WO2023144015A1 - Vorrichtung, system und verfahren zum homogenisieren und/oder dispergieren fliessfähiger stoffe - Google Patents

Vorrichtung, system und verfahren zum homogenisieren und/oder dispergieren fliessfähiger stoffe Download PDF

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WO2023144015A1
WO2023144015A1 PCT/EP2023/051289 EP2023051289W WO2023144015A1 WO 2023144015 A1 WO2023144015 A1 WO 2023144015A1 EP 2023051289 W EP2023051289 W EP 2023051289W WO 2023144015 A1 WO2023144015 A1 WO 2023144015A1
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WO
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unit
container
substances
external line
mixing container
Prior art date
Application number
PCT/EP2023/051289
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English (en)
French (fr)
Inventor
Sebastian Prill
Alexander Lukas
Original Assignee
Ekato Systems Gmbh
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Publication date
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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
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/07—Stirrers characterised by their mounting on the shaft
    • B01F27/072—Stirrers characterised by their mounting on the shaft characterised by the disposition of the stirrers with respect to the rotating axis
    • B01F27/0726—Stirrers characterised by their mounting on the shaft characterised by the disposition of the stirrers with respect to the rotating axis having stirring elements connected to the stirrer shaft each by a single radial rod, other than open frameworks
    • B01F27/07261—Stirrers characterised by their mounting on the shaft characterised by the disposition of the stirrers with respect to the rotating axis having stirring elements connected to the stirrer shaft each by a single radial rod, other than open frameworks of the anchor type, i.e. the stirring elements being connected to the rods by one end and extending parallel to the shaft axis
    • 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
    • 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
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/09—Stirrers characterised by the mounting of the stirrers with respect to the receptacle
    • B01F27/091—Stirrers characterised by the mounting of the stirrers with respect to the receptacle with elements co-operating with receptacle wall or bottom, e.g. for scraping the receptacle wall
    • 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
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/112—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers with arms, paddles, vanes or blades
    • B01F27/1123—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers with arms, paddles, vanes or blades sickle-shaped, i.e. curved in at least one direction
    • 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
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/81—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis the stirrers having central axial inflow and substantially radial outflow
    • B01F27/811—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis the stirrers having central axial inflow and substantially radial outflow with the inflow from one side only, e.g. stirrers placed on the bottom of the receptacle, or used as a bottom discharge pump
    • B01F27/8111—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis the stirrers having central axial inflow and substantially radial outflow with the inflow from one side only, e.g. stirrers placed on the bottom of the receptacle, or used as a bottom discharge pump the stirrers co-operating with stationary guiding elements, e.g. surrounding stators or intermeshing stators

Definitions

  • the invention relates to a device for homogenizing and/or dispersing free-flowing substances according to the preamble of claim 1 , a system for homogenizing and/or dispersing free-flowing substances according to claim 9 and a method for operating the system according to claim 11 .
  • EP 2 035 126 B1 discloses a homogenizer device for dispersing and/or homogenizing free-flowing substances, with a mixing container with one or more inlet openings for introducing the substances to be homogenized, which has a container outlet opening in a central area of its base for feeding in the Substances in a processing unit arranged below the floor, which contains two independently rotatably mounted, concentrically arranged, circular gear rims which are separated from one another by a predetermined gap, with a first gear rim and a second gear rim being arranged in the processing unit on a respective shaft which is arranged perpendicularly to the central axis of the mixing container for substances to be homogenized, the substances being able to be fed back into the mixing container after processing by the sprockets into a container inlet opening in the area of a container bottom.
  • a disadvantage of such previously known devices is a lack of flexibility, especially with regard to the volumes of the substances to be processed, since such devices can only be operated economically for large volumes of flowable substances due to the return to the mixing container for smaller volumes, for example for the production of small batches of high-quality cosmetic products or for the development of new products, due to product adhesions on the large surfaces of the mixing container, a product yield is greatly reduced and the production of smaller product batches is therefore disadvantageously associated with considerable additional costs for the raw materials to be used.
  • the object of the invention is in particular to provide a generic device with improved properties in terms of flexibility.
  • the object is achieved according to the invention by the features of claim 1, while advantageous refinements and developments of the invention can be found in the dependent claims.
  • the invention is based on a device for homogenizing and/or dispersing free-flowing substances, in particular liquid to semi-solid emulsions and/or suspensions, with a container unit which has at least one connecting element for connection to a mixing container, an input area and an output area, and with a processing unit arranged in the container unit for processing the substances, which has a rotor-stator unit arranged in the output area.
  • the device has at least one external line running outside the container unit, by means of which the substances can be fed from the exit area into the entry area.
  • Such a configuration can advantageously provide a device with improved flexibility.
  • particularly efficient and low-loss processing of smaller volumes of substances to be homogenized and/or dispersed can be made possible by the substances being able to be fed via the external line from the outlet area into the inlet area.
  • using the device for processing large lumina of substances to be homogenized and/or dispersed in an equally efficient and reliable manner in that the substances can be fed via a further external line from the output area into an upper area in the mixing container.
  • the device according to the invention can advantageously be used flexibly for use in the manufacture of a wide variety of products.
  • improved cleaning can advantageously be made possible.
  • a “device for homogenizing and/or dispersing free-flowing substances” should be understood to mean at least a part, in particular a structural and/or functional component, of a homogenizer and/or a system comprising a homogenizer.
  • the device can also include the entire homogenizer.
  • the device is intended for homogenizing and/or dispersing free-flowing substances with different viscosities.
  • the device can be used, for example, as part of industrial processes for producing a large number of different products in the chemical industry and/or in the pharmaceutical industry and/or in the cosmetics industry and/or in the food industry.
  • the device can be intended for, but not limited to, the production of creams and/or pastes and/or lotions and/or gels and/or the like, for example for the production of toothpaste or mascara or mayonnaise.
  • the container unit preferably comprises an outer housing which defines at least one interior space of the container unit, with the edge surfaces of the interior space being covered by the outer housing at least to a large extent, in particular at least 55%, advantageously at least 65%, preferably at least 75%, particularly preferably at least 85% and in particular advantageously be limited to at least 95%.
  • the connecting element is preferably arranged on an upper side of the outer housing.
  • the connecting element can be provided for a detachable, for example a positive and/or non-positive connection with the mixing container and can, for example, comprise a connecting flange and/or as a connecting flange be trained.
  • the connecting element can also be provided for a detachable, in particular positive and/or non-positive connection with a closing element, for example a blind flange, with the closing element preferably completely delimiting the interior space when the connection to the connecting element has been established.
  • a closing element for example a blind flange
  • the connecting element it would also be conceivable for the connecting element to be provided for a fixed connection, for example a welded connection or the like, to the mixing container.
  • the device may include the mixing container.
  • the mixing container can also be part of a system having the device.
  • the entrance area of the container unit is to be understood as a first partial volume of the interior of the container unit, which extends from a highest point of the interior to an extent of at least 10% and at most 60% of the total height of the interior when the device is assembled and set up extends.
  • the exit area of the container unit is to be understood as a second partial volume of the interior space of the container unit, which, when the device is assembled and set up, extends from a lowest point of the interior space to an extent of at least 10% and at most 60% of the total height of the interior space extends.
  • a total volume of the interior could be composed of the first partial volume of the entrance area and the second partial volume of the exit area.
  • the inner space has a transitional area arranged between the entrance area and the exit area, which makes up at least a third partial volume of the total volume of the inner space.
  • the container unit preferably has a guide cone which extends from the outlet area into the inlet area.
  • the processing unit is provided for processing the substances, in particular for homogenizing and/or dispersing the substances.
  • the processing unit In one operating state, the processing unit generates a mixing and/or homogenizing and/or dispersing effect with input of energy into the substances to be processed.
  • the processing unit has the rotor-stator unit, which has at least one rotor and at least one stator.
  • the rotor-stator unit uses kinetic energy from the rotor to cause the materials to be accelerated radially outwards and experience intensive turbulence.
  • the rotor-stator unit can be provided to generate a pumping effect and to circulate the substances.
  • the processing unit could have further units, for example pumps and/or a stirring unit and/or the like.
  • the processing unit is provided for connection to a drive unit, for example an electric motor or the like.
  • the drive unit In the operating state of the machining unit, the drive unit provides the required energy and can be connected to the machining unit, in particular to the rotor of the rotor-stator unit, for example via a shaft.
  • the drive unit can be part of the device or part of a homogenizer having the device.
  • the external line is intended to transport the substances from the exit area into the entry area.
  • the external line preferably has at least one shut-off valve for interrupting transport of the substances through the external line.
  • the external line could only be intended for transporting the substances from the exit area to the entry area.
  • the external line preferably has at least one connection element for connecting at least one further line. After the substances have been homogenized and/or dispersed by the processing unit, the substances can be removed from the output area via the connection element in order to be fed to a further production step or to be obtained as end product(s).
  • a necessary kinetic energy for removing the substances from the exit area via the connection element of the external line can be provided by the processing unit. Alternatively or additionally, it is also conceivable that the required kinetic energy for removing the substances from is provided to the exit area via the connection element in whole or in part by an external unit, for example by an additional pump or the like.
  • the device is preferably provided for on-site cleaning (Clean in Place, CIP), with surfaces of the device, in particular the container unit and the external line, which are in contact with the flowable substances in an operating state, being able to be cleaned without substantial dismantling .
  • the processing unit is preferably provided to provide the pump capacity required for the local cleaning for the circulation of cleaning fluids within the container unit and the external line.
  • Provided is intended to mean specifically designed and/or equipped.
  • the fact that an object is provided for a specific function should be understood to mean that the object fulfills and/or executes this specific function in at least one application and/or operating state.
