WO1992021436A1 - Vorrichtung zum dispergieren, suspendieren oder emulgieren von gasen, flüssigkeiten und/oder fliessfähigen festen stoffen - Google Patents

Vorrichtung zum dispergieren, suspendieren oder emulgieren von gasen, flüssigkeiten und/oder fliessfähigen festen stoffen Download PDF

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WO1992021436A1
WO1992021436A1 PCT/EP1992/001284 EP9201284W WO9221436A1 WO 1992021436 A1 WO1992021436 A1 WO 1992021436A1 EP 9201284 W EP9201284 W EP 9201284W WO 9221436 A1 WO9221436 A1 WO 9221436A1
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dispersing
powder
disk
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Hanspeter Seeger
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Ystral Gmbh Maschinenbau + Processtechnik
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    • B01F23/50—Mixing liquids with solids
    • B01F23/56—Mixing liquids with solids by introducing solids in liquids, e.g. dispersing or dissolving

Definitions

  • the invention relates to a device according to the
  • Preamble of claim 1 In such a device, its function or effectiveness is in most cases determined by how it is suitable for the materials that are difficult to process. If the device is also able to process such substances, then it is also suitable in most cases for the treatment of easily processed substances.
  • powder is to be considered in the present case as a substance that is difficult to process.
  • blockages can be expected when the powder is conveyed through the device because it tends to form bridges, which in many cases is the cause of a blockage.
  • the risk of constipation is particularly high if powder is wetted with a liquid. This can be explained by the fact that the powder or partial quantities of the powder are only slightly moistened on the first wetting contact, after which the tendency to cake, to form bridges and to adhere to the walls of the device is particularly great.
  • Containers are immersed, or as devices with a closed working chamber through which the substance or substances to be processed are passed during operation.
  • DE-OS 27 02 183 shows a device in the form of an agitator, the substance to be processed being sucked in parallel to the axis of rotation of the rotor and being expelled radially by means of a dispersing device arranged downstream in the direction of flow in the form of shear rings.
  • a dispersing device arranged downstream in the direction of flow in the form of shear rings.
  • DE-OS 30 02 429 describes a device for dispersing gas, powder and fluids in the form of an agitator or
  • Jet mixer described, in which two separate supply lines for the substances to be incorporated coaxially through a jacket surrounding the rotor shaft extend into the area of the vane rotor, so that the substances can be fed separately from the material product in the agitator circulation in the area of the vane rotor .
  • US Pat. No. 3,194,540 describes a device for homogenizing a material with a plurality of rotating shear rings arranged in a housing coaxially with one another, the material to be processed being fed axially with respect to the rotor axis, being expelled radially through the shear rings and then is led out of the housing.
  • a device with two inlets on one side of the rotor has already been proposed for dispersing or emulsifying at least two media or substances which tend to change their state when they come into contact with one another, the substances also radially outward through a dispersing device with two shear rings rotating relative to one another are guided, however, up to the entry into the inner rotor shear rim, the media flow in separate channels, the channels being arranged alternately in the circumferential direction.
  • the known devices have the shortcoming in common that they are only insufficiently suitable for processing powders or possibly also granular substances due to the given complicated cable routing for the substances, as a result of which disturbances in the flow of material, blockages and loss of production are predetermined. In addition, the dispersion is insufficient.
  • the invention has for its object to design a device of the type mentioned that it is also suitable for processing powders or granular substances. This object is solved by the features of claim 1.
  • the device according to the invention is not only characterized by a simple and small construction, but also enables the feeding of two substances separately from one another directly into the dispersion area.
  • This has the advantage that the substances are brought together and in particular the wetting of powder or granular substances takes place only in the area in which the substances are mechanically acted upon and mixed with one another, optionally comminuted and finely distributed. A reaction of the substances can therefore only take place in the dispersion area, which is why the distribution of the substances into one another is initiated before they are subject to a change in state due to mutual contact.
  • Substances can thus be distributed into one another before these measures are significantly restricted and impeded due to the change in the state of the media.
  • substances which are difficult to process such as in particular powder
  • changes in the state of the powder which tend to become blocked due to wetting are harmless because the powder is already in the region in which it is mechanically loaded and flow disturbances and blockages cannot therefore occur.
  • the device according to the invention can be implemented as a continuously operating machine and is suitable
  • the device automatically sucks in the powder, e.g. out
  • Bags, big bags or silos are Bags, big bags or silos.
  • the invention comprises advantageous configurations for the respective media feed, in particular powder feed, so that trouble-free feed, in particular automatic feed of the powder from containers, is possible.
  • the media in the area of the rotor are exposed to radial acceleration, which enables the device to function without interference regardless of its position in space.
  • the device can thus be operated not only in a standing arrangement with a vertical rotor axis, but also in a lying arrangement with a horizontal rotor axis.
  • the device according to the invention is characterized in that two media streams are radially accelerated with a rotor and are initially conveyed separately from one another by centrifugal force, a vacuum (under pressure) being created in the center of the rotor in the region of each liquid stream, which is caused by the radial acceleration of the media becomes.
  • Figure 1 shows a device according to the invention with a standing arrangement in the front view.
  • Figure 2 shows the device in a side view from the right.
  • Fig. 4 shows the detail marked with X in Fig. 1
  • Fig. 5 shows the device in a modified configuration
  • Fig. 6 shows the detail marked X in Fig. 5 in a modified embodiment.
