquid or pasty substances (fabric master) according to the preamble of claim 1 is made EP 0 801 974 B1 known.
- the invention aims, while overcoming the difficulties described above, to provide a device for homogenizing and / or dispersing flowable substances of the generic type, which has universal controllability and controllability of the product streams before and after the homogenizing and / or dispersing device, in particular for avoidance cavitation phenomena also allowed during the cleaning process. Also, a return of sucked additives to the container with the fabric template should be reliably avoided.
- a variable optimized process control for homogenizing and dispersing especially taking into account shear-sensitive products, such as gels, mascara, etc., should be achieved, in particular, a viscosity-dependent process management should be implemented in an individual form.
- an apparatus for homogenizing and / or dispersing flowable, in particular liquid or pasty substances comprises a container for a fabric master and a motorized homogenizer and / or disperser (homogenizer).
- the fabric feed is conveyed from a container outlet by means of a feed pump to the homogenizing and / or dispersing device, which optionally associated with entry devices for additives in liquid or powdery form. If appropriate, the homogenizing and / or dispersing device can permit a discharge back into the container for the fabric template on the outlet side.
- such a device for homogenizing and / or dispersing is characterized in that the feed pump is driven separately to the homogenizing and / or dispersing, a sensor, preferably a pressure sensor, between the pump outlet and the inlet side of the homogenizing and / or Dispergier nails is arranged, which controls the separate drive of the feed pump variable in accordance with the flow characteristics of the stock and / or corresponding process parameters such that the product flow promotion to the homogenizing and / or dispersing always under pre-pressure.
- a sensor preferably a pressure sensor
- the conveying process by the feed pump and the product processing operation in the homogenizing and / or dispersing independently and universally controllable and controllable, so that these two units for optimization variable to the process conditions for realizing a viscosity-dependent process control, in particular also considering shear-sensitive Tune and control products.
- the conveying process by means of the feed pump and the homogenization and / or dispersion in homogenizing and / or dispersing independently influenced so that the feed pump, for example, taking into account the product type, such as viscous or highly viscous substances, can be controlled so that it is always possible to ensure that the product quantity or amount of substance conveyed by the feed pump in the direction of the homogenizing and / or dispersing device is always greater than the conveying capacity of the homogenizing and / or dispersing device. Thanks to the universal controllability and controllability can thus shorter Artsverweil initiatives realize and the product stream may optionally be exposed to lower shear effects, so that you can ensure a gentle treatment of the fabric template.
- the throughputs of the device for homogenizing and / or dispersing can be optimized and increased.
- cavitation phenomena can be reliably avoided since the product stream is conveyed to the homogenizing and / or dispersing device always under admission pressure.
- a cleaning cycle it is therefore possible to avoid cavitation phenomena and the resulting noise phenomena, since the high delivery rate can be adjusted in a corresponding manner independently of the product flow rate through the homogenizing and / or dispersing device.
- a sensor preferably a pressure sensor, is arranged between the pump outlet and the inlet side of the homogenizing and / or dispersing device, which is used for controlling the feed pump, in particular for controlling the speed of the feed pump.
- an openable and closable product discharge is arranged in the material flow direction upstream of the inlet side of the homogenizing and / or dispersing device.
- shear-sensitive products such as gels, mascara, etc.
- the feed pump is formed by a centrifugal pump, which can be optimized only for the intended conveying purpose in terms of the viscosity characteristics of the processed fabric templates in a corresponding manner.
- a centrifugal pump can also be used to promote viscous and especially highly viscous substances.
- a centrifugal pump as a preferred embodiment of a feed pump allows design due to a substantially shear-free or at least low-shear treatment of the fabric templates to be processed.
- the feed pump preferably has a tangential outlet which is connected to the inlet side of the homogenizing and / or dispersing device. This allows a largely lossless promotion of the material template in this feed pump in the direction of the homogenizing and / or dispersing done.
- the design of the device is such that the return of the product stream from the outlet side of the homogenizing and / or dispersing to the vicinity of the container outlet at the container bottom and / or to the upper region of the container, preferably above the fabric template cover, can take place.
- the return of the product stream from the outlet side of the homogenizing and / or dispersing to the vicinity of the container outlet at the container bottom and / or to the upper region of the container, preferably above the fabric template cover can take place.
- an internal or external return promotion or circulation can be realized in the inventive device without major design effort.
- containers for the fabric template are arranged axially and / or radially conveying stirrer in order to achieve a uniform mixing of the fabric already in the container.