  • the container unit has an outer wall and an inner wall which form an annular gap which is arranged in the entry area and is intended to transfer the substances into the mixing container.
  • the annular gap is preferably provided to transfer the substances from the input area into the mixing container.
  • efficiency can advantageously be further improved. Because the substances are transferred from the input area into the mixing container via the annular gap, an optimized velocity profile of the substances results, whereby due to increased ter gravity within the annular gap a particularly fast and efficient homogenization and / or dispersing of the substances can be achieved.
  • the annular gap could, for example, extend partially along a circumference of the container unit. In an advantageous embodiment, however, it is proposed that the annular gap extends along the inner wall over the entire circumference of the container unit. Such a configuration can advantageously improve efficiency even further.
  • the external line opens out into the annular gap. In this way, an optimized supply of the free-flowing substances from the outlet area into the inlet area can advantageously be achieved.
  • a cross section of the annular gap tapers along a circumferential direction of the container unit, starting from the end of the external line.
  • a flow profile of the substances within the annular gap can advantageously be further improved by such a configuration. Adhesion of the substances to the inner wall and the outer wall of the container unit can advantageously be reduced. At the same time, improved, in particular localized, cleaning can advantageously be made possible, since cleaning fluids pass through the annular gap at a speed that increases along the circumferential direction.
  • the container unit has a supply unit for supplying additives.
  • a configuration of this type can advantageously further improve flexibility.
  • the supply unit has at least one supply element, which preferably includes at least one supply opening for supplying the substances and at least one control element, for example a valve and/or a manual slide or the like, for opening and closing the supply opening to control the supply of additives.
  • the feed opening preferably extends into the interior of the container unit, preferably into a region close to the outlet region, in particular into a aisle area between entrance area and exit area.
  • the supply unit can have a plurality of supply elements, which can be provided in particular for the simultaneous supply of different additives and/or for the supply of additives of different nature. For example, a first supply element of the supply unit for supplying liquid additives and a second supply element of the supply unit for supplying solid, in particular powdered, additives could be provided.
  • the device has at least one further external line running outside of the container unit, by means of which the substances can be fed from the output area into the mixing container.
  • a configuration of this type can advantageously further improve flexibility.
  • a particularly uniform homogenization and/or dispersing of large volumes of substances to be processed can be made possible by ensuring regular redistribution of the entire volume of substances to be processed via the further external line.
  • the substances can be supplied by means of the further external line from the outlet area in a middle area or in an upper area of the mixing container.
  • the substances it is also conceivable for the substances to be able to be fed by means of the additional external line from the outlet area into an area of the mixing container that is close to the floor.
  • the processing unit is preferably provided to provide the kinetic energy required to supply the substances from the output area into the mixing container by means of the further external line.
  • the kinetic energy required to supply the substances from the output area into the mixing container by means of the further external line can be provided entirely or partially by an additional pump, which can be part of the device or part of a system having the device becomes.
  • the device has a switching unit, which is intended to connect the processing unit either to the external line or to the further external line.
  • a switching unit which is intended to connect the processing unit either to the external line or to the further external line.
  • the switching unit could have a number of switching elements, for example at least a first switching element, which is intended to establish or disconnect a connection between the processing unit and the external line, and at least a second switching element, which is intended to establish a connection between the processing unit and the other connect or disconnect the external line. It is also conceivable that the switching unit has exactly one switching element, which is intended to establish or disconnect a first connection between the processing unit and the external line and at the same time to disconnect or establish a second connection between the processing unit and the further external line and which could be designed, for example, as a two-way valve.
  • the device When the connection between the processing unit and the external line is established, the device is preferably intended to operate in an internal mode, with the flowable substances being conveyed by means of the processing unit from the output area into the annular gap arranged in the input area, via the annular gap into the mixing container and out flow back from the mixing tank into the outlet area via an inside of the outer wall of the tank unit arranged in the inlet area.
  • the device when the connection between the processing unit and the additional external line is established, the device is intended to be operated in an external mode, with the free-flowing substances flowing from the output region, in particular once or several times in succession the further external line into the mixing tank, from the mixing tank into the input area and from the input area into the output area.
  • a particularly efficient production process for products to be homogenized and/or dispersed can thus advantageously be made possible by means of the switching unit, for example by a simple conversion between the internal mode and the external mode for the production of different products and/or for the production of different batches with different volumes in particular is simply possible.
  • the invention also relates to a system for homogenizing and/or dispersing free-flowing substances, in particular liquid to semi-solid emulsions and/or suspensions, with a device according to one of the configurations described above, with a mixing container which is connected to the container unit via the connecting element, and with at least one stirring element rotatably mounted in the mixing container.
  • a system is characterized in particular by its advantageous properties with regard to flexibility and efficiency.
  • the stirring element of the system has a stirring shaft, which can be driven via a drive unit, for example an electric motor or the like, and which is rotatably mounted in the mixing container when installed.
  • the drive unit can be part of the stirring element.
  • the stirring element has at least one stirring element which is connected to the stirring shaft, in particular directly or indirectly via a web.
  • the stirring element preferably has at least two stirring elements, each of which is designed in the form of a flat, elliptical ring segment.
  • the main extension plane of a first stirring element preferably intersects with the main extension plane of a second stirring element, preferably perpendicularly and in a region of a central axis of the stirring shaft.
  • a “main extension plane” of a structural unit is to be understood as a plane which is parallel to a largest side surface of an imaginary cuboid which just completely encloses the structural unit and in particular runs through the center point of the cuboid.
  • an upper end of the first stirring member is above a first Side bar of the stirring element connected to a lower end of the second stirring element.
  • An upper end of the second stirring element is preferably connected to a lower end of the first stirring element via a second side bar of the stirring element.
  • the lower ends of the first stirring element and the second stirring element are preferably connected to one another and to the stirring shaft via a central web.
  • the stirring element is preferably designed as a stirring element that runs along the wall.
  • the first stirring element and/or the second stirring element of the stirring element can be designed as a stirring element that runs along the wall.
  • the stirring element has one or more wall scrapers, which are arranged on the first and/or the second side bar of the stirring element and are intended to remove deposits and/or buildup and/or incrustations and/or to liberate such.
  • the stirring element has at least one bottom scraper, which is connected to the central bar and is intended to remove deposits and/or adhesions and/or incrustations and/or the like from the bottom of the mixing container.
  • the mixing container has a bottom valve for cleaning.
  • improved cleaning can advantageously be made possible.
  • improved cleaning of the stirring element in particular improved cleaning of surfaces of the stirring elements which face the bottom of the mixing container, can be made possible.
  • the bottom valve is arranged in a container bottom of the mixing container.
  • the system is intended to operate in at least two operating modes.
  • a first operating mode is a production mode. In the production mode the bottom valve is not connected to the processing unit and the device can be operated in either the external or the internal mode. In the production mode, the bottom valve can be closed.
  • the bottom valve can be connected to a raw material supply line in the production mode and provided for supplying raw materials into the mixing container.
  • a cleaning mode In the cleaning mode, the bottom valve is at least partially or fully open and connected to a cleaning line.
  • the cleaning line can be connected to the further external line via a connection and cleaning fluids can be fed into the mixing container in the cleaning mode by means of the processing unit via the bottom valve.
  • the invention also relates to a method for operating a system for homogenizing and/or dispersing free-flowing substances according to one of the configurations described above. Efficient and reliable operation of the system for homogenizing and/or dispersing free-flowing substances can advantageously be provided by means of the method.
  • the method comprises at least one, preferably at least two, method steps.
  • at least one cleaning fluid is circulated in the mixing container and in the container unit, with the stirring element and a rotor of the rotor-stator unit being driven in opposite directions of rotation. In this way, a particularly efficient, in particular local, cleaning of the system can advantageously be achieved.
  • the device according to the invention and the system according to the invention should not be limited to the applications and embodiments described above.
  • the device according to the invention and/or the system according to the invention can have a number of individual elements, components and units that differs from a number specified here in order to fulfill a function described herein.
  • a device for homogenizing and/or dispersing free-flowing substances with a container unit and an external line running outside the container unit, in a schematic side view,
  • FIG. 2 shows the device with a machining unit, which includes a rotor-stator unit, in a schematic plan view
  • FIG. 3 shows the device with a feed unit in a schematic perspective view
  • FIGS. 1 to 5 shows a schematic view of a system for homogenizing and/or dispersing flowable substances with the device from FIGS. 1 to 5, with a mixing container and with a stirring element rotatably mounted in the mixing container;
  • FIG. 7 shows a schematic process flow diagram of a method for operating the system.
  • the device 10 has a container unit 12 .
  • the container unit 12 has at least one connecting element 14 .
  • the connecting element 14 is provided for connecting the container unit 12 to a mixing container 16 (cf. FIG. 6).
  • the connecting element 14 is designed as a connecting flange.
  • the container unit 12 has an entry area 18 .
  • the flowable substances can be fed into the container unit 12 via the entry area 18 .
  • the container unit 12 has an exit area 20 .
  • the device 10 has a processing unit 22 (cf. FIG. 2).
  • the processing unit 22 is provided for processing, in particular for homogenizing and/or dispersing, the substances.
  • the device 10 has at least one external line 26 running outside of the container unit 12 .
  • the substances can be fed from the outlet area 20 into the inlet area 20 by means of the external line 26 .
  • the external line 26 has a shut-off valve 54, by means of which a supply of the substances from the outlet area 20 to the inlet area 18 can be interrupted.
  • the external line 26 has a connection element 58 .
  • the connecting element 58 is connected upstream of the shut-off valve 54 in terms of fluid technology.
