JP2009539609A - 水平に支持される歯付き環を持つホモジナイザ装置 - Google Patents

Abstract

流動可能な物質を分散しかつ／又は均質にするホモジナイザ装置（１００）であって、均質にすべき物質を導入する１つ又は複数の入口を持つ容器（１１０）を持ち、この容器（１１０）が、その底の中心範囲に、底の下に設けられる加工装置（１２０）へ物質を供給する出口（１１１）を持ち、加工装置（１２０）が、互いに無関係に回転可能に支持されかつ同心的に設けられて円形に形成される２つの歯付き環（１３０，１４０）を含み、これらの歯付き環（１３０，１４０）が所定の間隙を介して互いに離されているものにおいて、加工装置（１２０）の第１の歯付き環（１３０）の駆動軸及び第２の歯付き環（１４０）の駆動軸が、出口から出て行く物質の搬送方向に対してそれぞれ直角に設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、流動性ないし半流動性物質を分散しかつ／又は均質にするホモジナイザ装置であって、加工すべき物質を導入する１つ又は複数の入口を持つ容器を持ち、この容器が、その底の中心範囲に、底の下に設けられる加工装置へ物質を供給する出口を持ち、加工装置が、互いに無関係に回転可能に支持されかつ同心的に設けられて円形に形成される２つの歯付き環を含み、これらの歯付き環が所定の間隙を介して互いに離されているものに関する。

最初にあげた種類の装置は、半流動性物質を歯付き環の高い回転数で均質にするために、従来技術において使用される。しかし公知の装置は、所定の物質混合物に合った加工を可能にして効果的に動作しかつ適合可能な加工装置の寸法が大きく、構造が重く、製造が高価である、という欠点を持っている。

従って本発明の課題は、効果的に動作するにもかかわらず所定の物質混合物に適合可能な加工を可能にするコンパクトな加工装置を持つホモジナイザ装置を提供することである。

最初にあげた種類の装置においてこの課題は、加工装置の第１の歯付き環の駆動軸及び第２の歯付き環の駆動軸が、出口から出て行く物質の搬送方向に対してそれぞれ直角に設けられていることによって解決される。

本発明の好ましい実施形態が従属請求項の対象である。

本発明による装置では、加工装置の第１の歯付き環の駆動軸及び第２の歯付き環の駆動軸が、出口から出て行く物質の搬送方向に対してそれぞれ直角に設けられているという、特徴の組合わせによって、加工装置のすべての部材を容器の底の下に非常に近く取付けることができ、従って均質にすべき物質を、従来技術と比較して短い供給導管を介して加工装置へ導入し、また従来技術と比較して短い戻り導管を介して容器へ戻すことができる。それにより特に非常に少ない量の物質の加工が可能である。

本発明による構造は、伝動装置、ベルト等を回避して駆動電動機を駆動軸へ直接フランジ結合するのを可能にする。これは部材、製造費及び保守費の減少という結果をもたらす。更に駆動電動機を駆動軸に直接連結することにより、望ましくない振動の発生が少なくなり、それにより静かな運転及び軸と回転子の同期回転が改善される。

別の重要な利点として、中実に構成される通常の駆動軸の使用により、中心軸−中空軸を持つ構造において使用されるような技術的に複雑で摩耗し易く従って高価な同軸滑り環密封片をなくすことができる。なぜならば、その代わりに通常の滑り環密封片を使用できるからである。通常の滑り環密封片は、同軸滑り環密封片より少ない荷重を受ける。なぜならば、後者は前者の２倍の高い回転数にさらされ、それが一層大きい摩擦、一層大きい熱発生したがって一層大きい摩耗を意味するからである。上記の説明は、中実に構成される通常の駆動軸と比較して、中心軸−中空軸の軸受に同じように当てはまる。

本発明による装置の別の利点として、加工装置の第１の歯付き環及び第２の歯付き環の駆動軸が出口から出て行く物質の搬送方向に軸線方向に設けられているような従来の装置と比較して一層小さい全高があげられる。

本発明による装置の好ましい慣用の実施形態によれば、出口の下に、均質にすべき物質を少なくとも１種類の粉末状物質と混合しかつ物質混合物を垂直な容器軸線に対し偏心して設けられる加工装置の方へ９０°転向させるため複数の羽根要素を持つ混合搬送羽根が設けられ、混合搬送羽根の回転軸線も同様に、出口から出て行く物質の搬送方向に対して直角に設けられている。

この慣用の実施形態の本発明による装置では、流動体が容器の出口から出た後、混合搬送羽根により不連続な流動体塊に分割され、これらの流動体塊が混合搬送羽根の後で順次にホモジナイザ装置の方へ動かされる。