- axially and / or radially imparting stirring element even an exclusive return delivery internally to the vicinity of the container outlet may be sufficient, so that a more process-consuming external recycling can be dispensed with.
- the drive for the homogenizing and / or dispersing device and the drive for the feed pump is controlled by means of a frequency converter. This makes it possible to realize a very sensitive control and regulation of the respective drive motors.
- the device for homogenizing and / or dispersing flowable substances is designed such that the delivery rate of the feed pump and the delivery rate of the homogenizing and / or dispersing device are variable independently of each other.
- a universal change and influencing of the respective delivery rates of the feed pump and the homogenizing and / or dispersing device is achieved even taking into account the product viscosity and / or the energy density.
- the entry means of the additives are activated in liquid or powder form when the sensor designed in particular as a pressure sensor detects negative pressure conditions.
- the sensor designed in particular as a pressure sensor detects negative pressure conditions.
- a sensitive addition control with respect to the amounts of additive can be achieved, and in particular, it is also effectively avoided that added additives via the entry devices directly into the container, since a so-called. Knockback can be effectively suppressed.
- the device according to the invention is designed such that the residence time in the shear zone of the homogenizing and / or dispersing device can be adjusted or varied by the delivery rate (rotational speed) of the feed pump for energy density adjustment.
- the delivery rate rotational speed
- product warmings can be limited when passing through the homogenizing and / or dispersing device, because the product residence time in the homogenizing and / or dispersing device can be adjusted and changed, for example as a function of the viscosity of the product stream.
- the feed pump and the homogenizing and / or dispersing device form a compact structural unit.
- This provides a compact and space-saving design for the device and its units with the further advantage of a maintenance-friendly design.
- FIG. 1 is a device for homogenizing and / or dispersing flowable, in particular liquid or pasty substances, which is also referred to as a material template, provided overall with the reference numeral 1.
- This device 1 comprises a container 2 for the fabric template, which in FIG. 1 only partially shown.
- the container 2 also only schematically indicated with 3 stirrer is arranged, which is preferably designed axially and / or radially promotional.
- the container 2 has a container outlet 4 which communicates with a feed pump 5.
- the feed pump 5 is connected to a homogenizing and / or dispersing device 6, which is shown schematically in the drawing and is referred to there as a dispersing device.
- This homogenizing and / or dispersing device 6 is driven by a motor 7, while the feed pump 5 is also driven by an independent further motor 8.
- the feed pump 5 and the homogenizing and / or dispersing device 6 are driven by separate drives.
- FIG. 1 With an arrow is in FIG. 1 the substance flow direction entered.
- an insertion device 9 for additives arranged between the outlet of the feed pump 5 and the inlet of the homogenizer and / or Dispersing device 6 .
- this entry device 9 can be used for adding liquid or powdery substances which are added to the product stream, which leaves the feed pump 5, before the product stream enters the homogenizing and / or dispersing device 6.
- a product discharge 10 can be provided, via which an emptying can take place.
- a further product discharge 11 is connected to the outlet of the homogenizing and / or dispersing device 6 and also permits emptying via corresponding valve controls.
- FIG. 1 an external circulation and / or an internal circulation of the product stream leaving the homogenizing and / or dispersing device 6 are removed.
- An external circulation line 12 leads from the outlet side of the homogenizing and / or dispersing device 6 back to the interior of the container 2, wherein an introduction into the container 2 preferably takes place above the level of the material template in the container 2.
- an internal circulation line 13 is connected on the outlet side to the homogenizing and / or dispersing device 6, which preferably returns the product stream to the vicinity of the container outlet 4 in the radial direction.
- a sensor 14 is further arranged between the feed pump 5 and the homogenizing and / or dispersing device 6, which is preferably a pressure sensor. Alternatively, it may be a volume flow dependent operating sensor or the like if necessary.
- this sensor 14 detects the pressure of the product flow in the material flow direction in front of the inlet side of the homogenizing and / or dispersing device 6. If this sensor 14 detects, for example, negative pressure conditions, the entry device 9 can be activated for pulverulent or liquid substances without the There is a risk that the introduced via the entry device 9 additives strike back into the interior of the container 2.
- the sensor 14 also serves to control the independent drive motors 7 and 8 for the feed pump 5 and the homogenizing and / or dispersing device 6. With the help of this sensor 14, these motors 7 and 8 are also controlled so that they are controlled to each other the flow properties of the material template and the product flow, the product flow promotion to the homogenizing and / or dispersing device 6 always takes place under pre-pressure. As a result, cavitation phenomena can be effectively avoided.
