EP2004315B1 - Homogenisator mit einem rotor und einem gegenläufig zum rotor rotierbaren vorlaufrad (inducerschraube) und einem gegenläufig zum rotor rotierbaren gegenstromläufer - Google Patents

Homogenisator mit einem rotor und einem gegenläufig zum rotor rotierbaren vorlaufrad (inducerschraube) und einem gegenläufig zum rotor rotierbaren gegenstromläufer Download PDF

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EP2004315B1
EP2004315B1 EP06710603A EP06710603A EP2004315B1 EP 2004315 B1 EP2004315 B1 EP 2004315B1 EP 06710603 A EP06710603 A EP 06710603A EP 06710603 A EP06710603 A EP 06710603A EP 2004315 B1 EP2004315 B1 EP 2004315B1
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EP
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teeth
rotor
rows
row
substances
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Urs Nadler
Uwe Klaumunzner
Sasche Lais
Hans-Ruedi Zimmermann
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FrymaKoruma AG
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FrymaKoruma AG
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    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/43—Mixing liquids with liquids; Emulsifying using driven stirrers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
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    • 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
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    • B01F2215/0468—Numerical pressure values

Definitions

  • the invention relates to a homogenizer device for dispersing and / or homogenizing liquid to viscous substances, comprising a container having one or more opening for introducing the substances to be processed, which mix in the container to a liquid to be processed, wherein the container in a central region of its bottom has an opening for supplying the substances into a processing unit, which contains at least two independently drivable, concentrically arranged, circular-shaped sprockets, which are separated from each other by a predetermined gap, the substances from a central region through the Interspace can be guided in a peripheral region of the sprockets, wherein in the processing unit additionally arranged upstream of the sprockets conveyor for conveying the liquid under pressure in the direction of the sprockets is provided.
  • a homogenizer for homogenizing flowable materials comprising a rotor and a stator, which have mutually concentric teeth, and with means for the separate supply of two substances in an inlet opening of the homogenizer, of which a first radially inside and a second radially outside of a first rotor toothing opens in the inlet opening, wherein the rotor additionally comprises pumping wings which extend both radially inwardly and radially outwardly of the first rotor toothing, for a simpler and more secure admixing of substances to the mix or container contents and in particular a safe feeding of hard-to-mix components such as To allow powders, liquids, hot fats or the like.
  • a device for dispersing and / or homogenizing with a dispersing and / or homogenizing tool in which a pumpable substance or a pumpable mixture with at least one additive is miscible, wherein the pumpable substance from a container or from a pipe the dispersing and / Or homogenizing tool is zuleitbar, and wherein provided for the one or more additives a supply line is, which opens in the supply line of the pumpable material in front of the tool, and the supply line and the supply line are arranged concentrically to each other at least in the region of the mouth.
  • At least one pump is arranged at a distance in front of the dispersing and / or homogenizing tool and before the mouth of the feed line whose pump pressure in the flow direction in the region of the mouth of the feed line is less than the suction pressure of the dispersing and / or homogenizing tool. and wherein in the feed line of the pumpable substance from the pump to the mouth of the feed line, a device for changing or reducing the cross section of this feed line is arranged.
  • the devices of the type mentioned are used in the prior art to homogenize viscous substances at high speed of the respective sprockets. With the high speeds of the sprockets acting on the substances to be processed centrifugal forces are connected, which cause a pumping action, which in turn leads to the formation of a substance promoting negative pressure.
  • the known devices have the disadvantage that form with the formation of negative pressure cavities in the substances, on the one hand limit the pump power from a critical speed and further increase the speed on the other hand promote corrosion and premature wear of material.
  • the object of the invention is therefore to provide a homogenizer device with which a high efficiency cavitation formation is largely prevented.
  • the conveyor is designed as two to four partially overlapping wing Inducerschraube comprising countercurrent rotor inner and an outer row of teeth, which are arranged concentrically to each other, and the teeth at least one the rows of teeth of the countercurrent rotor are arranged with respect to the relevant Zahn Holntangente in an angle different from 0 ° so that a fluid pressure is generated in the direction of the center of the row of teeth.
  • the countercurrent rotor comprises an inner and an outer row of teeth which are arranged concentrically to each other, and the teeth of at least one of the rows of teeth of the countercurrent rotor are arranged with respect to the respective Zahn Holntangente at an angle other than 0 ° so that a fluid pressure is to be generated in the direction of the center of the row of teeth, that in Processing unit so strong pressure builds up that a formation of cavities in the substances to be processed is reliably prevented.
  • the homogenizer device according to the invention operates on the basis of a sprocket dispersing device. This is inventively incorporated in a vacuum process plant.
  • the product is processed until the required quality has been achieved. Thereafter, the product must be vented. This is done by keeping the vacuum in the system even further is reduced to gas pressure values, which are in practice under 80 mbar.
  • the cause of cavitation is usually a local pressure reduction, in particular in the region of a blade channel inlet of an impeller, wherein regions of such pressure reductions are inevitably formed with the flow around the blade inlet edges with fluid and the energy transfer from impeller blades to the pumped liquid.
  • cavitation can also occur in other areas of local pressure reduction in a pump, such as at the leading edges of stator vanes, housing tongues, split rings, etc.
  • the rotor takes on the pumping or conveying effect by sucking out the product from the cutting gap, so to speak, via the tool geometry (pumping blade, etc.). This means that a negative pressure is created in the shear gap by the suction effect and by the inertia of the product, which is particularly noticeable in the case of highly viscous products. This negative pressure is superimposed by the prevailing pressure in the container of the technical vacuum.
  • the pressure in a liquid is lower the higher its flow velocity. If the flow velocity is so high that the pressure falls below the evaporation pressure of the liquid, it goes into its gaseous state, and cavitation occurs. In the corresponding evaporation process gas bubbles are formed in the liquid.
