Zerkleinerungs-, Misch- und Homogenisiervorrichtung
Von den bekannten Vorrichtungen zum Auflösen, Mischen, Homogenisieren, Dispergieren, Zerfasern, Mahlen oder dergleichen werden manche Stoffe wegen ihrer besonderen Eigenschaften, wie Zähigkeit, Thixotropie, Festigkeit usw., nicht zufriedenstellend intensiv oder nicht wirtschaftlich bearbeitet.
Durch die schweizerischen Patentschriften Nummern 311794 und 336249 sind Vorrichtungen bekanntgeworden, welche der Bearbeitung von pump- fähigem Gut dienen, das von aneinander vorbei, fliegenden koaxialen Zahnkränzen mit radialen, pumpenden Flanken zerschlagen wird. Gerade in diesen Vorrichtungen wurde festgestellt, dass manche Stoffe, besonders solche einer sehr zähen Struktur, von den aneinander vorbeifliegenden Zähnen nicht zerschert werden. Deshalb werden solche stückigen Stoffe vielfach während längerer Zeit auf der Innenseite des Stators der betreffenden Vorrichtungen herumgeschleift, bis durch weitere Anlagerungen von stückigem Material Verstopfungen der Vorrichtung eintreten. Dann füllt sich auch der zentrale Zuführungsraum der Vorrichtung und dieselbe wird betriebsunfähig.
Man hat deshalb, z. B. in der deutschen Patentschrift Nr. 972058, für schwer zu bearbeitende Stoffe die Verwendung von Vorrichtungen vorgeschlagen, welche durch die Anwendung von Scheibenfräsern, wie sie in der Metallbearbeitung dienen, gekennzeichnet sind. Diese Vorrichtungen arbeiten dergestalt, dass die an der Peripherie einer Scheibe sitzenden Werkzeuge mit ihren scharfen Kanten an zahnförmigen oder U-förmigen Statorwerkzeugen vorbeilaufen, welche konzentrisch um den Scheibenfräser und in peripherem Abstand voneinander angeordnet sind, wodurch eine besonders intensive Bearbeitung des Gutes erfolgen soll.
Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass diese Vorrichtungen ihren Zweck nicht oder nur sehr unvollkommen erfüllen, weil der als Rotor vorg & schlagene, aus der Metallbearbeitung entlehnte Scheibenfräser den beabsichtigten intensiven Pumpvorgang nicht zustande bringt. Dies ist in der Hauptsache darauf zurückzuführen, dass die als Nabe dienende zentrale Scheibe, die diese Art Fräser kennzeichnet, keine zentrale Ansaugung des Gutes zulässt, wodurch eine unvollständige Füllung der Zwischenräume zwischen den Fräswerkzeugen und eine verminderte Radialbeschleunigung des Gutes verursacht wird.
Ausserdem haben die vorgeschlagenen peripheren Statorwerkzeuge weder eine wirksame Prall-oder Scherarbeit noch Turbulenz zur Folge, weil die freien peripheren Lücken des Stators das Gut grösstenteils unbearbeitet durchströmen lassen. Die vorgeschlagenen radialen Ansätze der U-Körper hindern dazu noch die axiale Ansaugung des Gutes und vermindern die Leistung.
Die vorliegende Erfindung beseitigt diese Nachteile. Sie betrifft eine Zerkleinerungs-, Misch- und Homogenisiervorrichtung, insbesondere zum Aufschliessen und Homogenisieren von Stoffen hoher Zähflüssigkeit und zum Aufteilen bzw. Zerschneiden von stückigen, körnigen oder faserigen Stoffen, mit einem in einem Gehäuse angeordneten, an seinem Umfang nach Art eines Fräsers mit schneidenden Werkzeugen bestückten Rotor, der mit einem ihn umschliessenden, einen Teil des Gehäuses bildenden Werkzeugring zusammenarbeitet, und ist dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeuge des Rotors radiale Schaufeln aufweisen, die um einen als Saugkammer dienenden, zentralen Hohlraum herum angeordnet sind.
Der Begriff radiale Schaufeln ist im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht im Sinne von radial gerichteten, sondern im Sinne von radial wirkenden Schaufeln - im Gegensatz zu axial wirkenden Schaufeln - zu verstehen, so dass von ihm auch Schaufeln umfasst werden, die von der radialen Richtung abweichen, also vorwärts oder rückwärts gekrümmt sind.