  • reference numerals 1 to 59 are listed with associated part designations with which a large number of the individual parts of the device 1
  • the device 60 comprises a support frame 61 with a bottom-side horizontal support frame 62, from which a vertical tenter frame or tension rails 63 extend upright, on which the actual device for dispersing, emulsifying and / or suspending is screwed as an assembly 61a in an upright arrangement and in a central position with respect to the support frame 61.
  • the unit 61a comprises an electric motor 42 with an upright axis of rotation, on the upper side of which housing an intermediate housing or bearing flange 1 and thereon a rotor housing 66 are flanged and screwed together.
  • the motor shaft is extended upwards by a shaft 2 which extends into the upper region of the rotor housing 66.
  • a rotor 8 is attached, which consists of a radial
  • the shaft 2 is coaxial in the rotor housing. 66 arranged, an annular space with the width a of several centimeters is provided between the inner wall 69 of the rotor housing 66 and the shaft 2.
  • a radial connecting piece 72 with a coupling part, in particular screw coupling part 73 is fastened in the rotor housing wall 71 to its free end, to which a feed line 74, indicated as indicated, for a first medium to be treated is attached , in particular liquid, can be connected.
  • the connection piece 72 forms one with the annular space
  • Feed channel 75 for the medium which extends in the direction of flow up to the rotor disk 67.
  • a pipe section 76 projecting upwards is arranged coaxially and is connected to an upper-side receiving funnel 77 for a second medium, in particular powder, shown in FIGS. 1 to 3.
  • the pipeline section 76 thus forms a second feed line 79, it being possible to connect a connecting piece with a coupling part of a coupling 81, in particular screw coupling part 81a, to further parts of the supply line 79.
  • the further feed line 79 is a hose 79a shown in FIG. 5, with which the second medium can be sucked in from bags, big bags or silos.
  • a line section with a manually operated shut-off valve 82 can be arranged, which is also releasably connected to the hose 79a by in particular a screw coupling 80.
  • the pipeline section 76 forms a second feed channel 83, which also opposes the first feed channel 75 as far as the rotor disk. 67 extends.
  • the shaft 2 essentially closes with the top of the rotor disk 67, a cap nut 20 protruding slightly upwards, so that also the second feed channel 83 ends in a ring shape in connection with the associated inner wall of the rotor housing 66.
  • a mixing chamber 7 is provided in the rotor housing 66, which is formed by an inner peripheral groove of essentially rectangular cross section.
  • the outer edge region of the rotor 8 is immersed in this annular mixing chamber 7.
  • the mixing chamber 7 is delimited axially by radial flat wall surfaces 84, 85 of the inner circumferential groove and radially by a cylindrical inner circumferential surface 86 of the rotor housing 66.
  • a stator is preferably in the form of a hollow cylinder as a sieve insert
  • Perforated ring or sleeve 10 is arranged, which starts from one, here from the upper, wall surface 84 and ends at a distance b from the lower wall surface 85.
  • the perforated sleeve 10 is fastened at its upper edge to a fastening ring 88 which is sunk in the wall surface 84 and is fastened from the outside by a fastening screw 57.
  • the holes 10a in the perforated sleeve 10 can on one
  • the rotor ring 68 is formed by one or preferably a plurality of vanes 89 distributed around the circumference in the form of flat webs, each arranged in the associated axial center plane of the rotor 8, with radial through openings 90 arranged therebetween. If there is one
  • Perforated ring 10 are provided on the outside thereof, preferably a plurality of outer rotor ring blades 89a and on the inside thereof at least one, preferably also a plurality of inner rotor ring blades 89b arranged on the circumference, the radial spacing c of which is larger, taking into account a play in motion, than the thickness of the perforated sleeve 10 so that the stationary perforated sleeve 10 with the outer ren and inner rotor ring blades 89a and 89b form an inner and an outer shear ring and thus form a dispersing device 91.
  • the inner rotor ring vanes 89b extend only on one side from the rotor disk 67, here downward in the direction of the first medium supply channel 75.
  • the at least one inner rotor ring wing 89b can extend to the other side surface of the rotor disk 67 if these one has a corresponding distance from the perforated sleeve 10.
  • the outer and inner rotor ring vanes 89a, 89b are connected at their lower ends by a rotor ring disk 92 which is rotatably arranged at a distance b between the perforated sleeve 10 and the wall surface 85 and which is axially offset with respect to the rotor disk 67 and has an axial distance therefrom.
  • the axial and radial dimensions of the rotor ring 68 are preferably dimensioned such that they are adapted to the axial width and the radial depth of the mixing chamber 7 taking into account a play of movement.
  • a thin cylindrical, upwardly projecting ring extension 93 can be arranged on the lower inner edge of the mixing chamber 7, which overlaps the inside of the rotor ring disk 92 with movement play, but at a distance in front of that corresponding to the axial width of the passage openings
  • Rotor disk 67 ends.
  • the mixing chamber 7 is followed by a product outlet, which is connected through a preferably secant connection piece 94
  • Hose 79a inserted into a powder supply and held.
  • the working mode is initiated by switching on the motor 42, which preferably rotates the rotor 8 at a high number of revolutions, preferably approximately 3000 revolutions per minute. Due to the rotation of the motor 8, a radial acceleration is exerted on both sides of the media present, which is forced by the at least one rotor ring inner wing 89b and rotor ring outer wing 89a. As a result, both media are drawn into the dispersion area, simultaneously dispersed, wetted and finely divided, radially accelerated and expelled. The dispersed product is thus driven out of the product outlet by the rotor rotation.
  • a sealing device generally designated 95, can be used which interacts in a known manner with a liquid barrier medium.
  • the device 60 in the embodiment according to FIG. 5 has a trolley 97 with three or four wheels 98 on, on which the unit is arranged lying.
