Emulgiermaschine.
Die Erfindung betrifft eine Emulgier- machine, in der die zur Verarbeitung kommenden Fl ssigkeiten mittels eines gleichzeitig der Förderung und Emulgierung dienenden, in einem Gehäuse umlaufenden Flügel- rades fein gemischt und gebunden werden, wobei die äussere Phase der Emulsion dem Flügelrade durch einen, das Zuführungsrohr f r die mittig eingeleitete innere Phase um schliessenden Eanal mit ringförmigem Quer- schnitb zugeführt wird.
Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass Emulgiermaschinen dieser Bauart den h¯chsten Anforderungen bezüglich Feinheit der zu emulgierendenMassen noch nicht genügen, insbesondere wenn es sich um gro¯e zu verarbeitende Flüssigkeitsmengen handelt ; denn bei den dann erforderlichen grossen Zuleitungsquerschnitten ist keine genügend innige Feinmischung der Komponenten mehr zu erzielen. Es bilden sich dann, insbesondere wenn die innere Phase mengenmässig berwiegt, zwischen den Schaufeln des Fl gelrades getrennt laufende Fl ssigkeitsfÏden, wobei keine so feine Zerreissung der innern Phase erfolgt, wie sie zur Emulsionsbildung notwendig ist.
Zur Behebung dieses Mangels zeichnet sich die Emulgiermaschine nach der Erfindung dadurch aus, da¯ das Fl gelrad eine Scheibe aufweist, die beiderseitig mit Schaufeln versehen und auch an ihrem Umfang g mit schrau- benflächenförmig gekrümmten, Schiauf ein ausgerüstet ist, wobei es von dem Gehäuse derart eng umschlossen ist, da¯ jeweils zwischen den erstgenannten Schaufeln und den sohrauben- flächenförmig gekrümmten Schaufeln einerseits und der Inmenwand des Gehäuses und an ihr angebrachten, radial gestellten Zwischenwänden anderseits scharf gekrümmte Kanäle entstehen.
Infolge der durch diese Ausbildung bedingten, mit Wirbelbildung verbundenen mehrfachen Ablenkung des Flüssigkeitsstromes wird eine innigere Mi schung erzielt und somit auch die Gefahr einer Trennung von Komponenten verschie- denen spezifischen Gewichtes infolge der Zentrifugalkraft behoben.
Eine Ausführungsform der Emulgiermaschine nach der Erfindung ist beispiels- weise auf der Zeichnung dargestellt, und zwar zeigen :
Fig. 1 einen Querschnitt durch die Ma- schine,
Fig. 2 eine Seitenansicht, und zwar im obern Teile der Figur den von innen gesehe- nen rechten Gehäuseteil und im untern Teile der Figur den die beiden GehÏuseteile zen trierenden Nockenring,
Fig. 3 die rückseitige Beschaufelung des Flügelrades,
Fig. 4 die Umfangsbeschaufelung und
Fig. 5 die stirnseitige Beschaufelung des Flügelrades.
Für die nach äusserer und innerer Phase getrennte Zuführung der Emulsionskompo nenten, zum Beispiel Wasser und 01, sind in dem Gehäuseteil 1 die Stutzen 8 und 10 nebst einem d senartigen Zuf hrrohr 9 vorgesehen. Dieses Düsenrohr 9 besitzt mehrere durch Querbohrungen hergestellte Austritts- offnungen 4 und eine zentrale Austritts offnung 4', um den Zufluss der innern Phase von vornherein über die Breite der Schaufeln 7. des von der Welle 3 angetriebenen Flügel- rades 6 aufzuteilen.
Dementsprechend werden sich bei reichlicher Materialzufuhr im wesentlichen radial verlaufende Fl ssigkeitsfäden zwischen den Schaufeln 7 ausbilden, aber noch keine als vollkommen anzuspre- chende Zerrei¯ung der innern Phase in der Ïu¯ern Phase, die durch einen das Rohr 9 umschliessenden Kanal mit ringförmigem Querschnitt zugeführt wird.
