DE20009105U1 - Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren eines fließfähigen Gutes - Google Patents

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Amtsaktenzeichen: Neuanmeldung

Schröder & Boos Misch- und Anlagentechnik GmbH & Co. KG,
Am Bredenmoor 4, 27578 Bremerhaven

Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren eines fließfähigen Gutes

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren eines fließfähigen Gutes, insbesondere für Emulsionen und Dispersionen für die kosmetische oder pharmazeutische Industrie, nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Zum Homogenisieren und/oder Dispergieren insbesondere von kosmetischen oder pharmazeutischen Emulsionen oder Dispersionen sind Vorrichtungen bekannt, die einen Homogenisator mit einem Stator und einem Rotor aufweisen, welcher das fließfähige Gut beim Hindurchströmen homogenisiert und/oder dispergiert. Der zuverlässige Transport des fließfähigen Gutes durch eine Zuleitung zu dem Homogenisator stellt sich oft als problematisch heraus, weil die Strömungsrichtung des fließfähigen Gutes sich vor der Einmündung in den eigentlichen Scherbereich des Homogenisators - wo also Statorelemente und Rotorelemente zum Erzeugen einer Scherspannung in dem fließfähigen Gut aneinander vorbeilaufen - sich ändert. Dies kann nachteilig zu "Totwassergebieten", Ablagerungen oder zumindest Bereichen verlangsamter Strömung, also mangelhaftem Weitertransport des fließfähigen Gutes, führen.

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Eine Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren kann auch dazu verwendet werden, dem fließfähigen Gut Additiva beizumischen und dieses Gemisch zu homogenisieren und/oder zu dispergieren. Hierzu wird im Stand der Technik der hinzuzuführende Stoff durch eine Zuführleitung in eine dem Homogenisator vorgeschaltete Vorkammer und dann in den Homogenisator eingeleitet. Dabei ist regelmäßig ein Unterdruck im Bereich der Vorkammer notwendig, der dadurch entsteht, dass in einem mit dem Vorraum kommunizierenden Behälter, beispielsweise an einem Rührwerkbehälter, ein Unterdruck oder Vakuum, erzeugt wird. Ein Nachteil besteht darin, dass während der Durchströmung des Zusatzstoffs durch die Vorkammer eine Änderung der Konsistenz des Zusatzstoffes auftreten kann, beispielsweise wenn der Zusatzstoff ein flüssiger Wachs ist. Auch kann es zu einer unerwünschten Einströmung des Zusatzstoffes in den Rührwerkbehälter kommen. Im Falle der Einsaugung eines Pulvers würde unerwünscht Luft mit eingesaugt werden müssen. Ferner kann der Zusatzstoff in unerwünschter Weise in den (Rührwerks-) Behälter einströmen oder einschiessen.

Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren von fließfähigem Gut zu schaffen, bei der die Zuleitung mindestens eines fließfähigen Gutes zu einem Homogenisator zuverlässiger gewährleistet ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den in Anspruch 1 beschriebenen Merkmalen gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Vorteile der Erfindung bestehen im wesentlichen darin, dass aufgrund der direkten Einleitung eines Mediums in den Scherbereich ein Einsaugeffekt auftritt, da im Scherbereich, in dem relativ zueinander bewegte Scher- und/oder Förderelemente des Rotors bzw. des Stators angeordnet sind, bereits ein geringerer Druck vorhanden sein kann, als in der Zuführleitung, so dass eine Einsaugung erfolgt. Auf diese Weise können insbesondere auch pulverförmige Stoffe unmittelbar in den Scherbereich eingebracht werden.

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Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren eines fließfähigen Gutes weist einen Stator und einen drehangetriebenen Rotor auf. Der Stator und der Rotor haben Scher- und/oder Förderelemente, die in einem Scherbereich der Vorrichtung bei der Drehung des Rotors aneinander vorbeilaufen und so eine Scherspannung in dem fließfähigen Gut erzeugen, welche für das Homogenisieren und/oder Dispergieren des fließfähigen Gutes sorgt. Dasf ließfähige Gut wird durch mindestens eine Zuleitung in die Vorrichtung geleitet, und zwar erfindungsgemäß direkt in den Scherbereich, d.h. ohne wesentliche Änderung der Strömungsrichtung des fließfähigen Gutes nach dem Austritt aus der Zuleitung.

