EP0801974B1 - Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren eines fliessfähigen Guts - Google Patents

Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren eines fliessfähigen Guts Download PDF

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EP0801974B1
EP0801974B1 EP97106280A EP97106280A EP0801974B1 EP 0801974 B1 EP0801974 B1 EP 0801974B1 EP 97106280 A EP97106280 A EP 97106280A EP 97106280 A EP97106280 A EP 97106280A EP 0801974 B1 EP0801974 B1 EP 0801974B1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
stator
shut
dispersing
container
homogenising
Prior art date
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Expired - Lifetime
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EP97106280A
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English (en)
French (fr)
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EP0801974A1 (de
Inventor
Rainer Dr. Dipl.-Ing. Krebs
Wilfried Paschek
Uwe Dipl.-Ing. Schmidt
Jürgen Dipl.-Ing. Spitz
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Haagen & Rinau Mischtechnik GmbH
Original Assignee
Haagen & Rinau Mischtechnik GmbH
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Publication date
Application filed by Haagen & Rinau Mischtechnik GmbH filed Critical Haagen & Rinau Mischtechnik GmbH
Publication of EP0801974A1 publication Critical patent/EP0801974A1/de
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Publication of EP0801974B1 publication Critical patent/EP0801974B1/de
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • B01F25/60—Pump mixers, i.e. mixing within a pump
    • B01F25/64—Pump mixers, i.e. mixing within a pump of the centrifugal-pump type, i.e. turbo-mixers
    • B01F25/642—Pump mixers, i.e. mixing within a pump of the centrifugal-pump type, i.e. turbo-mixers consisting of a stator-rotor system with intermeshing teeth or cages

Definitions

  • the invention relates to a device for homogenizing and / or dispersing a flowable material, which in particular for the production of viscous and semi-solid products, such as ointments, pastes, gels or dough in the field of pharmacy, chemistry, cosmetics or the food industry is.
  • EP 0 204 294 B1 describes a device for homogenizing and / or dispersing a flowable material with a container known, in the bottom area of a homogenizing and dispersing device is provided with a rotor / stator arrangement, which each have through openings through which the Rotor suctioned material is driven outwards and into one of a housing enclosed product space radially outside the Stator exits.
  • the lifting and lowering device for the plate is carried out sealingly through the bottom of the container.
  • This Seals can be difficult, and one is additional auxiliary energy to operate the lifting and lowering device required.
  • the sealing bushings also tend to Product deposits, which lead to a risk of contamination to lead. Due to the intended lifting and lowering device separate devices for the suction of additives, such as Powder or the like, in the suction zone of the homogenizing and Dispersing device can be provided, which is structurally relative is complex.
  • EP 0 290 033 describes a homogenizer for the production of flowable products known, in the bottom of the container a plate is arranged in the middle, one Access opening for the rotor / stator arrangement underneath having. Between the rim of the plate and the bottom of the container an annular gap with a small cross-section is always provided, which acts as a throttle opening. Since this annular gap also do not close when mixing and homogenizing the flow the pumping capacity is reduced by leakage losses. Since the annular gap must have a small cross section, highly viscous products cannot pass through this annular gap Containers are returned near its bottom.
  • this annular gap causes difficulties in cleaning the Device, and there are also difficulties with cleaning a shut-off device in the area of a product outlet downstream and radially outside the rotor / stator arrangement. Switching takes place by means of this shut-off device for continuous operation and internal circulation.
  • the invention aims to overcome the difficulties described above and in particular under Overcoming sealing problems and possible contamination risks a device for homogenizing and / or dispersing to provide a flowable good that is constructive a simple and reliable way of switching of internal circulation mixing or homogenization and Flow mixing and homogenization as far as possible Energy-saving way allowed and a residue-free enables automatic cleaning of the entire device.
  • this is a device for homogenizing and / or dispersing a flowable material with a Containers provided, in the bottom area of which a homogenizing and dispersing device with a rotor / stator arrangement is provided, which each have through openings, through the material sucked in by the rotor is driven outside and radially into a product space enclosed by a housing exits outside the stator, with a shut-off device in Open an internal circulation mixing or homogenization with return of the goods to the nearby container its bottom and in the closed position a flow mixing and homogenization, if necessary by means of pumping (external Circulation) allowed.
  • shut-off device can be rotated centrally on the stator mounted disc, which has recesses on the outer peripheral edge has which with circumferential recesses on the stator in the open position align and by rotating the disc in the closed position are closed.
  • the peripheral recesses are preferably the Disc and / or the stator arranged regularly.
  • the shut-off device according to the invention a switch from continuous operation, that is, with flow mixing and homogenization, and internal circulation, that is, circulation mixing or homogenization without the Implementation of mechanical power transmission elements the device for homogenizing and / or dispersing or Containers possible, so that sealing problems are more effective avoid. Also the actuation of the shut-off device is Switchover free from any danger of any of this caused contamination. Therefore, the invention Device also reliably and residue-free automatically clean overall. In addition, deposits can be found and avoid crust formation as all parts of the Homogenizing and dispersing device of the goods constantly and are sufficiently washed.