  • the arrangement is preferably such that the connecting piece 72 is directed downwards, while the product outlet 11 is directed upwards.
  • the unit 1 a is preferably arranged on the carriage 97 in such a way that the rotor housing 66 projects laterally from the carriage 97 and the associated media inlet 72, 79 or product outlet 11 is freely accessible.
  • the second feed channel 83 preferably runs divergently, in particular with an inner cone surface 98, into the associated wall surface 84 of the mixing or dispersing chamber 7, as a result of which the material intake is improved, in particular for powders.
  • the holes 10a in the perforated sleeve 10 are formed by oblique slots, which preferably enclose an angle W of approximately 30 ° with the associated axial plane (oblique angle).
  • W preferably enclose an angle W of approximately 30 ° with the associated axial plane (oblique angle).
  • the slots are arranged obliquely in advance with respect to the direction of rotation of the rotor 8 on the powder side and in an oblique manner on the liquid side. This will force the powder flow.
  • the mixing chamber 7 is delimited axially by two flange pieces 66a, 66b and radially by an annular piece 66c, preferably of a U-shaped cross section.
  • the flange and ring pieces 66a to 66c have outer roof-shaped in their axial edge regions
  • V-shaped or trapezoidal clamping ring 99 is seated, which is stretched in the area of a dividing joint.
  • the flange and ring pieces 66a to 66c are held together axially.
  • the ring piece 66c is centered in the inner ring recesses 66d of the flange pieces 66a, 66b.

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Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Dispergieren, Emulgieren oder Suspendieren von Gasen, Flüssigkeiten oder körnigen Stoffen, insbesondere zum Benetzen und Dispergieren von Pulvern in Flüssigkeiten, mit einem scheibenförmigen Rotor (8) in einer Dispergierkammer (7), mit zwei Stoff-Einlässen (72, 76) und mit einem Produktauslaß (11) sind auf jeder Seite des Rotors (8) ein Stoffeinlaß (72, 76) vorzugsweise mit jeweils einem axialen Kanalabschnitt (75, 83) angeordnet, und die Zusammenführung der beiden Stoffströme ist im äußeren Randbereich der Rotorscheibe (67) angeordnet, wobei der Produktauslaß (11) sich am äußeren Rand der Benetzungskammer (7) befindet.

Description

VORRICHTUNG ZUM DISPERGIEREN, SUSPENDIEREN ODER EMULGIEREN VON GASEN, FLUSSIGKEITEN UND/ODER FLIESSFAHIGEN FESTEN STOFFEN.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung nach dem
Oberbegriff des Anspruchs 1. Bei einer solchen Vorrichtung ist deren Funktion bzw. Wirksamkeit in den meisten Fällen dadurch bestimmt, wie sie sich für die schwer zu verarbeitenden Stoffe eignet. Wenn die Vorrichtung auch solche Stoffe zu verarbeiten vermag, dann eignet sie sich in den meisten Fällen auch für die Behandlung von leicht zu verarbeitenden Stoffen. Von den eingangs angegebenen zu verarbeitenden Stoffen ist Pulver im vorliegenden Fall als schwer zu verarbeitender Stoff zu werten. Zum einen ist bei der Förderung von Pulver durch die Vorrichtung mit Verstopfungen zu rechnen, weil es zu Brückenbildungen neigt, was in vielen Fällen die Ursache für eine Verstopfung ist. Zum anderen ist bei der Verarbeitung von Pulver die Gefahr einer Verstopfung dann besonders groß, wenn Pulver mit einer Flüssigkeit benetzt wird. Dies ist dadurch zu erklären, daß beim ersten Benetzungskontakt das Pulver oder Teilmengen des Pulvers nur leicht befeuchtet werden, wonach die Neigung zum Zusammenbacken, zur Brückenbildung und zur Anhaftung an Wänden der Vorrichtung besonders groß ist.
Vorrichtungen der eingangs angegebenen Art sind bereits in einer Vielzahl von Ausgestaltungen entwickelt worden, und zwar sowohl in Form von Rührwerken, die während des Betriebs in einen den oder die zu verarbeitenden Stoffe enthaltenden
Behälter eingetaucht werden, oder auch als Vorrichtungen mit einer geschlossenen Arbeitskammer, durch die hindurch der oder die zu verarbeitenden Stoffe im Betrieb hindurchgeführt werden.
DE-OS 27 02 183 zeigt eine Vorrichtung in Form eines Rührwerks, wobei der zu verarbeitende Stoff parallel zur Drehachse des Rotors eingesaugt und mittels einer im Flügelrotor in Strömungsrichtung nachgeordneten Dispergiervorrichtung in Form von Scherkränzen radial ausgestoßen wird. Bei dieser bekannten Vorrichtung sind keine Führungsvorrichtungen vorhanden, die eine getrennte Zuführung von verschiedenen Stoffen ermöglichen. In der DE-OS 30 02 429 ist eine Vorrichtung zum Dispergieren von Gas, Pulver und Fluiden in Form eines Rührwerks bzw.
Strahlmischers beschrieben, bei der zwei voneinander getrennte Zuführungsleitungen für die einzuarbeitenden Stoffe koaxial durch einen die Rotorwelle umgebenden Mantel sich bis in den Bereich des Flügelrotors erstrecken, so daß die Stoffe, von den sich im Rührwerksumlauf befindlichen Stoffprodukt getrennt in den Bereich des Flügelrotors eingespeist werden können.