  • a further line (not shown) can be connected to the device 10 by means of the connection element 58, for example in order to remove the free-flowing substances from the output region 20 of the container unit 12 after they have been homogenized and/or dispersed and to feed them to a further processing operation or as an end product receive.
  • a required kinetic energy for removing the flowable substances via the connection element 58 from the outlet area 20 of the container unit 12 can be provided either by the processing unit 22 or by an external pump (not shown).
  • the device 10 has a drive unit 56 .
  • the drive unit 56 is provided to drive the processing unit 22 .
  • FIG. 2 shows the device 10 in a schematic plan view.
  • the processing unit 22 is arranged inside the container unit 12 .
  • the processing unit 22 has a rotor-stator unit 24 arranged in the output area 20 .
  • the container unit 12 has an outer wall 28 .
  • the container unit 12 also has an inner wall 30 (cf. FIG. 3).
  • the outer wall 28 and the inner wall 30 form an annular gap 32 (cf. FIGS. 3 and 4).
  • the annular gap 32 is arranged in the entry area 18 .
  • the annular gap 32 is intended to transfer the substances into the mixing container 16 .
  • FIG. 3 shows the device 10 in a schematic perspective view, the outer wall 28 of the container unit 12 not being shown in FIG. 3 in order to allow a view of the inner wall 30 of the container unit 12.
  • the annular gap 32 extends along the inner wall 30 over an entire circumference 34 of the container unit 12.
  • the external line 26 opens into the annular gap 32. Starting from one end 36 of the external line 26, a cross section of the annular gap 32 tapers along a circumferential direction 38 of the container unit 12.
  • the container unit 12 has a supply unit 40 for supplying additives (not shown).
  • the feed unit 40 has a first feed element 76 and a second feed element 78, which are arranged offset to one another along the circumferential direction 38 of the container unit.
  • the feed unit 40 could also only have the first feed element 76 or the first feed element 76, the second feed element 78 and at least one further feed element (not shown).
  • the first feed element 76 has a first feed opening 80 through which the additives can be fed into the container unit.
  • the first supply element 76 also has a first control element 84, which can be designed, for example, as a valve or as a hand slide and which is provided to open or close the first supply opening 80 in order to supply additives via the first supply Opening 80 to regulate.
  • the second supply element 78 has a second control element 86, which can also be embodied as a valve or as a manual slide valve and which is intended to open or close a second supply opening 82 in order to ensure that additives are supplied via the second supply opening 82 to settle.
  • the first supply element 76 could be provided, for example, for supplying a first, for example liquid, additive.
  • the second supply element 78 could be provided for supplying a second, for example powdered, additive.
  • FIG. 4 shows a schematic sectional view of the device 10 with a section through the container unit 12.
  • the container unit 12 has a guide cone 72.
  • the guide cone 72 extends from the exit area 20 into the entry area 18 and therefore forms a transition between these two areas of the container unit 12.
  • the outer wall 28 of the container unit 12 is arranged above the guide cone 72.
  • FIG. 5 shows a further schematic perspective view of the device 10.
  • the supply openings 76, 78 open into the guide cone 72.
  • additives which are supplied via the first supply opening 76 and/or the second supply opening 78 can therefore flow directly through the rotor-stator unit 24 into the outlet region 20 sucked in and due to the acting shear forces quickly mixed with flowable substances already in the container unit 12 and/or dispersed in them.
  • FIG. 6 shows a schematic representation of a system 50 for homogenizing and/or dispersing free-flowing substances.
  • the system 50 includes the device 10.
  • the system 50 also includes the mixing container 16, which is connected to the container unit 12 via the connecting element 14.
  • the system 50 has a stirring element 46, which is located in the mixing container 16 is rotatably mounted.
  • the stirring element 46 has a stirring shaft 64 which is rotatably mounted in the mixing container 16 and can be driven via a drive unit (not shown).
  • the stirring element 46 has two stirring elements 66 , 68 , specifically a first stirring element 66 and a second stirring element 68 .
  • the first stirring element 66 and the second stirring element 68 are each designed in the form of flat, elliptical segments of a circle.
  • the undersides of the first stirring element 66 and the second stirring element 68 are connected to one another and to the stirring shaft 64 via a central web 88 .
  • An upper side of the first stirring element 66 is connected to an underside of the second stirring element 68 via a first side web 90 of the stirring element 46 .
  • An upper side of the second stirring element 68 is connected to an underside of the first stirring element 66 via a second side web 92 of the stirring element 46 .
  • the first stirring member 66 and the second stirring member 68 cross each other perpendicularly.
  • the stirring element 46 is designed as a stirring element 46 that runs along the wall.
  • Two wall scrapers 94 are arranged vertically offset from one another on the first side bar 90 and on the second side bar 92 and are intended to remove deposits, encrustations and the like from the inner wall of the mixing container 16 .
  • Bottom scrapers 96 are also arranged on the central web 88 and are intended to free the bottom of the mixing container 16 from deposits, encrustations and the like.
  • the device 10 has a further external line 42 running outside of the container unit 12, by means of which the substances can be fed from the output region into the mixing container 16.
  • the further external line 42 branches off from the external line 26 .
  • the further external line 42 opens into an upper area of the mixing container 16.
  • the device 10 also has a switching unit 44 .
  • the switching unit 44 is intended to connect the processing unit 22 either to the external line 26 or to the further external line 42 .
  • the switching unit 44 has at least one switching valve 70 .
  • the changeover valve 70 is designed as a two-way valve.
  • the device 10 can be operated within the system 50 in an external mode, with the flowable substances, in particular once or several times in succession, being removed from the output region 20 via the further external line 42 into the mixing container 16, from the mixing container 16 into the input area 18 and from the input area 18 via the guide cone 72 into the output area 20.
  • the device 10 can be operated in an internal mode, with the flowable substances being transported by means of the processing unit 22 from the outlet region 20 into the annular gap 32 arranged in the inlet region 18 , are transported via the annular gap 32 into the mixing container 16 and flow back from the mixing container 16 via an inside of the outer wall 28 of the container unit 12 arranged in the input area 18 into the output area 20 .
  • the mixing container 16 has a bottom valve 48 for cleaning.
  • the bottom valve 48 is provided for cleaning the system 50 .
  • the mixing tank 16 and the stirring elements 66, 68 can be cleaned via the bottom valve 48.
  • a cleaning line 98 can be connected to a connection 100 of the further external line 42 and connected to the bottom valve 48 .
  • cleaning fluids for example water
  • the bottom valve 48 is at least partially or fully open, cleaning fluids, for example water, can be discharged by means of the ordered rotor-stator unit 24 are conveyed from the output area 20 via the further external line 42 and via the cleaning line 98 through the bottom valve 48 into the mixing container 16.
  • the base valve 48 is not connected to the processing unit 22.
  • the bottom valve 48 can be closed in the production mode. It is also conceivable for the bottom valve to be connected to a raw material feed line (not shown) in the production mode, so that raw materials can be fed into the mixing container 16 via the bottom valve 48 .
  • Figure 7 shows a schematic process flow diagram of a method for operating the system 50.
  • the method comprises at least two method steps 60, 62.
  • a first method step 60 of the method the device 10 is operated in the external mode, with free-flowing substances previously in the mixing container 16 or fed to the system 50 via the feed unit 40, in particular once or several times in succession, from the output area 20 via the further external line 42 into the mixing container 16, from the mixing container 16 via the open bottom valve 48 into the input area 18 and from the Input area 18 can be conveyed into the output area 20 via the guide cone 72 .
  • the flowable substances are also stirred and mixed within the mixing container 16 by means of the stirring element 46 .
  • further additives can be added via the feed unit 40 during the first method step 60 .
  • the flowable substances are removed from the outlet region 20 of the container unit 12 after they have been homogenized and/or dispersed, for example via the connection element 58 of the external line 26.
  • a second step 62 of the method the system 50 is cleaned.
  • at least one cleaning fluid for example water
  • An addition of the cleaning fluid can for example via the supply unit 40 or also directly from above into the mixing container 16 .
  • the at least one cleaning fluid is then circulated in the mixing container 16, with the stirring element 46 (see FIG. 6) and the rotor 52 of the rotor-stator unit 24 (see FIG. 4) being driven in opposite directions of rotation.
  • the stirring element 46 could be driven clockwise and the rotor 52 of the rotor-stator unit 24 counterclockwise.
  • the cleaning fluid can be fed into the mixing container 16 via the further external line 42 into the upper area of the mixing container 16 and/or via the cleaning line 98 and the bottom valve 48 into the lower area of the mixing container.

Landscapes

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung (10) zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger Stoffe, insbesondere flüssiger bis halbfester Emulsionen und/oder Suspensionen, mit einer Behältereinheit (12), welche zumindest ein Verbindungselement (14) zur Verbindung mit einem Mischbehälter (16), einen Eingangsbereich (18) und einen Ausgangsbereich (20) aufweist, und mit einer in der Behältereinheit (12) angeordneten Bearbeitungseinheit (22) zur Bearbeitung der Stoffe, welche eine in dem Ausgangsbereich (20) angeordnete Rotor-Stator-Einheit (24) aufweist. Es wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung (10) zumindest eine außerhalb der Behältereinheit (12) verlaufende externe Leitung (26) aufweist, mittels derer die Stoffe von dem Ausgangsbereich (20) in den Eingangsbereich (18) zuführbar sind.

Description

VORRICHTUNG, SYSTEM UND VERFAHREN ZUM HOMOGENISIEREN UND/ODER DISPERGIEREN FLIESSFÄHIGER STOFFE
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger Stoffe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , ein System zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger Stoffe nach Anspruch 9 und ein Verfahren zum Betrieb des Systems nach Anspruch 11 .
