DE1105851B - Verfahren und Vorrichtung zur physikalischen Bearbeitung von Fluessigkeiten unter sich oder in Verbindung mit Feststoffen und/oder Gasen - Google Patents

Verfahren und Vorrichtung zur physikalischen Bearbeitung von Fluessigkeiten unter sich oder in Verbindung mit Feststoffen und/oder Gasen

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DE1105851B
DE1105851B DET11399A DET0011399A DE1105851B DE 1105851 B DE1105851 B DE 1105851B DE T11399 A DET11399 A DE T11399A DE T0011399 A DET0011399 A DE T0011399A DE 1105851 B DE1105851 B DE 1105851B
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vortex chambers
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Erich Karl Todtenhaupt
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01FMIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/81Mixers 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
    • B01F27/812Mixers 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 the stirrers co-operating with surrounding stators, or with intermeshing stators, e.g. comprising slits, orifices or screens

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Description

  • Verfahren und Vorrichtung zur physikalischen Bearbeitung von Flüssigkeiten unter sich oder in Verbindung mit Feststoffen und/oder Gasen Vorliegende Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zur physikalischen Bearbeitung, wie Mischen, Rühren, Verteilen, Zerkleinern, Zerreiben, Emulgieren, Dispergieren, Homogensieren, von Flüssigkeiten unter sich oder in Verbindung mit Feststoffen und/oder Gasen, bei denen das Arbeitsgut mittels umlaufender Flächen beschleunigt wird.
  • Es sind bereits Vorrichtungen bekannt, bei denen ein schleudernd wirkendes Rührwerkzeug von einem feststehenden oder auch gegenläufig umlaufenden Gehäuse umgeben ist, in welchem sich Öffnungen befinden, die den Durchtritt des von dem Rührwerkzeug geförderten Arbeitsgutes radial nach außen ermöglichen oder aber deren Form eine Ablenkung der senkrecht zur Umlaufachse austretenden Flüssigkeit in eine anders gerichtete Strömung bewirkt. Ein unmittelbarer Einfluß auf die radial strömende oder umgelenkte Flüssigkeit ergibt sich dabei nicht, so daß die eintretenden Wirkungen verhältnismäßig geringfügig und schwach sind.
  • Man hat weiter in den Weg derartiger Flüssigkeiten enge Spalte geschaltet, um auf diese Weise die erforderlichen Beeinflussungen zu erzielen. Aber auch diesen Versuchen ist kein durchgreifender Erfolg beschieden gewesen, vielmehr entsprach die Wirkung lediglich dem baulichen und betrieblichen Aufwand.
  • Es ist auch schon bekanntgeworden, bei einer Misch-und Rühreinrichtung, bei der das Arbeitsgut axial angesaugt, radial und peripher beschleunigt und hierauf wieder axial umgelenkt wird, den sich an die Umlenkung anschließenden Austrittsraum durch radial gestellte Leitflächen zu unterteilen, um auf diese Weise nicht nur die periphere Geschwindigkeitskomponente des Arbeitsgutes zu beseitigen, sondern im Arbeitsgut Wirbel und Wirbelströmungen zu erzeugen, durch welche die Rühr- und Mischwirkung begünstigt werden soll. Scherkräfte werden dadurch auf das Gut nicht ausgeübt, auch wird die Gesamtmasse des Gutes derartigen Wirkungen als Ganzes unterworfen.
  • Es ist schließlich bekanntgeworden, Mischgut in Schichten umzubilden und die Schichten zu verwirhelm. Die Schichtbildung wurde dabei jedoch durch allmähliche Formveränderung der Masse des Gutes, also stetig durchgeführt. So hat man beispielsweise den Rührkörper unterteilt und dabei die obere Rührkörperhälfte so ausgebildet, daß das Gut etwa waagerecht ausgeschleudert wurde. Dagegen war die Austrittsrichtung des Gutes aus der unteren Kreiselrührerhälfte senkrecht gerichtet, so daß die eine Masse die andere Masse am Umfang des Rührers senkrecht oder annähernd senkrecht durchkreuzt. Eine Auflösung des Gutes in einzelne dünne Schichten erfolgt also auch bei derartigen Vorrichtungen nicht. Ebensowenig werden Scherkräfte ausgeübt, die jedoch erforderlich sind, wenn man die Voraussetzungen für eine innige Mischung verwirklichen will. Die angestrebten Wirkungen treten auch nicht bei den Mischvorrichtungen auf, bei denen einem Einlauftrichter eine Schleuderscheibe in Verbindung mit einem Prallring zugeordnet ist, um eine Ablenkung des senkrecht zur Umlaufachse austretenden Flüssigkeitsgemisches zu bewirken. Auch hier fehlt wieder eine Aufteilung des Gutes in dünne Schichten, die gleichzeitig oder unmittelbar anschließend starken Scherkräften ausgesetzt werden.
  • Dies trifft auch für die Vorrichtungen zu, bei denen eine Flüssigkeit oder ein Flüssigkeitsgemisch mittels eines mit Rippen versehenen Rührkörpers beschleunigt und in ein bei Zentrifugalpumpen übliches Spiralrohr übergeführt wird, an das sich die Förderleitung zum Mischbehälter hin anschließt.