  • the space occupied by a given quantity of vaporized, ie gaseous, water is about a thousand times larger in a normal pressure range of the technical vacuum than the space occupied by the same amount of liquid water.
  • the implosion results in a stochastically oriented liquid jet called a microjet, which with a certain probability also impinges on the surface of an impeller blade at high speed and these on the one hand eroded and on the other hand by sudden pressure load oscillates and thus exposes a strong material stress.
  • a microjet stochastically oriented liquid jet
  • the wings of the Inducerschraube preferably overlap in an angular range of 50 ° to 80 °, in particular in an angular range of 65 °, wherein the wings preferably have a pitch of about 20% to 40% and in particular of about 30%.
  • the Inducerschraube is disposed within a hollow cylinder through which the substances to be processed happen.
  • the two sprockets are driven in opposite directions.
  • the two sprockets preferably each have a plurality of concentric rows of teeth, wherein a first group of rows of teeth acts as a rotor and a second group of rows of teeth acts as counter-current to the rotor driven countercurrent rotor.
  • the counterflow rotor preferably contains three rows of teeth arranged concentrically with one another.
  • the pressure to be generated towards the center of the row of teeth prevents cavitation in a very effective manner at the very spot where the largest problems associated therewith have arisen in conventional devices.
  • the teeth of the inner row of teeth with respect to the respective Zahn Herbertntangente are arranged in a different angle from 0 ° so that upon rotation, a fluid pressure is generated in the direction of the center of the ring gear, wherein the teeth in counter-rotating sprockets in opposite directions are oriented.
  • the teeth of both the inner and the outer rows of teeth generally to produce a fluid pressure in the direction of the center of the toothed rim.
  • the teeth of the outer row of teeth is preferably provided by a different angle of 90 ° of the short sides of the cuboid. This angle can for example be sized at about 45 °.
  • the teeth of the two rows of teeth of the countercurrent rotor are preferably arranged offset so that a gap between the teeth of a row of teeth in the radial direction does not come to rest in the teeth of the other row of teeth. This measure also supports the generation of the strongest possible pressure in the direction of the center of the ring gear.
  • the teeth of at least one of the rows of teeth of the rotor are arranged at an angle other than 0 ° with respect to the respective teeth row tangent so as to generate a fluid pressure toward the center of the rows of teeth, with the teeth of a rotor row opposite to the rotor driven countercurrent rotor are oriented with respect to the respective Zahn Holntangente in the opposite direction of a countercurrent row of teeth.
  • the teeth of an inner row of teeth of the rotor are preferably arranged at a greater distance from each other than the teeth of an outer row of teeth.
  • a tooth is preferably formed substantially cuboid, wherein the distance between two adjacent teeth of a ring gear is dimensioned smaller than the length of a tooth.
  • the device according to the invention it has generally been proven to firmly couple the Inducerschraube with one or more of the rows of teeth. It can be provided in particular that the Inducerschraube and the countercurrent rotor as part of a compact unit are formed, wherein the countercurrent rotor is designed as a double-toothed ring with two concentrically arranged rows of teeth. According to the device according to the invention it is provided that the teeth of at least one of the rows of teeth, preferably the inner row of teeth, with respect to the relevant Zahn Herbertntangente are arranged in a different angle from 0 ° so that a fluid pressure is generated in the direction of the center of the ring gear.
  • the rotor includes three concentric arranged rows of teeth, wherein a central row of teeth of the rotor between the two rows of teeth of the countercurrent rotor is arranged and the other two rows of teeth of the rotor flank the two rows of teeth of the countercurrent rotor inwardly and outwardly.
  • the processed substances are preferably returned to the container after passing through the processing unit for an iterative processing, wherein a return line preferably takes place in the region of the container bottom.
  • the in the FIGS. 1 to 9 illustrated homogenizer device 100 for dispersing and / or homogenizing liquid to viscous substances contains a container 110 with an opening, not shown, for introducing the substances to be processed.
  • the container 110 has an opening for supplying the substances into a central portion of its bottom Processing unit 120, the two independently drivable, concentrically arranged, circular toothed racks 130, 140, which are separated by a predetermined gap from each other, the substances from a central region through the gap in a peripheral region of the sprockets 130, 140 passed become.
  • a conveying device 150 is additionally provided in the processing unit 120, which conveys the substances under pressure in the direction of the sprockets 130, 140.
  • the conveyor 150 is disposed upstream of the sprockets 130, 140 and formed as three Inducerschraube 150 having partially overlapping wings 151.
  • the wings 151 overlap in an angular range of about 65 ° and have a slope of about 30%.
  • the inducer screw 150 is arranged inside a hollow cylinder through which the substances to be processed pass.
  • the two toothed rings 130, 140 each have a plurality of concentric rows of teeth, with a first group of rows of teeth acting as a rotor 130 and a second group of rows of teeth acting as a counter-rotating to the rotor 130 countercurrent rotor 140.
  • the counterflow rotor 140 comprises an inner 141 and an outer row of teeth 142, which are arranged concentrically to one another.
  • the teeth of the inner row of teeth 141 are arranged with respect to the respective Zahn Holntangente in an angle different from 0 ° so that at Rotation, a fluid pressure is generated in the direction of the center of the sprocket.
  • the teeth of both the inner 141 and the outer 142 rows of teeth generate a fluid pressure toward the center of the ring gear, wherein the teeth of the outer row of teeth 142 is provided for this purpose a different angle of incidence of the short parallelepiped sides.
  • the teeth of the two rows of teeth 141, 142 of the countercurrent rotor 140 are arranged offset so that a gap of the teeth of a row of teeth in the radial direction does not come to rest in the teeth of the other row of teeth.
  • the counterflow rotor 140 includes three rows of teeth arranged concentrically with each other.
