EP1825907A1 - Homogenisator ("Co-Twister") - Google Patents

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EP1825907A1
EP1825907A1 EP07106354A EP07106354A EP1825907A1 EP 1825907 A1 EP1825907 A1 EP 1825907A1 EP 07106354 A EP07106354 A EP 07106354A EP 07106354 A EP07106354 A EP 07106354A EP 1825907 A1 EP1825907 A1 EP 1825907A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
rotor
homogenizer
rotatable element
housing
driven
Prior art date
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Granted
Application number
EP07106354A
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English (en)
French (fr)
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EP1825907B1 (de
Inventor
Heinz-Jürgen BACHELIER
Frank-Rüdiger Boos
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Symex GmbH and Co KG
Original Assignee
Symex GmbH and Co KG
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Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=7937511&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=EP1825907(A1) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Symex GmbH and Co KG filed Critical Symex GmbH and Co KG
Publication of EP1825907A1 publication Critical patent/EP1825907A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP1825907B1 publication Critical patent/EP1825907B1/de
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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
    • 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
    • B01F27/40—Mixers with rotor-rotor system, e.g. with intermeshing teeth
    • B01F27/41—Mixers with rotor-rotor system, e.g. with intermeshing teeth with the mutually rotating surfaces facing each other
    • B01F27/411—Mixers with rotor-rotor system, e.g. with intermeshing teeth with the mutually rotating surfaces facing each other provided with intermeshing elements

Definitions

  • the invention relates to a homogenizer for homogenizing flowable substances, with a rotatably mounted in a housing and driven by a drive means rotor.
  • homogenizers are used, for example, in the cosmetic, pharmaceutical or chemical industry in the preparation of creams, ointments, pastes or the like.
  • the homogenizer is z. B. arranged at the lowest point of a container and homogenized and / or dispersed the flowable material by the rotor together with a stationary stator shearing forces applied to the fabric.
  • the homogenizer could also be placed separately next to or between two containers.
  • the homogenised substance can either be returned to the container or to a bottling plant.
  • the homogenization can be influenced in known homogenizers essentially by varying the rotational speed of the rotor relative to the fixed stator or by the specific design of the rotor and / or the stator. At high speeds, the shearing action and the conveying action of the homogenizer is greater than at low speeds.
  • a disadvantage of the known homogenizers is that the shearing action and the conveying action are coupled directly to each other. In addition, it is necessary for the achievement of high shear effects and speeds of the rotor to design the drive devices and drive motors accordingly consuming.
  • Another disadvantage is that at too high a speed of the engine, the shearing action is so great that the substance to be homogenized can be adversely affected or possibly even damaged.
  • homogenizers In order to meet the requirement of high pumping capacity (conveying effect) and at the same time be able to reduce the shearing action at high speeds, homogenizers have been developed which allow an axial displacement of the rotor relative to the stator in order to control the free flow cross sections (or gaps) between the two To increase the wings of the rotor and the stator (cf. DE 296 08 712 or DE 24 13 452 ). The design effort for such axial displacement is very high.
  • the object of the present invention is to provide a homogenizer with which the homogenization effect can be influenced in a structurally simple manner and the shearing action and the pumping action can be adapted to the respective requirements.
  • the invention solves this problem in the homogenizer of the type mentioned by a rotatably mounted in the housing and driven by a drive device independently of the rotor drivable element for homogenizing and / or conveying the flowable material.
  • the advantages of the invention consist essentially in the fact that can be influenced by the additional, separately and independently driven by the rotor element homogenization and promotion in a variety of ways and adapted to the respective production requirements.
  • the shearing action of the rotor and the rotatable member on the fabric can be adjusted.
  • the rotatable element can be driven in the same direction or in opposite directions to the rotor in order to be able to vary the shearing action steplessly within large areas.
  • the shearing action can be varied independently of the delivery rate (i.e., the delivery rate of the substance).
  • the pumping power can be kept constant at a speed-dependent value, while the shearing action approaches zero at the same or approximately the same rotational speed in the same direction of rotation when the rotatable element rotates.
  • the shearing action is maximal, and for the same shearing action, a substantially lower absolute rotational speed is necessary in comparison to conventional homogenizers.
  • the drives of the homogenizer according to the invention can be designed for lower rotational speeds.
  • the rotatable element is designed as a pumping wheel with a plurality of pumping blades, in order to be able to achieve high pumping powers, while the rotor essentially produces the shearing action of the homogenizer.
  • the rotatable element is designed in the manner of a stator or a rotor with vanes. This is basically a homogenizer with a "rotatable stator” in order to produce the maximum shear described above.