  • shut-off device is near the floor arranged of the container. This enables the Product flow in continuous operation as close as possible the exit point to the container is blocked off.
  • the rotatable disc has on the circumference, preferably regularly, arranged and in the following the exit from the rotor / stator arrangement Ridges projecting through the product space, through which the shut-off device can be brought into their open and closed positions and each in this is durable.
  • an actuation of the shut-off device is open hydrodynamic possible because of a certain angular momentum Gutstrom emerging from the stator on the circumference the webs attached to the rotatable disc. This will the shut-off device in its respective open position or Locked position held reliably. If the direction of rotation of the Rotor of the rotor / stator arrangement is reversed, so the Direction of action of the angular momentum reversed and the rotatable disc is in the corresponding other position by the flow forces of the crop flow and held in it.
  • Permanent magnets attached, which with an outside of the Collaborate housing arranged ring with permanent magnets such that opposing permanent magnets attract and thereby give the disc a torque without contact.
  • the product flow is tangential to a deflection device Bottom of the container returned to the container.
  • This allows the returned to the tank during internal circulation
  • Product stream from the intake stream of the homogenizing and dispersing device, which is centered in the bottom area of the container is directed to be separated.
  • Short circuit currents between the product stream returned to the interior of the container and the Leave the suction area of the homogenizing and dispersing device avoid yourself.
  • this deflection device also allows that the product flow from the rotor of the rotor / stator arrangement given angular momentum is reduced before the product flow in the Container is returned during internal circulation. This allows unfavorable rotational flows of the Avoid material flow inside the container.
  • one Feeder for additives such as powder
  • one Powder suction device in the homogenizing and dispersing device integrate. This is the case with the invention Device in the suction area of the homogenizing and Dispersing device opening and penetrating the stator Suction pipe for supplying liquids, powders or the like, provided to prevent deposits in the feed area a defined leakage gap between the pressure and the Has suction side of the homogenizing and dispersing device.
  • a device designated overall by 1 for Homogenize and / or disperse a flowable material explained.
  • This includes a schematically indicated container 2, in the bottom area 3 of which a total of 4 Homogenizing and dispersing device, preferably below the bottom region 3 of the container 2 is arranged.
  • the homogenization round Dispersing device 4 comprises a rotor 5, which is firmly connected to a shaft 6, which is not one Motor shown is driven, which is preferred in the illustration in Figure 1 is provided below.
  • the Rotor 5 forms several and not distributed in the circumferential direction Through openings shown in more detail for the flowable material.
  • the homogenizing and dispersing device 4 comprises one Stator 7, which is stationary on the container 2 in the bottom region 3 is provided.
  • the stator 7 has also not shown Through openings for the flowable goods.
  • the flowable good is, as illustrated by an arrow A in Figure 1, from above in the central area of the homogenizing and dispersing device 4 in the suction area through the stator 7 and is then by the arrangement comprising the rotor 5 and the stator 7 of the Homogenizing and dispersing device 4 and those present there Passages radially outward to the pressure area 9 in driven a product space 10, which from a housing 11 is enclosed.
  • a passage gap 12 (see left side in Figure 1) formed, which has a deflection device 13, the is integrally formed on the stator 7 in the example shown which with open passage gap 12 in the internal circulation operation the product flow tangential to the bottom region 3 of the container 2 in the same after passing through the homogenizing and Dispersing device 4 is conveyed back.
  • This passage gap 12 is associated with a shut-off device 14, which a Disc 15 rotatably mounted centrally on the stator 7.
  • disk 15 preferably has a regular circumferential edge arranged recesses 16, and on the peripheral edge of the stator 7 are also not shown, preferably regularly, arranged circumferential recesses provided.
  • the recesses 16 of the disc 15 are aligned the associated recesses on the peripheral edge of the stator 7, so that the passage gap 12 is released, and the crop flow after passing through the homogenizing and dispersing device 4 and out of the product space 10 at the pressure area 9 the aligned recesses 16 and the deflection device 13 tangential to the bottom region 3 of the container 2 and Passage gap 12 is conveyed back to the container to a internal circulation operation.
  • the rotatable disc 15 on the circumference, preferably regularly arranged, and in the Product space 10 projecting webs 17.
  • hydrodynamic actuation of the shut-off device 15 strikes from the homogenizing and dispersing device 4 emerging product stream with a certain angular momentum on the Web 17, so that depending on the direction of rotation of the rotor 5 by means of the action of the webs 17 by the product stream the disk 15 reliably in the example in FIG 1 open position shown is held.
  • the shut-off device 14 occupies its closed position.
  • This closed position is then a continuous operation if necessary external circulation realized in which the Gutstrom over a Outlet 18 leaves the device, and for example to one Collection container (not shown) is promoted, or by means of a pumping line at a greater height into container 2 in turn is initiated in the event of external revolution.
  • the closed position is also the disc 15 by the product flow, which meets the webs 17, held reliably.
  • the shut-off device is adjusted 14 in their open position and in their closed position in a hydrodynamic way.