Aus der US-PS 31 94 540 ist eine Vorrichtung zum Homogenisieren eines Stoffes mit mehreren, in einem Gehäuse koaxia] zueinander angeordneten, rotierenden Scherkränzen beschrieben, wobei der zu verarbeitende Stoff bezüglich der Rotorachse axial zugeführt wird, radial durch die Scherkränze ausgetrieben wird und dann aus dem Gehäuse herausgeführt wird.
Zum Dispergieren oder Emulgieren mindestens zweier Medien bzw. Stoffe, die bei gegenseitigem Kontakt zu einer Zustandsveränderung neigen, ist bereits eine Vorrichtung mit zwei Einlassen auf einer Seite des Rotors vorgeschlagen worden, wobei die Stoffe ebenfalls radial auswärts durch eine Dispergiervorrichtung mit zwei relativ zueinander drehenden Scherkränzen geführt werden, wobei jedoch bis zum Eintritt in den inneren Rotorscherkränz die Medien in voneinander getrennten Kanälen strömen, wobei die Kanäle in Umfangsrichtung abwechselnd angeordnet sind.
Den bekannten Vorrichtungen ist der Mangel gemeinsam, daß sie aufgrund vorgegebener komplizierter Leitungsführungen für die Stoffe sich nur unzureichend für die Verarbeitung von Pulvern oder gegebenenfalls auch körnigen Stoffen eignen, wodurch Störungen des Stoffdurchlaufs, Verstopfungen und Produktionsausfall vorgegeben sind. Darüber hinaus ist die Dispergierung unzureichend.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs angegebenen Art so auszugestalten, daß sie sich auch zur Verarbeitung von Pulvern bzw. körnigen Stoffen eignet. Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich nicht nur durch eine einfache und kleine Bauweise aus, sondern sie ermöglicht auch auf einfache Weise die Zuführung zweier Stoffe getrennt voneinander bis unmittelbar in den Dispergierbereich. Dies hat den Vorteil, daß die Zusammenführung der Stoffe und insbesondere die Benetzung von Pulver oder körnigen Stoffen erst in dem Bereich erfolgt, in dem die Stoffe mechanisch beaufschlagt und miteinander vermischt, gegebenenfalls zerkleinert und fein verteilt werden. Eine Reaktion der Stoffe kann somit erst im Dispergierbereich stattfinden, weshalb die Verteilung der Stoffe ineinander bereits eingeleitet wird, bevor sie aufgrund gegenseitigen Kontakts einer Zustandsänderung unterliegen. Die
Stoffe können somit ineinander verteilt werden, bevor eine wesentliche Einschränkung und Behinderung dieser Maßnahmen aufgrund der Zustandsänderung der Medien stattfindet. Bei schwer zu verarbeitenden Stoffen, wie insbesondere Pulver, sind aufgrund von Benetzung zu Verstopfungen neigende Zustandsänderungen des Pulvers unschädlich, weil das Pulver sich bereits in dem Bereich befindet, in dem es mechanisch beaufschlagt wird und deshalb Durchflußstörungen und Verstopfungen nicht entstehen können.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung läßt sich als kontinuierlich arbeitende Maschine verwirklichen, und sie eignet sich
insbesondere zur Benützung und Dispergierung von Pulvern in Flüssigkeiten.
Als Pulver lassen sich alle frei fließenden Materialien
verwerten, wie Stärke, Bentonit, Aerosil, Carbopol, Pektin, Kaolin, Zellulose etc. Die Vorrichtung saugt das Pulver selbstätig an, z.B. aus
Säcken, Big-Bags oder Silos.
Die Eintragung bzw. Verarbeitung der Pulverstoffe erfolgt bei niedrigen Konzentrationen Pulver in Flüssigkeit im einmaligen Durchlauf. Bei hohen Konzentrationen wird im Umlauf bis zur Erreichung der Endkonzentration gearbeitet. Es werden folgende besondere Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung hervorgehoben.
Selbst ansaugung der Pulverstoffe.
Störungsfreies Arbeiten auch bei kritischen Pulvern wie
Zellulose, Betonit etc. bei gleichzeitig steigender Viscosität. Hohe Einsaugleistung und vollständige kolloidale Bentzung.
Stabile Konstruktion für harten Industrieeinsatz und lange Lebensdauer. Die Ausgestaltung nach den Ansprüchen 2 bis 9 verbessern die mechanische Beaufschlagung der Stoffe und somit die Zerkleinerung, Feinverteilung, Dispergierung, Emulgierung und/oder Suspensierung. Die Ausgestaltung nach Anspruch 2 führt dabei zu dem besonderen Vorteil, daß auf beide zu beiden Seiten des Rotors herangeführte Stoffe eine Einzugswirkung bzw. ein Sog in den Dispergierbereich ausgeübt wird. Dies erfolgt zum einen durch die vorhandenen Fliehkraft, der die Medien aufgrund ihrer durch Reibung an der Rotorscheibe erzeugten Drehung mit dem Rotor unterliegen.
Im Bereich von radialen Löchern im Drehkranz ist die Fliehkraft besonders groß, weil die in den Löchern befindlichen Stoffe eine größere Drehgeschwindigkeit haben. Eine besonders intensive mechanische Beaufschlagung der Stoffe läßt sich durch die Merkmale der Ansprüche 3 bis 11 erreichen.