  • the rotatable element and the rotor are coupled to two coaxial drive shafts for driving the rotatable element or the rotor.
  • This simple design solution saves space.
  • one of the two drive shafts is preferably designed as a hollow shaft.
  • the storage of the drive shafts is expediently designed so that the inner drive shaft is mounted by means of rolling bearings in the outer shaft and the outer shaft is in turn mounted in a housing.
  • a structurally simple design of the rotor and the rotatable element provides that the rotor and / or the rotatable element has a base plate coupled to the associated drive shaft, from which the wings protrude axially, that the axes of rotation of the drive shafts in operation is arranged substantially vertically and that the shafts are driven by means of a toothed belt.
  • a toothed belt chains instead of a toothed belt chains, V-belts, friction wheels, gears o. The like. Be used.
  • the shearing action and the pumping action can be varied easily by controlling the drive motors of the rotor and of the rotatable element such that the rotor and the rotatable element have adjustable relative speeds can be rotated in the same direction or in opposite directions or selectively either the rotor or the rotatable element are driven while the other component is stationary.
  • a further preferred embodiment provides that the housing of the homogenizer has an inlet opening, through which flowable material from a container can flow axially into the interior space, and an outlet opening, through which the homogenized flowable substance substantially radially and / or tangentially out of the housing flows out, and that two communicating with the outlet opening of the housing return lines are provided, through which, depending on the position of a control valve, the flowable material is traceable to different locations in the container.
  • the substance for example, top recycled into the container or near the homogenizer, which is useful for small amounts of a substance to be homogenized.
  • the shearing effect can be further optimized by arranging additional, stationary stator toothings on a housing of the homogenizer.
  • the homogenizer shown in Figures 1 to 3 consists essentially of a mounted in a housing 2 rotor 4, a likewise disposed within the housing 2 rotatable element 6 for homogenizing and / or conveying and a drive device 8, the rotor 4 and independently thereof the rotatable element 6 drives.
  • the homogenizer is by means of a housing or adapter 10 to a stirrer container or the like.
  • the wall 12 is shown, fastened so that from the interior of the agitator vessel a flowable material through an inlet opening 14 into the interior 16 of the homogenizer axially, d. H. can flow in the direction of a longitudinal axis 18.
  • a circumferential channel 20 is formed, which has an outlet opening, not shown, which communicates with a return line 22 through which the flowable material is traceable either in the container in the lower region or in the upper region.
  • the substance can be transported to a bottling plant.
  • the homogenizer can alternatively be set up separately from a container.
  • the rotor 4 has a circular base plate 24 (see Figure 2) and a plurality of axially projecting from the base plate 24 wings 26, 28, wherein the plurality of wings 26 spaced along an inner circular line to each other and the wings 28 along an outer concentric circle spaced from each other are arranged.
  • the wings 26 are designed in a manner known per se so that the substance to be homogenized is captured by the wings 26 and transported radially outward (relative to the longitudinal axis 18) and thereby acted upon by shear forces.
  • the base plate 24 is coupled to an inner drive shaft 30.
  • the rotatable element 6 is formed in the embodiment as a pumping wheel with a plurality of axially projecting from another disc-shaped base plate 32 pump blade 34, which extend along a relative to the blades 26, 28 concentric circle and are designed in a conventional manner so that the flowable material is pumped through the homogenizer in the channel 20 with relatively high pump power.
  • the base plate 32 is integrally arranged with a concentric with the drive shaft 30 outer drive shaft 36 which is formed as a hollow shaft coupled.
  • the base plates 24 and 32 are arranged substantially parallel to each other.
  • stator 38 forming stator elements or rings which are multi-stage, formed in two stages in the embodiment.
  • Inner stator elements are disposed between blades 26 and 28, as viewed in the radial direction, and further stator elements are placed between blades 28 and pumping blades 34 of rotatable element 6.
  • the drive device 8 with which the rotor 4 and the rotatable element 6 are independently drivable, is explained below with reference to FIGS. 1 and 3.
  • the drive shafts 30, 36 can by means of fixed to the end portions of gears 40 and 42, timing belt 44 and 46, gears 48, 50 and electric motors 50, 54 are driven so with adjustable speeds in both directions of rotation that the rotor 4 and the rotatable element 6 rotate in the same direction or in opposite directions. Also, the rotor 4 or the rotatable member 6 can be stopped while the other component is rotating.
  • the gear 48, 50 and the electric motors 52, 54 can be arranged offset or rotated about longitudinal axes 56, 58.