混合搬送羽根の範囲で流動体に、粉末及びできれば別の流動性又は粉末状物質が供給される。その際粉末及び選択的な別の物質が、塊の流動体粒子と、流動体塊の中心範囲におけるより一層強力に混合される。なぜならば、周辺範囲にある流動体粒子は一層大きい運動エネルギを持っているからである。

更に流動体塊は、その周辺範囲において、その中心範囲におけるより大きい質量を持っているので、中心範囲において供給される粉末が容易に塊状になる。なぜならば、ここには僅かな流動体粒子しか存在せず、これらの流動体粒子の運動エネルギが少なくて、粉末塊を溶解するのにしばしば不充分だからである。

従来のホモジナイザ装置では、こうして流動体塊の中心範囲に生じる粉末塊は、次の加工過程において、回転子の範囲で詰まりを生じる。本発明による装置によってこれらの欠点が回避される。

出口の下に、均質にすべき物質を少なくとも１種類の粉末状物質と混合しかつ物質混合物を垂直な容器軸線に対し偏心して設けられる加工装置の方へ９０°転向させるため複数の羽根要素を持つ混合搬送羽根が設けられ、混合搬送羽根の回転軸線も同様に、出口から出て行く物質の搬送方向に対して直角に設けられているという特徴は、公知の装置と比べて、単位時間当たり一層多くの粉末を流動性物質混合物へ入れることができるという効果を生じる。流動性物質の代わりに半流動性物質を使用するときにも、同じ効果が得られる。これは塊の形成が大幅に回避されることによって根拠づけられている。

混合搬送羽根の垂直な軸支持の場合に生じる塊は、遠心力による周辺範囲の粒子の速度分布のため、搬送導管の内壁の方へ、即ち入口管片を通って供給される粉末物質の搬送方向とは逆に圧力を生じる。それにより粉末の供給が妨げられる。混合搬送羽根の本発明による支持では、塊形成を回避するため、この欠点が生じない。なぜならば、塊の内部速度プロフィル及び形態学的プロフィルによって、粉末物質の供給が妨げられないからである。その代わりに、塊形成なしに物質の改善された混合が行われる。

歯付き環が、容器の底のすぐ下に設けられてコンパクトに構成される処理装置の一部として構成されているのがよい。容器の中心軸線に対して直角に設けられる歯付き環が、加工装置に水平に設けられる軸によりそれぞれ駆動される。

本発明による装置の他の好ましい実施形態によれば、第２の歯付き環がその駆動軸の中心軸線の方向へ移動可能に支持されて、半径方向において第１の歯付き環の後に設けられる第１の位置から、第１の歯付き環により搬送される流動可能な物質の搬送区間外に設けられる第２の位置へ移行可能である。

本発明による装置の更に別の実施形態によれば、歯付き環による加工後に物質が、容器底の範囲にある容器入口へ戻り可能である。その際容器入口が容器底の中心範囲に設けられているのがよい。その代わりに、歯付き環による加工後に物質が、容器壁の範囲にある容器入口へ戻り可能である。

本発明による装置では、物質が、中心範囲から間隙を通って歯付き環の周辺範囲へ導かれる。

本発明による装置の重要な好ましい実施形態によれば、歯付き環の間隔が、移動可能に支持される少なくとも１つの軸を介して調節可能である。その際歯付き環の軸が別個の駆動装置により駆動可能であり、互いに同じ向きに又は逆の向きに作動可能であるのがよい。

本発明による装置の別の重要な好ましい実施形態によれば、歯付き環が同軸的に円錐状に構成されている。

本発明による装置の少なくとも１つの軸が選択的にただし必然的でなく中空軸として構成され、この中空軸を通って別の物質が加工装置へ導入可能である。

加工装置にあって均質にすべき物質の搬送区間に、搬送羽根を持つ導入機が設けられて、歯付き環の上流に配置されているのがよい。その際導入機は、制御可能な圧力を受けている均質にすべき物質を歯付き環の方へ搬送する搬送装置として作用する。第２の歯付き環がその駆動軸の中心軸線の方向へ移動可能に支持されて、半径方向において第１の歯付き環の後に設けられる第１の位置から、第１の歯付き環により搬送される流動可能な物質の搬送区間外に設けられる第２の位置へ移行可能である場合、導入機は均質にすべき物質を効果的に搬送するポンプ装置として作用する。