Dabei ist hervorzuheben, daß die Merkmale des Anspruchs 12 zu einer strδmungsgünstigen Auslaßöffnung führen, die darüber hinaus eine große Querschnittsfläche aufweist, in deren Bereich der Rotor eine weitere mechanische Beaufschlagung auf das Pro dukt ausübt und dabei gleichzeitig einen Ausstoß des Produkts bewirkt. Im weiteren bezieht sich die Erfindung auf eine einfache und dabei sehr wirksame Raumform für die Kammer, in der die
mechanische Beaufschlagung der Stoffe erfolgt, die auch
allgemein als Benetzungskammer zu bezeichnen ist. Desweiteren umfaßt die Erfindung vorteilhafte Ausgestaltungen für jeweilige Medienzuführung, insbesonder Pulverzuführung, so daß eine störungsfreie Zuführung, insbesondere selbsttätige Zuführung des Pulvers aus Behältern möglich ist. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind die Medien im Bereich des Rotors einer Radialbeschleunigung ausgesetzt, die eine störungsfreie Funktion der Vorrichtung unabhängig von deren Stellung im Raum ermöglicht. Die erfindungsgemäße
Vorrichtung kann somit nicht nur in stehender Anordnung mit vertikaler Rotorachse, sondern auch in liegender Anordnung mit waagerecher Rotorachse betrieben werden.
Zusammenfassend zeichnet sich die erfindungsgemäße Vorrichtung dadurch aus, daß mit einem Rotor zwei Medienströme radial beschleunigt und durch Fliehkraft zunächst getrennt voneinander gefördert werden, wobei im Zenbrum des Rotors im Bereich jedes Flüssigkeitsstroms ein Vakuum (unter Druck) entsteht, das durch die Radialbeschleunigung der Medien hervorgerufen wird.
Aufgrund dieses Vakuums lassen sich die Medien und insbesondere auch Pulver störungsfrei und unabhängig von der Lage der
Vorrichtung einziehen, im weiteren feinverteilen und
gegebenenfalls benetzen und dispergieren.
Nachfolgend werden die Erfindung und weitere durch sie erzielbare Vorteile anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele und einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 eine erfindungsgemäße Vorrichtung bei stehender Anordnung in der Forderansicht; Fig. 2 die Vorrichtung in der Seitenansicht von rechts;
Fig. 3 die Vorrichtung in der Seitenansicht von links;
Fig. 4 die in Fig. 1 mit X gekennzeichnete Einzelheit der
Vorrichtung in vergrößerter Darstellung, teilweise geschnitten;
Fig. 5 die Vorrichtung in abgewandelter Ausgestaltung bei
liegender Anordnung;
Fig. 6 die in Fig. 5 mit X gekennzeichnete Einzelheit in abgewandelter Ausgestaltung.
In einer Betriebs- und Montageanleitung sind Bezugszeichen 1 bis 59 mit zugehörigen Teile-Bezeichnungen aufgelistet, mit denen eine Vielzahl der Einzelteile der Vorrichtung 1
bezeichnet sind.
Wie aus Fig. 1 bis 3 zu entnehmen ist, umfaßt die Vorrichtung 60 ein Traggestell 61 mit einem bodenseitigen horizontalen Tragrahmen 62, von dem sich ein vertikaler Spannrahmen oder Spannschienen 63 aufrecht erstrecken, an denen die eigentliche Vorrichtung zum Dispergieren, Emulgieren und/oder Suspendieren als Aggregat 61a in aufrechter Anordnung und in zentraler Position bezüglich des Traggestells 61 verschraubt ist. Das Aggregat 61a umfaßt einen Elektromotor 42 mit aufrecht verlaufender Drehachse, an dessen Gehäuse oberseitig ein Zwischengehäuse oder Lagerflansch 1 und darauf ein Rotorgehäuse 66 aufeinander angeflanscht und verschraubt sind. Die Motorwelle ist durch eine Welle 2 nach oben verlängert, die sich bis in den oberen Bereich des Rotorgehäuses 66 erstreckt. Am oberen Ende der Welle 1 ist ein Rotor 8 befestigt, der aus einer radialen
Rotorscheibe 67 und einem an deren Umfang befestigten Rotor kränz 68 besteht, der breiter vermessen ist, als die Rotorscheibe 67, so daß er auf beiden Seiten der Rotorscheibe 67 axial vorsteht.
Die Welle 2 ist koaxial im Rotorgehäuse. 66 angeordnet, wobei zwischen der Innenwandung 69 des Rotorgehäuses 66 und der Welle 2 ein Ringraum mit der Breite a von mehreren Zentimetern vorgesehen ist. In einem zum Motor 64 hin gerichteten Abstand vom Rotor 8 ist in der Rotorgehäusewandung 71 ein radialer Anschlußstutzen 72 mit einem Kupplungsteil, insbesondere Schraubkupp- lungsteil 73 an seinem freien Ende befestigt, an den eine, andeutungsweise dargestellte Zuführungsleitung 74 für ein erstes, zu behandelndes Medium, insbesondere Flüssigkeit, anschließbar ist. Der Anschlußstutzen 72 bildet mit dem Ringraum einen
Zuführungskanal 75 für das Medium, der sich in Strömungsrichtung bis vor die Rotorscheibe 67 erstreckt.
