EP2035126A1 - Homogenisator -vorrichtung mit horizontal gelagerten zahnkränzen - Google Patents

Homogenisator -vorrichtung mit horizontal gelagerten zahnkränzen

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EP2035126A1
EP2035126A1 EP07764353A EP07764353A EP2035126A1 EP 2035126 A1 EP2035126 A1 EP 2035126A1 EP 07764353 A EP07764353 A EP 07764353A EP 07764353 A EP07764353 A EP 07764353A EP 2035126 A1 EP2035126 A1 EP 2035126A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
container
substances
sprockets
processing unit
sprocket
Prior art date
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Granted
Application number
EP07764353A
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English (en)
French (fr)
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EP2035126B1 (de
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Sascha Lais
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FrymaKoruma AG
Original Assignee
FrymaKoruma AG
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Filing date
Publication date
Application filed by FrymaKoruma AG filed Critical FrymaKoruma AG
Priority to PL07764353T priority Critical patent/PL2035126T3/pl
Publication of EP2035126A1 publication Critical patent/EP2035126A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2035126B1 publication Critical patent/EP2035126B1/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
    • B01F27/40—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
    • B01F27/412—Mixers with rotor-rotor system, e.g. with intermeshing teeth with the mutually rotating surfaces facing each other provided with ribs, ridges or grooves on one surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/41—Emulsifying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F25/00—Flow mixers; Mixers for falling materials, e.g. solid particles
    • B01F25/50—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle
    • B01F25/52—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle with a rotary stirrer in the recirculation tube

Definitions

  • the invention relates to a homogenizer device for dispersing and / or homogenizing liquid to viscous substances, with a container having one or more opening for introducing the substances to be processed, in a central region of its bottom a container outlet opening for supplying the substances into a Having below the bottom arranged processing unit, which contains two independently rotatably mounted, concentrically arranged, circular trained sprockets, which are separated from each other over a predetermined gap.
  • the object of the invention is therefore to provide a homogenizer device with a compact processing unit that works effectively and yet allows an adaptable to a given substance mixture processing.
  • this object is achieved in that the drive shafts of a first sprocket and a second sprocket of the processing unit are each arranged perpendicular to the conveying direction of the outlet opening leaving substances.
  • the drive shafts of a first sprocket and a second sprocket of the processing unit are each perpendicular to the conveying direction of the outlet opening leaving substances, that all components of the processing unit are mounted very close below the bottom of the container, and thus substances to be homogenized can be introduced into the processing unit via a shorter supply line than in the prior art, and also via a shorter return line than in the prior art are traceable to the container. As a result, a processing of very small amounts of substance is possible in particular.
  • the construction according to the invention allows a direct flanging of a drive motor to a drive shaft while avoiding gears, o.a. This has the consequence of a reduction of components, manufacturing costs and maintenance costs. Furthermore, the generation of undesired vibrations is reduced by the direct coupling of drive motor with the drive shaft and thus increases the smoothness and the synchronization of shafts and rotors.
  • Another advantage of the device according to the invention is the lower height to call in comparison to a conventional device in which the drive shafts of a first sprocket and a second sprocket of the processing unit axially in the conveying direction of the outlet opening leaving substances are arranged.
  • a Mischablyeriel having a plurality of sheet elements for mixing the substances to be homogenized with at least one powdery substance and for deflecting the conveying path of the substance mixture by 90 ° in the direction of the decentered to the vertical Container axis arranged processing unit is provided, wherein the axis of rotation of the mixing conveyor wing is also arranged perpendicular to the conveying direction of the outlet opening leaving substances.
  • liquid is separated from the container after exiting an outlet opening of the container by means of the Misch-Förderflugis in discrete liquid thrusts successively behind the mixing conveyor wing to move towards the homogenization unit.
  • the liquid powder and possibly another liquid or powdered substance is supplied.
  • the powder and the optional further substance mixes more intensely with the fluid particles of the thrombus in a peripheral area of a thrombus than in a central area of the fluid thrombus, since the Liquid particles in the peripheral region have a higher kinetic energy.
  • liquid thrombus contains more liquid mass in its peripheral region than in its central region, so that it can easily lead to clumping of the powder supplied in its central region, since on the one hand only a small amount of liquid particles are present and on the other hand, the kinetic energy of these liquid particles so it is minor that it is sometimes not sufficient to dissolve powder clusters.