Durch zweckentsprechend zahlreiche Anordnung genannter Rotor- und Statorwerkzeuge und dementsprechende Drehzahlregulierung kann die Frequenz der sich in der Vorrichtung ab spielen den verschiedenartigen Effekte je nach Bedarf niedrig oder hoch sein und so dem Gut und dem Zweck angepasst werden. So ist insbesondere bei genügend hoher relativ entgegengesetzter Umlaufgeschwlndig- keit zwischen Rotor und Stator die Erzeugung hoher und sehr hoher Frequenzen bis zu Ultraschallwerten und -wirkungen möglich. Dadurch kann die erfindungsgemässe Vorrichtung sowohl langsame Mischprozesse zäher, thixotroper oder auch trockener Güter, als auch die sehr schnelle Bearbeitung leichten Gutes durchführen und gegebenenfalls gashaltige Gemische entgasen.
In der Zeichnung sind einige beispielsweise Aus führungsformen dargestellt, und zwar zeigen
Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine erste Ausführungsform,
Fig. 2 einen Schnitt nach Linie II-II der Fig. 1,
Fig. 3-11 Varianten zu Fig. 2 und
Fig. 12-25 Darstellungen weiterer Ausführungsformen.
In Fig. 1 ist an der auf nicht dargestellte Weise angetriebenen Rotorwelle 1 die Rotorscheibe 2 drehsteif befestigt, die an ihrer Unterseite mit radialen Schaufeln 3 versehen ist. Die peripheren Enden der radialen Schaufeln 3 sind als mit einer Schneidkante versehene Werkzeuge ausgebildet, so dass der Rotor an seinem Umfang nach Art eines Fräsers mit schneidenden Werkzeugen bestückt ist. Der Rotor ist von einem Gehäuse 4 umgeben, dessen Mantel beim gezeigten Ausführungsbeispiel zylindrisch ist; er könnte jedoch auch eine konische oder abgerundete Form haben. Das Gehäuse 4 liegt zum Rotor koaxial oder annähernd koaxial, so dass wenigstens ein Teil der Werkzeuge des Rotors mit ihren freien Enden nahe oder an der peripheren Innenwandung des Gehäuses 4 enden. Das Gehäuse 4 ist vorzugsweise stillstehend, z.
B. durch ein Rohr 5, durch Stäbe oder andere bekannte Mittel so befestigt, dass die radialen Schaufeln 3 des Rotors innerhalb des Gehäuses 4 wie die Flügel einer Zentrifugalpumpe arbeiten, wenn die Vorrichtung in einem pumpfähigen Medium durch Drehung des Rotors in Betrieb ge setzt wird.
Die Werkzeuge des Rotors sitzen an den peripheren Enden der radialen Schaufeln 3, die um einen als Saugkammer dienenden, zentralen Hohlraum 6 herum angeordnet sind. Die Innenkanten der radialen
Schaufeln 3 verlaufen koaxial oder in einem Winkel zur Achse der Vorrichtung, so dass die Saugkammer
6 im Längsschnitt gesehen zylindrisch oder konisch erscheint. Der Längsschnitt der Saugkammer 6 könnte aber auch eine andere Form, z. B. diejenige einer Glocke, haben, solange die Saugkammer 6 als solche wirksam bleibt. Die Form der Saugkammer 6 wird nach Bedarf durch die Form der nach der Achse gerichteten Enden der radialen Schaufeln 3, die z. B. auch gezahnt oder gewellt sein könnten, bestimmt.
Die pumpenden Flanken der radialen Schaufeln 3 verlaufen in Richtung von der Achse zur Peripherie vorzugsweise radial, um eine möglichst hohe tangentiale/zentrifugale Beschleunigung des Gutes während der Bearbeitung zu sichern. Die pumpenden Flanken oder auch die ganzen radialen Schaufeln 3 können aber auch ganz oder teilweise abweichend vom Radius, und zwar in der Drehrichtung des Rotors oder entgegengesetzt zu ihr geneigt oder abgebogen sein, wenn die besondere Struktur, z. B. Härte und/oder Zähigkeit bzw. Pumpfähigkeit, des Gutes dieses erfordern.
Die peripheren Enden der Rotorwerkzeuge werden angeschärft, z. B. so, wie dieses von den Metallfräsern her bekannt ist. Dadurch wird ein sicheres Schneiden und Scheren etwaiger fester Teile des Gutes bewirkt. Die schneidenden Rotorwerkzeuge können aus den radialen Schaufeln 3 als Verlängerung ausgezogen oder beweglich an ihnen angesetzt sein. Im letzteren Falle werden sie am peripheren Ende der radialen Schaufeln 3 durch an sich bekannte Mittel so angelenkt, dass sie während des Betriebes durch ihre Masse zentrifugal gegen die Innenwandung des peripheren Gehäusemantels 4 gedrückt werden und dadurch scherend und reibend mit der Gehäusewandung, beginnend von ihrem in die Drehrichtung weisenden Ende, eng zusammenarbeiten.