In diesem zunÏchst nur rohgemischten Zustand erreicht das Vorprodukt den Radumfang des Flügel- rades 6 und str¯mt mit einer der Drehzahl gut entsprechenden Austrittsgesehwindigkeit in die scharf gekrümmten Kanäle 11 des Ge- hÏuseteils 1 ber, welche den Fliissigkeitsstrom in die axiale Richtung ablenken, und zwar unter kräftiger Wirbelbildung, weil die radial stehenden Zwischenwände 5 auch die tangential gerichteten Masseteilchen stauen.
Eine Gestaltung der Krümmerkanäle 11 nach strömungstechnischen Gesichtspunkten wird bewusst vermieden. Die Erümmerkanäle 11 sind insbesondere auf der innern Seite sehr scharf gebrummt, wo eine scharfe Vante, also der Krümmungsradius Null, vorhan- den ist.
Die Flüssigkeit gelangt nun in den Bereich einer am Läuferumfang angeordneten Schraubenschaufelung 13, welche die NVeiterförderung in axialer Riehtung übernimmt, bis der Übertritt in analog gestaltete Erüm- merkanÏle 12 im GehÏuseteil 2 erfolgt, die den Strom ihrerseits nun wieder in die radiale Richtung überleiten, wobei erneut eine innere Verreibung durch Wirbelbildung eintritt,. Schliesslich besorgt eine anschlie¯ende StirnflÏchenbeschaufelung 14 die Fortleitung der Masse durch die Locher 15 in eine im Be darfsfalle anzusehliessende Homogenisiervor- richtung oder einen Auslass 16 im Gehäuseteil 3. Ein Teilstrom der gebildeten Emulsion kann durch die Löcher 20 in der Radscheibe 6 zu dem Saugraum zurückgeführt werden.
Dieser Massnahme kommt besondere Bedeu tung zu.
Es ist davon auszugehen, dass bei grossen Schaufelbreiten zwar durch die Austritt ¯ffnungen 4, 4' in dem düsenartigen Zufüh- rungsrohr eine annähernd gleichmässige Verteilung der innern Phase über die ganze Schaufelbreite herbeigef hrt werden kann, die äussere Phase jedoeh ganz wesentlich ein seitig von der Gehäuseseite her in den zen tralen Saugraum eintritt. Aus der axialen Richtung wird die Ïu¯ere Phase sehr bald durch die umlaufenden Radschaufeln 7 abgelenkt und dringt deshalb nicht ohne weiteres bis an die Mittelscheibe des Läufers durch.
Der am Düsenende austretende Teil der Innern Phase würde also gar nicht sofort auf rotierende Massen der äussern Phase treffen, sondern erst weit ausserhalb der Radachse. Hier setzt die Wirkung der schräg gegen die Saugraummitte hin gerichteten, in unmittelbarer Nähe der Nabenbohrung mün denden Kanäle 20 wie folgt ein : Die Schrau benschaufelung 13 des Läufers 6 zwischen deni Krümmerkanalgruppen 11 und 12 der Gehäuseteile 1 und 2 erzeugt einen Fliissig keitsdruck auf der Radrückseite, die Radial schaufelung 7 einen Sog auf der Radvorderseite.
Der Druekunterschied überwindet die in den KanÏlen 20 auftretende Zentrifugal- kraft der F llung, und es ergibt sich eine Strömung eines Teils der soeben gebildeten Emulsion von der Rückseite zur Vorderseite des Läufers. Die durch die Kanäle 20 in den Saugraum zurückfliessende Emulsion trifft dort auf die dem Düsenende entströmende innere Phase und dispergiert selbige.