- Registered pump 5 is designed as a centrifugal pump, which may have, for example, a tangential outlet which communicates with the inlet side of the homogenizing and / or dispersing device 6 in communicating connection.
- a centrifugal pump as a feed pump 5 allows a low-shear promotion of the product flow from the container outlet 4. Therefore, such a centrifugal pump is particularly advantageous for shear-sensitive substances.
- the in FIG. 1 shown device is operated with internal circulation, it may be advantageous if the product flow does not pass through the homogenizing and / or dispersing device 6 several times, but that a product discharge via the product discharge 10 in FIG. 1 is made. In this case, then the feed pump 5 is driven in the form that it allows a product discharge.
- Essential in the device 1 according to the invention for homogenizing and / or dispersing flowable substances is the fact that the feed pump 5 and the homogenizing and / or dispersing device 6 are driven by separate drive motors 7 and 8, so that these two organs are independently operable , With the help of the sensor 14 but it is ensured that in particular the feed pump 5 is always operated so that the product flow to the inlet side of the homogenizing and / or dispersing device 6 is always conveyed under a certain variable form.
- the device 1 of the invention allows for homogenizing and / or dispersing flowable substances a universally controllable product flow line within the system optionally in conjunction with an external and / or an internal circulation.
- the feed pump 5 and the homogenizing and / or dispersing 6 form a compact unit, so that you get a space-saving design of the device 1 total, which is designed to be easy to maintain.
- the sensor 14 operatively cooperate with the motors 7 and 8 associated frequency converters such that not only the individual drive parameters of feed pump 5 and homogenizing and / or dispersing 6 are variable and independently controllable, but that under ensures all variable operating conditions that the feed pump 5 provides a pressurized product stream at the inlet side of the homogenizing and / or dispersing device 6. Also, a mutual vote of the delivery rate of the feed pump 5 and the residence time in the shear zone of the homogenizing and / or dispersing device 6 is possible, so that you can make an energy density adjustment to optimize the process control.
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Description
- Die Erfindung befasst sich mit einer Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger Stoffe (Stoffvorlage), insbesondere in flüssiger oder pastöser Form.
- Derartige Homogenisier- und/oder Dispergiervorrichtungen, welche auch als Homogenisatoren bezeichnet werden, werden insbesondere zur Herstellung von viskosen oder auch hochviskosen Produkten, Salben, Pasten, Gele, Cremes, Teige, Mayonnaisen oder dergleichen in der pharmazeutischen, kosmetischen, chemischen und in der Lebensmittelindustrie eingesetzt.
- Unterschiedliche Bauarten von derartigen Homogenisatoren sind beispielsweise aus
GB-A-702 811 EP 0 988 887 A1 ,DE 37 15 331 C2 ,DE 299 17 365 U1 ,WO 03/066203 A1 EP 0 801 974 B1 undDE 103 20 739 B3 bekannt. Die Homogenisier- und Dispergiereinrichtung einer solchen Vorrichtungen, welche auch als Homogenisator bezeichnet wird, umfaßt beispielsweise nachEP 0 801 974 B1 eine koaxiale Rotor/Stator-Anordnung. Diese Anordnung kann mehrstufig ausgelegt sein, so daß die Stoffvorlage (Produktvorlage) mehrmals mit unterschiedlich intensiver Turbulenz durch die Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung gehen kann. Ein solcher Homogenisator ist häufig am oder im Bodenbereich eines Behälters, wie eines Mischbehälters, angeordnet, welcher mit einer Stoffvorlage (Produktvorlage) bis zu einem gewünschten Stoffvorlagepegel gefüllt ist. Zur Verstärkung der Pumpwirkung der Produktvorlage zu dem Homogenisator können Flügel vorgesehen sein. Der aus der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung austretende Produktstrom kann in den Behälter für einen internen Umwälzbetrieb, beispielsweise zu der Nähe des Behälterbodens zurückgeführt werden. Alternativ kann der Produktstrom aus