  • the teeth of the rows of teeth of the rotor 130 are arranged with respect to the respective Zahn Holntangente in a different angle from 0 ° so that a fluid pressure towards the center of the rows of teeth is generated, the teeth of a rotor row of teeth with the rotor 130 counter-driven countercurrent rotor 140 are oriented with respect to the respective Zahn Holntangente in the opposite direction of a countercurrent row of teeth.
  • the teeth of an inner row of teeth 131 of the rotor 130 are arranged for this purpose to each other at a greater distance than the teeth of an outer row of teeth.
  • a tooth of the rows of teeth of the rotor 130 is formed substantially parallelepiped, wherein the distance between two adjacent teeth of a ring gear is dimensioned smaller than the length of a tooth.
  • the Inducerschraube 150 and the counterflow rotor 140 are formed as part of a compact unit, wherein the counterflow rotor 140 is designed as a double-toothed ring with two concentrically arranged rows of teeth 141, 142.
  • the rotor 130 includes three concentric arranged rows of teeth 131, 132, 133 wherein a central row of teeth 132 of the rotor 130 between the two rows of teeth 141, 142 of the countercurrent rotor 140 is arranged and the other two rows of teeth 131, 133 of the rotor 130, the two Tooth rows 141, 142 of the countercurrent rotor 140 flank inwards and outwards.
  • the substances After passing through the processing unit 120, the substances can be returned to the container 110 for iterative processing, whereby a return line into the bottom of the container 110 takes place.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Homogenisator-Vorrichtung zum Dispergieren und/oder Homogenisieren flüssiger bis zähflüssiger Substanzen, mit einem Behälter mit einer oder mehr Öffnung zum Einleiten der zu bearbeitenden Substanzen, die sich in dem Behälter zu einer zu bearbeitenden Flüssigkeit mischen, wobei der Behälter in einem zentralen Bereich seines Bodens eine Öffnung zum Zuführen der Substanzen in eine Bearbeitungseinheit aufweist, die mindestens zwei unabhängig voneinander antreibbare, konzentrisch angeordnete, kreisförmig ausgebildete Zahnkränze enthält, die über einen vorgegebenen Zwischenraum voneinander getrennt sind, wobei die Substanzen von einem zentralen Bereich durch den Zwischenraum in einen peripheren Bereich der Zahnkränze leitbar sind, wobei in der Bearbeitungseinheit zusätzlich eine strömungsaufwärts der Zahnkränze angeordnete Fördereinrichtung zum Fördern der Flüssigkeit unter Druck in Richtung der Zahnkränze vorgesehen ist.
  • Eine Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus US 2003/202421 A1 bekannt.
  • Aus EP-A-1 155 733 ist ein Homogenisator zum Homogenisieren fließfähiger Stoffe bekannt, mit einem Rotor und einem Stator, die zueinander konzentrische Verzahnungen aufweisen, und mit Einrichtungen zur getrennten Zufuhr zweier Substanzen in eine Einlassöffnung des Homogenisators, von denen eine erste radial innerhalb und eine zweite radial außerhalb einer ersten Rotorverzahnung in der Einlassöffnung mündet, wobei der Rotor zusätzlich Pumpflügel aufweist, die sich sowohl radial innerhalb als auch radial außerhalb der ersten Rotorverzahnung erstrecken, um ein einfacheres und sicheres Zumischen von Substanzen zu dem Mischgut bzw. Behälterinhalt und insbesondere ein sicheres Zuführen von schwer einzumischenden Bestandteilen wie Pulvern, Flüssigkeiten, heißen Fetten oder dergleichen zu ermöglichen.
  • Aus DE 103 20 739 B3 ist eine Vorrichtung zum Dispergieren und/oder Homogenisieren mit einem Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug bekannt, in welchem ein pumpfähiger Stoff oder eine pumpfähige Mischung mit wenigstens einem Zusatzstoff vermischbar ist, wobei der pumpfähige Stoff aus einem Behältnis oder aus einem Rohr dem Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug zuleitbar ist, und wobei für den oder die Zusatzstoffe eine Zuführleitung vorgesehen ist, die in der Zuleitung des pumpfähigen Stoffs vor dem Werkzeug mündet, und die Zuführleitung und die Zuleitung zumindest im Bereich der Mündung konzentrisch zueinander angeordnet sind. In Zuführrichtung des Stoffes ist mit Abstand vor dem Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeug und vor der Mündung der Zuführleitung wenigstens eine Pumpe angeordnet, deren Pumpendruck in Fließrichtung im Bereich der Mündung der Zuführleitung geringer als der Saugdruck des Dispergier- und/oder Homogenisierwerkzeugs ausgebildet ist, und wobei 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. Mit dieser Vorrichtung wird erreicht, dass Stoffe hoher Viskosität mit ausreichender Fließfähigkeit verarbeitet und mit Zusatzstoffen durch Homogenisieren und/oder Dispergieren vermischt werden können, wobei die Vorrichtung auch für Ausgangsstoffe unterschiedlicher Viskositäten einsetzbar und an die unterschiedlichen Viskositäten der verschiedenen Stoffe anpassbar ist.
  • Die Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden im Stand der Technik verwendet, um zähflüssige Substanzen unter hoher Drehzahl der betreffenden Zahnkränze zu homogenisieren. Mit den hohen Drehzahlen der Zahnkränze sind auf die zu bearbeitenden Substanzen einwirkende Zentrifugalkräfte verbunden, die eine Pumpwirkung hervorrufen, die wiederum zur Bildung eines die Substanzen fördernden Unterdruckes führt. Die bekannten Vorrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass mit Ausbildung des Unterdruckes sich in den Substanzen Kavitäten bilden, die einerseits ab einer kritischen Drehzahl auch bei weiterer Erhöhung der Drehzahl die Pumpleistung begrenzen und andererseits Korrosion und einen vorzeitigen Materialverschleiß begünstigen.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Homogenisator-Vorrichtung zu schaffen, mit der bei einer hohen Effizienz eine Kavitationsbildung weitestgehend verhindert ist.