  • FIG. 1 With 20 in Figure 1 is a device for additional introduction an additive, for example in the form of a powder suction 21 shown. Of course, other liquid ones can also be used or solid substances or mixtures thereof in the same or be forwarded in a similar manner.
  • the supply line is in the Suction area 8 of the homogenizing and dispersing device 4.
  • This device 20 for the additional introduction of an additive, such as powder or the like includes, inter alia, an in the Homogenizing and dispersing device 4 integrated suction pipe 22.
  • the suction pipe 22 passes through the stator 7 in one area above the rotor 5 and is sealed there. This intake pipe 22 opens into the suction area 8 of the homogenizing and Dispersing device 4.
  • This suction pipe 22 has a leakage gap 23 between the suction area 8 and the pressure area 9, formed by the product space 10 and the homogenizing and Dispersing device 4. Through this defined leakage gap 23 becomes a targeted leakage flow between the pressure area 9 and the suction area 8 of the homogenizing and dispersing device 4 maintained to the device 20 for additional additive to keep deposits free, when a suction valve of this device 20 is closed is. This can contaminate the additional Avoid adding additives by suction.
  • the invention is not based on the above described details limited, but there are numerous Changes and modifications possible, the expert in If necessary, will meet without the inventive concept leave.
  • the arrangement and storage of the rotatable disc 15 in a different way than shown be realized. It is essential, however, that one through a fixed plate and a plate that can be rotated for this purpose or disc 15 at the exit area for the return in Area of the bottom 3 of the container 2 a shut-off device 14 receives which has a passage gap for switching from Seal continuous operation and internal circulation operation or can release.
  • the switchover is made to if possible energy-saving way with a short switching distance, for example by only slightly turning the rotatable disc with regard to a solid plate or a corresponding training of the stator 7.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Permanent Field Magnets Of Synchronous Machinery (AREA)
  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
  • Food-Manufacturing Devices (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren eines fließfähigen Guts, welche insbesondere zur Herstellung von viskosen und halbfesten Produkten, wie Salben, Pasten, Gele oder Teige auf dem Gebiet der Pharmazie, der Chemie, der Kosmetik oder der Lebensmittelindustrie bestimmt ist.
Aus EP 0 204 294 B1 ist eine Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren eines fließfähigen Guts mit einem Behälter bekannt, in dessen Bodenbereich eine Homogenisier- und Dispergiereinrichtung mit einer Rotor/Stator-Anordnung vorgesehen ist, welche jeweils Durchtrittsöffnungen haben, durch die das vom Rotor angesaugte Gut nach außen getrieben wird und in einen von einem Gehäuse umschlossenen Produktraum radial außerhalb des Stators austritt. Zur Umschaltung von einer Umwälzhomogenisierung bzw. -Durchmischung oder einer internen Umwälzung und einer Durchflußhomogenisierung bzw. -Durchmischung und umgekehrt ist eine Absperreinrichtung bzw. eine Schließvorrichtung für eine Austrittsöffnung für das Gut im Bereich des Behälterbodens radial außerhalb des Stators vorgesehen, welche einen die Austrittsöffnung überdeckenden Teller und eine Hub-und Senkeinrichtung für den Teller aufweist. Die Hub- und Senkeinrichtung für den Teller ist dichtend durch den Boden des Behälters durchgeführt. Diese Dichtungen können Schwierigkeiten bereiten, und zudem ist eine zusätzliche Hilfsenergie zum Betreiben der Hub- und Senkeinrichtung erforderlich. Die dichtenden Durchführungen neigen auch zu Produktablagerungen, welche zu einer Kontaminierungsgefahr führen. Aufgrund der vorgesehenen Hub- und Senkeinrichtung müssen gesonderte Einrichtungen für die Einsaugung von Additiven, wie Pulver oder dergleichen, in die Ansaugzone der Homogenisier- und Dispergiereinrichtung vorgesehen sein, was konstruktiv relativ aufwendig ist.
Ferner ist beispielsweise aus EP 0 290 033 ein Homogenisator für die Herstellung fließfähiger Produkte bekannt, bei dem im Behälterboden mittig ein Teller ortsfest angeordnet ist, der eine Zutrittsöffnung für die darunter befindliche Rotor/Stator-Anordnung aufweist. Zwischen dem Tellerrand und dem Behälterboden ist ständig ein Ringspalt mit einem geringen Querschnitt vorgesehen, welcher als Drosselöffnung wirkt. Da sich dieser Ringspalt auch bei der Durchflußdurchmischung und -Homogenisierung nicht schließen läßt, wird die Umpumpleistung durch Leckageverluste herabgesetzt. Da der Ringspalt einen geringen Querschnitt haben muß, können hochviskose Produkte über diesen Ringspalt nicht in den Behälter in der Nähe seines Bodens zurückgefördert werden. Auch bereitet dieser Ringspalt Schwierigkeiten bei der Reinigung der Vorrichtung, und es ergeben sich auch Schwierigkeiten hinsichtlich der Reinigung eines Absperrorgans im Bereich eines Produktauslasses stromabwärts und radial außerhalb der Rotor/Stator-Anordnung. Mittels dieses Absperrorgans erfolgt die Umschaltung für den Durchlaufbetrieb und den internen Umwälzbetrieb.