Vorzugsweise weist die Vorrichtung eine erste Zuleitung und eine zweite Zuleitung für fließfähige Güter auf, wobei das zweite fließfähige Gut Additiva sind, welche dem ersten fließfähigen Gut beigemischt werden sollen. Dabei mündet sowohl die erste Zuleitung als auch die zweite Zuleitung direkt in den Scherbereich des Homogenisators, ohne dass also das erste fließfähige Gut und die Addivita vor der Einmündung einen gemeinsamen Strömungsweg nehmen.

Vorzugsweise haben der Stator und der Rotor jeweils einen Grundkörper, von dem die Scher- und/oder Förderelemente abstehen oder vorspringen. Der Scherbereich ist dabei ringförmig, wobei die Grundkörper des Stators und des Rotors den Scherbereich jeweils in einer Richtung axial begrenzen - und zwar axial bezüglich derjenigen Achse, um welche der Scherbereich ringförmig ist: die Grundkörper des Stators und des Rotors begrenzen den ringförmigen Scherbereich also an seinen beiden einander gegenüberliegenden Stirnseiten. Die Scher- und/oder Förderelemente springen dabei von den Grundkörpern des Stators bzw. des Rotors in den Scherbereich zwischen den beiden Grundkörpern vor, wo sie ineinandergreifen, ohne dass die Scher- und/oder Förderelemente des Stators die Drehbewegung der Scher- und/oder Förderelemente des Rotors behindern. Mindestens eine Zuleitung verläuft dabei vorzugsweise durch den Grundkörper des Stators hindurch, also im wesentlichen axial, d.h. in Richtung der Achse des ringförmigen Scherbereichs. In

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den Scherbereich mündet die Zuleitung dann ohne wesentliche Richtungsänderungen der von ihr geführten Strömung.

Zum Beispiel aufgrund von Bauraumvorgaben kann es vorteilhaft sein, dass eine Zuleitung zu dem Homogenisator aus einer Vorkammer in den Scherbereich führt. Insbesondere um in diesem Fall die direkte Einführung eines Stoffs in den Scherbereich zu gewährleisten, verläuft eine zweite Zuleitung von außen durch eine Wandung der Vorkammer und weiter durch den Innenraum der Vorkammer durch den Grundkörper des Stators hindurch und mündet in ihrem Verlauf zuletzt direkt in den Scherbereich. Die beiden Strömungswege, einer durch die Vorkammer und die erste Zuleitung und der andere durch die zweite Zuleitung, sind also bis zu ihrer Mündung in den Scherbereich voneinander getrennt.

Dabei ist die Wandung der Vorkammer vorzugsweise zylinderrohrförmig, und zwar um eine Achse, welche bei dem zuvor beschriebenen ringförmigen Scherbereich mit dessen Achse im wesentlichen parallel und vorzugsweise sogar koaxial ist. Dabei verläuft die zweite Zuleitung mit einem radialen Richtungsanteil von außen durch die Rohrwandung der Vorkammer - vorzugsweise genau radial - und mit einem axialen Richtungsanteil durch den Innenraum der Vorkammer-vorzugsweise genau axial, nachdem sie aus ihrem radialen Verlauf in der Vorkammer rechtwinklig in ihren axialen Verlauf abgeknickt war. Dieser in vielen Teilen rechtwinklige und rotationssymmetrische Aufbau ist insbesondere produktionstechnisch vorteilhaft.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen mit bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.

Figur 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen

Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren.

Figur 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren.

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In der Figur 1 ist ein Stator 2 erkennbar, der um eine senkrechte Achse 4 rotationssymmetrisch in einem Gehäuse 6 befestigt ist. Ebenfalls um die Achse 4 rotationssymmetrisch und außerdem drehbar um die Achse 4 ist ein Rotor 8 in dem Gehäuse 6 gelagert und von einem Motor 10 angetrieben.

Sowohl der Stator 2 als auch der Rotor 8 haben um die senkrechte Achse 4 rotationssymmetrische tellerförmige Grundkörper 12 bzw. 14. Der tellerförmige Grundkörper 14 des Rotors ist unterhalb des tellerförmigen Grundkörpers 12 des Stators angeordnet und lässt dazwischen einen zylinderförmigen Raum 16 frei, in dessen radialem Randbereich sich ein ringförmiger Scherbereich 18 ausbildet. In den Scherbereich 18 springen Scher- und/oder Förderelemente 20, 22 vor, und zwar sowohl von dem Grundkörper 12 des Stators 2 als auch von dem Grundkörper 14 des Rotors 8. Bei der Drehung des Rotors 8 laufen dann in den Scherbereich 18 die Scher- und/oder Förderelemente 22 des Rotors an den Scher- und/oder Förderelementen 20 des Stators 2 vorbei und erzeugen eine Scherspannung in einem fließfähigen Gut, welches durch eine erste Zuleitung 24 und eine zweite Zuleitung 26 in den Scherbereich gelangt.