der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung mittels beispielsweise einer externen Umwälzung zu dem Behälter an dessen oberen Bereich vorzugsweise oberhalb des Stoffvorlagenpegels zurückgeführt werden. - Bei allen diesen bekannten Homogenisier- und/oder Dispergiervorrichtungen besteht die Gefahr einer Kavitationserscheinung, wenn die Förderleistung der Homogenisier- und/oder Dispergiervorrichtung größer als die Produktstrommenge ist, die vom Behälterauslaß zu der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung nachströmt. Insbesondere kann es auch zu Kavitationserscheinungen kommen, wenn bei einem Reinigungszyklus beispielsweise eine Reinigungsflüssigkeit, wie Wasser, vorzugsweise erwärmt, durchgeleitet wird, da hierbei schnell der Dampfdruck der Reinigungsflüssigkeit erreicht wird. Selbst wenn der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung eine Pumpeinrichtung zugeordnet ist, so ist üblicherweise ein gemeinsamer Antrieb für die Pumpeinrichtung und die Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung vorhanden, so daß die Förderleistung der Pumpeinrichtung und die Förderleistung der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung unmittelbar von dem gemeinsam vorhandenen Antrieb wechselseitig abhängig sind. Ferner hat es sich gezeigt, daß beispielsweise im Falle der Zugabe von Additiven, wie Flüssigkeiten, pulverförmigen Substanzen oder dergleichen mittels Ansaugung die im Bereich der Homogenisier- und/oder Dispergiervorrichtung eingesaugten Stoffe in Richtung des Behälters für die Stoffvorlage zurückgefördert werden können. In Abhängigkeit von den Prozeßbedingungen kann sogar beispielsweise eingesaugtes Pulver in den Behälter zurückschlagen.
- Eine Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger, insbesondere flüssiger oder pastöser Stoffe (Stoffvorlage) nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 ist aus
EP 0 801 974 B1 bekannt. - Die Erfindung zielt darauf ab, unter Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten eine Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger Stoffe der gattungsgemäßen Art bereitzustellen, welche eine universelle Steuer- und Regelbarkeit der Produktströme vor und nach der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung insbesondere zur Vermeidung von Kavitationserscheinungen auch beim Reinigungsvorgang gestattet. Auch soll zuverlässig ein Rückschlagen von eingesaugten Zusatzstoffen zum Behälter mit der Stoffvorlage vermieden werden. Insbesondere soll eine variable optimierte Prozessführung für das Homogenisieren und Dispergieren, insbesondere auch unter Berücksichtigung von schersensitiven Produkten, wie Gele, Mascara, etc. erreicht werden, wobei insbesondere eine viskositätsabhängige Prozessführung in individueller Form verwirklicht werden soll.
- Nach der Erfindung wird hierzu eine Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger, insbesondere flüssiger oder pastöser Stoffe (Stoffvorlage) bereitgestellt, welche einen Behälter für eine Stoffvorlage und eine motorbetriebene Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung (Homogenisator) umfaßt. Bei dieser Vorrichtung wird die Stoffvorlage von einem Behälterauslaß mittels einer Förderpumpe zur Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung gefördert, welcher gegebenenfalls Eintragseinrichtungen für Additive in flüssiger oder pulvriger Form zugeordnet sind. Die Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung kann gegebenenfalls auslaßseitig eine Rückförderung in den Behälter für die Stoffvorlage gestatten. Nach der Erfindung zeichnet sich eine solche Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren dadurch aus, daß die Förderpumpe gesondert zur Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung angetrieben ist, ein Sensor, vorzugsweise ein Drucksensor, zwischen dem Pumpenauslaß und der Einlaßseite der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung angeordnet ist, welcher den gesonderten Antrieb der Förderpumpe variabel nach Maßgabe der Fließeigenschaften der Stoffvorlage und/oder entsprechender Prozeßparameter derart steuert, daß die Produktstromförderung zur Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung immer unter Vordruck erfolgt.
- Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Fördervorgang, durch die Förderpumpe und der Produktbearbeitungsvorgang in der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung unabhängig und universell steuer- und regelbar, so daß man diese beiden Aggregate zur Optimierung variabel auf die Prozessbedingungen auch zur Verwirklichung einer viskositätsabhängigen Prozessführung, insbesondere auch unter Berücksichtung von schersensitiven Produkten abstimmen und steuern kann. Bei der Erfindung ist somit der Fördervorgang mittels der Förderpumpe und der Homogenisier- und/oder Dispergiervorgang in Homogenisier- und/oder Dispergiervorrichtung unabhängig beeinflussbar, so daß die Förderpumpe beispielsweise unter Berücksichtigung der Produkteigenart, wie viskose oder hochviskose Stoffe, geregelt werden kann, so daß man immer sicherstellen kann, daß die von der Förderpumpe in Richtung zu der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung geförderte Produktmenge oder Stoffmenge immer größer als die Förderleistung der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung ist. Dank der universellen Steuer- und Regelbarkeit lassen sich somit kürzere Produktverweilzeiten realisieren und der Produktstrom kann gegebenenfalls geringeren Scherwirkungen ausgesetzt werden, so daß man eine schonende Behandlung der Stoffvorlage sicherstellen kann. Auch lassen sich in Abhängigkeit von der Produkteigenart die Durchsätze der Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren optimieren und steigern. Hierdurch lassen sich zuverlässig Kavitationserscheinungen vermeiden, da die Förderung des Produktstromes zur Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung immer unter Vordruck erfolgt. Selbst bei einem Reinigungszyklus lassen sich somit Kavitationserscheinungen und hierdurch bedingte Geräuscherscheinungen vermeiden, da sich die hohe Förderleistung in entsprechender Weise unabhängig von dem Produktstromdurchsatz durch die Homogenisier- und/oder Dispergiervorrichtung einstellen lässt. Um dies zu erreichen, ist ein Sensor, vorzugsweise ein Drucksensor, zwischen dem Pumpenauslaß und der Einlaßseite der Homogenisier- und/oder Dispergiervorrichtung angeordnet, welcher zur Steuerung der Förderpumpe, insbesondere zur Drehzahlsteuerung der Förderpumpe, genutzt wird.
- Vorzugsweise ist eine öffen- und schließbare Produktableitung in Stoffflussrichtung vor der Einlaßseite der Homogenisier- und/oder Dispergiervorrichtung angeordnet. Hierdurch kann insbesondere bei schersensitiven Produkten, wie Gele, Mascara, etc. erreicht werden, daß nach einer ausreichenden Homogenisierung und/oder Dispergierung vor der zugeordneten Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung eine Produktableitung (Entleerung) unter Nutzung der Förderpumpe erfolgen kann, ohne daß das Produkt nochmals durch die Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung geht.
- Vorzugsweise wird die Förderpumpe von einer Kreiselpumpe gebildet, welche sich ausschließlich für den angestrebten Förderzweck auch hinsichtlich der Viskositätseigenschaften der zu verarbeitenden Stoffvorlagen in entsprechender Weise optimieren läßt. Eine solche Kreiselpumpe kann auch zur Förderung von viskosen und insbesondere auch hochviskosen Stoffen eingesetzt werden. Eine Kreiselpumpe als bevorzugte Ausführungsform einer Förderpumpe gestattet bauartbedingt eine im wesentlichen scherfreie oder zumindest scherarme Behandlung der zu verarbeitenden Stoffvorlagen.
- Ferner hat die Förderpumpe vorzugsweise einen tangentialen Auslass, welcher mit der Einlaßseite der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung verbunden ist. Hierdurch kann eine weitgehend verlustfreie Förderung der Stoffvorlage in dieser Förderpumpe in Richtung zu der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung erfolgen.
- Vorzugsweise ist die Auslegung der Vorrichtung derart getroffen, daß die Rückförderung des Produktstroms von der Auslaßseite der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung zu der Nähe des Behälterauslasses am Behälterboden und/oder zum oberen Bereich des Behälters, vorzugsweise oberhalb des Stoffvorlagendeckels, erfolgen kann. Auf diese Weise lassen sich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne größeren konstruktiven Aufwand eine interne oder externe Rückförderung oder Umwälzung verwirklichen.
- Vorzugsweise sind Behälter für die Stoffvorlage ein axial- und/oder radialförderndes Rührorgan angeordnet, um eine gleichmäßige Durchmischung der Stoffvorlage bereits schon im Behälter zu erzielen. In Abhängigkeit von der Wahl des axial- und/oder radialfördernden Rührorgans kann sogar eine ausschließliche Rückförderung intern zur Nähe des Behälterauslasses gegebenenfalls ausreichen, so daß eine prozessaufwendigere externe Rückführung entfallen kann.
- Vorzugsweise ist der Antrieb für die Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung und der Antrieb für die Förderpumpe mittels eines Frequenzumrichters gesteuert. Hierdurch lässt sich eine sehr feinfühlige Steuerung und Regelung der jeweiligen Antriebsmotoren verwirklichen.