  • Gemäß vorliegender Erfindung sollen diese Verhältnisse grundsätzlich geändert werden.
  • Das erfindungsgemäß vorgeschlagene Verfahren zur physikalischen Bearbeitung, wie Mischen, Rühren, Verteilen, Zerkleinern, Zerreiben, Emulgieren, Dispergieren, Homogenisieren, von Flüssigkeiten unter sich oder in Verbindung mit Feststoffen und/oder Gasen, bei dem das Arbeitsgut mittels umlaufender Flächen radial und peripher beschleunigt wird, kennzeichnet sich dadurch, daß im Verhältnis zur Masse des beschleunigten Arbeitsgutes dünne Schichten aus diesem abgeschält, die dünnen Schichten je für sich verwirbelt und die Wirbelströme wieder zur Masse des Arbeits- gutes vereinigt werden. Bei dem Abschälen kommt es zum Auftreten der erwünschten hohen Scherkräfte, die damit auf das Gut wirksam werden; weiter wird durch die Aufteilung des Gutes in Schichten erreicht, daß kein Teil des Gutes den Beeinflussungen entzogen wird. Es entstehen außerordentlich hohe Wirbelgeschwindigkeiten, wobei durch die zwischen den einzelnen Strömungsfäden auftretenden Geschwindigkeitsdifferenzen diejenigen Umschichtungen eintreten, die für das Mischen, Rühren, Verteilen, Emulgieren, Homogenisieren usw. erforderlich sind. Durch Bemessung der Wirbelraumauslässe und durch ihre Ausgestaltung hat man es ferner in der Hand, auch die Verweilzeit des Arbeitsgutes in den Wirbelräumen auf den Wert zu bringen, der erforderlich ist, um die genannten physikalischen Bearbeitungsvorgänge vollständig durchzuführen.
  • Das Verfahren wird vorzugsweise so durchgeführt, daR das beschleunigte Arbeitsgut Wirbelräumen zugeführt wird, die an den Beschleunigungsraum radial angeschlossen, durch Rotationsflächen begrenzt und in Richtung der Erzeugenden der Rotationsflächen langgestreckt sind. Da diese Wirbel räume an einen gemeinsamen, peripher verlaufenden Spaltraum zwischen einem umlaufenden und einem unbeweglich gehaltenen Teil der zur Durchführung des Verfahrens dienenden Vorrichtung unmittelbar angeschlossen werden können, besteht die Möglichkeit, das Verfahren so durchzuführen, daß die abgeteilten dünnen Schichten den Wi rbelräumen gleichzeitig zugeführt werden. Dadurch treten beim Eintritt des Arheitsgutes in die Wirbelräume starke Prallkräfte mit hoher Frequenz, bedingt durch die Vielzahl der beschleunigenden Flächen und der Wirbelraumeinlässe, auf. Diese Prallkräfte sind bei Zerkleinerungs-, Zerreibungs- und Zerreißungsvorgängen von besonderer Wichtigkeit deshalb, weil sie in Verbindung mit hohen Scherkräften auftreten.
  • In den Wirbel räumen tritt eine Strömungsablenkung ein. die im Sinne der durchzuführenden Arbeitsvorgänge wirkt. An den Austrittsenden der Wirbelräume tritt das Arbeitsgut mit hoher Geschwindigkeit in Form rotierender Strahlen aus. Diese rotierenden Strahlen erzeugen ihrerseits eine kräftige Mischung mit dem benachbarten Behälterinhalt, so daß auch schwerere Feststoffteile aufgewirbelt und in den Arbeitsvorgang einbezogen werden. Führt man das rbeitsgut dabei aus den Wirbelräumen im wesentlichen in deren axialer Längsrichtung ab, so wird das Arbeitsgut in den Wirbelräumen im wesentlichen an deren Rotationsflächen, ohne Bildung eines Kernes, entlanggeführt.
  • Führt man das Arbeitsgut nur in einer Richtung aus den Wirbelräumen heraus, so erhält man die bereits erwähnten kräftigen Durchwirbelungen des gesamten Behälterramues, in welchem derartige Verfahren durchgeführt werden. Trotzdem kann es erwünscht sein, das Arbeitsgut auch nach beiden Richtungen abzuführen.
  • Im Wesen des Verfahrens liegt es weiter, daß das Arbeitsgut nach dem Austritt aus den Wirbelräumen weiteren Behandlungen zugeführt werden kann. Das geschieht im einfachsten Falle dadurch, daß das Arbeitsgut nach dem Austritt aus der Längsrichtung der Wirbel räume abgelenkt wird. Man kann aber auch das Arbeitsgut nach dem Austritt aus den Wirbelräumen durch enge, vorzugsweise veränderliche Spalte führen, so daß hier nochmals hohe Scherkräfte auftreten, die die Zerkleinerungs-, Zerreibungs- und Zerreißungsvorgänge fördern. Es besteht schließlich die NIöglichkeit. das Arbeitsgut einer zusätzlichen Bewe- gung, etwa einer kreisenden Verwirbelung, Zerpackung, einem kreisenden Schnitt od. dgl., zu unterwerfen, um auf diese Weise eine Nachbearbeitung des Arbeitsgutes zu erzielen, zumal der Rotor vorhanden ist, der die Möglichkeit bietet, als Träger weiterer Bearbeitungswerkzeuge mit kreisender Arbeitsbewegung zu dienen.