Aus dem Stand der Technik sind bereits Vorrichtungen zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger Stoffe bekannt. Beispielsweise offenbart die EP 2 035 126 B1 eine Homogenisator-Vorrichtung zum Dispergieren und/oder Homogenisieren fließfähiger Substanzen, mit einem Mischbehälter mit einer oder mehr Einlassöffnungen zum Einleiten der zu homogenisierenden 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, wobei ein erster Zahnkranz und ein zweiter Zahnkranz in der Bearbeitungseinheit auf jeweils einer Welle angeordnet sind, die senkrecht zur Zentralachse des Mischbehälters für zu homogenisierende Substanzen angeordnet ist, wobei die Substanzen nach Bearbeitung durch die Zahnkränze in eine Behälter-Einlassöffnung im Bereich eines Behälterbodens in den Mischbehälter zurückführbar sind. Nachteilig bei derartigen bisher bekannten Vorrichtungen ist jedoch eine mangelnde Flexibilität, insbesondere im Hinblick auf die Volumina der zu bearbeitenden Stoffe, da derartige Vorrichtungen, aufgrund der Rückführung in den Mischbehälter, nur für große Volumina an fließfähigen Substanzen wirtschaftlich betrieben werden können, wohingegen sich für kleinere Volumina, beispielsweise zur Herstellung kleiner Chargen hochwertiger Kosmetikprodukte oder zur Entwicklung neuer Produkte, aufgrund von Produktanhaftungen an den großen Oberflächen des Mischbehälters, eine Produktausbeute stark verringert und eine Herstellung kleinerer Produktchargen somit nachteilig mit erheblichen Mehrkosten für die hierbei einzusetzenden Rohstoffe einhergeht.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Flexibilität bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger Stoffe, insbesondere flüssiger bis halbfester Emulsionen und/oder Suspensionen, mit einer Behältereinheit, welche zumindest ein Verbindungselement zur Verbindung mit einem Mischbehälter, einen Eingangsbereich und einen Ausgangsbereich aufweist, und mit einer in der Behältereinheit angeordneten Bearbeitungseinheit zur Bearbeitung der Stoffe, welche eine in dem Ausgangsbereich angeordnete Rotor-Stator-Einheit aufweist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung zumindest eine außerhalb der Behältereinheit verlaufende externe Leitung aufweist, mittels derer die Stoffe von dem Ausgangsbereich in den Eingangsbereich zuführbar sind.
Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Vorrichtung mit verbesserter Flexibilität bereitgestellt werden. Es kann einerseits eine besonders effiziente und verlustarme Bearbeitung kleinerer Volumina an zu homogenisierenden und/oder zu dispergierenden Stoffen ermöglicht werden, indem die Stoffe über die externe Leitung von dem Ausgangsbereich in den Eingangsbereich zuführbar sind. Andererseits ist ein Einsatz der Vorrichtung für die Bearbeitung großer Vo- lumina an zu homogenisierenden und/oder zu dispergierenden Stoffen gleichermaßen effizient und zuverlässig möglich, indem die Stoffe über eine weitere externe Leitung aus dem Ausgangsbereich in einen oberen Bereich in den Mischbehälter zuführbar sind. Somit ist die erfindungsgemäße Vorrichtung vorteilhaft für einen Einsatz bei der Herstellung unterschiedlichster Produkte flexibel einsetzbar. Zudem kann vorteilhaft eine verbesserte Reinigung ermöglicht werden.
Unter einer „Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger Stoffe“ soll zumindest einen Teil, insbesondere eine Konstruktions- und/oder Funktionskomponente, eines Homogenisators und/oder eines einen Homogenisator umfassenden Systems verstanden werden. Die Vorrichtung kann auch den gesamten Homogenisator umfassen. Die Vorrichtung ist zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger Substanzen mit unterschiedlichen Viskositäten vorgesehen. Die Vorrichtung kann beispielsweise im Rahmen industrieller Prozesse zur Herstellung einer Vielzahl verschiedener Produkte in der chemischen Industrie und/oder in der pharmazeutischen Industrie und/oder in der Kosmetikindustrie und/oder in der Lebensmittelindustrie zum Einsatz gebracht werden. Die Vorrichtung kann, ohne darauf beschränkt zu sein, zur Herstellung von Cremes und/oder Pasten und/oder Lotionen und/oder Gelen und/oder dergleichen, beispielsweise zur Herstellung von Zahnpasta oder Mascara oder Mayonnaise, vorgesehen sein.
Die Behältereinheit umfasst vorzugsweise ein Außengehäuse, welches zumindest einen Innenraum der Behältereinheit definiert, wobei die Randflächen des Innenraums durch das Außengehäuse wenigstens zu einem Großteil, insbesondere zumindest 55 %, vorteilhaft zumindest 65 %, vorzugsweise zumindest 75 %, besonders bevorzugt zumindest 85 % und besonders vorteilhaft zumindest 95 % begrenzt werden. Das Verbindungselement ist in einem montierten Zustand vorzugsweise an einer Oberseite des Außengehäuses angeordnet. Das Verbindungselement kann zu einer lösbaren, beispielsweise einer form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung mit dem Mischbehälter vorgesehen sein und kann beispielsweise einen Anschlussflansch umfassen und/oder als ein Anschlussflansch ausgebildet sein. Das Verbindungselement kann zusätzlich zu einer Verbindung mit dem Mischbehälter auch zu einer lösbaren, insbesondere form- und/oder kraftschlüssigen, Verbindung mit einem Abschlusselement, beispielsweise einem Blindflansch, vorgesehen sein, wobei das Abschlusselement den Innenraum bei hergestellter Verbindung mit dem Verbindungselement vorzugsweise vollständig begrenzt. Alternativ wäre auch denkbar, dass das Verbindungselement zu einer festen Verbindung, beispielsweise einer Schweißverbindung oder dergleichen, mit dem Mischbehälter vorgesehen ist. Die Vorrichtung kann den Mischbehälter umfassen. Der Mischbehälter kann alternativ auch Teil eines die Vorrichtung aufweisenden Systems sein.
Der Eingangsbereich der Behältereinheit ist als ein erstes Teilvolumen des Innenraums der Behältereinheit zu verstehen, welches sich in einem montierten und aufgestellten Zustand der Vorrichtung ausgehend von einem höchsten Punkt des Innenraums bis zu einer Erstreckung von zumindest 10 % und höchstens 60 % einer gesamten Höhenerstreckung des Innenraums erstreckt. Der Ausgangsbereich der Behältereinheit ist als ein zweites Teilvolumen des Innenraums der Behältereinheit zu verstehen, welches sich in dem montierten und aufgestellten Zustand der Vorrichtung ausgehend von einem tiefsten Punkt des Innenraums bis zu einer Erstreckung von zumindest 10 % und höchstens 60 % der gesamten Höhenerstreckung des Innenraums erstreckt. Ein Gesamtvolumen des Innenraums könnte sich aus dem ersten Teilvolumen des Eingangsbereichs und dem zweiten Teilvolumen des Ausgangsbereichs zusammensetzen. Denkbar ist auch, dass der Innenraum einen zwischen dem Eingangsbereich und dem Ausgangsbereich angeordneten Übergangsbereich aufweist, welcher zumindest ein drittes Teilvolumen des Gesamtvolumens des Innenraums ausmacht. Vorzugsweise weist die Behältereinheit einen Leitkonus auf, welcher sich ausgehend von dem Ausgangsbereich in den Eingangsbereich hinein erstreckt.
Die Bearbeitungseinheit ist zur Bearbeitung der Stoffe, insbesondere zum Homogenisieren und/oder Dispergieren der Stoffe, vorgesehen. In einem Betriebszustand erzeugt die Bearbeitungseinheit eine Misch- und/oder Homogenisier- und/oder Dispergierwirkung unter Eintrag von Energie in die zu bearbeitenden Stoffe. Die Bearbeitungseinheit weist die Rotor-Stator-Einheit auf, welche zumindest einen Rotor und zumindest einen Stator aufweist. In dem Betriebszustand der Bearbeitungseinheit bewirkt die Rotor-Stator-Einheit durch eine Bewegungsenergie des Rotors, dass die Stoffe radial nach außen hin beschleunigt werden und eine intensive Verwirbelung erfahren. Zusätzlich kann die Rotor-Stator-Einheit dazu vorgesehen sein, eine Pumpwirkung zu erzeugen und die Stoffe umzuwälzen. Die Bearbeitungseinheit könnte neben der Rotor-Stator-Einheit weitere Einheiten, beispielsweise Pumpen und/oder Rühreinheit und/oder dergleichen, aufweisen. Die Bearbeitungseinheit ist zur Verbindung mit einer Antriebseinheit, beispielsweise einem Elektromotor oder dergleichen, vorgesehen. Die Antriebseinheit stellt in dem Betriebszustand der Bearbeitungseinheit die erforderliche Energie bereit und kann beispielsweise über eine Welle mit der Bearbeitungseinheit, insbesondere mit dem Rotor der Rotor-Stator-Einheit, verbunden sein. Die Antriebseinheit kann Teil der Vorrichtung oder Teil eines die Vorrichtung aufweisenden Homogenisators sein.