  • the outer drive shaft 36 is supported by means of two bearings 60, 62, which are rolling or plain bearings, in a housing 64, which is flanged to the housing 2 of the homogenizer.
  • the base plate 32 of the rotatable member 6 with its pump blades 34 is rotationally connected to an upper end portion of the drive shaft 36 by means of screws 66; Of course, instead of the screws other fasteners or a one-piece design could be used.
  • a lid 68 which also determines the bearing 62.
  • the inner, the rotor 4 driving drive shaft 30 is rotatably supported by two bearings 70, 72 in the drive shaft 36. All bearings 62, 64, 70, 72 are sufficient with Lubricant filled (“self-lubricating") and fixed with the help of retaining rings and sleeves at the specified positions.
  • two mechanical seals 78, 80 are provided, each with four sliding rings.
  • other shaft seals such as lip seals o. The like. Be used.
  • An upper slip ring of the mechanical seal 78 is fixedly connected to the housing 2, while a lower seal ring is fixed to the drive shaft 36 and rotated therewith, so that flowable material can not flow from the inner space 16 into the interior of the housing 62.
  • the exemplary embodiment of a homogenizer according to the invention which is partially illustrated in FIG. 4, is in principle configured in a similar manner to the exemplary embodiment described above, so that reference is made to the above descriptions to avoid repetition and only differences will be described below.
  • the rotor 4 is driven by means of the drive shaft 30, toothed belt 44 and gear 48 and drive motor 52.
  • the rotatable member 2 is driven by the outer drive shaft 36, timing belt 46, gear 50 and drive motor 54 independently of the rotor 4.
  • the rotatable element 2 is provided with outer, attached to the base plate 32 pumping blades 34 which merge into a radially inwardly directed upper annular disc 82, from which axially in the direction of the base plate 24 projecting in the manner of a stator formed wing or stator elements 84 are integrally formed , which are arranged between the pump blades 34 and the wings 28 and between the wings 26 and 28 and increase the shear effect.
  • the stator elements 84 are rotatable together with the rotatable element 2 and the pump blades 34. Since the blades 84 are formed in the manner of a conventional stator and these are rotatable, can also be spoken of a "dynamic stator".
  • the further exemplary embodiment described with reference to FIG. 5 is likewise similar to the above-described exemplary embodiments, so that reference is made to the above descriptions and only differences are described below.
  • the rotor 4 which can be driven by means of the drive shaft 30 has a plurality of webs 86 fastened to the base plate 24 and connected to a circular disk 88. From the circular disc 88 projecting axially inwardly projecting in the manner of a stator stator 90 from which are rotatable about the longitudinal axis 18.
  • the rotatable element 2 which is coupled to the drive shaft 36, has blade-like blades 92 and outer pump blades 94.
  • the stator elements 90 are arranged between pumping wheel 94 and the elements 92.
  • the coupled to the drive shaft 30 rotor 6 is configured as in the embodiment previously described with reference to FIG 5.
  • the rotatable by means of the drive shaft 36 element 6 is formed in the manner of a stator and has axially projecting from the base plate 24 stator elements 96.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
  • Accessories For Mixers (AREA)
  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (AREA)
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  • Transition And Organic Metals Composition Catalysts For Addition Polymerization (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Homogenisator zum Homogenisieren fließfähiger Stoffe, mit einem in einem Gehäuse (2) drehbar gelagerten und mittels einer Antriebseinrichtung (8) antreibbaren Rotor (4). Die Erfindung zeichnet sich aus durch ein drehbar in dem Gehäuse gelagertes und mittels einer Antriebseinrichtung (8) unabhängig von dem Rotor antreibbares Element (6) zum Homogenisieren und/oder Fördern des fließfähigen Stoffes.

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Homogenisator zum Homogenisieren fließfähiger Stoffe, mit einem in einem Gehäuse drehbar gelagerten und mittels einer Antriebseinrichtung antreibbaren Rotor.
  • Derartige Homogenisatoren werden beispielsweise in der kosmetischen, pharmazeutischen oder chemischen Industrie bei der Herstellung von Cremes, Salben, Pasten oder dgl. eingesetzt. Der Homogenisator ist z. B. am tiefsten Punkt eines Behälters angeordnet und homogenisiert und/oder dispergiert den fließfähigen Stoff, indem der Rotor zusammen mit einem ortsfesten Stator Scherkräfte auf den Stoff aufbringt. Der Homogenisator könnte auch separat neben einem oder zwischen zwei Behälter(n) plaziert sein. Der homogenisierte Stoff kann entweder zurück in den Behälter oder zu einer Abfüllanlage gefördert werden.