  • In manchen Fällen kann es erwünscht sein, einen Teil des Arbeitsgutes vor dem Austritt abzuzweigen und dem Verfahren erneut zu unterwerfen. Auch nach dieser Rezirkulation kann das Arbeitsgut wieder weiteren Behandlungen unterworfen werden, wenn das erforderlich ist.
  • Die zur Durchführung des Verfahrens dienenden Vorrichtungen kennzeichnen sich vorzugsweise dadurch, daß im Stator einer Umlaufpumpe, vorzugsweise einer Kreiselpumpe, in Richtung deren Antriebswelle verlaufende, durch Rotationsflächen begrenzte, als Wirbelkammern wirksame Ausnehmungen angeordnet sind, die mit dem Läuferraum der Pumpe über auf das Arbeitsgut abschälend wirksame Schlitze in der Statorwandung in Verbindung stehen. Natürlich ist es nicht erforderlich, daß der Stator hierzu aus einem Stück besteht. Man könnte beispielsweise auch an ein den Rotor umgebendes Ringstück Einzelkammern ansetzen, die als derartige Wirbelkammern wirksam sind. Ist dabei der in einer Ebene senkrecht zur Antriebswelle gemessene Abstand einer Wirbelkammerachse, um welche die eine Wirbelkammer begrenzende Rotationsfläche läuft, von der an den Pumpenläufer angrenzenden Statorwand kleiner als der Abstand der Wirbelkammerachse von der Rotationsfläche, so erhält man in Ahhängigkeit von dieser Differenz äußerst schmale Eintrittsschlitze für das in die Wirbelkammern eingeschleuderte Arbeitsgut mit entsprechend scharfen Kanten, die somit im Verhältnis zur kreisenden Masse des Arbeitsgutes dünne Schichten abschälen.
  • Bemißt man die Höhe dieser Schlitze kleiner als die in gleicher Richtung gemessene Höhe der Rippen des Pumpenläufers, so treten im Arbeitsgut notwendigerweise Stauungen auf, die abdichtend wirken. Bemißt man dagegen die Höhe der Schlitze so, daß sie annähernd der Statorhöhe entsprechen, so kann man durch Verwendung das Ganze abschließender Deckel vor allem die Rezirkulationseinnchtungen unterbringen, die in Verbindung mit einem Ausführungsbeispiel noch näher besprochen werden sollen.
  • Ordnet man gegenüber den Austrittsöffnungen der Wirbelkammern eine axial verstellbare Ringscheibe als Abdeckglied an, so wird hierdurch eine erste Möglichkeit zur Nachbearbeitung von Arbeitsgut geschaffen, weil dann das Arbeitsgut gezwungen wird, sich durch mehr oder weniger enge Spalte mit starken Umlenkungen hindurchzuarbeiten, so-daß die gewünschten Umschichtung eintreten. Das Abdeckglied kann aber auch am Pumpenläufer befestigt und hierbei in beliebiger Weise, beispielsweise als Schlitze oder Schleuderscheibe, ausgebildet sein.
  • Auch in bezug auf die Ausbildung der Wirbelkammern selbst bestehen eine Reihe von Möglichkeiteil. Als Grundform derartiger Wirbelkammern wird man eine hohlzylindrische Ausgestaltung derselben in Betracht ziehen müssen. Verwendet man jedoch hohlkegelartige Ausbildungen, so erreicht man, je nachdem, ob sich die Hohlkegel in Austrittsrichtung des Arbeitsgutes verjüngen oder erweitern, eine Zunahme bzw. Abnahme der Wirbelgeschwindigkeiten. Man kann natürlich auch doppelkonische Ausbildungen verwirklichen, so daß die Wirbelgeschwindigkeitszu- oder -abnahmen nur vorübergehend auftreten. Man kann weiter die Wirbelkammerwände mit Längs- oder Querrippen und mit schraubengangförmigen Wülsten versehen, die in oder entgegengesetzt zur Strömungsrichtung verlaufen, so daß die Prallwirkungen gesteigerbt werden können. Weitere Möglichkeiten bestehen in der Anordnung von Einsatzkörpern, beispielsweise Einsatzkegeln, so daß hierdurch die Randströmung begünstigt und die lQernströmung ausgeschlossen wird.
  • Bei den angegebenen Formen handelt es sich jedoch nur um beispielsweise Angaben, die abweichende Formgebungen nicht ausschließen.