  • the powder clusters thus formed in a central region of a liquid thrombus may, in a subsequent processing operation in a homogenization unit, lead to blockages in the region of the respective rotors.
  • the thrombi resulting from vertical shaft bearing of the mixed conveying jet would cause pressure toward the inner wall of the conveying line due to the velocity distribution of the particles of the peripheral region due to the centrifugal force, that is, the flow direction. against the conveying direction of the powder substances supplied by the inlet supports.
  • the feeding of powder would be hindered.
  • this disadvantage does not occur due to the prevention of thrombogenesis, because a supply of powder substances is not affected by an internal velocity and morphology profile of a thrombus. Instead, an improved mixing of the substances in question takes place largely without trombe formation.
  • the sprockets are preferably formed as part of a compact processing unit, which is located immediately below the bottom of the container.
  • the toothed rings which are arranged perpendicular to the central axis of the container, are in particular each driven by a shaft arranged horizontally in the processing unit.
  • the second sprocket is slidably mounted in the direction of its central axis such that it consists of a first Position in which it is arranged radially behind the first sprocket can be moved to a second position in which it is arranged outside the conveying path of the conveyed by the first sprocket flowable substance.
  • the substances can be returned to the container after being processed by the sprockets into a container inlet opening in the region of the container bottom.
  • the container inlet opening is preferably provided in a central region of the container bottom.
  • the substances may be traceable, after being processed by the sprockets, into a container inlet opening in the region of the container wall into the container.
  • the substances are preferably conducted from a central region through the intermediate space into a peripheral region of the toothed rings.
  • the distance between the sprockets via at least one displaceably mounted shaft is adjustable.
  • the shafts of the sprockets are preferably drivable by separate drive units and can be operated in particular preferably in synchronism or in the opposite direction.
  • the sprockets are coaxially conical.
  • At least one of the shafts of the device according to the invention may optionally but not necessarily be designed as a hollow shaft through which a further substance can be introduced into the processing unit.
  • a conveying vane-having inducer which is arranged upstream of the sprockets, is preferably provided in the processing unit.
  • the inducer acts as a means to promote the substances to be homogenized under a controllable pressure in the direction of the sprockets.
  • the inducer acts as a pump means for effective delivery of the substances to be homogenized.
  • the mixing conveyor blade is provided in the processing unit, which is also arranged upstream of the sprockets.
  • the Mischfördeeriel fulfills the task of mixing powder or liquids of the substance to be homogenized in premixed form and to prevent blended Good is sucked into the container due to a possibly prevailing in the container negative pressure.
  • This has the advantage that the additional substances can be supplied in a very precisely dosed manner, with the formation of agglomerates being prevented by way of thorough mixing.
  • the mixing conveyor wing is formed substantially like a conventional propeller with low-set blade elements, wherein a blade member is arranged inclined at an angle of about 5 ° to 10 ° with respect to a plane of rotation.
  • a leaf element preferably covers an angular range of about 30 ° to 70 °, in particular 50 °.
  • two leaf elements are arranged in mutually different planes of rotation.
  • Fig. 1 shows a preferred embodiment of the device according to the invention in a cross-sectional view.
  • Fig. 2 the mixing conveyor wing of the device according to the invention in a plan view, seen from the plane of the central axis of the container in the direction of the Inducer.
  • FIG 3 shows a schematic cross-sectional view of a batch of substances mixed by the mixing blade of the device according to the invention, in which the shaft of the mixing conveyor blade is aligned perpendicular to the central axis of the container.
  • Fig. 4 is a schematic cross-sectional view of a morphology and velocity profile of a batch of substances mixed by a mixing conveyor blade of a prior art device in which the shaft of the mixing conveyor blade is coaxial aligned with the central axis of the container.
  • FIG. 5 is a partial view of the preferred embodiment of the invention shown in Figure 1 in a cross-sectional view, wherein the second ring gear of the rotor II is disposed radially behind the first ring gear of the rotor I.
  • FIG. 6 is a partial view of the preferred embodiment of the invention shown in Figure 1 in another cross-sectional view, wherein the second ring gear of the rotor II is disposed radially behind the first ring gear of the rotor I.
  • FIG. 7 shows a partial view of the preferred embodiment of the invention shown in FIG. 1 in a cross-sectional view, wherein the second toothed rim of the rotor II is arranged outside the conveying path of the flowable substance conveyed by the first toothed rim of the rotor I.