  • Die Homogenisierung läßt sich bei bekannten Homogenisatoren im wesentlichen durch Variation der Drehzahl des Rotors gegenüber dem festem Stator oder durch die konkrete Gestaltung des Rotors und/oder des Stators beeinflussen. Bei hohen Drehzahlen ist die Scherwirkung und auch die Förderwirkung des Homogenisators größer als bei niedrigen Drehzahlen. Ein Nachteil der bekannten Homogenisatoren besteht darin, dass die Scherwirkung und die Förderwirkung unmittelbar miteinander gekoppelt sind. Darüber hinaus ist es für die Erreichung hoher Scherwirkungen und Drehzahlen des Rotors notwendig, die Antriebseinrichtungen und Antriebsmotoren entsprechend aufwendig auszulegen.
  • Ein weiterer Nachteil besteht darin, dass bei zu hoher Drehzahl des Motors die Scherwirkung so groß wird, dass der zu homogenisierende Stoff nachteilig beeinflusst oder eventuell sogar beschädigt werden kann.
  • Um dem Erfordernis der hohen Pumpleistung (Förderwirkung) gerecht werden zu können und gleichzeitig die Scherwirkung bei hohen Drehzahlen reduzieren zu können, wurden Homogenisatoren entwikelt, die eine axiale Verschiebung des Rotors relativ zum Stator ermöglichen, um die freien Strömungsquerschnitte (oder Spalte) zwischen den Flügeln des Rotors und des Stators zu erhöhen (vgl. DE 296 08 712 oder DE 24 13 452 ). Der konstruktive Aufwand für eine derartige axiale Verschiebbarkeit ist sehr hoch.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Homogenisator bereitzustellen, mit dem auf konstruktiv einfache Weise der Homogenisierungseffekt beeinflußbar ist und die Scherwirkung und die Pumpwirkung an die jeweiligen Erfordernisse anpassbar sind.
  • Die Erfindung löst diese Aufgabe beim Homogenisator der eingangs genannten Art durch ein drehbar in dem Gehäuse gelagertes und mittels einer Antriebseinrichtung unabhängig von dem Rotor antreibbares Element zum Homogenisieren und/oder Fördern des fließfähigen Stoffes.
  • Die Vorteile der Erfindung bestehen im wesentlichen darin, dass durch das zusätzliche, separat und unabhängig vom Rotor antreibbare Element die Homogenisierung und Förderung auf vielfältige Weise beeinflusst und an die jeweiligen Produktionserfordernisse angepasst werden kann. Insbesondere durch Einstellung und Variation der Relativgeschwindigkeit des drehbaren Elements relativ zum Rotor lässt sich die Scherwirkung des Rotors und des drehbaren Elements auf dem Stoff einstellen. Das drehbare Element kann gleichsinnig oder gegenläufig zum Rotor angetrieben werden, um die Scherwirkung stufenlos innerhalb großer Bereiche variieren zu können. Darüber hinaus kann die Scherwirkung unabhängig von der Förderleistung (d. h. der Fördermenge des Stoffs) variiert werden. Beispielsweise kann die Pumpleistung konstant auf einem drehzahlabhängigen Wert gehalten werden, während die Scherwirkung bei Drehung des drehbaren Elements mit derselben oder annäherend derselben Drehgeschwindigkeit in der selben Drehrichtung gegen Null geht. Bei maximalen entgegengesetzen Drehgeschwindigkeiten ist die Scherwirkung maximal, wobei für dieselbe Scherwirkung eine wesentlich geringere absolute Drehgeschwindigkeit notwendig ist im Vergleich zu herkömmlichen Homogenisatoren. Dem gemäß können die Antriebe des erfindungsgemäßen Homogenisators für geringere Drehgeschwindigkeiten ausgelegt werden.
  • Gemäß einer Variante der Erfindung ist das drehbare Element als Pumprad mit mehreren Pumpschaufeln ausgebildet, um hohe Pumpleistungen erzielen zu können, während der Rotor im wesentlichen die Scherwirkung des Homogenisators erzeugt.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform wird vorgeschlagen, dass das drehbare Element nach Art eines Stators oder eines Rotors mit Flügeln ausgebildet ist. Hierbei handelt es sich prinzipiell um einen Homogenisator mit einem "drehbaren Stator", um die zuvor beschriebene maximale Scherwirkung erzeugen zu können.
  • Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass das drehbare Element und der Rotor mit zwei koaxial zueinander angeordneten Antriebswellen zum Antreiben des drehbaren Elements bzw. des Rotors gekoppelt sind. Diese konstruktiv einfache Lösung ist platzsparend. Zur Reduzierung des Gewichts und der Materialkosten ist eine der beiden Antriebswellen vorzugsweise als Hohlwelle ausgebildet.