- Insbesondere ist nach der Erfindung die Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger Stoffe derart ausgelegt, daß die Förderleistung der Förderpumpe und die Förderleistung der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung unabhängig von einander variierbar sind. Hierdurch wird eine universelle Änderung und Beeinflussung der jeweiligen Förderleistungen der Förderpumpe und der Homogenisier- und/oder Dispergiervorrichtung auch unter Berücksichtigung der Produktviskosität und/oder der Energiedichte erreicht.
- Vorzugsweise werden die Eintragseinrichtungen der Additive in flüssiger oder pulvriger Form aktiviert, wenn der insbesondere als Drucksensor ausgelegte Sensor Unterdruckbedingungen erfasst. Hierdurch kann eine feinfühlige Zugabesteuerung bezüglich der Additivmengen erreicht werden, und insbesondere wird auch wirksam vermieden, daß über die Eintragseinrichtungen zugegebene Additive direkt in den Behälter gelangen, da ein sog. Rückschlagen wirksam unterdrückt werden kann.
- Insbesondere ist die Vorrichtung nach der Erfindung derart ausgelegt, daß die Verweilzeit in der Scherzone der Homogenisier- und/oder Dispergiervorrichtung durch die Förderleistung (Drehzahl) der Förderpumpe zur Energiedichtenabstimmung eingestellt bzw. variiert werden kann. Hierdurch lassen sich auch Produkterwärmungen beim Durchgang durch die Homogenisierund/oder Dispergiervorrichtung eingrenzen, weil die Produktverweilzeit in der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung, beispielsweise in Abhängigkeit von der Viskosität des Produktstroms abgestimmt und geändert werden kann.
- Insbesondere kann nach der Erfindung die Förderpumpe und die Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung eine kompakte Baueinheit bilden. Hierdurch erhält man eine gedrängte und platzsparende Bauweise für die Vorrichtung und ihrer Aggregate mit dem weiteren Vorteil einer wartungsfreundlichen Auslegung.
- Die Erfindung wird nachstehend anhand einer bevorzugten Ausführungsform unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Die einzige
Figur 1 der Zeichnung zeigt: - eine schematische Ausschnittsansicht zur Verdeutlichung einer Auslegungsform der Vorrichtung mit Behälterauslaß, Förderpumpe und Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung sowie zugeordnete Additiv-Zugabeinrichtungen für die jeweiligen Prozessführungen.
- In
Figur 1 ist eine Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger, insbesondere flüssiger oder pastöser Stoffe, was auch als Stoffvorlage bezeichnet wird, insgesamt mit dem Bezugszeichen 1 versehen. Diese Vorrichtung 1 umfaßt einen Behälter 2 für die Stoffvorlage, welcher inFigur 1 nur ausschnitthaft dargestellt ist. In dem Behälter 2 ist ebenfalls nur schematisch ein mit 3 angedeutetes Rührorgan angeordnet, welches vorzugsweise axial und/oder radial fördernd ausgelegt ist. Der Behälter 2 hat einen Behälterauslaß 4, welcher in kommunizierender Verbindung mit einer Förderpumpe 5 steht. Auslaßseitig ist die Förderpumpe 5 mit einer Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung 6 verbunden, welche in der Zeichnung schematisch dargestellt ist und dort als Dispergiervorrichtung bezeichnet ist. Diese Homogenisier- und/oder, Dispergiereinrichtung 6 wird von einem Motor 7 angetrieben, während die Förderpumpe 5 ebenfalls von einem unabhängigen weiteren Motor 8 angetrieben wird. Somit sind die Förderpumpe 5 und die Homogenisier- und /oder Dispergiereinrichtung 6 von gesonderten Antrieben angetrieben. - Mit einem Pfeil ist in
Figur 1 die Stoffflussrichtung eingetragen. Zwischen dem Auslaß der Förderpumpe 5 und dem Einlass der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung 6 ist nach der schematischen Darstellung gemäßFigur 1 eine Eintragseinrichtung 9 für Additive angeordnet. Wie inFigur 1 eingetragen ist, kann diese Eintragseinrichtung 9 zum Zugeben von flüssigen oder pulvrigen Stoffen genutzt werden, die dem Produktstrom beigemischt werden, welcher die Förderpumpe 5 verläßt, bevor der Produktstrom in die Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung 6 eintritt. Ebenfalls in Stoffflussrichtung vor der Einlassseite der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung 6 kann eine Produktableitung 10 vorgesehen sein, über welche eine Entleerung erfolgen kann. Eine weitere Produktableitung 11 ist mit dem Auslass der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung 6 verbunden und ermöglicht über entsprechende Ventilsteuerungen ebenfalls eine Entleerung. - Ferner kann aus