  • Besonders zweckmäßig kann die Anordnung von Einrichtungen sein, die aus den Wirbelkammern entlassenes Arbeitsgut den Wirbelkammern erneut zuführen, so daß die bereits erwähnte Rezirkulation eintritt, die ebenfalls durch entsprechende Ausbildung und Anordnung dieser Einrichtungen auf jeden Wert gebracht werden kann, so daß beispielsweise nur ein Bruchteil des in der Vorrichtung befindlichen Gutes austritt, während die Hauptmasse entsprechend der Geschwindigkeit des austretenden Gutes den Bearbeitungsvorgängen mehr oder weniger lange unterworfen bleibt. Zu diesem Zwecke kann der Stator einen vorteilhaft als Zufuhrstutzen für das Arbeitsgut ausgebildeten, etwa als Deckel des Stators ausgestalteten Teil aufweisen, dessen konkav ausgenommene innere Begrenzungsfläche die Wirbelkammerauslässe derartig übergreift, daß der vom betrachteten Statorteil gebildete Hohlraum zum I,äufer hin offen ist. Befinden sich dann beispielsweise zur Abführung von Arbeitsgut zwischen den Wirbelkammern im Rotor Bohrungen, die das Arbeitsgut abführen, so wird nur derjenige Teil des Arbeitsgutes über diese Bohrungen entlassen, der im Verhältnis der Querschnitte dieser Bohrungen zum Auslaßquerschnitt im Deckelhohlraum auszutreten vermag. Man hat es also durch Bemessung dieser Bohrungen in der Hand, die Größe der Rezirkulation beliebig einzustellen. In den Bohrungen können sich beispielweise Düsen veränderlichen lichten Ouerschnittes befinden, so daß auf diese Weise die Größe der Rezirkulation bei im übrigen unveränderter, Vorrichtung einstellbar ist. An die Auslässe kann ein ringförmiger Sammelraum angeschlossen sein, der gleichzeitig die tiefste Stelle der Vorrichtung ist, so daß sich die Vorrichtung selbsttätig entleert, was in bestimmten Fällen wichtig werden kann. Darüber hinaus kann man im Sammelraum unterhalb der Auslässe einen zur Nachbearbeitung des Arbeitsgutes dienenden Teil des Läufers, etwa ein mit Schlagrippen besetztes Flügelrad, anordnen, um auf diese Weise eine Nachbearbeitung des Arbeitsgutes zu erzielen, die in manchen Fällen wünschenswert ist. Diese Läuferteile bilden gleichzeitig eine Art I,abyrinthdichtung im Verhältnis zum Stator, so daß der Austritt unbearbeiteten Gutes ausgeschlossen ist.
  • Die Zeichnung gibt beispielsweise Ausführungsmöglichkeiten der Erfindung wieder. Im einzelnen zeigt Fig. 1 einen senkrechten Längsschnitt durch eine Vorrichtung, bei welcher die Wirbelkammern nach beiden Seiten hin ofen sind; Fig. 2 entspricht einem waagerechten Querschnitt nach Linie II-II der Fig. 1; Fig. 3 gibt eine Vorrichtung mit gleichzeitiger Nachbearbeitung des Arbeitsgutes wieder durch veränderliche Regelung der Austrittsquerschnitte der Wirbelkammern mit einstellbarer Spaltbildung; Fig. 4 zeigt eine Vorrichtung mit Wirbelkammern, die nur einen einseitigen Austritt aufweisen; Fig. 5 zeigt zum Unterschied zu der Ausführung nach Fig. 1 nach oben und unten geöffnete Einlässe, so daß sich diese Ausführungsform besonders gut zur Durchmischung von Stoffen eignet, deren spezifische Gewichte große Unterschiede aufweisen; Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung, bei der der Pumpenläufer zwecks gleichzeitiger Nachbearbeitung des Arbeitsgutes mit einer Schlitzscheibe versehen ist; Fig. 7 entspricht einer Draufsicht auf Fig. 6, in Pfeilrichtung VII gesehen; Fig. 8 veranschaulicht konisch erweiterte Wirbelkammern; Fig. 9 entspricht einem Querschnitt nach der Linie IX-IX der Fig. 8; Fig. 10 gibt eine Ausführungsform wie der, bei der eine Rezirkulation des Arbeitsgutes stattfindet; Fig. 11 entspricht im oberen Teil einem waagerechten Schnitt nach LinieN-X, im unteren Teil einem waagerechten Schnitt nach I,inie XI-XI der Fig. 10.
  • Bei dem in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel handelt es sich um ein zur physikalischen Bearbeitung von Stoffen dienende Vorrichtung, die aus dem umlaufenden Pumpenläufer 1 mit der Antriebswelle 2 besteht. Der Pumpenläufer weist eine Einsaugöffnung 3 für das zu behandelnde Arbeitsgut auf. Der Läufer ist an seinem äußeren Umfang mit Rippen 4 besetzt, die in Fig. 2 als geradlinig verlaufende Flügel erkennbar sind, die aber auch gekrümmt ausgeführt sein können, um entsprechend den Erkenntnissen der Hydrodynamik günstige Strömungsverhältnisse und geringe Verluste aufzuweisen. Um den Pumpenläufer 1 bis 4 liegt der Stator 5, der die Grundform eines nach unten offenen Topfes besitzt, durch dessen Öffnung6 die Antriebswelle2 des Läufers 1 hindurchgeführt ist. Streben 7, die etwa als im Verband drehfeste Zugstangen ausgeführt sind, halten den Stator an seinem Platze. Die verhältnismäßig dick ausgeführte Seitenwand des Stators 5 enthält eine Reihe von durch Rotationsflächen begrenzten, als Wirbelkammern wirksamen Ausnehmungen 8, die bei einfachster Ausführung als zylindrische Ausbohrungen der dicken Seitenwände des Stators 5 ausgeführt sind.