Die externe Leitung ist zu einem Transport der Stoffe von dem Ausgangsbereich in den Eingangsbereich vorgesehen. Vorzugsweise weist die externe Leitung zumindest ein Absperrventil zur Unterbrechung eines Transports der Stoffe durch die externe Leitung auf. Die externe Leitung könnte ausschließlich zum Transport der Stoffe von dem Ausgangsbereich in den Eingangsbereich vorgesehen sei. Vorzugsweise weist die externe Leitung zumindest ein Anschlusselement zum Anschluss zumindest einer weiteren Leitung auf. Nach erfolgter Homogenisierung und/oder Dispergierung der Stoffe durch die Bearbeitungseinheit können die Stoffe über das Anschlusselement aus dem Ausgangsbereich entnommen werden, um einem weiteren Produktionsschritt zugeführt oder als Endprodukt(e) gewonnen zu werden. Eine erforderliche kinetische Energie zur Entnahme der Stoffe aus dem Ausgangsbereich über das Anschlusselement der externen Leitung kann durch die Bearbeitungseinheit bereitgestellt werden. Alternativ oder zusätzlich ist auch denkbar, dass die erforderliche kinetische Energie zur Entnahme der Stoffe aus dem Ausgangsbereich über das Anschlusselement ganz oder teilweise durch eine externe Einheit, beispielsweise durch eine zusätzliche Pumpe oder dergleichen, bereitgestellt wird.
Vorzugsweise ist die Vorrichtung zu einer ortsgebundenen Reinigung (engl. Clean in Place, CIP) vorgesehen, wobei Oberflächen der Vorrichtung, insbesondere der Behältereinheit und der externen Leitung, welche in einem Betriebszustand in Kontakt mit den fließfähigen Stoffen sind, ohne wesentliche Demontage gereinigt werden können. Vorzugsweise ist die Bearbeitungseinheit dazu vorgesehen, die zur ortsgebundenen Reinigung notwendige Pumpleistung zur Zirkulation von Reinigungsfluiden innerhalb der Behältereinheit und der externen Leitung bereitzustellen.
In dem vorliegenden Dokument dienen Zahlwörter, wie beispielsweise „erste/r/s“ und „zweite/r/s“, welche bestimmten Begriffen vorangestellt sind, lediglich zu einer Unterscheidung von Objekten und/oder einer Zuordnung zwischen Objekten untereinander und implizieren keine vorhandene Gesamtanzahl und/oder Rangfolge der Objekte. Insbesondere impliziert ein „zweites Objekt“ nicht zwangsläufig ein Vorhandensein eines „ersten Objekts“.
Unter „vorgesehen“ soll speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Behältereinheit eine Außenwandung und eine Innenwandung aufweist, welche einen Ringspalt ausbilden, der in dem Eingangsbereich angeordnet und dazu vorgesehen ist, die Stoffe in den Mischbehälter zu überführen. Vorzugsweise ist der Ringspalt dazu vorgesehen, die Stoffe von dem Eingangsbereich in den Mischbehälter zu überführen. Hierdurch kann vorteilhaft eine Effizienz noch weiter verbessert werden. Indem die Stoffe über den Ringspalt von dem Eingangsbereich in den Mischbehälterüberführt werden, ergibt sich ein optimiertes Geschwindigkeitsprofil der Stoffe, wobei aufgrund von erhöh- ter Schwerwirkung innerhalb des Ringspalts ein besonders schnelles und effizientes Homogenisieren und/oder Dispergieren der Stoffe erreicht werden kann.
Der Ringspalt könnte sich beispielsweise teilweise entlang eines Umfangs der Behältereinheit erstrecken. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird jedoch vorgeschlagen, dass sich der Ringspalt entlang der Innenwandung über den gesamten Umfang der Behältereinheit erstreckt. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Effizienz noch weiter verbessert werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die externe Leitung in dem Ringspalt mündet. Hierdurch kann vorteilhaft eine optimierte Zufuhr der fließfähigen Stoffe aus dem Ausgangsbereich in den Eingangsbereich erreicht werden.
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass sich ein Querschnitt des Ringspalts ausgehend von dem Ende der externen Leitung entlang einer Umfangsrichtung der Behältereinheit verjüngt. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft ein Strömungsprofil der Stoffe innerhalb des Ringspalts weiter verbessert werden. Es können vorteilhaft Anhaftungen der Stoffe an der Innenwandung und der Außenwandung der Behältereinheit reduziert werden. Zugleich kann vorteilhaft eine verbesserte, insbesondere ortsgebundene, Reinigung ermöglicht werden, da Reinigungsfluide den Ringspalt mit entlang der Umfangsrichtung zunehmender Geschwindigkeit passieren.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Behältereinheit eine Zufuhreinheit zur Zufuhr von Zusatzstoffen aufweist. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Flexibilität weiter verbessert werden. Es kann insbesondere eine einfache und gezielte Zufuhr von Zusatzstoffen ermöglicht werden. Die Zufuhreinheit weist zumindest ein Zufuhrelement auf, welches vorzugsweise zumindest eine Zufuhröffnung zur Zufuhr der Stoffe und zumindest ein Regelelement, beispielsweise ein Ventil und/oder einen Handschieber oder dergleichen, zum Öffnen und Schließen der Zufuhröffnung zur Regelung der Zufuhr von Zusatzstoffen umfasst. Vorzugsweise erstreckt sich die Zufuhröffnung in den Innenraum der Behältereinheit, bevorzugt in einen Nahbereich des Ausgangsbereichs, insbesondere in einen Über- gangsbereich zwischen Eingangsbereich und Ausgangsbereich. Die Zufuhreinheit kann eine Mehrzahl von Zufuhrelementen aufweisen, welche insbesondere zur zeitgleichen Zufuhr unterschiedlicher Zusatzstoffe und/oder zur Zufuhr von Zusatzstoffen unterschiedlicher Beschaffenheit vorgesehen sein können. Beispielsweise könnte ein erstes Zufuhrelement der Zufuhreinheit zur Zufuhr von flüssigen Zusatzstoffen und ein zweites Zufuhrelement der Zufuhreinheit zur Zufuhr von festen, insbesondere pulverförmigen, Zusatzstoffen vorgesehen sein.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung zumindest eine außerhalb der Behältereinheit verlaufende weitere externe Leitung aufweist, mittels derer die Stoffe von dem Ausgangsbereich in den Mischbehälter zuführbar sind. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Flexibilität weiter verbessert werden. Es kann insbesondere ein besonders gleichmäßiges Homogenisieren und/oder Dispergieren großer Volumina an zu bearbeitenden Stoffen ermöglicht werden, indem über die weitere externe Leitung eine regelmäßige Umschichtung des gesamten Volumens der zu bearbeitenden Stoffe sichergestellt wird. Vorzugsweise sind die Stoffe mittels der weiteren externen Leitung von dem Ausgangsbereich in einem mittleren Bereich oder in einen oberen Bereich des Mischbehälters zuführbar. Grundsätzlich denkbar ist jedoch auch, dass die Stoffe mittels der weiteren externen Leitung von dem Ausgangsbereich in einen bodennahen Bereich des Mischbehälters zuführbar sind. Vorzugsweise ist die Bearbeitungseinheit dazu vorgesehen, die zur Zufuhr der Stoffe von dem Ausgangsbereich in den Mischbehälter mittels der weiteren externen Leitung erforderliche kinetische Energie bereitzustellen. Denkbar wäre alternativ oder zusätzlich auch, dass die zur Zufuhr der Stoffe von dem Ausgangsbereich in den Mischbehälter mittels der weiteren externen Leitung erforderliche kinetische Energie ganz oder teilweise durch eine zusätzliche Pumpe, welche Teil der Vorrichtung oder Teil eines die Vorrichtung aufweisenden Systems sein kann, bereitgestellt wird.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Vorrichtung eine Umstelleinheit aufweist, welche dazu vorgesehen ist, die Bearbeitungseinheit entweder mit der externen Leitung oder mit der weiteren externen Leitung zu verbinden. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Flexibilität noch weiter erhöht werden. Insbesondere können große Volumina an Stoffen bei mittels der Umstelleinheit hergestellter Verbindung zwischen der Bearbeitungseinheit und der weiteren externen Leitung bearbeitet werden und kleinere Volumina an zu bearbeitenden Stoffen bei mittels der Umstelleinheit hergestellter Verbindung zwischen der Bearbeitungseinheit und der externen Leitung bearbeitet werden. Die Umstelleinheit weist zumindest ein Umstellelement auf, welches dazu vorgesehen ist, die Verbindung zwischen der Bearbeitungseinheit und der externen Leitung und/oder der weiteren externen Leitung herzustellen oder zu trennen. Das Umstellelement kann beispielsweise als ein Ventil ausgebildet sein. Die Umstelleinheit könnte mehrere Umstellelemente aufweisen, beispielsweise zumindest ein erstes Umstellelement, welches dazu vorgesehen ist, eine Verbindung zwischen der Bearbeitungseinheit und der externen Leitung herzustellen oder zu trennen und zumindest ein zweites Umstellelement, welches dazu vorgesehen ist, eine Verbindung zwischen der Bearbeitungseinheit und der weiteren externen Leitung herzustellen oder zu trennen. Denkbar ist auch, dass die Umstelleinheit genau ein Umstellelement aufweist, welches dazu vorgesehen ist, eine erste Verbindung zwischen der Bearbeitungseinheit und der externen Leitung herzustellen oder zu trennen und gleichzeitig eine zweite Verbindung zwischen der Bearbeitungseinheit und der weiteren externen Leitung zu trennen oder herzustellen und welche beispielsweise als ein Zweiwegeventil ausgebildet sein könnte. Vorzugsweise ist die Vorrichtung bei hergestellter Verbindung zwischen der Bearbeitungseinheit und der externen Leitung zu einem Betrieb in einem internen Modus vorgesehen, wobei die fließfähigen Stoffe mittels der Bearbeitungseinheit aus dem Ausgangsbereich in den im Eingangsbereich angeordneten Ringspalt, über den Ringspalt in den Mischbehälter befördert werden und aus dem Mischbehälter über eine Innenseite der im Eingangsbereich angeordneten Außenwandung der Behältereinheit in den Ausgangsbereich zurückströmen. Vorzugsweise ist die Vorrichtung bei hergestellter Verbindung zwischen der Bearbeitungseinheit und der weiteren externen Leitung zu einem Betrieb in einem externen Modus vorgesehen, wobei die fließfähigen Stoffe, insbesondere einmalig oder mehrmalig hintereinander, von dem Ausgangsbereich über die weitere externe Leitung in den Mischbehälter, von dem Mischbehälter in den Eingangsbereich und von dem Eingangsbereich in den Ausgangsbereich befördert werden. Mittels der Umstelleinheit kann somit vorteilhaft ein besonders effizienter Herstellungsprozess von zu homogenisierenden und/oder zu dispergierenden Produkten ermöglicht werden, beispielsweise indem eine einfache Umstellung zwischen dem internen Modus und dem externen Modus zur Herstellung verschiedener Produkte und/oder zur Herstellung verschiedener Chargen mit unterschiedlichen Volumina besonders einfach möglich ist.