  • Für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Fördereinrichtung als zwei bis vier sich teilweise überlappende Flügel aufweisende Inducerschraube ausgebildet ist, der Gegenstromläufer eine innere und eine äußere Zahnreihe umfasst, die konzentrisch zueinander angeordnet sind, und die Zähne mindestens einer der Zahnreihen des Gegenstromläufers bezüglich der betreffenden Zahnreihentangente in einem von 0° unterschiedlichen Winkel so angeordnet sind, dass ein Flüssigkeitsdruck in Richtung auf das Zentrum der Zahnreihe zu erzeugt ist.
  • Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die Merkmalskombination, dass die Fördereinrichtung als zwei bis vier sich teilweise überlappende Flügel aufweisende Inducerschraube ausgebildet ist, der Gegenstromläufer eine innere und eine äußere Zahnreihe umfasst, die konzentrisch zueinander angeordnet sind, und die Zähne mindestens einer der Zahnreihen des Gegenstromläufers bezüglich der betreffenden Zahnreihentangente in einem von 0° unterschiedlichen Winkel so angeordnet sind, dass ein Flüssigkeitsdruck in Richtung auf das Zentrum der Zahnreihe zu erzeugt ist, erreicht, dass sich in der Bearbeitungseinheit ein so starker Druck aufbaut, dass eine Bildung von Kavitäten in den zu bearbeitenden Substanzen sicher verhindert ist.
  • Die erfindungsgemäße Homogenisator-Vorrichtung arbeitet auf der Basis einer Zahnkranz-Dispergier-Vorrichtung. Diese ist erfindungsgemäß in eine Vakuumprozessanlage eingebaut.
  • Um die Erfindung zu verdeutlichen, wird die systemische Arbeitsweise einer Vakuumprozessanlage nachfolgend näher beschrieben:
    • Vakuumprozessanlagen dienen dazu, Emulsionen und Suspensionen batchweise, d.h. in Form unterteilter diskreter Mengen zu bearbeiten um homogenisierte Flüssigkeiten unterschiedlicher Viskosität von flüssige bis zähflüssig herzustellen. In der Regel wird dabei in einem Arbeitsbehälter für einen vorgegebenen Zeitabschnitt eine kontinuierliche Bearbeitung durchgeführt. Das Innere des Arbeitsbehälters ist zu diesem Zweck je nach Beschaffenheit eines zu bearbeitenden Produktes auf einen lokalen Gasdruck von zwischen 300 mbar und 700 mbar eingestellt, der auch als entsprechendes technisches Vakuum bezeichnet wird.
    • Aufgrund dieses in dem Arbeitsbehälter ausgebildeten Unterdruckes werden die Bestandteile des zu bearbeitenden Produktes in flüssiger oder in pulverförmiger Form direkt in die Vakuumprozessanlage eingezogen.
  • Unter Berücksichtigung von Parametern wie Produkttemperatur, Aufheizzeiten und Abkühlzeiten wird das Produkt bis zur Erlangung der geforderten Qualität bearbeitet. Danach muss das Produkt entlüftet werden. Dies geschieht, indem das Vakuum in der Anlage noch weiter reduziert wird bis auf Gasdruck-Werte, die in der Praxis unter 80 mbar liegen.
  • Die meisten Produkte beinhalten Wasser oder andere Flüssigkeiten, deren Siedepunkt bei Normaldruck (1000 mbar) bei etwa 100° C liegt. Aufgrund des im Arbeitsbehälter herrschenden technischen Vakuums sinkt der Siedepunkt dieser Flüssigkeiten jedoch ab. Verlangt ein Herstellungsverfahren eines Produktes mit einem hohen Wassergehalt eine Bearbeitung bei Temperaturen oberhalb von beispielsweise 85°C, so ist ein vorgewählter Wert des technischen Vakuums von beispielsweise 500 mbar dann nur unter hohem Aufwand erreichbar, da der Siedepunkt von Wasser bei einem Druck von 500 mbar bei 81°C liegt und somit ständig Wasserdampf in den Arbeitsbehälter einfließt und den Gasdruck in dem Arbeitsbehälter erhöht. Auf der anderen Seite bilden sich in dem zu bearbeitenden Produkt Dampfblasen; das entsprechende Phänomen wird als Kavitation bezeichnet.
  • Bei im Stand der Technik bekannten Kreiselpumpen ist die Ursache von Kavitation in der Regel eine lokale Druckminderung insbesondere im Bereich eines Schaufelkanaleintrittes eines Laufrades, wobei Bereiche derartiger Druckminderungen unvermeidlich mit der Umströmung der Schaufeleintrittskanten mit Förderflüssigkeit und der Energieübertragung von Laufradschaufeln auf die Förderflüssigkeit gebildet werden. Kavitation kann aber auch in anderen Bereichen einer lokalen Druckminderung in einer Pumpe auftreten, wie z.B. an den Eintrittskanten von Leitradschaufeln, Gehäusezungen, Spaltringen usw.
  • Bei Zahnkranz-Dispergier-Vorrichtungen übernimmt der Rotor die Pump- bzw. Förderwirkung, indem über die Werkzeuggeometrie (Pumpflügel etc.) das Produkt aus dem Scherspalt sozusagen herausgesaugt wird. Dies bedeutet, dass im Scherspalt durch die Sogwirkung und durch die Trägheit des Produktes, das sich besonders bei höher viskosen Produkten verstärkt bemerkbar macht, ein Unterdruck entsteht. Dieser Unterdruck wird überlagert durch den im Behälter vorherrschenden Druck des technischen Vakuums.
  • Ab einer Drehzahl des Rotors von ca. 2500 U/min nähert sich die Durchsatzleistung asymptotisch gegen einen Grenzwert. Dies ist damit begründet, dass Rotor/ Stator - Dispergier-Vorrichtungen zur Gattung der Strömungsmaschinen zählen und wie Kreiselpumpen arbeiten. Auch bei Rotor/ Stator - Dispergier-Vorrichtungen ist die häufigste Ursache für Kavitation in in einer Bearbeitungs-Flüssigkeit schnell bewegten Objekten wie zum Beispiel Laufrädern oder Propellern zu sehen.