Ferner gibt es noch eine Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren eines fließfähigen Guts (DE-GM 84 28 385.8), bei der im Behälterboden mittig heb- und senkbar die Homogenisier- und Dispergiereinrichtung angeordnet ist. Bei angehobener Homogenisier- und Dispergiereinrichtung läßt sich eine interne Umwälzung und bei abgesenkter Homogenisier- und Dispergiereinrichtung ein Durchlaufbetrieb verwirklichen. Hierbei muß aber die gesamte Homogenisier- und Dispergiereinrichtung mit entsprechenden zusätzlichen Hilfsmitteln angehoben und abgesenkt werden, was konstruktiv äußerst aufwendig ist.
In der Beschreibung und den Ansprüchen wird von "Durchlaufbetrieb" gesprochen, wenn eine Durchflußdurchmischung und -Homogenisierung verwirklicht wird und gegebenenfalls eine externe Umwälzung erfolgt und die Absperreinrichtung geschlossen ist, und von einer "internen Umwälzung" oder einem "internen Umwälzbetrieb", wenn eine Umwälzdurchmischung bzw. -Homogenisierung verwirklicht wird, bei der die Absperreinrichtung offen ist und der Produktstrom nach dem Durchgang durch die Homogenisier- und Dispergiereinrichtung unmittelbar in den Behälter zurückgefördert wird.
Demgegenüber zielt die Erfindung darauf ab, unter Überwindung der zuvor geschilderten Schwierigkeiten und insbesondere unter Überwindung von Dichtungsproblemen und möglichen Kontaminierungsgefahren eine Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren eines fließfähigen Guts bereitzustellen, welche auf konstruktiv einfache und betriebszuverlässige Weise eine Umschaltung von interner Umwälzdurchmischung bzw. -Homogenisierung und Durchflußdurchmischung und -Homogenisierung auf möglichst energiesparende Weise gestattet und eine rückstandsfreie automatische Reinigung der Gesamtvorrichtung ermöglicht.
Nach der Erfindung wird hierzu eine Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren eines fließfähigen Guts mit einem Behälter bereitgestellt, in dessen Bodenbereich eine Homogenisier- und Dispergiereinrichtung mit einer Rotor/Stator-Anordnung vorgesehen ist, welche jeweils Durchtrittsöffnungen haben, durch die das vom Rotor angesaugte Gut nach außen getrieben wird und in einen von einem Gehäuse umschlossenen Produktraum radial außerhalb des Stators austritt, wobei eine Absperreinrichtung in Offenstellung eine interne Umwälzdurchmischung bzw. -Homogenisierung mit Rückförderung des Guts in den Behälter in der Nähe seines Bodens und in Schließstellung eine Durchflußdurchmischung und -Homogenisierung gegebenenfalls mittels Umpumpen (externe Umwälzung) gestattet. Diese Vorrichtung zeichnet sich dadurch aus, daß die Absperreinrichtung eine zentrisch am Stator drehbar gelagerte Scheibe umfaßt, welche am Außenumfangsrand Ausnehmungen hat, welche mit Umfangsausnehmungen am Stator in Offenstellung fluchten und durch Verdrehung der Scheibe in Schließstellung geschlossen sind. Vorzugsweise sind die Umfangsausnehmungen der Scheibe und/oder des Stators regelmäßig angeordnet.
Dank der erfindungsgemäßen Auslegung der Absperreinrichtung ist eine Umschaltung vom Durchlaufbetrieb, das heißt mit Durchflußdurchmischung und -Homogenisierung, und internem Umwälzbetrieb, das heißt Umwälzdurchmischung bzw. -Homogenisierung ohne die Durchführung von mechanischen Kraftübertragungselementen durch die Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren oder den Behälter möglich, so daß sich Dichtungsprobleme wirksamer vermeiden lassen. Auch ist die Betätigung des Absperrorgans zur Umschaltung frei von jeglicher Gefahr einer hierdurch möglicherweise bewirkten Kontaminierung. Daher läßt sich die erfindungsgemäße Vorrichtung auch auf zuverlässige Weise rückstandsfrei und automatisch insgesamt reinigen. Ferner lassen sich Stoffablagerungen und Krustenbildungen vermeiden, da alle Teile der Homogenisier- und Dispergiereinrichtung vom Gut ständig und ausreichend umspült sind. Neben einer schnellen Umschaltung vom Durchlaufbetrieb und internen Umwälzbetrieb wird Dank der Absperreinrichtung nach der Erfindung auch dieser Umschaltvorgang mit äußerst geringen Hilfsenergien verbunden verwirklicht. Da die Ausnehmungen am Außenumfangsrand der Scheibe der Absperreinrichtung entsprechend den Umfangsausnehmungen am Stator zugeordnet sind, reicht eine geringfügige Verdrehbewegung der zentrisch am Stator drehbar gelagerten Scheibe aus, um entweder die Absperreinrichtung in Schließstellung zu bringen, in der die Ausnehmungen geschlossen sind, oder in eine Offenstellung zu bringen, in welcher die zugeordneten Ausnehmungen fluchten, so daß sich ein interner Umwälzbetrieb mit Rückförderung in den Behälter verwirklichen läßt. Da in der Schließstellung der Absperreinrichtung kein Gut durchgehen kann, lassen sich Leckageverluste beim Durchlaufbetrieb zuverlässig vermeiden, und die Umpumpleistung steht uneingeschränkt für den Durchlaufbetrieb zur Verfügung. Ferner läßt sich die Absperreinrichtung in der Offenstellung ohne Schwierigkeiten zuverlässig reinigen, und dank der erfindungsgemäßen Auslegung der Absperreinrichtung besteht auch keine Gefahr von Ablagerungen in deren Wirkbereich.