  • Der Durchmesser der die Wirbelkammern 8 begrenzenden Rotationsfläche 9 ist dabei so bestimmt, daß er etwas größer ist als der Abstand der Wirbelkammerachse von der inneren Statorwandung 10. Dadurch bilden sich in der Statorwandung 10 eine Reihe schlitzförmiger Öffnungen 11 mit scharfen Kanten 12. 13 aus, so daß die Kanten 12 bei dem angegebenen Richtungssinn 14 des Läufers 1 bis 4 als schneidend und abschälend wirsame Eintrittskanten arbeiten. Die Schlitze 11 erstrecken sich dabei auf eine Höhe, die kleiner ist als die Höhe der Rippen 4 im Pumpenläufer 1 bis 4. Dagegen verlaufen die Wirbelkammern 8 durch die gesamte Höhe des Stators hindurch. Zwischen dem Pumpenläufer 1 bis 4 und der inneren Statorwandung 10 befindet sich der als Ringspalt ausgebildete Läuferraum 15 der Pumpe. Bestehen die der Behandlung zu untenverfenden Stoffe aus Gasen, so münden in die Einsaugöffnung3 entsprechend angeordnete Gaseinführungsrohre ein, so daß die gasförmige Komponente. gleichgültig, ob sie aus einem oder mehreren Gasen besteht, durch den angesaugten Flüssigkeitsstrom mit erfaßt und auf diese Weise in die Bearbeitungsvorgänge einbezogen wird.
  • Die Wirkungsweise der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Einrichtung ist folgende: Das in einem Behälter befindliche Arbeitsgut wird in dem Läufer 1 bis 4 radial und peripher beschleunigt. Dabei erfolgt bereits im Saugraum 16 des Läufers eine Durebwirbelung und Vormischung des Lautes Beim Austritt aus dem Läufer gelangt das Arbeitsgut in den Ringspalt 15. Dabei treten nochmals Umschichtungen und Drosselungen deshalb auf, weil die Strömungsquerschnitte sprunghaft abnehmen. Nach dieser Durcharbeitung des Arbeitsgutes, die durch entsprechende Bestimmung der Größe des Ringspaltes 15 auf jeden gewünschten Wert gebracht werden kann, tritt das Arheitsgut mit den hohen, durch die Pfeile 17 angedeuteten Strömungsgeschwindigkeiten über die Schlitze 11 in die von den Kotationsflächen 9 begrenzten Ausnehmungen 8 ein, die sich als Wirbelkammern deshalb auswirken. weil das durch die scharfen Kanten 12 in dünner Schicht abgeschälte Arbeitsgut aus der Strömungsrichtung 17 in die Strömungsrichtung 18 umgelenkt wird. Durch die Umsetzung der Strömungsgeschwindigkeit 17 in die Winkelgeschwindigkeit 18 nimmt letztere, da die Erümmungshalbmesser der Rotationsflächen 9 sehr klein sind, äußerst hohe Werte an, die einen geordneten Strömungsverlauf unmöglich machen, so daß es zu den starken Wirbelungen kommt, zu deren Erzeugung die Kammern 8 vorgesehen sind. Die in den Kammern 8 auftretenden Durchwirbelungen reichen im allgemeinen völlig aus, um die L3earbeitung des Arbeitsgutes abzuschließen, zumal dieses oben und unten über die Auslaßquerschnitte 19, 20 aus den Wirbelkammern 8 mit den hohen \\'irbelgeschwindiglieiten 21 austritt. Diese \ETirbelgeschwindigkeiten übertragen sich auf den gesamten Inhalt des Behälters. so daß nach kurzer Zeit der gesamte Behälterinhalt bearbeitet ist.
  • Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 unterscheidet sich von dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 dadurch, daß ein Teil des austretenden Arbeitsgutes einer Nachbearbeitung unterzogen wird. Zu diesem Zweck ist auf dem nahenartigen Ansatz 22 des Stators 5 als Abdeckglied eine Ringscheibe 23 mittels eines Gewindes 24 aufgeschraubt. so daß der Spalt 25 zwisehen den Austrittsöffnungen 19 der Wirbelkammern 8 und der diesem Querschnitt zugewandten Begrenzungsfläche 26 der Ringscheibe 23 veränderlich einstellbar ist. Es erfolgt also eine Umlenkung des austretenden Arbeitsgutes senkrecht zur Achse der Antriebswelle 2 mit einer geringen Neigung nach unten, wie dies die Pfeilrichtung 27 veranschaulicht. Durch entsprechende Ausbildung der Ringscheibe 23 und der Lage der die Austrittsöffnungen enthaltenden Begrenzung 29 des Stators 5 kann man auch jede andere Ablenl;ung. beispielsweise senkrecht zur Achse der Antriebswelle 2 verlaufende Richtung einstellen. Weiter hat man es durch Größe der Einstellung des Spaltes 25 in der Hand, im Arbeitsgut entsprechend hohe Scheerkräfte einzustellen, wobei die Begrenzungsfläche 26 der Ringscheibe 23 auch als Prallfläche wirkt.