  • Die Lagerung der Antriebswellen ist auf zweckmäßige Weise so gestaltet, dass die innere Antriebswelle mittels Wälzlagern in der äußeren Welle gelagert ist und die äußere Welle ihrerseits in einem Gehäuse gelagert ist.
  • Um den Innenraum des Homogenisators gegenüber der Umgebung zuverlässig auch gegenüber hohen Druckdifferenzen und ggf. agressiven Medien abzudichten, wird gemäß einer Weiterbildung vorgeschlagen, dass mindestens eine Gleitringdichtung zur Abdichtung des Innenraums des Gehäuses des Homogenisators gegenüber der Umgebung vorgesehen ist. In den Innenräumen eines Rührwerkbehälters, an den ein erfindungsgemäßer Homogenisator anschliessbar ist, herrschen häufig Unter- oder Überdrücke, die so sicher beherrscht werden.
  • Eine konstruktiv einfache Gestaltung des Rotors und des drehbaren Elements sieht vor, dass der Rotor und/oder das drehbare Element eine mit der zugehörigen Antriebswelle gekoppelte Grundplatte aufweist, von der die Flügel axial abstehen, dass die Drehachsen der Antriebswellen im Betrieb im wesentlichen vertikal angeordnet ist und dass die Wellen mittels jeweils eines Zahnriemens angetrieben werden. Anstelle eines Zahnriemens könnten Ketten, Keilriemen, Reibräder, Zahnräder o. dgl. verwendet werden.
  • Die Scherwirkung und die Pumpwirkung kann auf einfache Weise dadurch variiert werden, dass die Antriebsmotoren des Rotors und des drehbaren Elements so steuerbar sind, dass Rotor und drehbares Element mit einstellbaren Relativgeschwindigkeiten gleichsinnig oder gegenläufig drehbar sind oder wahlweise entweder der Rotor oder das drehbare Element angetrieben werden, während das jeweils andere Bauteil still steht.
  • Eine weitere bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass das Gehäuse des Homogenisators eine Einlassöffnung, durch die fliessfähiges Material aus einem Behälter axial in den Innenraum einströmen kann, und eine Ausgangsöffnung aufweist, durch die der homogenisierte fließfähige Stoff im wesentlichen radial und/oder tangential aus dem Gehäuse ausströmt, und dass zwei mit der Ausgangsöffnung des Gehäuses kommunizierende Rückführungsleitungen vorgesehen sind, durch die in Abhängigkeit von der Stellung eines Stellventils der fließfähige Stoff an unterschiedliche Orten in den Behälter rückführbar ist. Auf diese Weise kann der Stoff beispielsweise oben in den Behälter oder nahe dem Homogenisator wieder rückgeführt werden, was für geringe Mengen eines zu homogenisierenden Stoffs zweckmäßig ist.
  • Die Scherwirkung lässt sich dadurch weiter optimieren, dass zusätzliche, ortsfeste Stator-Verzahnungen an einem Gehäuses des Homogenisators angeordnet sind.
  • Die Erfindung ist nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
    • Figur 1 einen erfindungsgemäßen Homogenisator gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel in einer Seitenansicht;
    • Figur 2 eine Teilschnittdarstellung des Homogenisators gemäß Figur 1;
    • Figur 3 eine weitere Teilschnittdarstellung des Homogenisators gemäß Figur 1;
    • Figur 4 ein Abschnitt eines weiteren Homogenisators gemäß eines zweiten Ausführungsbeispiels in einer Teilschnittdarstellung;
    • Figur 5 ein Abschnitt eines weiteren Homogenisators gemäß eines dritten Ausführungsbeispiels in einer Teilschnittdarstellung;
    • Figur 6 ein Abschnitt eines weiteren Homogenisators gemäß eines vierten Ausführungsbeispiels in einer Teilschnittdarstellung;
  • Der in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Homogenisator besteht im wesentlichen aus einem in einem Gehäuse 2 gelagerten Rotor 4, einem ebenfalls innerhalb des Gehäuses 2 angeordneten drehbaren Element 6 zum Homogenisieren und/oder Fördern sowie einer Antriebseinrichtung 8, die den Rotor 4 und unabhängig hiervon das drehbare Element 6 antreibt. Der Homogenisator ist mittels eines Gehäuses oder Adapters 10 an einem Rührwerkbehälter oder dgl., dessen Wand 12 dargestellt ist, so befestigbar, dass aus dem Innenraum des Rührwerkbehälters ein fließfähiger Stoff durch eine Einlassöffnung 14 in den Innenraum 16 des Homogenisators axial, d. h. in Richtung einer Längsachse 18 einströmen kann. In dem Gehäuse 2 ist ein umlaufender Kanal 20 ausgebildet, der eine nicht dargestellte Auslassöffnung aufweist, die mit einer Rückführungsleitung 22 kommuniziert, durch die der fließfähige Stoff entweder in den Behälter im unteren Bereich oder im oberen Bereich zurückführbar ist. Alternativ kann der Stoff zu einer Abfüllanlage befördert werden. Der Homogenisator kann alternativ separat von einem Behälter aufgestellt werden.