  • Gemäß dem Gesetz von Bernoulli ist der Druck in einer Flüssigkeit umso geringer, je höher deren Fliess-Geschwindigkeit ist. Falls die Fliess-Geschwindigkeit so hoch ist, dass der Druck unter den Verdampfungsdruck der Flüssigkeit fällt, geht diese in ihren gasförmigen Zustand über, und es entsteht Kavitation. Bei dem entsprechenden Verdampfungsprozess entstehen in der Flüssigkeit GasBläschen. Der Raumbereich, der von einer vorgegebenen Menge verdampften, also gasförmigen Wassers eingenommen wird, ist in einem normalen Druckbereich des technischen Vakuums etwa tausend mal grösser wie derjenige Raumbereich, der von derselben Menge flüssigen Wassers eingenommen wird. Für Kreiselpumpen ist dabei der wichtige Zusammenhang empirisch festgestellt worden, dass bei Zunahme des Gasanteils in einer Flüssigkeit, die von der Kreiselpumpe zu fördern ist, die entsprechende Fördercharakteristik der Kreiselpumpe abnimmt, d.h. die Effektivität der Pumpe ist durch die Kavitation gemindert.
  • Dieser Sachverhalt steht im Falle der Zahnkranz-Dispergier-Vorrichtungen im Widerspruch zu den Bemühungen, diese zu Gunsten der Scherenergie mit immer höheren Unfangsgeschwindigkeiten zu betreiben. Ein Nachteil der Dampfbläschenbildung ist dadurch gegeben, dass zu zerkleinernde Tröpfchen im Scherspalt in die durch den Unterdruck erzeugten, Freiräume in dem Produkt bildenden Dampfbläschen ausweichen können. Dieser Umstand wirkt stich negativ auf die Effizienz einer Dispergier-Vorrichtung aus. Die Ursachen dafür werden im Folgenden kurz skizziert:
    • Unmittelbar nachdem das Produkt aus der Dispergierzone durch Zentrifugalkräfte, die auf das Produkt aufgrund der hohen Rotordrehzahl wirken, herausgeschleudert wird, steigt der Druck stromabwärts durch die Pumpwirkung des Rotors an, da der Rotor nun eine Pumpeigenschaft übernimmt.
  • Hierbei müssen z.B. Rohrreibungsverluste und Strömungsverluste überwunden werden. Abhängig von Rotordurchmesser, Rotordrehzahl und Geometrie des Rotors (Geometrie der am Rotor angebrachten Pumpflügel) entstehen hierbei Drücke bis zu 4 bar.
  • Sobald der Druck einen vorgegebenen Schwellenwert übersteigt kommt der Verdampfungsvorgang wieder zu erliegen, und der in einer Kavitationsblase entstandene Wasserdampf kondensiert im Bereich der Außenwand der Kavitationsblase und die bereits gebildeten Kavitationsblasen fallen schlagartig in sich zusammen. Die Flüssigkeit füllt das Volumen der kollabierten Kavitationen wieder aus und strömt implosionsartig mit hoher Energie in diese Raumbereiche zurück, wodurch in der Flüssigkeit stärkste - wenn auch kurzzeitige - Druckstöße entstehen, die Größenordnungen von mehreren tausend Bar annehmen können. Bei diesem Vorgang entstehen Schockwellen mit hohen Druckspitzen. Befinden sich die Dampfblasen in der Nachbarschaft oder unmittelbar im Bereich feststehender Oberflächen wie z.B. von Laufradschaufeln, so entsteht bei der Implosion ein stochastisch orientierter, Mikrojet genannter Flüssigkeitsstrahl, der mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit auch auf die Oberfläche einer Laufradschaufel mit hoher Geschwindigkeit auftrifft und diese zum einen erodiert und zum anderen durch schlagartige Druckbelastung in Schwingungen versetzt und somit einer starken Materialbeanspruchung aussetzt. Dabei entstehen durch Wirkung der Kavitation u.a. kraterförmige Materialabtragungen.
  • Allgemeine Vorgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Kavitationsbildung so gering wie möglich zu halten, da der dadurch verursachte Schaden in Vakuumprozessanlagen grösser ist als ein möglicher Nutzen.
  • Um Kavitation zu verhindern ist erfindungemäß vorgesehen, dass bei einer Zahnkranz-Dispergier-Vorrichtung generell die folgenden Zielvorgaben realisiert sind:
    • eine Dampfblasenbildung im Scherspalt ist zu vermeiden,
    • eine Eigenpumpleistung/ Eigenförderleistung der Zahnkranz-Dispergier-Vorrichtung ist zu mindern,
    • die Werkzeuggeometrie der einzelnen Zahnkränze der Dispergier-Vorrichtung ist dahingehend zu gestalten, dass sich in Fliessrichtung ein Druck aufbauen kann
    • der NPSH-Wert der Dispergier-Vorrichtung ist zu mindern.
  • Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind drei sich teilweise überlappende Flügel vorgesehen.
  • Die Flügel der Inducerschraube überlappen sich vorzugsweise in einem Winkelbereich von 50° bis 80°, insbesondere in einem Winkelbereich von 65°, wobei die Flügel vorzugsweise eine Steigung von etwa 20% bis 40% und insbesondere von etwa 30% aufweisen.
  • Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Inducerschraube innerhalb eines Hohlzylinders angeordnet ist, durch den die zu bearbeitenden Substanzen passieren.