Insbesondere ist die Absperreinrichtung in der Nähe des Bodens des Behälters angeordnet. Hierdurch wird ermöglicht, daß der Produktfluß beim Durchlaufbetrieb zuverlässig möglichst nahe an der Austrittsstelle zum Behälter abgesperrt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform hat die drehbare Scheibe am Umfang, vorzugsweise regelmäßig, angeordnete und in den sich an den Austritt aus der Rotor/Stator-Anordnung anschließenden Produktraum ragende Stege, durch welche die Absperreinrichtung in ihre Offen- und Schließstellung bringbar und jeweils in dieser haltbar ist. Somit ist eine Betätigung der Absperreinrichtung auf hydrodynamische Weise möglich, da der mit einem gewissen Drehimpuls aus dem Stator austretende Gutstrom auf die auf dem Umfang der drehbaren Scheibe angebrachten Stege trifft. Hierdurch wird die Absperreinrichtung in ihrer jeweiligen Offenstellung oder Schließstellung zuverlässig gehalten. Wenn die Drehrichtung des Rotors der Rotor/Stator-Anordnung umgekehrt wird, so wird die Wirkrichtung des Drehimpulses umgekehrt und die drehbare Scheibe wird in die entsprechende andere Stellung durch die Strömungskräfte des Gutflusses gebracht und in dieser festgehalten.
Bei einer alternativen Ausführungsform sind an den Stegen Permanentmagnete angebracht, welche mit einem außerhalb des Gehäuses angeordneten Ring mit Permanentmagneten derart zusammenarbeiten, daß sich gegenüberstehende Permanentmagnete anziehen und hierdurch berührungslos der Scheibe ein Drehmoment erteilen. Somit erfolgt durch Verdrehen des außerhalb des Gehäuses angeordneten Rings eine berührungslose Umschaltung zwischen Durchlaufbetrieb und internem Umwälzbetrieb.
Zur Steigerung der Durchmischung beim internen Umwälzbetrieb wird der Produktstrom mittels einer Umlenkeinrichtung tangential zum Behälterboden in den Behälter zurückgeleitet. Hierdurch kann der in den Behälter beim internen Umwälzbetrieb zurückgeleitete Produktstrom vom Ansaugstrom der Homogenisier- und Dispergiereinrichtung, welcher zentrisch im Bodenbereich des Behälters gerichtet ist, getrennt werden. Kurzschlußströmungen zwischen dem in das Innere des Behälters zurückgeleiteten Produktstrom und dem Ansaugbereich der Homogenisier- und Dispergiereinrichtung lassen sich vermeiden. Ferner gestattet diese Umlenkeinrichtung auch, daß der vom Rotor der Rotor/Stator-Anordnung dem Produktstrom erteilte Drehimpuls abgebaut wird, bevor der Produktstrom in den Behälter beim internen Umwälzbetrieb zurückgeleitet wird. Hierdurch lassen sich ungünstige Rotationsströmungen des Gutstroms im Behälterinneren vermeiden.
Da ferner bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine heb- und senkbaren Absperreinrichtungen vorhanden sind, läßt sich eine Zufuhreinrichtung für Additive, wie Pulver, insbesondere eine Pulveransaugeinrichtung in die Homogenisier- und Dispergiereinrichtung integrieren. Hierzu ist bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ein in den Ansaugbereich der Homogenisier- und Dispergiereinrichtung mündendes und den Stator durchsetzendes Ansaugrohr zur Zufuhr von Flüssigkeiten, Pulver oder dergleichen, vorgesehen, welches zur Vermeidung von Ablagerungen im Zufuhrbereich einen definierten Leckagespalt zwischen der Druck- und der Saugseite der Homogenisier- und Dispergiereinrichtung hat.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand von bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Darin zeigt:
Fig. 1
eine vergrößerte Ausschnittsansicht einer Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren eines fließfähigen Guts in einem Behälterbodenbereich,
Fig. 2
eine schematische Draufsicht auf eine drehbare Scheibe einer Absperreinrichtung in Figur 1 unter Zuordnung zum schematisch in gebrochener Linie dargestellten Stator, und
Fig. 3
eine Figur 1 ähnliche vergrößerte Schnittansicht einer Ausführungsvariante einer Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren eines fließfähigen Guts.