Figur 1 auch eine externe Zirkulation und/oder eine interne Zirkulation des die Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung 6 verlassenden Produktstroms entnommen werden. Eine externe Zirkulationsleitung 12 führt von der Auslassseite der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung 6 zu dem Innenraum des Behälters 2 zurück, wobei eine Einleitung in den Behälter 2 vorzugsweise oberhalb des Pegels der Stoffvorlage in dem Behälter 2 erfolgt. Alternativ oder in Kombination mit der externen Zirkulation ist auslassseitig mit der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung 6 eine interne Zirkulationsleitung 13 verbunden, welche den Produktstrom zu der Nähe des Behälterauslasses 4 vorzugsweise in radialer Richtung zurückleitet. - In Stoffflussrichtung ist ferner zwischen der Förderpumpe 5 und der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung 6 ein Sensor 14 angeordnet, bei dem es sich vorzugsweise um einen Drucksensor handelt. Alternativ kann es sich um einen Volumenstrom abhängig arbeitenden Sensor oder dergleichen gegebenenfalls handeln. Dieser Sensor 14 erfaßt im Falle eines Drucksensors den Druck des Produktstroms in Stoffflussrichtung vor der Einlasseite der Homogensier- und/oder Dispergiereinrichtung 6. Wenn dieser Sensor 14 beispielsweise Unterdruckbedingungen erfasst, so kann die Eintragseinrichtung 9 für pulverförmige oder flüssige Stoffe aktiviert werden, ohne daß die Gefahr besteht, daß die über die Eintragseinrichtung 9 eingeleiteten Additive in das Innere des Behälters 2 zurückschlagen. Zum anderen dient der Sensor 14 auch zur Steuerung der unabhängigen Antriebsmotoren 7 und 8 für die Förderpumpe 5 und die Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung 6. Mit Hilfe dieses Sensors 14 werden diese Motoren 7 und 8 auch so abgestimmt auf einander gesteuert, dass nach Maßgabe der Fliesseigenschaften der Stoffvorlage und des Produktstroms die Produktstromförderung zur Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung 6 immer unter Vordruck erfolgt. Hierdurch lassen sich Kavitationserscheinungen wirksam vermeiden.
- Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist die schematisch in
Figur 1 eingetragene Förderpumpe 5 als eine Kreiselpumpe ausgelegt, welche beispielsweise einen tangentialen Auslass haben kann, welcher mit der Einlaßseite der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung 6 in kommunizierenden Verbindung steht. Eine solche Kreiselpumpe als Förderpumpe 5 ermöglicht eine scherarme Förderung des Produktstroms vom Behälterauslaß 4. Daher ist eine solche Kreiselpumpe insbesondere für schersensitive Stoffe von Vorteil. Insbesondere wenn die inFigur 1 dargestellte Vorrichtung 1 mit interner Zirkulation betrieben wird, kann es von Vorteil sein, wenn der Produktstrom nicht mehrmals die Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung 6 durchläuft, sondern dass eine Produktableitung über die Produktableitung 10 inFigur 1 vorgenommen wird. In diesem Fall wird dann die Förderpumpe 5 in der Form angetrieben, daß sie eine Produktentleerung gestattet. - Wesentlich bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung 1 zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger Stoffe ist die Tatsache, daß die Förderpumpe 5 und die Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung 6 von gesonderten Antriebsmotoren 7 und 8 angetrieben werden, so daß diese beiden Organe unabhängig von einander betreibbar sind. Mit Hilfe des Sensors 14 wird aber sichergestellt, daß insbesondere die Förderpumpe 5 immer derart betrieben wird, daß der Produktstrom zur Einlaßseite der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung 6 immer unter einem gewissen variablen Vordruck gefördert wird. Auf diese Weise gestattet die erfindungsgemäße Vorrichtung 1 zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger Stoffe eine universell steuerbare Produktstromleitung innerhalb des Systems gegebenenfalls in Verbindung mit einer externen und/oder einer internen Zirkulation.