  • Gemäß einer wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die beiden Zahnkränze gegenläufig antreibbar sind. Unabhängig von der Betriebsart weisen die beiden Zahnkränze vorzugsweise jeweils eine Mehrzahl konzentrischer Zahnreihen auf, wobei eine erste Gruppe von Zahnreihen als Rotor wirkt und eine zweite Gruppe von Zahnreihen als gegenläufig zum Rotor antreibbarer Gegenstromläufer wirkt. Der Gegenstromläufer enthält vorzugsweise drei konzentrisch zueinander angeordnete Zahnreihen.
  • Durch den in Richtung auf das Zentrum der Zahnreihe zu erzeugten Druck wird eine Kavitätenbildung auf sehr effektive Weise an genau der Stelle verhindert, in der in der bei herkömmlichen Vorrichtungen die größten diesbezüglichen Probleme aufgetaucht sind. Dabei können insbesondere auch die Zähne der inneren Zahnreihe bezüglich der betreffenden Zahnreihentangente in einem von 0° unterschiedlichen Winkel so angeordnet sind, dass bei Rotation ein Flüssigkeitsdruck in Richtung auf das Zentrum des Zahnkranzes zu erzeugt wird, wobei die Zähne bei gegenläufig angetriebenen Zahnkränzen in entgegengesetzte Richtungen orientiert sind.
  • Die Effektivität des obigen Lösungsansatzes lässt sich dadurch weiter steigern, dass jeweils eine Mehrzahl konzentrischer Zahnreihen vorgesehen ist, wobei eine erste Gruppe von Zahnreihen als Rotor wirkt und eine zweite Gruppe von Zahnreihen als gegenläufig zum Rotor antreibbarer Gegenstromläufer wirkt.
  • Um die Effektivität der entsprechend obigem Prinzip arbeitenden Vorrichtung weiter zu erhöhen, ist insbesondere vorgesehen, dass generell die Zähne sowohl der inneren als auch der äußeren Zahnreihen einen Flüssigkeitsdruck in Richtung auf das Zentrum des Zahnkranzes zu erzeugen. Um dies zu erreichen, ist bei den Zähnen der äußeren Zahnreihe vorzugsweise ein von 90° unterschiedlicher Einstellwinkel der kurzen Quaderseiten vorgesehen ist. Dieser Winkel kann beispielsweise auf etwa 45° bemessen sein.
  • Die Zähne der beiden Zahnreihen des Gegenstromläufers sind vorzugsweise so versetzt angeordnet, dass ein Zwischenraum der Zähne der einen Zahnreihe in radialer Richtung nicht im Bereich der Zähne der anderen Zahnreihe zu liegen kommt. Auch diese Maßnahme unterstützt die Erzeugung eines möglichst starken Druckes in Richtung auf das Zentrum des Zahnkranzes zu.
  • Auch die Zähne mindestens einer der Zahnreihen des Rotors sind bezüglich der betreffenden Zahnreihentangente in einem von 0° unterschiedlichen Winkel so angeordnet sind, dass ein Flüssigkeitsdruck in Richtung auf das Zentrum der Zahnreihen zu erzeugt wird, wobei die Zähne einer Rotor-Zahnreihe bei zum Rotor gegenläufig angetriebenen Gegenstromläufer bezüglich der betreffenden Zahnreihentangente in entgegengesetzter Richtung einer Gegenstromläufer-Zahnreihe orientiert sind.
  • Um durch eine erhöhte Reibung in den peripheren Bereichen einen radialen Druckgradienten aufzubauen, der mit dem Radius ansteigt, sind die Zähne einer inneren Zahnreihe des Rotors vorzugsweise zueinander in jeweils größerem Abstand angeordnet sind als die Zähne einer äußeren Zahnreihe. Ein Zahn ist dabei vorzugsweise im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet, wobei der Abstand zweier benachbarter Zähne eines Zahnkranzes kleiner bemessen ist als die Länge eines Zahnes.
  • Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat es sich generell bewährt, die Inducerschraube mit einer oder mehr der Zahnreihen fest zu koppeln. Dabei kann insbesondere vorgesehen sein, dass die Inducerschraube und der Gegenstromläufer als Teil einer kompakten Einheit ausgebildet sind, wobei der Gegenstromläufer als Doppelzahnkranz mit zwei konzentrisch angeordneten Zahnreihen ausgeführt ist. Gemäß der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist dabei vorgesehen, dass die Zähne mindestens einer der Zahnreihen, vorzugsweise der inneren Zahnreihe, bezüglich der betreffenden Zahnreihentangente in einem von 0° unterschiedlichen Winkel so angeordnet sind, dass ein Flüssigkeitsdruck in Richtung auf das Zentrum des Zahnkranzes zu erzeugt wird.
  • Gemäß bevorzugter Ausführungsform enthält der Rotor drei konzentrische angeordnete Zahnreihen, wobei eine mittlere Zahnreihe des Rotors zwischen den beiden Zahnreihen des Gegenstromläufers angeordnet ist und die beiden anderen Zahnreihen des Rotors die beiden Zahnreihen des Gegenstromläufers nach innen und nach außen flankieren.
  • Die bearbeiteten Substanzen sind vorzugsweise nach Durchlaufen der Bearbeitungseinheit für eine iterative Bearbeitung wieder in den Behälter rückleitbar, wobei eine Rückleitung vorzugsweise in den Bereich des Behälterbodens erfolgt.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in den Figuren der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigen:
    • Fig. 1
    eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Homogenisator-Vorrichtung in einem einer teilweise aufgebrochenen Seitenansicht;
    Fig. 2
    den Rotor der in der Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Homogenisator-Vorrichtung in
    Fig. 3
    Ansicht von schräg oben; den Rotor der in der Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Homogenisator-Vorrichtung in Ansicht von unten;
    Fig. 4
    den Rotor der in der Figur 1 dargestellten erfindungsgemäßen Homogenisator-Vorrichtung in einer Seitenansicht;
    Fig. 5
    eine Ausführungsform des Inducers mit integriertem Gegenstromläufer gemäß der in den Figur 1 dargestellten Ausführungsform der erfindungs- gemäßen Vorrichtung, in einer Ansicht von schräg oben;
    Fig. 6
    die in Figur 5 dargestellte Ausführungsform des Gegenstromläufers der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in einer Ansicht von unten;
    Fig. 7
    die in Figur 5 dargestellte Ausführungsform des Gegenstromläufers der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in einer Seitenansicht;
    Fig. 8
    die in Figur 1 dargestellte Ausführungsform des Inducers der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in einer Seitenansicht;
    Fig. 9
    die in Figur 1 dargestellte Ausführungsform des Inducers der erfindungsgemäßen Vorrichtung, in einer Ansicht von schräg oben.