An der Oberseite des Rotorgehäuses 66 ist koaxial ein nach oben abstehender Rohrleitungsabschnitt 76 angeordnet, der mit einem oberseitigen, in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Aufnahmetrichter 77 für ein zweites Medium, insbesondere Pulver, verbunden ist. Der Rohrleitungsabschnitt 76 bildet somit eine zweite Zuführungsleitung 79, wobei er einen Anschlußstutzen mit einem Kupplungεteil einer Kupplung 81, insbesondere Schraubkupplungsteil 81a an weitere Teile der Zuführungsleitung 79 anschließbar sein kann. Gegebenenfalls ist die weitere Zuführungsleitung 79 ein in Fig. 5 dargestellter Schlauch 79a, mit dem das zweite Medium aus Säcken, Big-Bags oder Silos angesaugt werden kann. In der zweiten Zuführungsleitung 79 kann ein Leitungsabschnitt mit einem manuell zu bedienenden Absperrventil 82 angeordnet sein, das mit dem Schlauch 79a ebenfalls durch insbesondere eine Schraubkupplung 80 lösbar verbunden ist. Der Rohrleitungsabschnitt 76 bildet einen zweiten Zuführungskanal 83, der sich dem ersten Zuführungskanal 75 entgegengesetzt ebenfalls bis zur Rotorscheibe. 67 erstreckt. Die Welle 2 schließt im wesentlichen mit der Oberseite der Rotorscheibe 67 ab, wobei eine Hutmutter 20 geringfügig nach oben vorsteht, so daß auch der zweite Zuführungskanal 83 in Verbindung mit der zugehörigen Innenwandung des Rotorgehäuses 66 ringförmig endet.
In der Drehebene des Rotors 8 ist im Rotorgehäuse 66 eine Mischkammer 7 vorgesehen, die durch eine Innenumfangsnut im wesentlichen rechteckigen Querschnitts gebildet ist. In dieser ringförmigen Mischkammer 7 taucht der äußere Randbereich des Rotors 8 ein. Die Mischkammer 7 wird axial durch radiale ebene Wandflächen 84,85 der Innenumfangsnut und radial durch eine zylindrische Innenmantelfläche 86 des Rotorgehäuses 66 begrenzt. Im radial mittleren Bereich der Mischkammer 7 ist ein Stator vorzugsweise als Sieb-Einsatz in Form eines hohlzylindrischen
Lochringes oder Lochhülse 10 angeordnet, die von der einen, hier von der oberen, Wandfläche 84 ausgeht und in einem Abstand b von der unteren Wandfläche 85 endet. Die Lochhülse 10 ist an ihrem oberen Rand an einem Befestigungsring 88 befestigt, der in der Wandfläche 84 versenkt angeordnet ist und von außen durch eine Befestigungsschraube 57 befestigt ist.
Die Löcher 10a in der Lochhülse 10 können auf der einen
und/oder anderen Seitenhälfte des Rotors 8 in und/oder entgegen der Drehrichtung schräg verlaufen. Hierdurch wird bei Rotation der Flüssigkeitsstrom und/oder der Pulverstrom unterstützt bzw. forciert oder gebremst.
Der Rotorkranz 68 wird durch einen oder vorzugsweise mehrere, auf dem Umfang verteilt angeordnete Flügel 89 in Form von jeweils in der zugehörigen axialen Mittelebene des Rotors 8 angeordneten flachen Stegen mit dazwischen angeordneten radialen Durchgangsöffnungen 90 gebildet. Beim Vorhandensein eines
Lochringes 10 sind außenseitig davon ein, vorzugsweise mehrere, äußere Rotorkranzflügel 89a und innenseitig davon wenigstens ein, vorzugsweise ebenfalls mehrere, auf den Umfang verteilt angeordnete innere Rotorkranzflügel 89b am Rotor 8 vorgesehen, deren radialer Abstand c voneinander unter Berücksichtigung eines Bewegungsspiels größer bemessen ist, als die Dicke der Lochhülse 10, so daß die stationäre Lochhülse 10 mit dem äuße ren und inneren Rotorkranzflügel 89a und 89b einen inneren und einen äußeren Scherkranz und damit eine Dispergiervorrichtun 91 bilden.
Die inneren Rotorkranzflügel 89b erstrecken sich beim vorliegenden Ausführungsbeispiel nur einseitig von der Rotorscheibe 67, hier nach unten in Richtung auf den ersten Medium-Zuführungskanal 75. Dabei kann der wenigstens eine innere Rotorkranzflügel 89b sich bis zur anderen Seitenfläche der Rotorscheibe 67 erstrecken, wenn diese einen entsprechenden Abstand von der Lochhülse 10 aufweist. Die äußeren und inneren Rotorkranzflügel 89a, 89b sind an ihren unteren Enden durch eine im Abstand b zwischen der Lochhülse 10 und der Wandfläche 85 mit Bewegungsspiel drehbar angeordnete Rotorringscheibe 92 verbunden, die bezüglich der Rotorscheibe 67 axial versetzt ist und von dieser einen axialen Abstand aufweist. Die axialen und radialen Abmessungen des Rotorkranzes 68 sind vorzugsweise so bemessen, daß sie unter Berücksichtigung eines Bewegungsspiels an die axiale Breite und die radiale Tiefe der Mischkammer 7 angepaßt sind.
Vorzugsweise kann an der unteren Innenkante der Mischkammer 7 ein dünner zylindrischer, nach oben ragender Ringfortsatz 93 angeordnet sein, der die Rotorringscheibe 92 innenseitig mit Bewegungsspiel überlappt, jedoch in einen der axialen Breite der Durchtrittsöffnungen entsprechenden Abstand vor der
Rotorscheibe 67 endet.
An die Mischkammer 7 schließt sich ein Produktauslaß an, der durch einen vorzugsweise sekantialen Anschlußstutzen 94
gebildet ist, der an seinem freien Ende ein Kupplungsteil, insbesondere für eine Flanschkupplung 95 für eine weiterführende Auslaßleitung 96 aufweist.