Die Erfindung betrifft ferner ein System zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger Stoffe, insbesondere flüssiger bis halbfester Emulsionen und/oder Suspensionen, mit einer Vorrichtung nach einer der vorhergehend beschriebenen Ausgestaltungen, mit einem Mischbehälter, welcher über das Verbindungselement mit der Behältereinheit verbunden ist, und mit zumindest einem in dem Mischbehälter drehbar gelagerten Rührorgan. Ein derartiges System zeichnet sich insbesondere durch seine vorteilhaften Eigenschaften hinsichtlich einer Flexibilität und Effizienz aus. Das Rührorgan des Systems weist eine Rührwelle auf, welche über eine Antriebseinheit, beispielsweise einen Elektromotor oder dergleichen, antreibbar ist und welche in einem montierten Zustand drehbar in dem Mischbehälter gelagert ist. Die Antriebseinheit kann Teil des Rührorgans sein. Das Rührorgan weist zumindest ein Rührelement auf, welches, insbesondere unmittelbar oder mittelbar über einen Steg, mit der Rührwelle verbunden ist. Vorzugsweise weist das Rührorgan zumindest zwei Rührelemente auf, welche jeweils in Form eines ebenen elliptischen Ringsegments ausgebildet sind. Vorzugsweise kreuzt sich die Haupterstreckungsebene eines ersten Rührelements mit der Haupterstreckungsebene eines zweiten Rührelements, bevorzugt senkrecht und in einem Bereich einer Mittelachse der Rührwelle. Unter einer „Haupterstreckungsebene“ einer Baueinheit soll eine Ebene verstanden werden, welche parallel zu einer größten Seitenfläche eines kleinsten gedachten Quaders ist, welcher die Baueinheit gerade noch vollständig umschließt, und insbesondere durch den Mittelpunkt des Quaders verläuft. Vorzugsweise ist ein oberes Ende des ersten Rührelements über einen ersten Seitensteg des Rührorgans mit einem unteren Ende des zweiten Rührelements verbunden. Vorzugsweise ist ein oberes Ende des zweiten Rührelements über einen zweiten Seitensteg des Rührorgans mit einem unteren Ende des ersten Rührelements verbunden. Vorzugsweise sind die unteren Enden des ersten Rührelements und des zweiten Rührelements über einen Mittelsteg miteinander und mit der Rührwelle verbunden. Vorzugsweise ist das Rührorgan als ein wandgängiges Rührorgan ausgebildet. Beispielsweise können das erste Rührelement und/oder das zweite Rührelement des Rührorgans als ein wandgängiges Rührelement ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich ist denkbar, dass das Rührorgan einen oder mehrere Wandschaber aufweist, welche an dem ersten und/oder dem zweiten Seitensteg des Rührorgans angeordnet und dazu vorgesehen sind, die Innenwandung des Mischbehälters von Ablagerungen und/oder Anhaftungen und/oder Verkrustungen und/oder dergleichen zu befreien. Vorzugsweise weist das Rührorgan zumindest einen Bodenschaber auf, welcher mit dem Mittelsteg verbunden und dazu vorgesehen ist, den Boden des Mischbehälters von Ablagerungen und/oder Anhaftungen und/oder Verkrustungen und/oder dergleichen zu befreien.
Zudem wird vorgeschlagen, dass der Mischbehälter ein Bodenventil zur Reinigung aufweist. Hierdurch kann vorteilhaft eine verbesserte Reinigung ermöglicht werden. Insbesondere kann eine verbesserte Reinigung des Rührorgans, insbesondere eine verbesserte Reinigung von Oberflächen der Rührelemente, welche dem Boden des Mischbehälter zugewandt sind, ermöglicht werden. Das Bodenventil ist in einem Behälterboden des Mischbehälters angeordnet. Das System ist zu einem Betrieb in zumindest zwei Betriebsmodi vorgesehen. Bei einem ersten Betriebsmodus handelt es sich um einen Produktionsmodus. In dem Produktionsmodus ist das Bodenventil nicht mit der Bearbeitungseinheit verbunden und die Vorrichtung kann entweder in dem externen oder in dem internen Modus betrieben werden. In dem Produktionsmodus kann das Bodenventil geschlossen sein. Alternativ kann das Bodenventil in dem Produktionsmodus mit einer Rohstoffzufuhrleitung verbunden und zur Zufuhr von Rohstoffen in den Mischbehälter vorgesehen sein. Bei einem zweiten Betriebsmodus des Systems handelt es sich um einen Reinigungsmodus. In dem Reinigungsmodus ist das Bodenventil zumindest teilweise oder vollständig geöffnet und mit einer Reinigungsleitung verbunden. Die Reinigungsleitung kann über einen Anschluss mit der weiteren externen Leitung verbunden sein und Reinigungsfluide können in dem Reinigungsmodus mittels der Bearbeitungseinheit über das Bodenventil in den Mischbehälter zugeführt werden.
Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betrieb eines Systems zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger Stoffe nach einer der vorhergehend beschriebenen Ausgestaltungen. Mittels des Verfahrens kann vorteilhaft ein effizienter und zuverlässiger Betrieb des Systems zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger Stoffe bereitgestellt werden. Das Verfahren umfasst zumindest einen, vorzugsweise zumindest zwei, Verfahrensschritte. In einer Ausgestaltung des Verfahrens wird vorgeschlagen, dass zumindest ein Reinigungsfluid in dem Mischbehälter und in der Behältereinheit zirkuliert wird, wobei das Rührorgan und ein Rotor der Rotor-Stator-Einheit in zueinander entgegengesetzten Drehrichtungen angetrieben werden. Hierdurch kann vorteilhaft eine besonders effiziente, insbesondere ortsgebundene, Reinigung des Systems erreicht werden.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung und das erfindungsgemäße System sollen hierbei nicht auf die oben beschriebenen Anwendungen und Ausführungsformen beschränkt sein. Insbesondere kann die erfindungsgemäße Vorrichtung und/oder das erfindungsgemäße System zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Korn- bination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Fig. 1 Eine Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger Stoffe, mit einer Behältereinheit und einer außerhalb der Behältereinheit verlaufenden externen Leitung in einer schematischen Seitenansicht,
Fig. 2 die Vorrichtung mit einer Bearbeitungseinheit, welche eine Rotor- Stator-Einheit umfasst, in einer schematischen Draufsicht,
Fig. 3 die Vorrichtung mit einer Zufuhreinheit in einer schematischen perspektivischen Ansicht,
Fig. 4 eine schematische Schnittansicht durch die Behältereinheit der Vorrichtung,
Fig. 5 eine weitere schematische perspektivische Ansicht der Vorrichtung,
Fig. 6 ein System zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger Stoffe mit der Vorrichtung aus den Figuren 1 bis 5, mit einem Mischbehälter und mit einem in dem Mischbehälter drehbar gelagerten Rührorgan in einer schematischen Ansicht und
Fig. 7 ein schematisches Verfahrensfließbild eines Verfahrens zum Betrieb des Systems.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
Fig. 1 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Vorrichtung 10 zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger Stoffe (nicht dargestellt). Die Vorrichtung 10 weist eine Behältereinheit 12 auf. Die Behältereinheit 12 weist zumindest ein Verbindungselement 14 auf. Das Verbindungselement 14 ist zur Verbindung der Behältereinheit 12 mit einem Mischbehälter 16 (vgl. Figur 6) vorgesehen. Vorliegend ist das Verbindungselement 14 als ein Verbindungsflansch ausgebildet. Die Behältereinheit 12 weist einen Eingangsbereich 18 auf. Über den Eingangsbereich 18 sind die fließfähigen Stoffe in die Behältereinheit 12 zuführbar. Die Behältereinheit 12 weist einen Ausgangsbereich 20 auf.
Die Vorrichtung 10 weist eine Bearbeitungseinheit 22 (vgl. Figur 2) auf. Die Bearbeitungseinheit 22 ist zur Bearbeitung, insbesondere zum Homogenisieren und/oder Dispergieren, der Stoffe vorgesehen.
Die Vorrichtung 10 weist zumindest eine außerhalb der Behältereinheit 12 verlaufende externe Leitung 26 auf. Mittels der externen Leitung 26 sind die Stoffe von dem Ausgangsbereich 20 in den Eingangsbereich 20 zuführbar.