  • Bei dem Ausiührungsbeispiel nach Fig. 4 sind die \\ irhelliammern 8 in Richtung zur Antriebswelle 2 nach oben zu geschlossen. so daß nur die nach unten offenen Austrittsquerschnitte 30 der Wirbelkammern vorhanderl sind.
  • Zur Verhinderung des Einsaugens von Flüssigkeit von der Ölerseite her sind bei den Ausführungen nach den Fig. t bis 9 die Schlitze 11 nicht bis zur oberen Austrittsöffnung des Läufers 1 bis 4 durchgeführt. so daß an der mit 31 bezeichneten Ringfläche eine Stauung auftritt. die das Eindringen von Arbeitsgut über den Ouerschnitt 6 und den sich anschließenden Ringspalt 32 verhindert.
  • Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 entspricht demjenigen nach Fig. 1 mit dem Unterschied, daß der Pumpenläufer 1 bis 4 auch auf der oberen Seite Ein- saugöffnungen aufweist, so daß also Arbeitsgut außer durch die untere Einsaugöffnung 3 auch über die Mittelöffnung 6 des Stators 5 und die Öffnungen 33 des Rotors eingesaugt wird. Derartige Ausführungen eignen sich besonders gut zur Bearbeitung von Stoffen, deren spezifischen Gewichte größere Unterschiede aufweisen.
  • Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 und 7 sind im Wege des bei 30 austretenden Arbeitsgutes weitere Nachbearheitungswerkzeuge vorgesehen. Diese bestehen aus einer mit dem Pumpenläufer 1 bis 4 verbundenen Schlitzscheibe 34, deren wirksame Flügel 35 unmittelbar unterhalb des Auslaßquerschnittes 30 umlaufen. Das bei 30 austretende Arbeitsgut unterliegt also nochmals kräftigen Prall- und Scheerwirkungen.
  • Das Ausführungsbeispiel nach den Fig. 8 und 9 entspricht demjenigen nach Fig. 4 mit dem Unterschied, daß die Wirbelkammern 36 eine hohlkegelige Begrenzung 37 aufweisen, so daß die Geschwindigkeit des Arbeitsgutes zu den Austrittsquerschnitten 38 zu abnimmt. Dadurch entstehen Stauwirkungen in den Wirbelkammern 36, die Rückwirkungen auf die Vorgänge im Ringspalt 15 haben.
  • Die Fig. 10 und 11 zeigen eine Ausführung des Gerätes. bei der eine kräftige Rezirkulation des Arbeitsgutes erfolgt. Die von unten ankommende Antriebswelle 39 trägt den Pumpenläufer 40 mit den Rippen 41. Der Stator 42 enthält wieder die als Wirbelkammern wirksamen Ausnehmungen 43 in Form zylindrischer Bohrungen. Ein dem Stator zugehöriger Deckel 44 schließt den Stator so nach oben ab, daß eine ringformig-konkave Ausnehmung 45 im Statordeckelstück 44 die Austrittsquerschnitte 46 der Wirbelkammern 43 überdeckt. Gleichzeitig bildet das Statordeckelstück 44 den Zuführungsstutzen 47 für das Arbeitsgut. In die Wirbelkammern 43 sind die nach Art von Spitzkegeln ausgeführten Einsatzkörper 48 eingesetzt, so daß Wirbel räume entstehen. die außen von einem Zylindermantel, innen von einem Regelmantel begrenzt sind. Zwischen den die Wirbelkammern 43 bildenden Bohrungen befinden sich weitere Bohrungen 49, die zur Abführung bereits bearbeiteten Arbeitsgutes dienen. Die Bohrungen 49 münden in einen ringförmigen Sammelraum 50, der im Statorunterteil 51 vorgesehen ist, wobei dieser Statorunterteil gleichzeitig die Stopfbüchse 52 für die Antriebswelle 39 mit der Stopfbüchsenbrille 53 ummantelt. Im Statorunterteil 51 ist ein Auslaß 54 für das fertighearbeitete Arbeitsgut vorgesehen. Tu dem ringförmigen Sammelraum 50 läuft ein Flügelrad 55 des Pumpenläufers 40 um. Das Flügelrad 55 ist mit Schlagrippen 56 besetzt, um zu erreichen, daß das aus den Bohrungen 49 in den Sammelraum 50 übertretende Arbeitsgut einer nochmaligen Bearbeitung unterzogen wird. Der Pumpenläufer 40 ist auf seiner Unterseite labyrinthmäßig ausgebildet, um zu verhindern, daß das Arbeitsgut aus dem Sammelraum 50 zur Stopfbüchsenanordnung gelangen kann. Dadurch. daß der Auslaß 54 den tiefstgelegenen Hohlraum bildet, der mit den Hohlräumen 50, 49 und 45 in Verbindung steht, kann sich die Vorrichtung selbsttätig entleeren.