Für den Arbeitsbetrieb der Vorrichtung 60 bzw. 61a wird diese mit ihrem Anschlußstutzen 72 an die zugehörige, mit einem
Medium-Vorrat verbundene Zuführungsleitung 74 angeschlossen, insbesondere an eine Flüssigkeit. Sofern das zweite Medium, insbesondere Pulver, nicht aus dem Vorratstrichter 77 entnommen wird, wird das freie Ende des in diesem Falle anmotierten
Schlauchs 79a in einen Pulvervorrat gesteckt und gehalten. Der Arbeitsbetrieb wird durch Einschalten des Motors 42 eingeleitet, der den Rotor 8 mit vorzugsweiser hoher Umdrehungszahl dreht, vorzugsweise etwa 3000 Umdrehungen pro Minute. Durch die Rotation des Motors 8 wird an seinen beiden Seiten eine Radialbeschleunigung auf die anstehenden Medien ausgeübt, die durch den wenigstens einen Rotorkranzinnenflügel 89b als auch Rotorkranzaußenflügel 89a forciert wird. Hierdurch werden beide Medien in den Dispergierbereich eingezogen, gleichzeitig dispergiert, benetzt und feinverteilt, radial beschleunigt und ausgetrieben. Das dispergierte Produkt wird somit durch die Rotordrehung aus dem Produktauslaß ausgetrieben.
Infolge der Rotation des Rotors 8 entsteht im Zentrum der
Drehbewegung ein Vakuum auf der Innen- und der Oberseite der Rotorscheibe 67, durch das die Medien jeweils im zugehörigen Medienzulauf 9,74 nachgesaugt bzw. eingezogen werden.
Aufgrund des entstehenden Vakuums ist der untere Bereich der Welle 2 abzudichten. Hierzu kann eine allgemein mit 95 bezeichnete Dichtungseinrichtung dienen, die in bekannter Weise mit einem flüssigen Sperrmedium zusammenwirkt.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 5 entspricht in seiner
Funktion dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel.
Anstelle einer bestehenden Anordnung gemäß Fig. 1, bei der das Traggestell 71 Einschuböffnungn 96 für die Gabeln eines Gabelstaplers aufweist und dadurch leicht aufgeladen und transportiert werden kann, weist die Vorrichtung 60 bei der Ausgestaltung nach Fig. 5 einen Wagen 97 βit drei oder vier Rädern 98 auf, auf dem das Aggregat la liegend angeordnet ist. Dabei ist die Anordnung vorzugsweise so getroffen, daß der Anschlußstutzen 72 nach unten gerichtet ist, während der Produktauslauf 11 nach oben gerichtet ist. Vorzugsweise wird das Aggregat la auf dem Wagen 97 so angeordnet, daß das Rotorgehäuse 66 vom Wagen 97 seitlich übersteht und der zugehörige Medieneingang 72,79 oder Produktausgang 11 frei zugänglich ist.
Vorzugsweise läuft der zweite Zuführungskanal 83 divergent, insbesondere mit einer Innenkegelflache 98 in die zugehörige Wandfläche 84 der Misch- bzw. Dispergierkammer 7 aus, wodurch der Stoffeinzug insbesondere für Pulver verbessert wird.
Bei der Ausgestaltung nach Fig. 6, bei der gleiche oder vergleichbare Teile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind, sind die Löcher 10a in der Lochhülse 10 durch schräge Schlitze gebildet, die vorzugsweise mit der zugehörigen Axialebene einen Winkel W von etwa 30º einschließen (Schrägwinkel). Hierdurch wird nicht nur der im Scherspalt abgehackte Stoffstrom beruhigt bzw. vergleichmäßigt, sondern es wird auch bei Rotation je nach Schräglage entweder der Pulverstrom oder der Flüssigkeitsstrom unterstützt bzw. forciert. Bei der vorliegenden Ausgestaltung sind die Schlitze bezüglich der Drehrichtung des Rotors 8 auf der Pulverseite vorlaufend schräg und auf der Flüssigkeitseite nachlaufend schräg angeordnet. Hierdurch wird der Pulverstrom forciert.