Die erste Zuleitung 24 führt aus einer um die senkrechte Achse 4 ebenfalls rotationssymmetrischen rohrförmigen Vorkammer 28 durch eine axiale Bohrung 30 in der Mitte des Grundkörpers 1 2 des Stators 2 in den Raum 16 zwischen den beiden Grundkörpern 12, 14 und von dort radial nach außen in den ringförmigen Scherbereich 18.

Die zweite Zuleitung 26 hat einen radialen Abschnitt 32, welcher von außerhalb der Vorkammer 28 radial durch deren Wandung 34 in den Innenraum der Vorkammer 28 führt. Dort knickt die zweite Zuleitung 26 rechtwinklig ab und verlängert sich in einem axialen Bereich 36, welcher ohne weitere Änderung seiner Strömungsrichtung direkt durch den Grundkörper 12 des Stators axial - d.h. in Richtung der senkrechten Achse 4 - in den Scherbereich 18 mündet.

Die Vorrichtung weist außerdem eine Ableitung 38 aus dem Scherbereich 18 auf. Die Ableitung 38 führt aus dem Scherbereich 18 radial nach außen in eine ringförmige Kammer 38, welche sich um den Scherbereich 18 herum erstreckt. In einer Außenwand 40 der ringförmigen Kammer 38 sind Ableitungsöffnungen (nicht dargestellt) angeordnet, durch welche das fließfähige Gut abgeleitet und/oder in den saugseitigen Bereich 26, 28 des Homogenisators zurückgeführt werden kann.

Figur 2 zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Homogenisieren, bei der ein erfindungsgemäßer Homogenisator 44 separat angeordnet ist und eine Zuführleitung 26 direkt in den Scherbereich des Homogenisators führt. Die Zuführleitung 26 ist mit einem Behälter 46 verbunden, aus dem ein zu homogenisierender Stoff einleitbar ist.

Claims (7)

1. Vorrichtung zum Homogenisieren und/oder Dispergieren eines fließfähigen Gutes mit

- einem Stator (2) und einem um eine Achse (4) drehangetriebenen Rotor (8), wobei der Stator (2) und der Rotor (8) Scher- und/oder Förderelemente (20, 22) aufweisen,

- einem Scherbereich (18), wo die Scher- und/oder Förderelemente (20, 22) bei der Drehung des Rotors (8) aneinander vorbeilaufen, und

- mindestens einer Zuleitung (24, 26),

dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Zuleitung (24, 26) direkt in den Scherbereich (18) mündet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Zuleitung (24) für das fließfähige Gut und eine zweite Zuleitung (26) für Additiva.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Stator (2) und der Rotor (8) jeweils einen Grundkörper (12, 14) aufweisen, von dem die Scher- und/oder Förderelemente (20, 22) vorspringen, und dass der Scherbereich (18) um eine Achse (4) ringförmig ist, wobei die Grundkörper (12) des Stators (2) und der Grundkörper (14) des Rotors (8) den Scherbereich (18) jeweils in einer Richtung axial begrenzen.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Zuleitung (26) durch den Grundkörper (12) des Stators (2) hindurch verläuft und im wesentlichen axial in den Scherbereich (18) mündet.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Zuleitung (24) aus einer Vorkammer (28) in einen zentralen Einsaugbereich und anschließend in den Scherbereich (18) führt, und dass eine zweite Zuleitung (26) von außen durch eine Wandung (34) der Vorkammer (28) und weiter durch den Innenraum (28) der Vorkammer (28) in den Scherbereich (18) verläuft.

6. Vorrichtung nach Anspruch 3 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandung (34) der Vorkammer (28) um eine Achse (4) zylinderrohrförmig ist, welche mit der Achse (4) des ringförmigen Scherbereichs (18) im wesentlichen parallel und/oder koaxial ist, wobei die zweite Zuleitung (26) mit einem radialen Richtungsanteil (32) von außen durch die Rohrwandung (34) der Vorkammer (28) und mit einem axialen Richtungsanteil (36) durch den Innenraum (28) der Vorkammer verläuft.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zuleitung (26, 32, 36) radial zur Rohrachse (4) durch die Rohrwandung (34) verläuft, in der Vorkammer (28) rechtwinklig abknickt und axial zur Rohrachse (4) in den Scherbereich (18) mündet.