  • Die in den Figuren 1 bis 9 dargestellte erfindungsgemäße Homogenisator-Vorrichtung 100 zum Dispergieren und/oder Homogenisieren flüssiger bis zähflüssiger Substanzen enthält einen Behälter 110 mit einer nicht dargestellten Öffnung zum Einleiten der zu bearbeitenden Substanzen. Der Behälter 110 weist in einem zentralen Bereich seines Bodens eine Öffnung zum Zuführen der Substanzen in eine Bearbeitungseinheit 120 auf, die zwei unabhängig voneinander antreibbare, konzentrisch angeordnete, kreisförmig ausgebildete Zahnkränze 130, 140 enthält, die über einen vorgegebenen Zwischenraum voneinander getrennt sind, wobei die Substanzen von einem zentralen Bereich durch den Zwischenraum in einen peripheren Bereich der Zahnkränze 130, 140 geleitet werden. Erfindungswesentlich ist in der Bearbeitungseinheit 120 zusätzlich eine Fördereinrichtung 150 vorgesehen, die die Substanzen unter Druck in Richtung der Zahnkränze 130, 140 fördert.
  • Die Fördereinrichtung 150 ist strömungsaufwärts der Zahnkränze 130, 140 angeordnet und als drei sich teilweise überlappende Flügel 151 aufweisende Inducerschraube 150 ausgebildet. Die Flügel 151 überlappen sich dabei in einem Winkelbereich von etwa 65° und weisen eine Steigung von etwa 30% auf.
  • Die Inducerschraube 150 ist dabei innerhalb eines Hohlzylinders angeordnet, durch den die zu bearbeitenden Substanzen passieren.
  • Die beiden zahnkränze 130, 140 weisen jeweils eine Mehrzahl konzentrischer Zahnreihen auf, wobei eine erste Gruppe von Zahnreihen als Rotor 130 wirkt und eine zweite Gruppe von Zahnreihen als gegenläufig zum Rotor 130 antreibbarer Gegenstromläufer 140 wirkt. Der Gegenstromläufer 140 umfasst dabei eine innere 141 und eine äußere Zahnreihe 142, die konzentrisch zueinander angeordnet sind.
  • Die Zähne der inneren Zahnreihe 141 sind bezüglich der betreffenden Zahnreihentangente in einem von 0° unterschiedlichen Winkel so angeordnet sind, dass bei Rotation ein Flüssigkeitsdruck in Richtung auf das Zentrum des Zahnkranzes zu erzeugt wird. Die Zähne sowohl der inneren 141 als auch der äußeren 142 Zahnreihen erzeugen einen Flüssigkeitsdruck in Richtung auf das Zentrum des Zahnkranzes zu, wobei bei den Zähnen der äußeren Zahnreihe 142 zu diesem Zweck ein von 90° unterschiedlicher Einstellwinkel der kurzen Quaderseiten vorgesehen ist.
  • Die Zähne der beiden Zahnreihen 141, 142 des Gegenstromläufers 140 sind so versetzt angeordnet, dass ein Zwischenraum der Zähne der einen Zahnreihe in radialer Richtung nicht im Bereich der Zähne der anderen Zahnreihe zu liegen kommt. Der Gegenstromläufer 140 enthält drei konzentrisch zueinander angeordnet Zahnreihen.
  • Die Zähne der Zahnreihen des Rotors 130 sind bezüglich der betreffenden Zahnreihentangente in einem von 0° unterschiedlichen Winkel so angeordnet, dass ein Flüssigkeitsdruck in Richtung auf das Zentrum der Zahnreihen zu erzeugt wird, wobei die Zähne einer Rotor-Zahnreihe bei zum Rotor 130 gegenläufig angetriebenen Gegenstromläufer 140 bezüglich der betreffenden Zahnreihentangente in entgegengesetzter Richtung einer Gegenstromläufer-Zahnreihe orientiert sind. Die Zähne einer inneren Zahnreihe 131 des Rotors 130 sind zu diesem Zweck Zueinander in jeweils größerem Abstand angeordnet als die Zähne einer äußeren Zahnreihe.
  • Ein Zahn der Zahnreihen des Rotors 130 ist im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet, wobei der Abstand zweier benachbarter Zähne eines Zahnkranzes kleiner bemessen ist als die Länge eines Zahnes.
  • Die Inducerschraube 150 und der Gegenstromläufer 140 sind als Teil einer kompakten Einheit ausgebildet, wobei der Gegenstromläufer 140 als Doppelzahnkranz mit zwei konzentrisch angeordneten Zahnreihen 141, 142 ausgeführt ist.
  • In der dargestellten Ausführungsform enthält der Rotor 130 drei konzentrische angeordnete Zahnreihen 131, 132, 133 wobei eine mittlere Zahnreihe 132 des Rotors 130 zwischen den beiden Zahnreihen 141, 142 des Gegenstromläufers 140 angeordnet ist und die beiden anderen Zahnreihen 131, 133 des Rotors 130 die beiden Zahnreihen 141, 142 des Gegenstromläufers 140 nach innen und nach außen flankieren.
  • Die Substanzen sind nach Durchlaufen der Bearbeitungseinheit 120 für eine iterative Bearbeitung wieder in den Behälter 110 rückleitbar, wobei eine Rückleitung in den Boden des Behälters 110 erfolgt.