- Obgleich in
Figur 1 nicht näher dargestellt ist, können die Förderpumpe 5 und die Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung 6 eine kompakte Baueinheit bilden, so daß man eine platzsparende Auslegung der Vorrichtung 1 insgesamt erhält, welche wartungsfreundlich gestaltet ist. - Über eine nicht näher dargestellte Steuereinrichtung kann der Sensor 14 wirkungsmäßig mit den Motoren 7 und 8 zugeordneten Frequenzumrichtern derart zusammenarbeiten, daß nicht nur die einzelnen Antriebsparameter von Förderpumpe 5 und Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung 6 variabel und unabhängig voneinander steuerbar sind, sondern daß auch unter allen variablen Betriebsbedingungen sichergestellt ist, daß die Förderpumpe 5 einen unter Vordruck stehenden Produktstrom an der Einlaßseite der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung 6 bereitstellt. Auch ist eine wechselseitige Abstimmung der Förderleistung der Förderpumpe 5 und der Verweilzeit in der Scherzone der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung 6 möglich, so daß man zur Optimierung der Prozessführung eine Energiedichtenabstimmung vornehmen kann.
-
- 1
- Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fliessfähiger Stoffe insgesamt
- 2
- Behälter
- 3
- Rührorgan
- 4
- Behälterauslaß
- 5
- Förderpumpe
- 6
- Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung
- 7
- Motor für Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung 6
- 8
- Motor für Förderpumpe 5
- 9
- Eintragseinrichtung für Additive
- 10
- Produktableitung vor Einlaß von Einrichtung 6
- 11
- Produktableitung an der Auslaßseite von 6
- 12
- Externe Zirkulationsleitung
- 13
- Interne Zirkulationsleitung
- 14
- Sensor
Claims (12)
- Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger, insbesondere flüssiger oder pastöser Stoffe (Stoffvorlage), welche einen Behälter (2) für die Stoffvorlage und eine motorbetriebene Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung (6) umfaßt, wobei die Stoffvorlage von einem Behälterauslaß (4) mittels einer Förderpumpe (5) zur Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung (6) gefördert wird, welcher Eintragseinrichtungen (9) für Additive in flüssiger oder pulvriger Form zugeordnet sind, und wobei die Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung (6) auslaßseitig eine Rückforderung in den Behälter (2) gestattet,
dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (5) gesondert zur Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung (6) angetrieben ist, ein Drucksensor (14), zwischen dem Pumpen-auslaß und der Einlaßseite der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung (6) angeordnet ist, welcher den gesonderten Antrieb (8) der Förderpumpe (5) variabel nach Maßgabe der Fließeigenschaften der Stoffvorlage und/oder entsprechender Prozeßparameter derart steuert, daß die Produktstromförderung zur Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung (6) immer unter Vordruck erfolgt. - Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß eine öffen- und schließbare Produkt-ableitung (10) in Stoffflußrichtung vor der Einlaßseite der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung (6) angeordnet ist. - Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (5) von einer Kreiselpumpe gebildet wird. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (5) einen tangentialen Auslaß hat, welcher mit der Einlaßseite der Homogenisier- und/- oder Dispergiereinrichtung (6) verbunden ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Rückführung des Produktstroms von der Auslaßseite der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung (6) zur Nähe des Behälterauslasses (4) und/oder zum oberen Bereich des Behälters (2), vorzugsweise oberhalb des Stoffvorlagenpegels, erfolgt. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet, daß im Behälter (6) ein axial und/oder radialfördemdes (3) Rührorgan angeordnet ist. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (7) für die Homogenisier-und/oder Dispergiereinrichtung (6) und der Antrieb (8) für die Förder-pumpe (5) mittels Frequenzumrichter gesteuert sind. - Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Förderleistung der Förderpumpe (5) und die Förderleistung der Hömogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung (6) unabhängig voneinander variierbar sind. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Eintragseinrichtungen (9) für Additive in flüssiger oder pulvriger Form aktiviert werden, wenn der insbesondere als Drucksensor ausgelegte Sensor (14) Unterdruckbedingungen erfasst. - Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet, daß die Verweilzeit in der Scherzone der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung (6) durch die Förderleistung (Drehzahl) der Förderpumpe (5) zur Energiedichtenabstimmung eingestellt bzw. variiert wird. - Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß die Förderpumpe (5) und die Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung (6) eine kompakte Baueinheit bilden, wobei insbesondere diese Baueinheit mittels eines Flansches am Behälter (2) angebracht ist. - Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuervorrichtung vorgesehen ist, welche vorzugsweise in Abhängigkeit von der Drehzahl der Homogenisier- und/oder Dispergiereinrichtung (6) selbsttätig die Förderpumpe (5) auf Vordruckbedingungen einstellt.
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