均質にすべき物質の搬送区間において、加工装置に混合搬送羽根が設けられて、同様に歯付き環の上流に配置されている混合搬送羽根は、均質にすべき物質の粉末又は流動体を予め混合された形で混合し、混合される物品が容器内に場合によっては優勢な負圧のため容器へ引込まれるのを防止する、という役割を果たす。これは、添加物質を非常に精確に計量して供給でき、混合中に集塊の形成も防止される、という利点を持っている。混合搬送羽根が実質的に少し傾斜した羽根要素を持つ従来のプロペラのように構成され、羽根要素がその回転面に対して約５°〜１０°の角をなして設けられている。２つ〜５つの羽根要素が設けられているのがよい。羽根要素が約３０°〜７０°特に５０°の角度範囲を覆っているのがよい。４つの羽根要素を持つ好ましい実施形態によれば、それぞれ２つの羽要素が互いに異なる回転面に設けられている。

本発明による装置が、図面の図に示されている好ましい実施例により以下に説明される。

流動可能な物質を分散及び／又は均質にするため図１〜８に示す本発明によるホモジナイザ装置１００は、均質にすべき物質を導入する入口を持つ容器１１０を含み、容器１１０の底の中心範囲に、底の下に設けられる加工装置１２０へ物質を供給する容器出口１１１が設けられている。

加工装置１２０は、互いに無関係に回転可能に支持されかつ同心的に配置されて円形に形成される２つの歯付き環１３０，１４０を含み、これらの歯付き環は所定の間隙を介して互いに離されており、加工装置１２０にある第１の歯付き環１３０及び第２の歯付き環１４０は、均質にすべき物質用の容器１１０の中心軸線に対して直角に配置された軸１３１，１４１上にそれぞれ設けられている。歯付き環１３０，１４０は、容器１１０の底のすぐ下に設けられてコンパクトに構成される加工装置１２０の一部として構成されている。

出口１１１の下に、均質にすべき物質を少なくとも１種類の粉末状物質と混合しかつ物質混合物の搬送区間を垂直な容器軸線に対し偏心して設けられた加工装置１２０の方へ９０°転向させるため、複数の羽根要素を持つ混合搬送羽根が設けられ、混合搬送羽根の回転軸線も同様に、出口から出て行く物質の搬送方向に対して直角に設けられている。

第２の歯付き環１４０はその中心軸線の方向に移動可能に支持されて、半径方向において第１の歯付き環１３０の後にある第１の位置から、第１の歯付き環１３０により搬送される流動可能な物質の搬送区間外にある第２の位置へ移行可能になっている。歯付き環１３０，１４０は、容器１１０の中心軸線に対して直角に水平に設けられる軸１３１，１４１により駆動される。物質は中心範囲１５０から間隙を通って歯付き環１３０，１４０の周辺範囲１６０へ導かれる。

歯付き環１３０，１４０による加工後に物質は、容器１１０の底の中心範囲にある容器入口１８０へ戻ることができる。

歯付き環１３０，１４０の軸１３１，１４１は、別個の駆動装置１９０により駆動可能であり、その際特に同じ向きに又は互いに逆向きに駆動可能である。同軸的に円錐状に構成される歯付き環１３０，１４０の間隔は、移動可能に支持される少なくとも１つの軸１３１を介して調節可能である。

加工装置において均質にすべき物質の搬送区間には導入機が設けられ、歯付き環１３０，１４０の上流に配置されている。導入機に加えて、均質にすべき物質の搬送区間において加工装置に、更に混合搬送羽根が設けられ、歯付き環１３０，１４０の上流に配置されている。

混合搬送羽根は、大体において傾斜した羽根要素を持つ従来のプロペラとして構成され、羽根要素は回転面に対して約７°の角度で傾斜して設けられている。羽根要素は約４５°の角度範囲を覆っている。混合搬送羽根のそれぞれ２つの羽根要素は、互いに異なる回転面に設けられ散る。

上述した本発明の実施例は、請求項により記載されて本発明による教示を一層よく理解するためにのみ役立ち、この教示は実施例により限定されるものではない。

本発明による装置の好ましい実施例を断面図で示す。 容器の中心軸線の面から誘導機の方を見た本発明による装置の混合搬送羽根を正面図で示す。 本発明による装置の混合搬送羽根により混合される物質装入物の概略断面図を示し、混合搬送羽根の軸が容器の中心軸線に対して直角に向けられている。 従来技術による装置の混合搬送羽根により混合される物質装入物の形態学的プロフィル及び速度プロフィルの概略断面図を示し、混合搬送羽根の軸が容器の中心軸線と同軸的に向けられている。 図１に示す本発明の好ましい実施例の一部を断面図で示し、回転子ＩＩの第２の歯付き環が半径方向において回転子Ｉの第１の歯付き環の後に設けられている。 図１に示す本発明の好ましい実施例の一部を別の断面図で示し、回転子ＩＩの第２の歯付き環が半径方向において回転子Ｉの第１の歯付き環の後に設けられている。 図１に示す本発明の好ましい実施例の一部を断面図で示し、回転子ＩＩの第２の歯付き環が、回転子Ｉの第１の歯付き環により搬送される流動可能な物質の搬送区間外に設けられている。 図１に示す本発明の好ましい実施例の一部を別の断面図で示し、回転子ＩＩの第２の歯付き環が、回転子Ｉの第１の歯付き環により搬送される流動可能な物質の搬送区間外に設けられている。