Claims (22)

  1. Homogenisator-Vorrichtung (100) zum Dispergieren und/oder Homogenisieren flüssiger bis zähflüssiger Substanzen, mit einem Behälter (110) mit einer oder mehr Öffnung zum Einleiten der zu bearbeitenden Substanzen, die sich in dem Behälter (110) zu einer zu bearbeitenden Flüssigkeit mischen, wobei der Behälter (110) in einem zentralen Bereich seines Bodens eine Öffnung zum Zuführen der Substanzen in eine Bearbeitungseinheit (120) aufweist, die mindestens zwei unabhängig voneinander antreibbare, konzentrisch angeordnete, kreisförmig ausgebildete Zahnkränze (130, 140) enthält, die über einen vorgegebenen Zwischenraum voneinander getrennt sind, wobei die Substanzen von einem zentralen Bereich durch den Zwischenraum in einen peripheren Bereich der Zahnkränze (130, 140) leitbar sind, wobei in der Bearbeitungseinheit (120) zusätzlich eine strömungsaufwärts der Zahnkränze (130, 140) angeordnete Fördereinrichtung (150) zum Fördern der Flüssigkeit unter Druck in Richtung der Zahnkränze (130, 140) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (150) als zwei bis vier sich teilweise überlappende Flügel (151) aufweisende Inducerschraube ausgebildet ist, der Gegenstromläufer (140) eine innere (141) und eine äußere (142) Zahnreihe umfasst, die konzentrisch zueinander angeordnet sind, und die Zähne mindestens einer der Zahnreihen (141, 142) des Gegenstromläufers (140) bezüglich der betreffenden Zahnreihentangente in einem von 0° unterschiedlichen Winkel so angeordnet sind, dass ein Flüssigkeitsdruck in Richtung auf das Zentrum der Zahnreihe zu erzeugt ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drei sich teilweise überlappende Flügel (151) vorgesehen sind.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Flügel (151) in einem Winkelbereich von 50° bis 80° überlappen.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Flügel (151) in einem Winkelbereich von 65° überlappen.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (151) eine Steigung von etwa 20% bis 40% aufweisen.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (151) eine Steigung von etwa 30% aufweisen.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Inducerschraube (150) innerhalb eines Hohlzylinders angeordnet ist, durch den die zu bearbeitenden Substanzen passieren.
  8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zahnkränze (130, 140) gegenläufig antreibbar sind.
  9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Zahnkränze (130, 140) jeweils eine Mehrzahl konzentrischer Zahnreihen aufweisen, wobei eine erste Gruppe von Zahnreihen als Rotor (130) wirkt und eine zweite Gruppe von Zahnreihen als gegenläufig zum Rotor (130) antreibbarer Gegenstromläufer (140) wirkt.
  10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne der inneren Zahnreihe (141) bezüglich der betreffenden Zahnreihentangente in einem von 0° unterschiedlichen Winkel so angeordnet sind, dass bei Rotation ein Flüssigkeitsdruck in Richtung auf das Zentrum des Zahnkranzes zu erzeugt ist.
  11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne der inneren (141) und der äußeren (142) Zahnreihen einen Flüssigkeitsdruck in Richtung auf das Zentrum des Zahnkranzes zu erzeugen.
  12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Zähnen der äußeren (142) Zahnreihe ein von 90° unterschiedlicher Einstellwinkel der kurzen Quaderseiten vorgesehen ist.
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne der beiden Zahnreihen (141, 142) des Gegenstromläufers (140) so versetzt angeordnet sind, dass ein Zwischenraum der Zähne der einen Zahnreihe in radialer Richtung nicht im Bereich der Zähne der anderen Zahnreihe zu liegen kommt.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Gegenstromläufer (140) drei konzentrisch zueinander angeordnete Zahnreihen umfasst.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne mindestens einer der Zahnreihen der Rotors (130) bezüglich der betreffenden Zahnreihentangente in einem von 0° unterschiedlichen Winkel so angeordnet sind, dass ein Flüssigkeitsdruck in Richtung auf das Zentrum der Zahnreihen zu erzeugt wird, wobei die Zähne einer Rotor-Zahnreihe bei zum Rotor (130) gegenläufig angetriebenen Gegenstromläufer (140) bezüglich der betreffenden Zahnreihentangente in entgegengesetzter Richtung einer Gegenstromläufer-Zahnreihe orientiert sind.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Zähne einer inneren Zahnreihe (131) des Rotors (130) zueinander in jeweils größerem Abstand angeordnet sind als die Zähne einer äußeren Zahnreihe (133).
  17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Zahn im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet ist, wobei der Abstand zweier benachbarter Zähne eines Zahnkranzes kleiner bemessen ist als die Länge eines Zahnes.
  18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Inducerschraube (150) mit einer oder mehr der Zahnreihen des Gegenstromläufers (140) fest gekoppelt ist.
  19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Inducerschraube (150) und der Gegenstromläufer (140) als Teil einer kompakten Einheit ausgebildet sind, wobei der Gegenstromläufer (140) als Doppelzahnkranz mit zwei konzentrisch angeordneten Zahnreihen (141, 142) ausgeführt ist.
  20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die drei konzentrisch angeordneten Zahnreihen des Rotors (130) so angeordnet sind, dass eine mittlere (132) Zahnreihe des Rotors (130) zwischen den beiden Zahnreihen (141, 142) des Gegenstromläufers (140) angeordnet ist und die beiden anderen Zahnreihen (131, 133) des Rotors (130) die beiden Zahnreihen (141, 142) des Gegenstromläufers (140) nach innen und nach außen flankieren.
  21. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanzen nach Durchlaufen der Bearbeitungseinheit (120) für eine iterative Bearbeitung wieder in den Behälter (110) rückleitbar sind.
  22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass eine Rückleitung in den Bereich des Behälterbodens erfolgt.
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