  • Der Rotor 4 weist eine kreisförmige Grundplatte 24 (vgl. Figur 2) sowie mehrere axial von der Grundplatte 24 abstehende Flügel 26, 28 auf, wobei die mehreren Flügel 26 entlang einer inneren Kreislinie beabstandet zueinander und die Flügel 28 entlang einer äußeren konzentrischen Kreislinie beabstandet zueinander angeordnet sind. Die Flügel 26 sind in an sich bekannter Weise so gestaltet, dass der zu homogenisierende Stoff von den Flügeln 26 erfasst und radial nach aussen (bezogen auf die Längsachse 18) transportiert und dabei mit Scherkräften beaufschlagt wird. Zum Antreiben und Drehen der Flügel 26, 28 ist die Grundplatte 24 mit einer inneren Antriebswelle 30 gekoppelt.
  • Das drehbare Element 6 ist im Ausführungsbeispiel als Pumprad mit mehreren axial von einer weiteren scheibenförmigen Grundplatte 32 abstehenden Pumpschaufel 34 ausgebildet, die entlang einem relativ zu den Schaufeln 26, 28 konzentrischen Kreis verlaufen und in an sich bekannter Weise so gestaltet sind, dass der fließfähige Stoff mit relativ hoher Pumpleistung durch den Homogenisator in den Kanal 20 gefördert wird. Die Grundplatte 32 ist einstückig mit einer konzentrisch zu der Antriebswelle 30 angeordneten äußeren Antriebswelle 36, die als Hohlwelle ausgebildet ist, gekoppelt. Die Grundplatten 24 und 32 sind im wesentlichen parallel zueinander angeordnet.
  • Zur Erhöhung des Homogenisierungs- und/oder Dispersionseffekts des Homogenisators sind an dem Gehäuse 2 mehrere axial nach innen in den Innenraum 16 hineinragende, einen Stator 38 bildende Statorelemente oder -ringe vorgesehen, die mehrstufig, im Ausführungsbeispiel zweistufig ausgebildet sind. Innere Statorelemente sind in radialer Richtung gesehen zwischen den Schaufeln 26 bzw. 28 angeordnet und weitere Statorelemente sind zwischen den Schaufeln 28 und den Pumpschaufeln 34 des drehbaren Elements 6 plaziert.
  • Die Antriebseinrichtung 8, mit der der Rotor 4 und das drehbare Elements 6 unabhängig voneinander antreibbar sind, ist nachfolgend anhand der Figuren 1 und 3 erläutert. Die Antriebswellen 30, 36 können mit Hilfe von an den Endabschnitten befestigten ZahnRädern 40 bzw. 42, Zahnriemen 44 und 46, Getrieben 48, 50 und Elektromotoren 50, 54 so mit einstellbaren Drehzahlen jeweils in beide Drehrichtungen angetrieben werden, dass der Rotor 4 und das drehbare Element 6 gleichsinnig oder gegensinnig rotieren. Auch kann der Rotor 4 oder das drehbare Element 6 gestoppt werden, während das andere Bauteil rotiert. Die Getriebe 48, 50 und die Elektromotoren 52, 54 können um Längsachsen 56, 58 versetzt oder verdreht angeordnet werden.
  • Die äußere Antriebswelle 36 ist mittels zweier Lager 60, 62, bei denen es sich um Wälz- oder Gleitlager handelt, in einem Gehäuse 64 gelagert, welches an das Gehäuse 2 des Homogenisators angeflanscht ist. Die Grundplatte 32 des drehbaren Elements 6 mit seinen Pumpschaufeln 34 ist mit einem oberen Endabschnitt der Antriebswelle 36 mit Hilfe von Schrauben 66 drehstarr verbunden; selbstverständlich könnten anstelle der Schrauben andere Befestigungsmittel oder eine einstückige Bauweise eingesetzt werden. Im unteren Bereich ist das Gehäuse 64 mit einem Deckel 68 verschlossen, der gleichzeitig das Lager 62 festlegt.