Die externe Leitung 26 weist ein Absperrventil 54 auf, mittels dessen eine Zufuhr der Stoffe von dem Ausgangsbereich 20 in den Eingangsbereich 18 unterbrochen werden kann. Die externe Leitung 26 weist ein Anschlusselement 58 auf. Das Anschlusselement 58 ist dem Absperrventil 54 fluidtechnisch vorgeschaltet. Mittels des Anschlusselements 58 kann eine weitere Leitung (nicht dargestellt) an die Vorrichtung 10 angeschlossen werden, beispielsweise um die fließfähigen Stoffe nach erfolgter Homogenisierung und/oder Dispergierung aus dem Ausgangsbereich 20 der Behältereinheit 12 zu entnehmen und einem weiteren Verarbeitungsprozess zuzuleiten oder als ein Endprodukt zu erhalten. Eine erforderliche kinetische Energie zur Entnahme der fließfähigen Stoffe über das Anschlusselement 58 aus dem Ausgangsbereich 20 der Behältereinheit 12 kann entweder durch die Bearbeitungseinheit 22 oder auch durch eine externe Pumpe (nicht dargestellt) bereitgestellt werden.
Die Vorrichtung 10 weist eine Antriebseinheit 56 auf. Die Antriebseinheit 56 ist zu einem Antrieb der Bearbeitungseinheit 22 vorgesehen.
Figur 2 zeigt die Vorrichtung 10 in einer schematischen Draufsicht. Die Bearbeitungseinheit 22 ist innerhalb der Behältereinheit 12 angeordnet. Die Bearbeitungseinheit 22 weist eine in dem Ausgangsbereich 20 angeordnete Rotor- Stator-Einheit 24 auf.
Die Behältereinheit 12 weist eine Außenwandung 28 auf. Die Behältereinheit 12 weist ferner eine Innenwandung 30 auf (vgl. Figur 3). Die Außenwandung 28 und die Innenwandung 30 bilden einen Ringspalt 32 aus (vgl. Figuren 3 und 4). Der Ringspalt 32 ist in dem Eingangsbereich 18 angeordnet. Der Ringspalt 32 ist dazu vorgesehen, die Stoffe in den Mischbehälter 16 zu überführen.
In Figur 3 ist die Vorrichtung 10 in einer schematischen perspektivischen Ansicht dargestellt, wobei die Außenwandung 28 der Behältereinheit 12 in der Figur 3 nicht dargestellt ist, um einen Blick auf die Innenwandung 30 der Behältereinheit 12 zu ermöglichen.
Der Ringspalt 32 erstreckt sich entlang der Innenwandung 30 über einen gesamten Umfang 34 der Behältereinheit 12. Die externe Leitung 26 mündet in dem Ringspalt 32. Ausgehend von einem Ende 36 der externen Leitung 26 verjüngt sich ein Querschnitt des Ringspalts 32 entlang einer Umfangsrichtung 38 der Behältereinheit 12.
Die Behältereinheit 12 weist eine Zufuhreinheit 40 zur Zufuhr von Zusatzstoffen (nicht dargestellt) auf. Die Zufuhreinheit 40 weist vorliegend ein erstes Zufuhrelement 76 und ein zweites Zufuhrelement 78 auf, welche entlang der Umfangsrichtung 38 der Behältereinheit zueinander versetzt angeordnet sind. Alternativ könnte die Zufuhreinheit 40 jedoch auch nur das erste Zufuhrelement 76 oder das erste Zufuhrelement 76, das zweite Zufuhrelement 78 und zumindest ein weiteres Zufuhrelement (nicht dargestellt) aufweisen. Das erste Zufuhrelement 76 weist eine erste Zufuhröffnung 80 auf, über welche die Zusatzstoffe in die Behältereinheit zuführbar sind. Das erste Zufuhrelement 76 weist ferner ein erstes Regelelement 84 auf, welches beispielsweise als ein Ventil oder als ein Handschieber ausgebildet sein kann und welches dazu vorgesehen ist, die erste Zufuhröffnung 80 zu öffnen oder zu schließen, um eine Zufuhr von Zusatzstoffen über die erste Zufuhr- Öffnung 80 zu regeln. Gleichermaßen weist das zweite Zufuhrelement 78 ein zweites Regelelement 86 auf, welches ebenfalls als ein Ventil oder als ein Handschieber ausgebildet sein kann und welches dazu vorgesehen ist, eine zweite Zufuhröffnung 82 zu öffnen oder zu schließen, um eine Zufuhr von Zusatzstoffen über die zweite Zufuhröffnung 82 zu regeln. Das erste Zufuhrelement 76 könnte beispielsweise zur Zufuhr eines ersten, beispielsweise flüssigen, Zusatzstoffes vorgesehen sein. Das zweite Zufuhrelement 78 könnte zur Zufuhr eines zweiten, beispielsweise pulverförmigen, Zusatzstoffes vorgesehen sein.
Figur 4 zeigt eine schematische Schnittansicht der Vorrichtung 10 mit einem Schnitt durch die Behältereinheit 12. Die Behältereinheit 12 weist einen Leitkonus 72 auf. Der Leitkonus 72 erstreckt sich von dem Ausgangsbereich 20 in den Eingangsbereich 18 und bildet daher einen Übergang zwischen diesen beiden Bereichen der Behältereinheit 12. Die Außenwandung 28 der Behältereinheit 12 ist oberhalb des Leitkonus 72 angeordnet.
Figur 5 zeigt eine weitere schematische perspektivische Ansicht der Vorrichtung 10. In der Figur 5 ist eine Anordnung der ersten Zufuhröffnung 80 des ersten Zufuhrelements 76 und der zweiten Zufuhröffnung 82 des zweiten Zufuhrelements 78 der Zufuhreinheit 40 innerhalb der Behältereinheit 12 dargestellt. Die Zufuhröffnungen 76, 78 münden in dem Leitkonus 72. In dem Betriebszustand der Vorrichtung 10 können Zusatzstoffe, welche über die erste Zufuhröffnung 76 und/oder die zweite Zufuhröffnung 78 zugeführt werden, daher durch die Rotor-Stator-Einheit 24 unmittelbar in den Ausgangsbereich 20 eingesaugt und aufgrund der wirkenden Scherkräfte schnell mit bereits in der Behältereinheit 12 befindlichen fließfähigen Stoffen vermischt und/oder in diesen dispergiert werden.
In Figur 6 ist eine schematische Darstellung eines Systems 50 zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger Stoffe gezeigt. Das System 50 umfasst die Vorrichtung 10. Das System 50 umfasst außerdem den Mischbehälter 16, welcher über das Verbindungselement 14 mit der Behältereinheit 12 verbunden ist. Ferner weist das System 50 ein Rührorgan 46 auf, welches in dem Mischbehälter 16 drehbar gelagert ist. Das Rührorgan 46 weist eine Rührwelle 64 auf, welche drehbar in dem Mischbehälter 16 gelagert und über eine Antriebseinheit (nicht dargestellt) antreibbar ist. Das Rührorgan 46 weist vorliegend zwei Rührelemente 66, 68 und zwar ein erstes Rührelement 66 und ein zweites Rührelement 68 auf. Das erste Rührelement 66 und das zweite Rührelement 68 sind jeweils in Form von ebenen elliptischen Kreissegmenten ausgebildet. Das erste Rührelement 66 und das zweite Rührelement 68 sind an ihren Unterseiten über einen Mittelsteg 88 miteinander und mit der Rührwelle 64 verbunden. Eine Oberseite des ersten Rührelements 66 ist über einen ersten Seitensteg 90 des Rührorgans 46 mit einer Unterseite des zweiten Rührelements 68 verbunden. Eine Oberseite des zweiten Rührelements 68 ist über einen zweiten Seitensteg 92 des Rührorgans 46 mit einer Unterseite des ersten Rührelements 66 verbunden. Das erste Rührelement 66 und das zweite Rührelement 68 kreuzen sich senkrecht zueinander. Das Rührorgan 46 ist als ein wandgängiges Rührorgan 46 ausgebildet. An dem ersten Seitensteg 90 und an dem zweiten Seitensteg 92 sind vertikal zueinander versetzt jeweils zwei Wandschaber 94 angeordnet, welche dazu vorgesehen sind, eine Innenwandung des Mischbehälters 16 von Ablagerungen, Verkrustungen und dergleichen zu befreien. An dem Mittelsteg 88 sind horizontal zueinander versetzt außerdem Bodenschaber 96 angeordnet, welche dazu vorgesehen sind, den Boden des Mischbehälters 16 von Ablagerungen, Verkrustungen und dergleichen zu befreien.
Von mehrfach vorhandenen Objekten ist in der Figur 6 jeweils nur eines mit einem Bezugszeichen versehen.
Die Vorrichtung 10 weist vorliegend eine außerhalb der Behältereinheit 12 verlaufende weitere externe Leitung 42 auf, mittels derer die Stoffe von dem Ausgangsbereich in den Mischbehälter 16 zuführbar sind. Vorliegend ist die weitere externe Leitung 42 von der externen Leitung 26 abgezweigt. Die weitere externe Leitung 42 mündet in einem oberen Bereich des Mischbehälters 16. Die Vorrichtung 10 weist zudem eine Umstelleinheit 44 auf. Die Umstelleinheit 44 ist dazu vorgesehen, die Bearbeitungseinheit 22 entweder mit der externen Leitung 26 oder mit der weiteren externen Leitung 42 zu verbinden. Die Umstelleinheit 44 weist zumindest ein Umstellventil 70 auf. Vorliegend ist das Umstellventil 70 als ein Zweiwegeventil ausgebildet.
Wenn die Bearbeitungseinheit 22 über das Umstellventil 70 der Umstelleinheit 44 mit der weiteren externen Leitung 42 verbunden ist, kann die Vorrichtung 10 innerhalb des Systems 50 in einem externen Modus betrieben werden, wobei die fließfähigen Stoffe, insbesondere einmalig oder mehrmalig hintereinander, von dem Ausgangsbereich 20 über die weitere externe Leitung 42 in den Mischbehälter 16, von dem Mischbehälter 16 in den Eingangsbereich 18 und von dem Eingangsbereich 18 über den Leitkonus 72 in den Ausgangsbereich 20 befördert werden.