Im gehÏuseseitigen Teil des Saugraumes erfolgt unmittelbar eine Vermischung der innern Phase mit der äussern Phase. Daselbst bildet sich also ein an innerer Phase relativ armes Vorprodukt, während auf der Radseite des Saugraumes eine Emulsion mit entsprechen- dem Überschuss an innerer Phase entsteht und bei dieser zweiseitigen sowie verschieden gearteten Beschickung des Saugraumes fÏllt den Krümmerkanälen dann die Aufgabe zu, die ihnen zugeführten, in den Schaufeln 7 vorgemischten Gemengsteile zu einem ein heitlichen homogenen Produkt umzuformen.
Solcherweise bildet sich jeweils f r einen mit dem Querschnitt der KanÏle 20 wechselnden Teil des Durchsatzes ein innerhalb der Maschine geschlossener Ereislauf aus. Durch Drosselung des Auslaufes 16 läBt sich der auf der Radrückseite herrschende Flüssig keitsdruok steigern, damit enh¯ht sich die Flie¯geschwindigkeit innerhalb der Kanäle 20, die Zirkulation wird gefördert und die Verarbeitung des Materials wird intensiver, weil die relative Behandlungsdauer desselben in. nerha. lb der Maschine wächst.
Bei schwer zu emulgierenden Produkten wird sieh also die Stundenleistung der Maschine entspre- chend der Auslaufdrosselung mindern. Die innere Verreibung durch Wirbelbildung kann noch weiter gesteigert werden durch Anord- nung eines Zwischenringes 17 mit einer Innenverzahnung ähnliehen Nocken 18, an de- nen sich der zwischen der Sohraubensohau- felumg 13 axial durchtretende Flüssigkeits- strom bricht. Das Mischungsverhältnis kann durch Steuerorgane an den Stutzen 8 und 10, sowieeineDrosselamAuslass 16 einge stellt werdfen.
Die dargestellte Emulgiermaschine hat eine horizontale Mittelachse, deshalb ist ein Stutzen 19 zum Entlüften derMasehinebeim Füllen vorgesehen. Selbstverständlich ist aber auch eine vertikale Anordnung möglich.
Emulsifying machine.
The invention relates to an emulsifying machine in which the liquids to be processed are finely mixed and bound by means of an impeller rotating in a housing and serving at the same time for conveying and emulsification, the outer phase of the emulsion being attached to the impeller by a Feed pipe for the centrally introduced inner phase is fed around the closing Eanal with an annular cross-section.
It has been shown in practice that emulsifying machines of this type do not yet meet the highest requirements with regard to the fineness of the masses to be emulsified, in particular when large quantities of liquid are to be processed; because with the large supply cross-sections then required, a sufficiently intimate fine mixing of the components can no longer be achieved. Separately running threads of liquid then form between the blades of the impeller, especially when the inner phase predominates in terms of quantity, whereby the inner phase is not torn as finely as is necessary for emulsion formation.
To remedy this deficiency, the emulsifying machine according to the invention is characterized in that the impeller has a disc which is provided with blades on both sides and is also equipped on its circumference with helically curved blades, it being separated from the housing is so tightly enclosed that each between the first-mentioned blades and the sohrub- shaped curved blades on the one hand and the inner wall of the housing and attached to it, radially placed intermediate walls on the other hand, sharply curved channels arise.
As a result of the multiple deflection of the liquid flow caused by this formation and associated with the formation of eddies, a more intimate mixture is achieved and thus the risk of a separation of components of different specific gravity due to the centrifugal force is eliminated.
An embodiment of the emulsifying machine according to the invention is shown for example on the drawing, namely show:
1 shows a cross section through the machine,
2 shows a side view, namely in the upper part of the figure the right housing part seen from the inside and in the lower part of the figure the cam ring which centers the two housing parts,
Fig. 3 the rear blading of the impeller,
Fig. 4 the peripheral blading and
5 shows the front blading of the impeller.
For the separate feed of the emulsion components, for example water and oil, according to the outer and inner phase, the nozzles 8 and 10 are provided in the housing part 1 along with a nozzle-like feed pipe 9. This nozzle tube 9 has a plurality of outlet openings 4 produced by transverse bores and a central outlet opening 4 'in order to divide the inflow of the inner phase over the width of the blades 7 of the impeller 6 driven by the shaft 3 from the start.