  • FIG. 8 shows a partial view of the preferred embodiment of the invention shown in FIG. 1 in another cross-sectional view, wherein the second toothed rim of the rotor II is arranged outside the conveying path of the flowable substance conveyed by the first toothed rim of the rotor I.
  • the homogenizer device 100 for dispersing and / or homogenizing flowable substances shown in FIGS. 1 to 8 contains a container (110) with an inlet opening for introducing the substances to be homogenized, wherein in a central region of the bottom of the container (110) Container outlet opening (111) for feeding the substances into one provided below the bottom processing unit (120) is provided.
  • the processing unit (120) comprises two independently rotatably mounted, concentrically arranged, circular-shaped sprockets (130, 140), which are separated by a predetermined gap, wherein a first sprocket (130) and a second sprocket
  • the sprockets (130, 140) are part of the compact processing unit
  • a mixing conveyor blade comprising a plurality of sheet elements for mixing the substances to be homogenized with at least one powdery substance and for deflecting the conveying path of the substance mixture by 90 ° in the direction of the processing unit decentering the vertical container axis, wherein the Rotation axis of the mixing conveyor wing is also arranged perpendicular to the conveying direction of the outlet opening leaving substances.
  • the second sprocket (140) is slidably mounted in the direction of its central axis such that it can be transferred from a first position in which it is arranged radially behind the first sprocket (130) in a second position in which he outside of the conveying path from the first sprocket (130) funded flowable Substance is arranged.
  • the sprockets (130, 140) are each driven by a perpendicular to the central axis of the container (110) and horizontal shaft (131, 141). The substance or substances are guided from a central region (150) through the intermediate space into a peripheral region (160) of the sprockets (130, 140).
  • the substances After being processed by the sprockets (130, 140), the substances can be returned to a container inlet opening (180) in the region of the container bottom into the container (110) which is provided in a central region of the container bottom.
  • the shafts (131, 141) of the toothed rings (130, 140) can be driven by separate drive units (190), and in particular can be driven in synchronism or in opposite direction.
  • the distance between the coaxially conically shaped sprockets (130, 140) is adjustable via at least one displaceably mounted shaft (131).
  • an inducer is provided, which is arranged upstream of the sprockets (130, 140).
  • a mixing conveyor blade is also provided in the conveying path of the substances to be homogenized in the processing unit, which is arranged upstream of the toothed rings (130, 140).
  • a Misch wayeriel is designed substantially as a conventional propeller with low-salary blade elements, wherein a blade element inclined at an angle of about 7 ° with respect to a plane of rotation is arranged.
  • a leaf element covers an angular range of about 45 °.
  • two leaf elements of the Misch bonneeriels are arranged in mutually different planes of rotation.

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Description

HOMOGENISATOR-VORRICHTUNG MIT HORIZONTAL GELAGERTEN
ZAHNKRÄNZEN
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, der in einem zentralen Bereich seines Bodens eine Behälter- Auslassöffnung zum Zuführen der Substanzen in eine unterhalb des Bodens angeordnete Bearbeitungseinheit aufweist, die zwei unabhängig voneinander drehbar gelagerte, konzentrisch angeordnete, kreisförmig ausgebildete Zahnkränze enthält, die über einen vorgegebenen Zwischenraum voneinander getrennt sind.
Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden im Stand der Technik verwendet, um zähflüssige Substanzen unter hoher Drehzahl der betreffenden Zahnkränze zu homogenisieren. Die bekannten Vorrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass effektiv arbeitende und adaptierbare Bearbeitungseinheiten, die eine an ein vorgegebenes Substanzgemisch angepasste Bearbeitung ermöglichen, groß in den Abmessungen, schwer in der Ausführung und teuer in der Herstellung sind.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Homogenisator- Vorrichtung mit einer kompakten Bearbeitungseinheit zu schaffen, die effektiv arbeitet und gleichwohl eine an ein vorgegebenes Substanzgemisch anpassbare Bearbeitung ermöglicht .
Für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass die Antriebswellen eines ersten Zahnkranzes und eines zweiten Zahnkranzes der Bearbeitungseinheit jeweils senkrecht zur Förderrichtung der die Auslassöffnung verlassenden Substanzen angeordnet sind.
Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche .
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die Merkmalskombination, dass die Antriebswellen eines ersten Zahnkranzes und eines zweiten Zahnkranzes der Bearbeitungseinheit jeweils senkrecht zur Förderrichtung der die Auslassöffnung verlassenden Substanzen angeordnet sind, erreicht, dass alle Bauteile der Bearbeitungseinheit sehr nahe unterhalb des Bodens des Behälters anbringbar sind, und somit zu homogenisierende Substanzen über eine im Vergleich zum Stand der Technik kürzere Zuführleitung in die Bearbeitungseinheit einleitbar sind und auch über eine im Vergleich zum Stand der Technik kürzere Rückführleitung in den Behälter zurückführbar sind. Dadurch ist insbesondere eine Bearbeitung von sehr kleinen Substanzmengen ermöglicht.
Die erfindungsgemäße Bauweise erlaubt ein direktes Anflanschen eines Antriebsmotors an einer Antriebswelle unter Vermeidung von Getrieben, Riemen o.a. Dies hat zum eine die Konsequenz einer Reduktion von Bauteilen, Herstellungskosten sowie Wartungskosten. Des weiteren wird durch die direkte Kopplung von Antriebsmotor mit der Antriebswelle die Entstehung unerwünschter Vibrationen gemindert und damit die Laufruhe und der Gleichlauf von Wellen und Rotoren erhöht.
Als weiterer wichtiger Vorteil ist zu nennen, dass mit der Verwendung normaler, massiv ausgeführter Antriebswellen auf technisch komplizierte, verschleißanfällige und damit teuere Koaxialgleitringdichtungen verzichtet werden kann, wie sie bei Konstruktionen mit Zentralwelle/Hohlwelle Verwendung finden, da an deren Stelle normale Gleitringdichtungen treten. Normale Gleitringdichtungen unterliegen dabei vorteilhafterweise einer geringeren Belastung als Koaxialgleitringdichtungen, da letztere einer doppelt so hohen Drehzahl ausgesetzt sind wie die ersteren, was eine höhere Reibung, eine höhere Wärmeentwicklung und damit einen höheren Verschleiß impliziert. Die obigen Ausführungen gelten in gleicher Weise für die Lager von Zentralwelle/Hohlwellen im Vergleich mit normalen, massiv ausgeführten Antriebswellen.
Als weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist die geringere Bauhöhe zu nennen im Vergleich zu einer herkömmlichen Vorrichtung, bei der die Antriebswellen eines ersten Zahnkranzes und eines zweiten Zahnkranzes der Bearbeitungseinheit axial in Förderrichtung der die Auslassöffnung verlassenden Substanzen angeordnet sind.
Gemäß einer gängigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass unterhalb der Auslassöffnung ein eine Mehrzahl von Blattelementen aufweisender Mischförderflügel zum Mischen der zu homogenisierenden Substanzen mit mindestens einer pulverförmigen Substanz und zum Umlenken des Förderweges des Substanzgemisches um 90° in Richtung auf die dezentriert zur senkrechten Behälterachse angeordnete Bearbeitungseinheit zu vorgesehen ist, wobei die Rotationsachse des Mischförderflügels ebenfalls senkrecht zur Förderrichtung der die Auslassöffnung verlassenden Substanzen angeordnet ist .
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung dieser gängigen Ausführungsform wird Flüssigkeit aus dem Behälter nach einem Austritt aus einer Auslassöffnung des Behälters mittels des Misch-Förderflügeis in diskrete Flüssigkeitsthromben unterteilt, die sukzessive hintereinander hinter dem Misch-Förderflügel sich in Richtung auf die Homogenisierungseinheit zu bewegen.
Im Bereich des Misch-Förderflügeis wird der Flüssigkeit Pulver und möglicherweise eine weitere flüssige oder pulverförmige Substanz zugeführt . Das Pulver und die optionale weitere Substanz vermischt sich dabei in einem peripheren Bereich eines Thrombus intensiver mit den Flüssigkeitsteilchen des Thrombus als in einem zentralen Bereich des Flüssigkeitsthrombus, da die Flüssigkeitsteilchen in dem peripheren Bereich eine höhere Bewegungsenergie aufweisen.
Darüber hinaus enthält der Flüssigkeitsthrombus in seinem peripheren Bereich mehr Flüssigkeitsmasse als in seinem zentralen Bereich, so dass es in seinem zentralen Bereich leicht zu Verklumpungen des zugeführten Pulvers führen kann, da hier zum einen nur wenig Flüssigkeitsteilchen vorhanden sind und zum anderen die Bewegungsenergie dieser Flüssigkeitsteilchen so gering ist, dass sie mitunter nicht ausreichend ist, um Pulvercluster aufzulösen.