Claims (21)

1. 流動可能な物質を分散しかつ／又は均質にするホモジナイザ装置（１００）であって、均質にすべき物質を導入する１つ又は複数の入口を持つ容器（１１０）を持ち、この容器（１１０）が、その底の中心範囲に、底の下に設けられる加工装置（１２０）へ物質を供給する出口（１１１）を持ち、加工装置（１２０）が、互いに無関係に回転可能に支持されかつ同心的に設けられて円形に形成される２つの歯付き環（１３０，１４０）を含み、これらの歯付き環（１３０，１４０）が所定の間隙を介して互いに離されているものにおいて、加工装置（１２０）の第１の歯付き環（１３０）の駆動軸及び第２の歯付き環（１４０）の駆動軸が、出口から出て行く物質の搬送方向に対してそれぞれ直角に設けられていることを特徴とする装置。
2. 出口（１１１）の下に、均質にすべき物質を少なくとも１種類の粉末状物質と混合しかつ物質混合物を垂直な容器軸線に対し偏心して設けられる加工装置の方へ９０°転向させるため複数の羽根要素を持つ混合搬送羽根が設けられ、混合搬送羽根の回転軸線も同様に、出口から出て行く物質の搬送方向に対して直角に設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 歯付き環（１３０，１４０）が水平に設けられる軸（１３１，１４１）によりそれぞれ駆動されることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の装置。
4. 第２の歯付き環（１４０）がその駆動軸の中心軸線の方向へ移動可能に支持されて、半径方向において第１の歯付き環（１３０）の後に設けられる第１の位置から、第１の歯付き環（１３０）により搬送される流動可能な物質の搬送区間外に設けられる第２の位置へ移行可能であることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の装置。
5. 歯付き環（１３０，１４０）が、容器（１１０）の底のすぐ下に設けられてコンパクトに構成される処理装置（１２０）の一部として構成されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の装置。
6. 歯付き環（１３０，１４０）による加工後に物質が、容器底の範囲にある容器入口（１８０）へ戻り可能であることを特徴とする、請求項１〜５の１つに記載の装置。
7. 容器入口（１８０）が容器底の中心範囲に設けられていることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
8. 歯付き環（１３０，１４０）による加工後に物質が、容器壁の範囲にある容器入口（１８０）へ戻り可能であることを特徴とする、請求項１〜５の１つに記載の装置。
9. 物質が、中心範囲（１５０）から間隙を通って歯付き環（１３０，１４０）の周辺範囲（１６０）へ導かれることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の装置。
10. 歯付き環（１３０，１４０）の軸（１３１，１４１）が別個の駆動装置（１９０）により駆動可能であることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の装置。
11. 軸（１３１，１４１）が互いに同じ向きに又は逆の向きに作動可能であることを特徴とする、請求項１０に記載の装置。
12. 歯付き環（１３０，１４０）が同軸的に円錐状に構成されていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の装置。
13. 歯付き環（１３０，１４０）の間隔が、移動可能に支持される少なくとも１つの軸（１３１）を介して調節可能であることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の装置。
14. 少なくとも１つの軸（１３１，１４１）が中空軸として構成され、この中空軸を通って別の物質が加工装置（１２０）へ導入可能であることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の装置。
15. 加工装置にあって均質にすべき物質の搬送区間に、搬送羽根を持つ導入機が設けられて、歯付き環の上流に配置され、かつ制御可能な圧力を受けている流動体を歯付き環の方へ搬送する搬送装置として作用することを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の装置。
16. 混合搬送羽根が実質的に従来のプロペラとして構成され、羽根要素がその回転面に対して約５°〜１０°の角をなして設けられていることを特徴とする、先行する請求項の１つに記載の装置。
17. 羽根要素が約３０°〜７０°の角度範囲を覆っていることを特徴とする、請求項１６に記載の装置。
18. 羽根要素が約５０°の角度範囲を覆っていることを特徴とする、請求項１７に記載の装置。
19. ２つ〜５つの羽根要素が設けられていることを特徴とする、請求項１６〜１８の１つに記載の装置。
20. ４つの羽根要素が設けられていることを特徴とする、請求項１９に記載の装置。
21. 混合搬送羽根のそれぞれ２つの羽根要素が互いに異なる回転面に設けられていることを特徴とする、請求項２０に記載の装置。

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