  • Die innere, den Rotor 4 antreibende Antriebswelle 30 ist mittels zweier Lager 70, 72 drehbar in der Antriebswelle 36 gelagert. Sämtliche Lager 62, 64, 70, 72 sind mit ausreichend Schmiermittel gefüllt ("selbstschmierend") und mit Hilfe von Sicherungsringen und Hülsen an den vorgegebenen Positionen festgelegt.
  • Zur Abdichtung des Innenraums 16 des Homogenisators gegenüber der äusseren Umgebung sind zwei Gleitringdichtungen 78, 80 mit jeweils vier Gleitringen vorgesehen. Alternativ könnten andere Wellenabdichtungen, etwa Lippendichtringe o. dgl. eingesetzt werden. Ein oberer Gleitring der Gleitringdichtung 78 ist fest mit dem Gehäuse 2 verbunden, während ein unterer Gleitring an der Antriebswelle 36 befestigt ist und mit dieser rotiert, so dass fließfähiger Stoff nicht aus dem Innenraum 16 in den Innenraum des Gehäuses 62 strömen kann. Ein - in Figur 3 - oberer Ring der Gleitringdichtung 80 ist an der Innenseite der Antriebswelle 36 befestigt und relativ bewegbar zu einem unteren Ring der Gleitringdichtung 80, der fest mit der Außenseite der Antriebswelle 30 verbunden ist, so dass kein fließfähiger Stoff die Gleitringdichtung 80 passieren und aus dem Innenraum 16 in den Innenraum des Gehäuses 64 strömen kann.
  • Das in Figur 4 teilweise dargestellt Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Homogenisators ist im Prinzip ähnlich gestaltet wie das zuvor beschriebene Ausführungsbeispiel, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die obigen Beschreibungen voll umfänglich Bezug genommen wird und nachfolgend lediglich Unterschiede beschrieben werden. Der Rotor 4 wird mittels der Antriebswelle 30, Zahnriemen 44 und Getriebe 48 und Antriebsmotor 52 angetrieben. Das drehbare Element 2 wird mittels der äußeren Antriebswelle 36, Zahnriemen 46, Getriebe 50 und Antriebsmotor 54 unabhängig von dem Rotor 4 angetrieben. Das rotierbare Element 2 ist mit äußeren, an der Grundplatte 32 befestigten Pumpschaufeln 34 versehen, die in eine radial einwärts gerichtete obere Ringscheibe 82 übergehen, von welcher axial in Richtung auf die Grundplatte 24 abstehende nach Art eines Stators ausgebildete Flügel- oder Statorelemente 84 angeformt sind, die zwischen den Pumpflügeln 34 und den Flügeln 28 bzw. zwischen den Flügeln 26 und 28 angeordnet sind und die Scherwirkung erhöhen. Die Statorelemente 84 sind zusammen mit dem drehbaren Element 2 und den Pumpschaufeln 34 rotierbar. Da die Schaufeln 84 nach Art eines herkömmlichen Stators ausgebildet und diese rotierbar sind, kann auch von einem "dynamischen Stator" gesprochen werden.
  • Das weitere, anhand von Figur 5 beschriebene Ausführungsbeispiel ähnelt den vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen ebenfalls, so dass auf die obigen Beschreibungen Bezug genommen wird und nachfolgend lediglich Unterschiede beschrieben sind. Der mittels der Antriebswelle 30 antreibbare Rotor 4 weist mehrere, an der Grundplatte 24 befestigte Stege 86 auf, die mit einer Kreisscheibe 88 verbunden sind. Von der Kreisscheibe 88 stehen axial nach innen ragende nach Art eines Stators ausgebildete Statorelemente 90 ab, die um die Längsachse 18 drehbar sind. Das drehbare Element 2, welches mit der Antriebswelle 36 gekoppelt ist, weist nach Art eines Rotors ausgebildete Schaufeln 92 sowie äußere Pumpschaufeln 94 auf. Die Statorelemente 90 sind zwischen Pumprad 94 und den Elementen 92 angeordnet.
  • Schließlich wird hinsichtlich des in Figur 6 dargestellten weiteren Ausführungsbeispiels ebenfalls auf die obigen Beschreibungen Bezug genommen und nachfolgend lediglich die Unterschiede erläutert. Der mit der Antriebswelle 30 gekoppelte Rotor 6 ist so ausgestaltet wie bei dem zuvor anhand von Figur 5 beschriebenen Ausführungsbeispiel. Das mittels der Antriebswelle 36 drehbare Element 6 ist nach Art eines Stators ausgebildet und weist axial von der Grundplatte 24 abstehende Statorelemente 96 auf.