Bei herkömmlichen Homogenisierungsvorrichtungen können die auf diese Weise in einem zentralen Bereich eines Flüssigkeitsthrombus entstandenen Pulvercluster in einem nachfolgenden Bearbeitungsvorgang in einer Homogenisierungseinheit zu Verstopfungen im Bereich der betreffenden Rotoren führen. Diese Nachteile werden mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung vermieden.
Die Merkmale, das unterhalb der Auslassöffnung ein eine Mehrzahl von Blattelementen aufweisender Mischförderflügel zum Mischen der zu homogenisierenden Substanzen mit mindestens einer pulverförmigen Substanz und zum Umlenken des Förderweges des Substanzgemisches um 90° in Richtung auf die dezentriert zur senkrechten Behälterachse angeordnete Bearbeitungseinheit zu vorgesehen ist, wobei die Rotationsachse des Mischförderflügels ebenfalls senkrecht zur Förderrichtung der die Auslassöffnung verlassenden Substanzen angeordnet ist, bewirken dabei den Effekt, dass mehr Pulver pro Zeiteinheit gegenüber den bekannten Vorrichtungen in ein flüssiges Substanzgemisch eingebracht werden kann. Der gleiche Effekt ist auch dann gegeben, wenn anstelle der flüssigen Substanzen zähflüssige Substanzen Verwendung finden. Dies ist ebenfalls dadurch begründet, dass eine Thrombenbildung weitestgehend vermieden ist .
Die bei vertikaler Wellenlagerung des Misch-Förderflügeis entstehenden Thromben würden aufgrund der Geschwindigkeitsverteilung der Teilchen des peripheren Bereichs aufgrund der Zentrifugalkraft einen Druck in Richtung auf die Innenwandung der Förderleitung bewirken, d.h. gegen die Förderrichtung der durch die Einlassstützen zugeführten Pulversubstanzen. Das Zuführen von Pulver wäre dadurch behindert. Bei der erfindungsgemäßen Lagerung des Misch-Förderflügeis tritt dieser Nachteil aufgrund der Vermeidung einer Thrombenbildung nicht auf, weil eine Zufuhr von Pulversubstanzen nicht beeinträchtigt wird durch ein internes Geschwindigkeits- und Morphologieprofil eines Thrombus. Stattdessen findet eine verbesserte Durchmischung der betreffenden Substanzen weitestgehend ohne Trombenbildung statt.
Die Zahnkränze sind vorzugsweise als Teil einer kompakt ausgebildeten Bearbeitungseinheit ausgebildet, die unmittelbar unterhalb des Bodens des Behälters angeordnet ist. Die senkrecht zur Zentralachse des Behälters angeordneten Zahnkränze werden dabei insbesondere jeweils von einer horizontal in der Bearbeitungseinheit angeordneten Welle getrieben.
Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der zweite Zahnkranz in Richtung seiner zentralen Achse verschiebbar gelagert ist derart, dass er aus einer ersten Position, in der er radial hinter dem ersten Zahnkranz angeordnet ist in eine zweite Position überführbar ist, in der er außerhalb des Förderweges der von dem ersten Zahnkranz geförderten fließfähigen Substanz angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Substanzen nach Bearbeitung durch die Zahnkränze in eine Behälter-Einlassöffnung im Bereich des Behälterbodens in den Behälter zurückführbar sind. Die Behälter- Einlassöffnung ist dabei vorzugsweise in einem zentralen Bereich des Behälterbodens vorgesehen. Alternativ können die Substanzen nach Bearbeitung durch die Zahnkränze auch in eine Behälter-Einlassöffnung im Bereich der Behälterwand in den Behälter zurückführbar sein.
Die Substanzen werden bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung vorzugsweise von einem zentralen Bereich durch den Zwischenraum in einen peripheren Bereich der Zahnkränze geleitet .
Gemäß einer wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Abstand zwischen den Zahnkränzen über mindestens eine verschiebbar gelagerte Welle einstellbar ist. Die Wellen der Zahnkränze sind dabei vorzugsweise von getrennten Antriebseinheiten treibbar und können dabei insbesondere vorzugsweise im Gleichlauf oder im Gegenlauf betrieben werden .
Gemäß einer weiteren wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Zahnkränze koaxial konisch ausgebildet sind. Mindestens eine der Wellen der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann optional aber nicht notwendigerweise als Hohlwelle ausgebildet sein, durch die eine weitere Substanz in die Bearbeitungseinheit einführbar ist.