Wenn die Bearbeitungseinheit 22 über das Umstellventil 70 der Umstelleinheit 44 mit der externen Leitung 26 verbunden ist, kann die Vorrichtung 10 in einem internen Modus betrieben werden, wobei die fließfähigen Stoffe mittels der Bearbeitungseinheit 22 aus dem Ausgangsbereich 20 in den im Eingangsbereich 18 angeordneten Ringspalt 32, über den Ringspalt 32 in den Mischbehälter 16 befördert werden und aus dem Mischbehälter 16 über eine Innenseite der im Eingangsbereich 18 angeordneten Außenwandung 28 der Behältereinheit 12 in den Ausgangsbereich 20 zurückströmen.
Der Mischbehälter 16 weist ein Bodenventil 48 zur Reinigung auf. In einem Reinigungsmodus des Systems 50 ist das Bodenventil 48 zur Reinigung des Systems 50 vorgesehen. In dem Reinigungsmodus des Systems 50 können der Mischbehälter 16 und die Rührelemente 66, 68 über das Bodenventil 48 gereinigt werden. Hierzu kann einem Anschluss 100 der weiteren externen Leitung 42 eine Reinigungsleitung 98 angeschlossen und mit dem Bodenventil 48 verbunden werden. Bei zumindest teilweise oder vollständig geöffnetem Bodenventil 48 können Reinigungsfluide, beispielsweise Wasser, mittels der in dem Ausgangsbereich 20 an- geordnete Rotor-Stator-Einheit 24 aus dem Ausgangsbereich 20 über die weitere externe Leitung 42 und über die Reinigungsleitung 98 durch das Bodenventil 48 in den Mischbehälter 16 gefördert werden. Hierdurch kann insbesondere eine gute Reinigung der Oberflächen des Rührorgans 46 ermöglicht werden, welche dem Boden des Mischbehälters 16 zugewandt sind. In einem Produktionsmodus des Systems 50 ist das Bodenventil 48 nicht mit der Bearbeitungseinheit 22 verbunden. Beispielsweise kann das Bodenventil 48 in dem Produktionsmodus geschlossen sein. Denkbar ist auch, dass das Bodenventil in dem Produktionssmodus mit einer Rohstoffzufuhrleitung (nicht dargestellt) verbunden ist, sodass Rohstoffe über das Bodenventil 48 in dem Mischbehälter 16 zuführbar sind.
Figur 7 zeigt ein schematisches Verfahrensfließbild eines Verfahrens zum Betrieb des Systems 50. Das Verfahren umfasst zumindest zwei Verfahrensschritte 60, 62. In einem ersten Verfahrensschritt 60 des Verfahrens wird die Vorrichtung 10 in dem externen Modus betrieben, wobei fließfähigen Stoffe, welche zuvor in den Mischbehälter 16 eingefüllt oder dem System 50 über die Zufuhreinheit 40 zugeführt wurden, insbesondere einmalig oder mehrmalig hintereinander, von dem Ausgangsbereich 20 über die weitere externe Leitung 42 in den Mischbehälter 16, von dem Mischbehälter 16 über das geöffnete Bodenventil 48 in den Eingangsbereich 18 und von dem Eingangsbereich 18 über den Leitkonus 72 in den Ausgangsbereich 20 befördert werden. Die fließfähigen Stoffe werden in dem ersten Verfahrensschritt 60 innerhalb des Mischbehälters 16 zudem auch mittels des Rührorgans 46 gerührt und durchmischt. Optional können während des ersten Verfahrensschritts 60 weitere Zusatzstoffe über die Zufuhreinheit 40 zugegeben werden. Zur Beendigung des ersten Verfahrensschritts 60 werden die fließfähigen Stoffe nach erfolgter Homogenisierung und/oder Dispergierung aus dem Ausgangsbereich 20 der Behältereinheit 12 entnommen, beispielsweise über das Anschlusselement 58 der externen Leitung 26.
In einem zweiten Verfahrensschritt 62 des Verfahrens wird das System 50 gereinigt. Hierzu wird zunächst zumindest ein Reinigungsfluid (nicht dargestellt), beispielsweise Wasser, zugegeben. Eine Zugabe des Reinigungsfluids kann bei- spielsweise über die Zufuhreinheit 40 oder auch direkt von oben in den Mischbehälter 16 erfolgen. Anschließend wird das zumindest eine Reinigungsfluid in dem Mischbehälter 16 zirkuliert, wobei das Rührorgan 46 (vgl. Figur 6) und der Rotor 52 der Rotor-Stator-Einheit 24 (vgl. Figur 4) in zueinander entgegengesetzten Drehrichtungen angetrieben werden. Beispielsweise könnte in dem zweiten Verfahrensschritt 62 das Rührorgan 46 im Uhrzeigersinn und der Rotor 52 der Rotor- Stator-Einheit 24 entgegen dem Uhrzeigersinn angetrieben werden. Eine Zufuhr des Reinigungsfluids in den Mischbehälter 16 kann dabei über die weitere externe Leitung 42 in den oberen Bereich des Mischbehälters 16 und/oder über die Reini- gungsleitung 98 und das Bodenventil 48 in den unteren Bereich des Mischbehälters erfolgen.
Bezugszeichen
10 Vorrichtung
12 Behältereinheit
14 Verbindungselement
16 Mischbehälter
18 Eingangsbereich
20 Ausgangsbereich
22 Bearbeitungseinheit
24 Rotor-Stator-Einheit
26 externe Leitung
28 Außenwandung
30 Innenwandung
32 Ringspalt
34 Umfang
36 Ende
38 Umfangsrichtung
40 Zufuhreinheit
42 weitere externe Leitung
44 Umstelleinheit
46 Rührorgan
48 Bodenventil
50 System
52 Rotor
54 Absperrventil
56 Antriebseinheit
58 Anschlusselement
60 erster Verfahrensschritt
62 zweiter Verfahrensschritt
64 Rührwelle
66 erstes Rührelement zweites Rührelement Umstellventil Leitkonus Durchlassspalt erstes Zufuhrelement zweites Zufuhrelement erste Zufuhröffnung zweite Zufuhröffnung erstes Regelelement zweites Regelelement Mittelsteg erster Seitensteg zweiter Seitensteg Wandschaber Bodenschaber Reinigungsleitung
Anschluss

Claims

Ansprüche Vorrichtung (10) zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger Stoffe, insbesondere flüssiger bis halbfester Emulsionen und/oder Suspensionen, mit einer Behältereinheit (12), welche zumindest ein Verbindungselement (14) zur Verbindung mit einem Mischbehälter (16), einen Eingangsbereich (18) und einen Ausgangsbereich (20) aufweist, und mit einer in der Behältereinheit (12) angeordneten Bearbeitungseinheit (22) zur Bearbeitung der Stoffe, welche eine in dem Ausgangsbereich (20) angeordnete Rotor-Stator-Einheit (24) aufweist, gekennzeichnet durch zumindest eine außerhalb der Behältereinheit (12) verlaufende externe Leitung (26), mittels derer die Stoffe von dem Ausgangsbereich (20) in den Eingangsbereich (18) zuführbar sind. Vorrichtung (10) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Behältereinheit (12) eine Außenwandung (28) und eine Innenwandung (30) aufweist, welche einen Ringspalt (32) ausbilden, der in dem Eingangsbereich (18) angeordnet und dazu vorgesehen ist, die Stoffe in den Mischbehälter (16) zu überführen. . Vorrichtung (10) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Ringspalt (32) entlang der Innenwandung (30) über einen gesamten Umfang (34) der Behältereinheit (12) erstreckt. Vorrichtung (10) nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die externe Leitung (26) in dem Ringspalt (32) mündet. 5. Vorrichtung (10) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sich ein Querschnitt des Ringspalts (32) ausgehend von dem Ende (36) der externen Leitung (26) entlang einer Umfangsrichtung (38) der Behältereinheit (12) verjüngt.
6. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Behältereinheit (12) eine Zufuhreinheit (40) zur Zufuhr von Zusatzstoffen aufweist.
7. Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest eine außerhalb der Behältereinheit (12) verlaufende, weitere externe Leitung (42), mittels derer die Stoffe von dem Ausgangsbereich (20) in den Mischbehälter (16) zuführbar sind.
8. Vorrichtung (10) nach Anspruch 7, gekennzeichnet durch eine Umstelleinheit (44), welche dazu vorgesehen ist, die Bearbeitungseinheit (22) entweder mit der externen Leitung (26) oder mit der weiteren externen Leitung (42) zu verbinden.
9. System (50) zum Homogenisieren und/oder Dispergieren fließfähiger Stoffe, insbesondere flüssiger bis halbfester Emulsionen und/oder Suspensionen, mit einer Vorrichtung (10) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Mischbehälter (16), welcher über das Verbindungselement (14) mit der Behältereinheit (12) verbunden ist, und mit zumindest einem in dem Mischbehälter (16) drehbar gelagerten Rührorgan (46).
10. System (50) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Mischbehälter (16) ein Bodenventil (48) zur Reinigung aufweist.
1 1 . Verfahren zum Betrieb eines Systems (50) nach Anspruch 9 oder 10. Verfahren nach Anspruch 1 1 , bei dem zumindest ein Reinigungsfluid in dem Mischbehälter (16) und in der Behältereinheit (12) zirkuliert wird, wobei das Rührorgan (46) und ein Rotor (52) der Rotor-Stator-Einheit (24) in zueinander entgegengesetzten Drehrichtungen angetrieben werden.
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