Die Mischkammer 7 wird axial durch zwei Flanschstücke 66a, 66b und radial durch ein Ringstück 66c vorzugsweise U-förmigen Querschnitts begrenzt. Die Flansch- und Ringstücke 66a bis 66c weisen in ihren axialen Randbereichen äußere dachförmige
Spannflächen auf, auf denen jeweils in im Querschnitt
entspiechend V- oder trapezförmiger Spannring 99 sitzt, der im Bereich einer Teilungsfuge gespannt ist. Hierdurch werden die Flansch- und Ringstücke 66a bis 66c axial zusammengehalten. Das Ringstück 66c sitzt in innenseitigen Ringausnehmungen 66d der Flanschstücke 66a, 66b zentriert. Type: Conti-TDS-3 - Zeichnungs Nr. 6254
Stückliste
Pos. St. Benennung
= = = = = = = = = = == = = = = == = = = = = = = = = = == = = = = == = = = = == = = = = = = = = = = = = = = == = = = =
1 1 Lagerflansch
2 1 Welle
3 1 Zwischβnflansch
4 1 Dichtungsgehäuse
5 1 Dichtungshalterung
6 1 Schleuderscheibe
7 1 Mischkammer
8 1 Rotor
9 1 Pulvereinlauf
10 1 Siebeinsat≥
11 1 Auslauf
# 12 1 Sicherungsring
# 13 1 Sicherungsring
# 14 1 Sicherungsring
# 15a 5 Paßscheibe
# 16 1 Kugellager
# 17 1 Kugellager
# 18 1 Seeger-Stützscheibe
# 18a 5 Paßscheibe
# 19 1 Ausgleichsscheibe
20 1 Hutmutter
# 21 1 O-Ring
22 1 Gewinäestift
23 1 Paßfeder
24 4 Schraube
25 4 Schraube
26 2 ü-Ring
28 4 Schraube
29 4 Schraube
30 8 Federring
31 8 Mutter
32 4 Scheibe
* 33 1 Wellendichtung
* 34 1 P/S-Lippe
* 3S 1 Elastomer
36 2 Geradeeinverschraubung
37 4 schraube
38 4 Federring
39 1 Flachdichtung
Figure imgf000015_0001

Claims

A n s p r ü c h e
1. Vorrichtung zum Dispergieren, Emulgieren oder Suspendieren von Gasen, Flüssigkeiten oder körnigen Stoffen, insbesondere zum Benetzen und Dispergieren von Pulvern in Flüssigkeiten, mit einem scheibenförmigen Rotor (8) in einer Dispergierkammer (70, mit zwei Stoff-Einlässen (72,76) und mit einem Produktauslaß (11),
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
daß auf jeder Seite des Rotors (8) ein Stoffeinlaß (72,76) vorzugsweise mit jeweils einem axialen Kanalabschnitt (75,83) angeordnet ist, daß die Zusammenführung der beiden Stoffströme im äußeren Randbereich der Rotorscheibe (67) angeordnet ist und daß der Produktauslaß (11) sich am äußeren Rand der
Benetzungskammer (7) befindet.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
daß in der Benetzungs- bzw. Dispergierzone der Benetzungskammer (7) ein mit radialen Öffnungen (10a) versehener Stator (10) zur Dispergierung des Produktes in Verbindung mit dem Rotor (8) angeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
daß der Stator ein vorzugsweise hülsenförmiger Lochring (10) ist, der insbesondere durch ein ringförmig gebogenes oder gekrümmtes Lochblech gebildet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
daß die Öffnungen (10a) im Stator (10) in Umfangsrichtung oder entgegen der Umfangsrichtung schräg verlaufend angeordnet sind,
5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
daß die Öffnungen (10a) durch Schlitze gebildet sind, die vor zugsweise bezüglich der Drehachse (2a) schräg angeordnet sind, insbesondere in einer solchen Schräglage, daß sie bezüglich de Drehrichtung des Rotors (8) auf der Pulverseite vorlaufend und auf der Flüssigkeitseite, nachlaufend angeordnet sind, und dere Schräge (Kinkel W) bezüglich der zugehörigen Axialebene vorzugsweise etwa 30° beträgt.
6. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
daß der Rotor (8) an seinem äußeren Rand einen Rotorkranz (68) mit Zähnen oder radialen Öffnungen (90) aufweist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 6,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
daß der Rotorkranz (68) die Rotorscheibe (67) an ihren beiden Seiten axial überragt.
8. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
daß der Rotor (8) wenigstens auf der Pulverseite, vorzugsweise auf beiden Seiten, mindestens einen Flügel (89), insbesondere auf dem Umfang verteilt angeordnete Flügel (89), aufweist.
9. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
daß der Rotorkranz (68) oder der oder die Rotorflügel (89) an der Außenseite des Stators (10) angeordnet ist oder sind.
10. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche
3 bis 9,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
daß die Rotorscheibe (67) wenigstens auf einer ihrer Seiten, insbesondere auf der Flüssigkeitseite, mindestens einen, vorzugsweise mehrere, auf den Umfang verteilt angeordnete
Flügel (89b) aufweist, die innenseitig vom Stator (10)
angeordnet sind.
11. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
daß der oder die Flügel (89a, 89b) jeweils durch einen flachen Steg gebildet sind, der im wesentlichen radial und axial angeordnet ist.
12. Vorrichtung nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
daß die Rotorscheibe (67) einen radialen Abstand vom Lochring (87) aufweist und der oder die Stege sich über die Umfangsfläche der Rotorscheibe (67) bis zu deren anderen Seitenfläche erstrecken.
13. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 3 bis 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
daß der Lochring (87) und der Rotorkranz (68) oder der oder die Rotorinnenflügel (89b) und/oder Rotoraußenflügel (89a) im Sinne von Scherkränzen zusammenwirken.
14. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
daß die Benetzungskammer (7) durch eine Innen-Ringausnehmung in einem Rotorgehäuse (66) gebildet ist, die vorzugsweise einen rechteckigen Querschnitt aufweist, und in der der äußere Randbereich des Rotors (8) angeordnet ist.
15. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
daß der Produktauslaß (11) tangential zur Benetzungskammer (7) angeordnet ist und insbesondere in deren zylindrischen Begrenzungsfläche (86) liegt.
16. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
daß der eine Stoffeinlaß, vorzugsweise der Pulvereinlaß (76), koaxial zum Rotor (8) verläuft und insbesondere mit einem Vor ratsbehälter bzw. Trichter (77) oder Schlauch (79a) verbunden ist.
17. Vorrichtung nach wenigstens einem der vorherigen Ansprüche, dadurch g e k e n n z e i c h n e t ,
daß der eine Stoffeinlaß, insbesondere der FLüssigkeitseinlaß und/oder der andere Stoffeinlaß, insbesondere der Pulvereinlaß, einen axialen, insbesondere die Welle (2) des Rotors (8) umgebenden, ringförmigen Zuführungskanal (75,83) aufweist.
PCT/EP1992/001284 1991-06-07 1992-06-09 Vorrichtung zum dispergieren, suspendieren oder emulgieren von gasen, flüssigkeiten und/oder fliessfähigen festen stoffen WO1992021436A1 (de)

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