Im Förderweg der zu homogenisierenden Substanzen ist in der Bearbeitungseinheit vorzugsweise ein Förderflügel aufweisender Inducer vorgesehen, der stromaufwärts der Zahnkränze angeordnet ist. Der Inducer wirkt dabei als Einrichtung, um die zu homogenisierenden Substanzen unter einem regelbaren Druck in Richtung auf die Zahnkränze zu zu fördern. Für den Fall, dass der zweite Zahnkranz in Richtung seiner zentralen Achse verschoben ist derart, dass er aus einer ersten Position, in der er radial hinter dem ersten Zahnkranz angeordnet ist in eine zweite Position überführt ist, in der er außerhalb des Förderweges der von dem ersten Zahnkranz geförderten fließfähigen Substanz angeordnet ist, wirkt der Inducer als Pumpeneinrichtung zum effektiven Fördern der zu homogenisierenden Substanzen.
Im Förderweg der zu homogenisierenden Substanzen ist in der Bearbeitungseinheit der Mischförderflügel vorgesehen, der ebenfalls stromaufwärts der Zahnkränze angeordnet ist. Der Mischfördeflügel erfüllt dabei die Aufgabe, Pulver oder Flüssigkeiten der zu homogenisierenden Substanz in vorgemischter Form beizumischen und zu verhindern, dass beigemischtes Gut auf Grund eines in dem Behälter gegebenenfalls vorherrschenden Unterdruckes in den Behälter hineingesogen wird. Dies hat den Vorteil, dass die Zusatzsubstanzen sehr genau dosiert zugeführt werden können, wobei im Wege einer Durchmischung auch eine Bildung von Agglomeraten verhindert wird. Der Mischförderflügel ist im wesentlichen wie ein herkömmlicher Propeller mit gering angestellten Blattelementen ausgebildet, wobei ein Blattelement in einem Winkel von etwa 5° bis 10° bezüglich einer Rotationsebene geneigt angeordnet ist. Vorzugsweise sind zwei bis fünf Blattelemente vorgesehen. Ein Blattelement deckt dabei vorzugsweise einen Winkelbereich von etwa 30° bis 70°, insbesondere 50° ab. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform mit vier Blattelementen sind dabei jeweils zwei Blattelemente in zueinander unterschiedlichen Rotationsebenen angeordnet.
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 erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Querschnittsansicht .
Fig. 2 den Mischförderflügel der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Draufsicht, von der Ebene der zentralen Achse des Behälters aus in Richtung auf den Inducer zu gesehen.
Fig. 3 eine schematische Querschnittsansicht einer von dem Mischflügel der erfindungsgemäßen Vorrichtung durchmischten Substanzen-Charge, bei der die Welle des Mischförderflügels senkrecht zur zentralen Achse des Behälters ausgerichtet ist.
Fig. 4 eine schematische Querschnittsansicht eines Morphologie- und Geschwindigkeitsprofils einer von einem Mischförderflügel einer Vorrichtung gemäß Stand der Technik durchmischten Substanzen-Charge, bei der die Welle des Mischförderflügels koaxial mit der zentralen Achse des Behälters ausgerichtet ist.
Fig. 5 eine Teilansicht der in Figur 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer Querschnittsansicht, wobei der zweite Zahnkranz des Rotors II radial hinter dem ersten Zahnkranz des Rotors I angeordnet ist.
Fig. 6 eine Teilansicht der in Figur 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer anderen Querschnittsansicht, wobei der zweite Zahnkranz des Rotors II radial hinter dem ersten Zahnkranz des Rotors I angeordnet ist.
Fig. 7 eine Teilansicht der in Figur 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer Querschnittsansicht, wobei der zweite Zahnkranz des Rotors II außerhalb des Förderweges der von dem ersten Zahnkranz des Rotors I geförderten fließfähigen Substanz angeordnet ist.
Fig. 8 eine Teilansicht der in Figur 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der Erfindung in einer anderen Querschnittsansicht, wobei der zweite Zahnkranz des Rotors II außerhalb des Förderweges der von dem ersten Zahnkranz des Rotors I geförderten fließfähigen Substanz angeordnet ist.