  • Die Wirkungsweise des Gerätes nach den Fig. 10 und 11 ist folgende: Die zu behandelnden Stoffe treten durch den Zuführungsstutzen 47 drucklos oder unter Druck in die Vorrichtung ein. Das Arbeitsgut wird hierauf von den Rippen 41 des Pumpenläufers 40 erfaßt und in den Ringspalt 60 zwischen Pumpenläufer und dem Stator 42, 44, 51 geschleudert. Über die sich anschließenden Schlitze 61 in der Statorwand mit den scharfen Eintrittskanten 62 gelangt das Arbeitsgut in die Wirbelkammern 43. Das über die Querschnitte 46 in den Raum 45 übertretende Arbeitsgut strömt dann zum groPaen Teil wieder in den Saugraum 63 des Pumpenläufers ein, so daß es im Wege der Rezirkulation wieder von den Rippen 41 des Läufers erfaßt und nochmals durch die Wirbelkammern 43 getrieben wird.
  • Lediglich ein geringer Teil des Arbeitsgutes kann aus dem Raum 45 in die Bohrungen 49 übertreten, so daß es in den Bereich der Schlagrippen 56 kommt. Nachdem es durch diese nochmals erfaßt und bearbeitet worden ist, gelangt es in den ringförmigen Sammelraum 50 und von hier aus in den Auslaß 54.
  • Im Gerät nach den Fig. 10 und 11 tritt also eine mehrfach nacheinander geschaltete Behandlung des Arbeitsgutes ein, wobei man es durch Bemessung der Querschnittsverhältnisse, insbesondere des Raumes 45 im Verhältnis zum Gesamtquerschnitt der Bohrungen 49, aber auch des Sammelraumes 50 in der Hand hat, das Gut so lange in dem Bearbeitungswerkzeug rezirkulieren lassen zu können, wie dies mit Rücksicht auf den Bearbeitungsgrad erforderlich ist.
  • Es liegt im Wesen der Erfindung, daß sie in gegenüber den Ausführungsbeispielen mannigfach abgewandelter Form verwirklicht werden kann. So ist es nicht notwendig, daß die Wirbelkammern durch einheitlich ausgebildete Rotationsflächen begrenzt sind. Man könnte die Wirbelkammerbegrenzungen auch als Rotationsflächen mit verschiedener Neigung ausbilden.
  • Beispielsweise bestände die Möglichkeit, den Mittelteil jeder Wirbelkammer als einen Hohlzylinder, die beiden Enden dagegen durch Hohlkegel auszubilden, wobei die Neigungen der Kegelmäntel gleich- oder entgegengerichtet sein können. Auch ist es nicht erforderlich, daß die Rotationsfläche ebenmäßig verläuft. Sie könnte auch kurvenmäßig ausgebildet sein. Auch kann die Rotationsfläche mit verschiedenen Abständen von der Wirbelkammerachse verlaufen, so daß die Wirbelkammern stufenartige Vorsprünge und Erweiterungen aufweisen würden.
  • An die Stelle der zur Nachbearbeitung dienenden Mittel könnten auch solche treten, die eine Vorbearbeitung des Gutes durchführen. Das könnte beispielsweise dadurch geschehen, daß in dem als Ringspalt ausgebildeten Läuferraum zwischen Rotor und Stator feststehende Ringstücke mit düsenartigen Durchlässen, Spalten Schlitzen, Löchern usw. vorgesehen werden, oder es besteht die weitere Möglichkeit, diese Ringstücke mit Schlagrippen oder sonstigen, zur Vorbearbeitung des Gutes führenden Vorsprüngen zu besetzen, wobei die Vorsprünge selbst Durchlässe für das Arbeitsgut aufweisen, wenn diese Durchlässe nicht zwischen den Vorsprüngen oder dadurch vorgesehen sind, daß das Arbeitsgut durch völlig geschlossene Ausbildung des Schlagringes axial abgelenkt und unter enger Spaltbildung um das Einsatzringstück herum getrieben wird.
  • PATENTANSPRtJCHE 1. Verfahren zur physikalischen Bearbeitung, wie Mischen, Rühren, Verteilen, Zerkleinern, Zerreiben, Emulgieren, Dispergieren, Homogenisieren, von Flüssigkeiten unter sich oder in Verbindung mit Feststoffen und/oder Gasen, bei dem das Arbeitsgut mittels umlaufender Flächen radial und peripher beschleunigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Verhältnis zur Masse des beschleunigten Arbeitsgutes dünne Schichten aus diesem unter Auftreten entsprechend hoher Scherkräfte abgeschält, die so erzeugten dünnen Schichten unabhän- gig von der Verwirbelung der anderen abgeschälten Schichten für sich verwirbelt und die Wirbelströme wieder zur Masse des Arbeitsgutes vereinigt werden.