In den Figuren der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche Teile mit denselben Bezugszeichen versehen.
An Hand den Figuren 1 und 2 wird eine erste bevorzugte Ausführungsform einer insgesamt mit 1 bezeichneten Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren eines fließfähigen Guts erläutert. Diese umfaßt einen schematisch angedeuteten Behälter 2, in dessen Bodenbereich 3 eine insgesamt mit 4 bezeichnete Homogenisier- und Dispergiereinrichtung, vorzugsweise unterhalb des Bodenbereichs 3 des Behälters 2 angeordnet ist. Die Homogenisierund Dispergiereinrichtung 4 umfaßt einen Rotor 5, welcher fest mit einer Welle 6 verbunden ist, welche von einem nicht näher dargestellten Motor angetrieben wird, welcher vorzugsweise in der Darstellung in Figur 1 weiter unten vorgesehen ist. Der Rotor 5 bildet mehrere in Umfangsrichtung verteilte und nicht näher dargestellte Durchtrittsöffnungen für das fließfähige Gut. Ferner umfaßt die Homogenisier- und Dispergiereinrichtung 4 einen Stator 7, welcher ortsfest am Behälter 2 im Bodenbereich 3 vorgesehen ist. Der Stator 7 hat ebenfalls nicht dargestellte Durchtrittsöffnungen für das fließfähige Gut. Das fließfähige Gut wird, wie mit einem Pfeil A in Figur 1 verdeutlicht, von oben her im Zentralbereich der Homogenisier- und Dispergiereinrichtung 4 im Ansaugbereich über den Stator 7 angesaugt und wird dann durch die Anordnung, umfassend den Rotor 5 und den Stator 7 der Homogenisier- und Dispergiereinrichtung 4 und die dort vorhandenen Durchtrittsöffnungen radial nach außen zum Druckbereich 9 in einen Produktraum 10 getrieben, welcher von einem Gehäuse 11 umschlossen ist. Zwischen dem Stator 7 und dem Bodenbereich 3 des Behälters 2 wird ein Durchtrittsspalt 12 (siehe linke Seite in Figur 1) gebildet, welcher eine Umlenkeinrichtung 13 hat, die beim dargestellten Beispiel an den Stator 7 angeformt ist, durch welche bei offenem Durchtrittsspalt 12 im internen Umwälzbetrieb der Produktstrom tangential zum Bodenbereich 3 des Behälters 2 in denselben nach dem Durchgang durch die Homogenisier- und Dispergiereinrichtung 4 zurückgefördert wird. Diesem Durchtrittsspalt 12 ist eine Absperreinrichtung 14 zugeordnet, welche eine zentrisch am Stator 7 drehbar gelagerte Scheibe 15 umfaßt. Die Scheibe 15 hat nach Figur 2 am Umfangsrand vorzugsweise regelmäßig angeordnete Ausnehmungen 16, und am Umfangsrand des Stators 7 sind ebenfalls nicht näher dargestellte, vorzugsweise regelmäßig, angeordnete Umfangsausnehmungen vorgesehen. Wie aus Figur 1 zu ersehen ist, fluchten die Ausnehmungen 16 der Scheibe 15 mit den zugeordneten Ausnehmungen am Umfangsrand des Stators 7, so daß der Durchtrittsspalt 12 freigegeben ist, und der Gutstrom nach dem Durchgang durch die Homogenisier- und Dispergiereinrichtung 4 und aus dem Produktraum 10 am Druckbereich 9 über die fluchtenden Ausnehmungen 16 und über die Umlenkeinrichtung 13 tangential zum Bodenbereich 3 des Behälters 2 und den Durchtrittsspalt 12 zum Behälter zurückgefördert wird, um einen internen Umwälzbetrieb zu verwirklichen.
Wie ferner aus Figur 1 zu ersehen ist, hat die drehbare Scheibe 15 am Umfang, vorzugsweise regelmäßig angeordnete, und in den Produktraum 10 ragende Stege 17. Bei der in Figur 1 verdeutlichten hydrodynamischen Betätigungsweise der Absperreinrichtung 15 trifft der aus der Homogenisier- und Dispergiereinrichtung 4 austretende Produktstrom mit einem gewissen Drehimpuls auf die Stege 17, so daß in Abhängigkeit von der Drehrichtung des Rotors 5 vermittels der Beaufschlagung der Stege 17 durch den Produktstrom die Scheibe 15 zuverlässig in der beispielsweise in Figur 1 gezeigten Offenstellung gehalten ist. Wird nun die Drehrichtung des Rotors 5 umgekehrt, so bewirkt der aus der Homogenisier- und Dispergiereinrichtung 4 austretende Produktstrom, daß die Stege 17 derart beaufschlagt werden, daß die Scheibe 15 geringfügig verdreht wird, so daß die Ausnehmungen 16 der Scheibe 15 und die Ausnehmungen am Stator 7 nicht mehr fluchten und die Absperreinrichtung 14 ihre Schließstellung einnimmt. In dieser Schließstellung wird dann ein Durchlaufbetrieb gegebenenfalls mit externer Umwälzung verwirklicht, bei dem der Gutstrom über einen Auslaß 18 die Vorrichtung verläßt, und beispielsweise zu einem Sammelbehälter (nicht dargestellt) gefördert wird, oder mittels einer Umpumpleitung in einer größeren Höhe in den Behälter 2 wiederum bei externer Umwälzung eingeleitet wird. In dieser Schließstellung wird die Scheibe 15 ebenfalls durch den Produktstrom, welcher auf die Stege 17 trifft, zuverlässig gehalten. Bei dieser Auslegungsform erfolgt somit die Verstellung der Absperreinrichtung 14 in ihre Offenstellung und in ihre Schließstellung auf hydrodynamische Weise.