Die in den Figuren 1 bis 8 dargestellte erfindungsgemäße Homogenisator-Vorrichtung 100 zum Dispergieren und/oder Homogenisieren fließfähiger Substanzen enthält einen Behälter (110) mit einer Einlassöffnung zum Einleiten der zu homogenisierende Substanzen, wobei in einem zentralen Bereich des Bodens des Behälters (110) eine Behälter- Auslassöffnung (111) zum Zuführen der Substanzen in eine unterhalb des Bodens angeordnete Bearbeitungseinheit (120) vorgesehen ist.
Die Bearbeitungseinheit (120) enthält zwei unabhängig voneinander drehbar gelagerte, konzentrisch angeordnete, kreisförmig ausgebildete Zahnkränze (130, 140), die über einen vorgegebenen Zwischenraum voneinander getrennt sind, wobei ein erster Zahnkranz (130) und ein zweiter Zahnkranz
(140) in der Bearbeitungseinheit (120) auf jeweils einer Welle (131, 141) angeordnet sind, die senkrecht zur Zentralachse des Behälters (110) für zu homogenisierende Substanzen angeordnet ist. Die Zahnkränze (130, 140) sind als Teil der kompakt ausgebildeten Bearbeitungseinheit
(120) ausgebildet, die unmittelbar unterhalb des Bodens des Behälters (110) angeordnet ist.
Unterhalb der Auslassöffnung (111) ist ein eine Mehrzahl von Blattelementen aufweisender Mischförderflügel zum Mischen der zu homogenisierenden Substanzen mit mindestens einer pulverförmigen Substanz und zum Umlenken des Förderweges des Substanzgemisches um 90° in Richtung auf die dezentriert zur senkrechten Behälterachse angeordnete Bearbeitungseinheit zu vorgesehen, wobei die Rotationsachse des Mischförderflügels ebenfalls senkrecht zur Förderrichtung der die Auslassöffnung verlassenden Substanzen angeordnet ist .
Der zweite Zahnkranz (140) ist in Richtung seiner zentralen Achse verschiebbar derart gelagert, dass er aus einer ersten Position, in der er radial hinter dem ersten Zahnkranz (130) angeordnet ist in eine zweite Position überführbar ist, in der er außerhalb des Förderweges der von dem ersten Zahnkranz (130) geförderten fließfähigen Substanz angeordnet ist. Die Zahnkränze (130, 140) werden dabei jeweils von einer senkrecht zur Zentralachse des Behälters (110) und horizontal angeordneten Welle (131, 141) getrieben. Die Substanz oder die Substanzen werden dabei von einem zentralen Bereich (150) durch den Zwischenraum in einen peripheren Bereich (160) der Zahnkränze (130, 140) geleitet.
Die Substanzen sind nach Bearbeitung durch die Zahnkränze (130, 140) in eine Behälter-Einlassöffnung (180) im Bereich des Behälterbodens in den Behälter (110) zurückführbar, der in einem zentralen Bereich des Behälterbodens vorgesehen ist.
Die Wellen (131, 141) der Zahnkränze (130, 140) sind von getrennten Antriebseinheiten (190) treibbar, und dabei insbesondere im Gleichlauf oder im Gegenlauf treibbar. Der Abstand zwischen den koaxial konisch ausgebildeten Zahnkränzen (130, 140) ist über mindestens eine verschiebbar gelagerte Welle (131) einstellbar.
Im Förderweg der zu homogenisierenden Substanzen in der Bearbeitungseinheit ist ein Inducer vorgesehen ist, der stromaufwärts der Zahnkränze (130, 140) angeordnet ist. Zusätzlich zu dem Inducer ist im Förderweg der zu homogenisierenden Substanzen in der Bearbeitungseinheit des weiteren ein Mischförderflügel vorgesehen, der stromaufwärts der Zahnkränze (130, 140) angeordnet ist.
Ein Mischförderflügel ist dabei im wesentlichen als herkömmlicher Propeller mit gering angestellten Blattelementen ausgebildet, wobei ein Blattelement in einem Winkel von etwa 7° bezüglich einer Rotationsebene geneigt angeordnet ist. Ein Blattelement deckt dabei einen Winkelbereich von etwa 45° ab. Dabei sind jeweils zwei Blattelemente des Mischförderflügels in zueinander unterschiedlichen Rotationsebenen angeordnet.
Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung dient lediglich dem Zweck eines besseren Verständnisses der durch die Ansprüche definierten erfindungsgemäßen Lehre, die als solche durch das Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt ist.