Der periphere Gehäusemantel 4 weist radiale Durchbrechungen, z. B. in Form von Schlitzen 7 (Fig. 2) oder Bohrungen 8 (Fig. 3), die gegebenenfalls Siebfeinheit haben können, auf.
Wenn das Gut mehr quetschend und/oder reibend, mehr homogenisierend und mischend bearbeitet werden soll, können die peripheren Enden der Rotorwerkzeuge gerauht, gerillt oder gezahnt sein.
Dieser Rauhung, Rillung oder Zahnung entsprechend kann auch die Innenwandung des mit den Rotorwerkzeugen zusammenarbeitenden Gehäusemantels gestaltet sein. Eine derartige Anordnung ist z. B. für die verfeinernde Bearbeitung von Zellstoff in der Papiererzeugung und für ähnliche Zwecke oder andere Faserstoffe wertvoll.
Der gesamte Rotor oder insbesondere seine radialen Schaufeln 3 können ganz oder teilweise aus elastischem Material, z. B. Kunststoff, hergestellt sein, so dass sie mit ihrem peripheren Ende dauernd elastisch gegen die Innenwandung des Gehäusemantels 4 reibend drücken. Die gegebenenfalls aus demselben Material bestehenden Rotorwerkzeuge können zum mindesten im Bereich ihrer Schneiden aus einem Material bestehen, das gegen Abnützung widerstandsfähiger ist als das Material der übrigen Vorrichtungsteile, z. B. aus Hartmetall, Stein, hartem Kunststoff usw.
Die Rotorwerkzeuge laufen in einem Raum um, der radial vom Gehäusemantel und axial von zwei Ringscheiben 9, 10 des Gehäuses 4 begrenzt ist und somit U-förmigen Querschnitt aufweist. Das Gut wird von den radialen Schaufeln 3 in diesen Raum zentrifugal geschleudert und so unter der der Umlaufgeschwindigkeit der radialen Schaufeln 3 bzw. der an ihnen befestigten Werkzeuge entsprechenden Beschleunigung und Druckerhöhung gegen und durch die Durchbrechungen 7 der Gehäusewandung gepresst.
Wenn nur eine Ringscheibe vorhanden ist, laufen die Rotorwerkzeuge in einem Raum von L-förmigem Querschnitt um.
Es hat sich für viele Fälle als vorteilhaft herausgestellt, den axialen Abstand der vorgenannten Ringscheiben 9, 10 nach ihrer Peripherie hin kleiner zu gestalten, so dass also der Raum zwischen den beiden Ringscheiben nach der Peripherie hin doppelkonisch wird, wie dies in Fig. 1 punktiert angedeutet ist.
Dementsprechend werden dann auch die Rotorwerkzeuge nach der Peripherie hin der doppelkonischen Innenform des Gehäuses 4 angepasst. Dabei ist es von Vorteil, wenn der radiale Durchgangsquerschnitt zwischen den beiden Ringscheiben 9, 10 von innen nach aussen konstant bleibt. Je nach der Art des zu behandelnden Gutes kann der Zahlenwert des radialen Durchgangsquerschnittes zwischen den beiden Ringscheiben 9, 10 gegen die Peripherie hin etwas grösser oder kleiner sein. Der wenigstens annähernd gleichbleibende radiale Durchgangsquerschnitt zwischen den beiden Ringscheiben 9, 10 bewirkt, dass die peripheren Zwischenräume zwischen den radialen Schaufeln 3 überall gleichmässig mit Gut gefüllt sind.
Die Rotorwelle 1 könnte auch in der entgegengesetzten axialen Richtung verlaufen und von unten angetrieben werden.
Auch könnten sowohl die Rotorwelle 1 als auch das Gehäuse 4 durch an sich bekannte Mittel relativ zueinander entgegengesetzt angetrieben werden. Das Gehäuse 4 braucht also nicht in jedem Falle stillstehend zu sein.
In Fig. 1 ist die Vorrichtung von einem Behälter 11 umgeben. Die Rotorwelle kann über dem Gut im Rohr 5 oder an der Behälterwandung oder ausserhalb des Behälters 11, z. B. an dem nicht dargestellten Antrieb der Vorrichtung, gelagert sein. Die Rotorwelle 1 hat dann, soweit sie mit dem Gut in Berührung kommt, keine Lagerung, so dass kein Lagerabrieb, Dichtungsmaterial oder Schmierstoff mit dem Gut in Berührung kommt. Die Rotorwelle 1 könnte jedoch auch beiderseits der Rotorscheibe 2 gelagert sein, z. B. mittels einer Verlängerung der Welle durch den Rotor hindurch zum Behälterboden.