Mit 20 ist in Figur 1 eine Einrichtung zum zusätzlichen Einbringen eines Additivs, beispielsweise in Form einer Pulveransaugung 21 gezeigt. Es können natürlich auch andere flüssige oder feste Stoffe oder auch Mischungen hiervon in gleicher oder ähnlicher Weise zugeleitet werden. Die Zuleitung erfolgt in den Ansaugbereich 8 der Homogenisier- und Dispergiereinrichtung 4. Diese Einrichtung 20 zum zusätzlichen Einbringen eines Additivs, wie Pulver oder dergleichen, umfaßt unter anderem ein in die Homogenisier- und Dispergiereinrichtung 4 integriertes Ansaugrohr 22. Das Ansaugrohr 22 durchsetzt den Stator 7 in einem Bereich oberhalb des Rotors 5 und ist dort abgedichtet. Dieses Ansaugrohr 22 mündet in den Ansaugbereich 8 der Homogenisier- und Dispergiereinrichtung 4. Dieses Ansaugrohr 22 hat einen Leckagespalt 23 zwischen dem Ansaugbereich 8 und dem Druckbereich 9, gebildet von dem Produktraum 10 und der Homogenisier- und Dispergiereinrichtung 4. Durch diesen definierten Leckagespalt 23 wird eine gezielte Leckageströmung zwischen dem Druckbereich 9 und dem Ansaugbereich 8 der Homogenisier- und Dispergiereinrichtung 4 aufrechterhalten, um die Einrichtung 20 zum zusätzlichen Einbringen eines Additivs von Ablagerungen freizuhalten, wenn ein Saugventil dieser Einrichtung 20 geschlossen ist. Hierdurch lassen sich Kontaminierungen beim zusätzlichen Zuführen eines Additivs mittels Saugwirkung vermeiden.
Unter Bezugnahme auf die Figur 3 wird eine Ausführungsvariante einer insgesamt mit 1' bezeichneten Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren eines fließfähigen Guts erläutert. Aus Übersichtlichkeitsgründen sind gleiche oder ähnliche Teile wie bei der voranstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen versehen und werden nicht nochmals erläutert.
Als wesentlicher Unterschied zu der Ausführungsform nach Figur 1 besitzen hierbei die Stege 17' Permanentmagnete 30 und außerhalb des Gehäuses 11 ist ein Ring 31 angeordnet, welcher ebenfalls Permanentmagnete 32 umfaßt. Die Zuordnung der Permanentmagnete 30 und der Permanentmagnete 32 ist hierbei derart getroffen, daß sich die Pole einander gegenüberstehender Permanentmagnete 30, 32 anziehen. Wird nun der außerhalb des Gehäuses 11 angeordnete Ring 31 verdreht, so laufen die Permanentmagnete 30 an den Stegen 17' durch die Anziehungsbewegung diesen nach und erteilen der drehbaren Scheibe 15 ein Drehmoment. Somit kann bei dieser Auslegungsform auf berührungslose Weise durch Verdrehen des Rings 31 die Scheibe 15 in die Offenstellung oder Schließstellung der Absperreinrichtung 14 gebracht werden. Somit benötigt man auch bei dieser Ausführungsform keine zusätzliche Hilfsantriebsenergie und auch keine zusätzlichen Hilfsantriebseinrichtungen für die Betätigung der Absperreinrichtung 14.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf die voranstehend beschriebenen Einzelheiten beschränkt, sondern es sind zahlreiche Abänderungen und Modifikationen möglich, die der Fachmann im Bedarfsfall treffen wird, ohne den Erfindungsgedanken zu verlassen. Insbesondere können die Anordnung und die Lagerung der drehbaren Scheibe 15 auf eine andere als die dargestellte Weise verwirklicht werden. Wesentlich ist es aber, daß man durch eine feststehende Platte und durch eine hierzu drehbewegliche Platte oder Scheibe 15 am Austrittsbereich zu der Rückförderung im Bereich des Bodens 3 des Behälters 2 eine Absperreinrichtung 14 erhält, welche einen Durchtrittsspalt für die Umschaltung von Durchlaufbetrieb und internem Umwälzbetrieb verschließen oder freigeben kann. Die Umschaltung erfolgt hierbei auf möglichst energiesparende Weise mit einem kurzen Schaltweg beispielsweise durch eine nur geringfügige Verdrehung der drehbaren Scheibe bezüglich einer festen Platte oder einer entsprechenden Ausbildung des Stators 7. Da beim Durchlaufbetrieb die Durchtrittsspalte 12 dieser Absperreinrichtung 14 zuverlässig geschlossen sind, kann gegebenenfalls ein Umpumpen beim externen Durchlaufbetrieb auf wirksame Weise ohne Leckageverluste verwirklicht werden. Hierdurch läßt sich der Wirkungsgrad von gegebenenfalls vorgesehenen Umpumpeinrichtungen verbessern. Insbesondere lassen sich aber mit einer solchen Vorrichtung 1, 1' Verarbeitungen reproduzierbar durchführen und Kontaminierungen wirksam vermeiden. Zusätzlich läßt sich die gesamte Vorrichtung 1, 1' auch auf zuverlässige Weise automatisch reinigen, was insbesondere auf dem Gebiet der Pharmazie, Kosmetik, Chemie und der Lebensmittelindustrie wegen der Keimfreiheit wichtig ist.