Claims (16)

  1. Homogenisator zum Homogenisieren fließfähiger Stoffe, mit einem in einem Gehäuse (2) drehbar gelagerten und mittels einer Antriebseinrichtung (8) antreibbaren Rotor (4), gekennzeichnet durch ein drehbar in dem Gehäuse gelagertes und mittels einer Antriebseinrichtung (8) unabhängig von dem Rotor antreibbares Element (6) zum Homogenisieren und/oder Fördern des fließfähigen Stoffes.
  2. Homogenisator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das drehbare Element (6) gleichsinnig mit oder gegensinnig zu dem Rotor (4) antreibbar ist.
  3. Homogenisator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass drehbare Element (6) als Pumprad mit mehreren Pumpschaufeln (34) ausgebildet ist.
  4. Homogenisator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das drehbare Element (6) nach Art eines Stators oder eines Rotors mit Flügeln (84) ausgebildet ist.
  5. Homogenisator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das drehbare Element (6) und der Rotor (4) mit zwei koaxial zueinander angeordneten Antriebswellen (30), (36) zum Antreiben des drehbaren Elements (6) bzw. des Rotors (4) gekoppelt sind.
  6. Homogenisator nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der beiden Antriebswellen (30), (36) als Hohlwelle ausgebildet ist.
  7. Homogenisator nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die innere Antriebswelle (30) mittels Wälzlagern in der äußeren Antriebswelle (36) gelagert ist und die äußere Antriebswelle (36) ihrerseits in einem Gehäuse 64 gelagert ist.
  8. Homogenisator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Wellenabdichtung, vorzugsweise eine Gleitringdichtung (78), (80) zur Abdichtung des Innenraums (16) des Gehäuses (2) des Homogenisators gegenüber der Umgebung vorgesehen ist.
  9. Homogenisator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rotor 4 und/oder das drehbare Element 6 eine mit der zugehörigen Antriebswelle (30), (36) gekoppelte Grundplatte (24), (32) aufweist, von der die Flügel (34), (38) axial abstehen, dass die Drehachsen der Antriebswellen (30), (36) im Betrieb im wesentlichen vertikal angeordnet ist und dass die Antriebswellen mittels jeweils eines Zahnriemens (44), (46), Keilriemens oder Kette angetrieben werden.
  10. Homogenisator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmotoren (52), (54) des Rotors (4) und des drehbaren Elements (6) so steuerbar sind, dass Rotor (4) und drehbares Element (6) mit einstellbaren Relativgeschwindigkeiten gleichsinnig oder gegenläufig drehbar sind oder wahlweise entweder der Rotor (4) oder das drehbare Element (6) angetrieben werden, während das jeweils andere Bauteil still steht.
  11. Homogenisator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsmotoren (52), (54) des Rotors (4) und des drehbaren Elements (6) so steuerbar sind, dass Rotor (4) und drehbares Element (6) jeweils in beide Drehrichtungen rotieren.
  12. Homogenisator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) des Homogenisators eine Einlassöffnung, durch die fließfähiges Material aus einem Behälter axial in den Innenraum 16 einströmen kann, und eine Ausgangsöffnung aufweist, durch die der homogenisierte fließfähige Stoff im wesentlichen radial und/oder tangential aus dem Gehäuse 2 ausströmt.
  13. Homogenisator nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass zwei mit der Ausgangsöffnung des Gehäuses kommunizierende Rückführungsleitungen (22) vorgesehen sind, durch die in Abhängigkeit von der Stellung eines Stellventils der fließfähige Stoff an unterschiedliche Orten in den Behälter rückführbar ist.
  14. Homogenisator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zusätzliche, ortsfeste Stator- Verzahnungen (38) an dem Gehäuse (2) des Homogenisators angeordnet sind.
  15. Homogenisator nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Antriebswelle (30), (36) des Rotors 4 und/oder des drehbaren Elements 6 direkt mittels eines Antriebsmotors (52, 54) angetrieben wird.
  16. Verfahren zum Homogenisieren fließfähiger Stoffe mittels eines Homogenisators mit einem in einem Gehäuse (2) drehbar gelagerten und mittels einer Antriebseinrichtung (8) antreibbaren Rotors (4), bei dem der fließfähige Stoff mittels eines drehbar in dem Gehäuse (2) gelagerten und mittels einer Antriebseinrichtung (8) unabhängig von dem Rotor (4) antreibbaren Elementes (6) homogenisiert und/oder gefördert wird.
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