Accordingly, if there is an abundant supply of material, essentially radially running liquid threads will form between the blades 7, but no disruption of the inner phase in the outer phase, which can be completely addressed, through a channel with an annular cross-section surrounding the tube 9 is fed.
In this initially only roughly mixed state, the pre-product reaches the wheel circumference of the impeller 6 and flows over into the sharply curved channels 11 of the housing part 1, which deflect the flow of liquid in the axial direction, and at an exit speed that corresponds well to the speed of rotation although with strong vortex formation, because the radially standing partitions 5 also accumulate the tangentially directed mass particles.
A design of the manifold ducts 11 according to fluidic aspects is deliberately avoided. The elbow ducts 11 are hummed very sharply, in particular on the inner side, where a sharp edge, that is to say the radius of curvature zero, is present.
The liquid now reaches the area of a screw blade 13 arranged on the circumference of the rotor, which takes over the further conveyance in the axial direction until it crosses over into the similarly designed Erüm- merkanÏle 12 in the housing part 2, which in turn transfer the flow again in the radial direction, with internal trituration occurs again due to vortex formation. Finally, a subsequent end face blading 14 takes care of the conveyance of the mass through the holes 15 into a homogenizing device to be connected if necessary or an outlet 16 in the housing part 3. A partial flow of the emulsion formed can pass through the holes 20 in the wheel disk 6 to the suction chamber to be led back.
This measure is of particular importance.
It can be assumed that in the case of large blade widths, the outlet openings 4, 4 'in the nozzle-like feed pipe can bring about an approximately even distribution of the inner phase over the entire blade width, but the outer phase is essentially one-sided the housing side enters the central suction chamber. The outer phase is very soon deflected from the axial direction by the rotating wheel blades 7 and therefore does not easily penetrate to the center disk of the rotor.
The part of the inner phase exiting at the end of the nozzle would not immediately hit rotating masses of the outer phase, but only far outside the wheel axis. Here, the effect of the channels 20, which are directed diagonally towards the middle of the suction chamber and open in the immediate vicinity of the hub bore, sets in as follows: The screw blades 13 of the rotor 6 between the manifold channel groups 11 and 12 of the housing parts 1 and 2 generate a liquid pressure on the rear side of the wheel , the radial blade 7 suction on the wheel front.
The pressure difference overcomes the centrifugal force of the filling occurring in the channels 20, and a flow of part of the emulsion just formed results from the rear side to the front side of the rotor. The emulsion flowing back through the channels 20 into the suction space meets the inner phase flowing out of the nozzle end and disperses it.
In the part of the suction chamber on the housing side, the inner phase is mixed with the outer phase. A preliminary product with a relatively poor inner phase is formed there, while an emulsion with a corresponding excess of inner phase is created on the wheel side of the suction chamber and with this two-sided and different type of charging of the suction chamber, the task of the manifold channels is then carried out , in the blades 7 premixed batches to form a uniform homogeneous product.
In this way, a closed circuit is formed within the machine for a portion of the throughput that changes with the cross section of the channels 20. By throttling the outlet 16, the fluid pressure on the rear of the wheel can be increased so that the flow velocity within the channels 20 increases, the circulation is promoted and the processing of the material becomes more intensive, because the relative treatment time of the same in. Nerha . lb the machine grows.
In the case of products that are difficult to emulsify, the hourly output of the machine will be reduced according to the discharge restriction. The internal friction caused by the formation of eddies can be increased even further by arranging an intermediate ring 17 with cams 18 similar to internal teeth, on which the fluid flow axially passing through between the screw cap area 13 is broken. The mixing ratio can be adjusted by means of control elements on the nozzles 8 and 10 and a throttle at the outlet 16.
The emulsifying machine shown has a horizontal central axis, therefore a nozzle 19 is provided for venting the machine during filling. Of course, a vertical arrangement is also possible.