Claims (1)

  1. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das beschleunigte Arbeitsgut Wirbelräumen zugeführt wird, die an den Beschleunigungsraum radial angeschlossen, durch Rotationsflächen begrenzt und in Richtung der Erzeugenden der Rotationsflächen langgestreckt sind.
    3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Arbeitsgut aus den Wirbel räumen nach beiden Richtungen abgeführt wird.
    4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil des Arbeitsgutes nach dem Austritt aus den Wirbelräumen abgezweigt und den Wirbelräumen erneut zugeführt wird.
    5. Vorrichtung zur Durchführung von Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Stator (5; 42) einer Umlaufpumpe, vorzugsweise einer Kreiselpumpe, in Richtung deren Antriebswelle (2; 39) verlaufende, durch Rotationsflächen begrenzte, als Wirbelkammern wirksame Ausnehmungen (8; 36; 43) angeordnet sind, die mit dem Läuferraum (15; 60) der Pumpe über auf das Arbeitsgut abschälend wirkende Schlitze (11; 61) in der Statorwandung (10; 63) in Verbindung stehen.
    6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der in einer Ebene senkrecht zur Antriebswelle (2) gemessene Abstand einer Wirbelkammerachse, um welche die eine Wirbelkammer (8) begrenzende Rotationsfläche (9) läuft, von der an den Pumpenläufer angrenzenden Statorwand kleiner ist als der Abstand der Wirbelkammerachse von der Rotationsfläche (9), so daß in der Statorwand die Schlitze (11; 61) unter Bildung scharfer Kanten (12, 13; 62) auftreten.
    7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Schlitze (11; 61) kleiner ist als die in gleicher Richtung gemessene Höhe der Rippen (4) des Pumpenläufers.
    8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine axial verstellbare Ringscheibe (23) als Abdeckglied für die Austrittsöffnungen (19) der Wirbelkammern (8) angeordnet ist (Fig. 3).
    9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Abdeckglied eine Schlitzscheibe (34, 35) am Pumpenläufer (1 bis 4) befestigt ist (Fig. 6, 7).
    10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Pumpenläufer (40, 41) am Umfang seines unteren Teils mit einem mit Schlagrippen (56) besetzten Flügelrad (55) versehen ist, das in einem ringförmigen Sammelraum (50) des Stators umläuft (Fig. 10, 11).
    11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Wirbelkammern (36) von Rotationsflächen begrenzt sind, die Hohlkegelmäntel darstellen (Fig. 8, 9).
    12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 9 und 11, gekennzeichnet durch Anordnung von Einsatzkörpern (48) in den Wirbelkammern (43; Fig.10, 11).
    13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß zur erneuten 109 579d391 Zuführung des Arbeitsgutes zu den Wirbelkammern (43) der Pumpenläufer (40, 41) durch einen Statordeckel (44) mit Zuführungsstutzen (47) für das Arbeitsgut abgedeckt ist (Fig. 10).
    14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zur Abführung von Arbeitsgut zwischen den Wirbelkammern (43) liegende Bohrungen (49) dienen, die in den ring- förmigen Sammelraum (50) des Pumpenläufers (40, 41) münden.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 576 528, 449 091; britische Patentschrift Nr. 247 451; USA.-Patentschrift Nr. 2 706 622.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4463583A (en) * 1981-08-08 1984-08-07 Eduard Kusters Apparatus for applying foam
DE102008022355A1 (de) * 2008-05-06 2009-11-19 Axel Wittek Rotor-Stator-System zum Herstellen von Dispersionen

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB247451A (en) * 1925-06-25 1926-02-18 Paul Lenart Improvements in apparatus for mixing granular substances and liquids
DE449091C (de) * 1926-01-12 1927-09-01 Karl Foerster Kreiselruehrer
DE576528C (de) * 1930-10-30 1933-05-12 Paul Lenart Mischvorrichtung
US2706622A (en) * 1952-11-25 1955-04-19 Staaf Gustaf Adolf Mixing or stirring apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB247451A (en) * 1925-06-25 1926-02-18 Paul Lenart Improvements in apparatus for mixing granular substances and liquids
DE449091C (de) * 1926-01-12 1927-09-01 Karl Foerster Kreiselruehrer
DE576528C (de) * 1930-10-30 1933-05-12 Paul Lenart Mischvorrichtung
US2706622A (en) * 1952-11-25 1955-04-19 Staaf Gustaf Adolf Mixing or stirring apparatus

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4463583A (en) * 1981-08-08 1984-08-07 Eduard Kusters Apparatus for applying foam
DE102008022355A1 (de) * 2008-05-06 2009-11-19 Axel Wittek Rotor-Stator-System zum Herstellen von Dispersionen
US9527048B2 (en) 2008-05-06 2016-12-27 Axel Wittek Rotor-stator system for the production of dispersions

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