Claims

Patentansprüche
1. Homogenisator-Vorrichtung (100) zum Dispergieren und/oder Homogenisieren fließfähiger Substanzen, mit einem Behälter (110) mit einer oder mehr Einlassöffnung zum Einleiten der zu homogenisierende Substanzen, der in einem zentralen Bereich seines Bodens eine Behälter- Auslassöffnung (111) zum Zuführen der Substanzen in eine unterhalb des Bodens angeordnete Bearbeitungseinheit (120) aufweist, die zwei unabhängig voneinander drehbar gelagerte, konzentrisch angeordnete, kreisförmig ausgebildete Zahnkränze (130, 140) enthält, die über einen vorgegebenen Zwischenraum voneinander getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswellen eines ersten Zahnkranzes (130) und eines zweiten Zahnkranzes
(140) der Bearbeitungseinheit (120) jeweils senkrecht zur Förderrichtung der die Auslassöffnung verlassenden Substanzen angeordnet sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unterhalb der Auslassöffnung (111) ein eine Mehrzahl von Blattelementen aufweisender Mischförderflügel zum Mischen der zu homogenisierenden Substanzen mit mindestens einer pulverförmigen Substanz und zum Umlenken des Förderweges des Substanzgemisches um 90° in Richtung auf die dezentriert zur senkrechten Behälterachse angeordnete Bearbeitungseinheit zu vorgesehen ist, wobei die Rotationsachse des Mischförderflügels ebenfalls senkrecht zur Förderrichtung der die Auslassöffnung verlassenden Substanzen angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnkränze (130, 140) jeweils von einer horizontal angeordneten Welle (131, 141) getrieben sind.
4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zahnkranz (140) in Richtung der zentralen Achse seiner Antriebswelle verschiebbar gelagert ist derart, dass er aus einer ersten Position, in der er radial hinter dem ersten Zahnkranz (130) angeordnet ist, in eine zweite Position überführbar ist, in der er außerhalb des Förderweges der von dem ersten Zahnkranz (130) geförderten fließfähigen Substanz angeordnet ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnkränze (130, 140) als Teil einer kompakt ausgebildeten Bearbeitungseinheit (120) ausgebildet sind, die unmittelbar unterhalb des Bodens des Behälters (110) angeordnet ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass und die Substanzen nach Bearbeitung durch die Zahnkränze (130, 140) in eine Behälter- Einlassöffnung (180) im Bereich des Behälterbodens in den Behälter (110) zurückführbar sind.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Behälter-Einlassöffnung (180) in einem zentralen Bereich des Behälterbodens vorgesehen ist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanzen nach Bearbeitung durch die Zahnkränze (130, 140) in eine Behälter-Einlassöffnung (180) im Bereich der Behälterwand in den Behälter (110) zurückführbar sind.
9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Substanzen von einem zentralen Bereich (150) durch den Zwischenraum in einen peripheren Bereich (160) der Zahnkränze (130, 140) geleitet werden
10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen (131, 141) der Zahnkränze (130, 140) von getrennten Antriebseinheiten (190) treibbar sind.
11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen (131, 141) im Gleichlauf oder im Gegenlauf betreibbar sind.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnkränze (130, 140) koaxial konisch ausgebildet sind.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand zwischen den Zahnkränzen (130, 140) über mindestens eine verschiebbar gelagerte Welle (131) einstellbar ist.
14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Wellen (131, 141) als Hohlwelle ausgebildet ist, durch die eine weitere Substanz in die Bearbeitungseinheit (120) einführbar ist.
15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Förderweg der zu homogenisierenden Substanzen in der Bearbeitungseinheit ein Förderflügel aufweisender Inducer vorgesehen ist, der stromaufwärts der Zahnkränze angeordnet ist und als Fördereinrichtung wirkt, die die Flüssigkeit unter regelbaren Druck in Richtung der Zahnkränze fördert .
16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischförderflügel im wesentlichen als herkömmlicher Propeller ausgebildet ist, wobei ein Blattelement in einem Winkel von etwa 5° bis 10° bezüglich einer Rotationsebene der Blattelemente angeordnet ist .
17. Vorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blattelement einen Winkelbereich von etwa 30° bis 70° abdeckt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass ein Blattelement einen Winkelbereich von etwa 50° abdeckt .
19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass zwei bis fünf Blattelemente vorgesehen sind.
20. Vorrichtung nach einem der Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass vier Blattelemente vorgesehen sind.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwei Blattelemente des Mischförderflügels in zueinander unterschiedlichen Rotationsebenen angeordnet sind.
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