Bezugszeichenliste
1, 1'
Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren eines fließfähigen Guts insgesamt
2
Behälter
3
Bodenbereich
4
Homogenisier- und Dispergiereinrichtung insgesamt
5
Rotor
6
Welle
7
Stator
8
Ansaugbereich
9
Druckbereich
10
Produktraum
11
Gehäuse
12
Durchtrittsspalt zum Behälter 2
13
Umlenkeinrichtung
14
Absperreinrichtung
15
Scheibe
16
Ausnehmungen
17, 17'
Stege
18
Auslaß
20
Einrichtung zum zusätzlichen Einbringen eines Additivs insgesamt
21
Pulveransaugung
22
Ansaugrohr
23
Leckagespalt
30
Permanentmagnete am Steg 17'
31
Ring
32
Permanentmagnete des Rings 31
A
Pfeil für Ansaugrichtung
U
Pfeil für internen Umwälzbetrieb

Claims (9)

  1. Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren eines fließfähigen Guts mit einem Behälter (2), in dessen Bodenbereich (3) eine Homogenisier- und Dispergiereinrichtung (4) mit einer Rotor/Stator-Anordnung (5, 7) vorgesehen ist, welche jeweils Durchtrittsöffnungen haben, durch die das vom Rotor (5) angesaugte Gut nach außen getrieben wird und in einen von einem Gehäuse (11) umschlossenen Produktraum (10) austritt, wobei eine Absperreinrichtung (14) in Offenstellung eine interne Umwälzdurchmischung bzw. -Homogenisierung mit Rückförderung des Guts in den Behälter (2) in der Nähe seines Bodens und in Schließstellung eine Durchflußdurchmischung und -Homogenisierung gegebenenfalls mittels Umpumpen (externe Umwälzung) gestattet, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung (14) eine zentrisch am Stator (7) drehbar gelagerte Scheibe (15) umfaßt, welche am Außenumfangsrand Ausnehmungen (16) hat, welche mit Umfangsausnehmungen am Stator (7) in Offenstellung fluchten und in Schließstellung durch Verdrehung der Scheibe (15) geschlossen sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Absperreinrichtung (14) in der Nähe des Bodens (3) des Behälters (2) angeordnet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (16) der Scheibe (15) und/oder die Umfangsausnehmungen am Stator (7) regelmäßig angeordnet sind.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Scheibe (15) am Umfang angeordnete und in den Produktraum (10) ragende Stege (17, 17') besitzt, durch welche die Absperreinrichtung (14) in ihre Offen- und Schließstellung bringbar und jeweils in dieser haltbar ist.
  5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (17, 17') am Umfang der drehbaren Scheibe (15) regelmäßig angeordnet sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege durch den aus dem Stator (7) austretenden Gutstrom zur Betätigung der Absperreinrichtung (14) beaufschlagbar sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Stege (17') Permanentmagnete (30) besitzen, welche mit einem außerhalb des Gehäuses (11) angeordneten Ring (32) mit Permanentmagneten derart zusammenarbeiten, daß sich gegenüberstehende Permanentmagnete (30, 32) anziehen und hierdurch berührungslos der Scheibe (15) ein Drehmoment erteilen.
  8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Produktstrom mittels einer Umlenkeinrichtung (13) tangential zum Behälterboden (3) bei der internen Umwälzdurchmischung bzw. -Homogenisierung austritt.
  9. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ein in den Ansaugbereich (8) der Homogenisierund Dispergiereinrichtung (4) mündendes und den Stator (7) durchsetzendes Ansaugrohr (22) zur Zufuhr von Flüssigkeiten, Pulver oder dergleichen, welches zur Vermeidung von Ablagerungen im Zufuhrbereich einen definierten Leckagespalt (23) zwischen der Druck- (9) und der Saugseite (8) der Homogenisier- und Dispergiereinrichtung (4) hat.
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