Um bei einer eventuellen Verbiegung des freien Wellenendes eine unerwünschte radiale Berührung zwischen Rotor und Gehäuse zu verhindern, kann in der Nähe des Rotors am Gehäuse ein Auffangring 12 angeordnet werden, der den radialen Ausschlag der Rotorwelle 1 abfängt, ehe derselbe zu einer Kollision zwischen Rotor und Gehäuse führt. Zu diesem Zweck wird das radiale Spiel zwischen Rotorwelle 1 und Auffangring 12 geringer bemessen als das radiale Spiel zwischen dem Rotor und dem peripheren Mantel des Gehäuses 4. So wird bei unvorhergesehenen Biegungsschwingungen des fliegend gelagerten Rotors eine vorübergehende Notlagerung hergestellt, die nach dem Abklingen der Biegungsschwingungen wieder ausser Funktion tritt. Der Auffangring 12 kann z.
B. aus einem widerstandlsfähi- gen und chemisch beständigen Kunststoff oder auch aus Metall mit geringem Reibungswert bestehen.
Die Fig. 1 zeigt am Einlass des Gutes in die Vorrichtung messerartige Verlängerungen 13 und 14, die am Rotor bzw. am Gehäuse sitzen und so wie die Klingen einer Schere zusammenarbeiten und die der Saugkammer 6 zuströmenden groben Bestandteile des Gutes zerscheren und zerkleinern, bevor diese zu einer Verstopfung der Saugkammer 6 führen können. Ahnliche Verlängerungen 15 und 16 können vor die Saugkammer 6 und in die Umgebung der Einlassöffnung ragen und der Vorzerkleinerung klumpigen Gutes dienen.
Wenn Gemische mit sehr verschieden schweren Phasen verarbeitet werden, können für den direkten Eintritt der leichteren Phase, die im allgemeinen oben schwimmt, in das Gehäuse 4 ein oder mehrere Einlassöffnungen 17 führen, durch welche das leichtere Gut von oben angesaugt und innerhalb der Vorrichtung mit der von unten durch die zentrale Saugkammer 6 eintretenden schwereren Phase in der Vorrichtung zusammengeführt und gemeinsam verarbeitet wird.
Wie Fig. 2 erkennen lässt, sind bei diesem Ausführungsbeispiel die Werkzeuge des Rotors von den mit einer Schneidkante versehenen peripheren Enden der radialen Schaufeln 3 gebildet. Zur Erzielung einer grösseren statischen Festigkeit nimmt der Querschnitt der radialen Schaufeln von aussen nach innen zu.
Als mit den Werkzeugen des Rotors zusammenarbeitende Gegenwerkzeuge dienen die zwischen den radialen Durchbrechungen 7 des Gehäuses 4 stehengebliebenen Stege bzw. deren axiale Kanten.
In Fig. 3 ist die den Eintritt in die Saugkammer 6 umgebende Ringscheibe 10 an ihrem inneren Umfang mit ungefähr radial verlaufenden Schlitzen 18 und Zähnen 19 versehen, an welchen insbesondere gröbere Anteile des in die Saugkammer 6 einströmenden Gutes zerschert werden; die Schlitze und Zähne könnten auch eine Form gemäss Fig. 4, 5 oder 6 aufweisen.
In Fig. 6 ist die Ringscheibe 10 mit axial vorstehenden scherenden Vorsprüngen 26, in Fig. 7 mit axialen Durchbrechungen 25 versehen, an denen das durch die radialen Schaufeln 3 gepumpte Gut zer schert wird. Die radialen Schaufeln 3 bzw. ihre als schneidende Werkzeuge ausgebildeten peripheren Enden könnten mit ebensolchen oder ähnlichen reibenden Vorsprüngen versehen werden, die mit den Scheiben 9, 10 zusammenwirken. In den Fig. 7 und 9 bilden die mit einer Schneidkante versehenen peripheren Enden der radialen Schaufeln 3 einen Vorsprung 64, der nötigenfalls gezahnt sein kann.
In Fig. 8 sind die radialen Schaufeln 3 vorwärts gekrümmt, wobei die Schneide des als Werkzeug ausgebildeten peripheren Endes der Schaufel direkt an die Hohlwölbung angeformt oder angeschliffen ist.
In Fig. 9 ist mindestens ein Teil der Rotorschaufeln 3 so ausgebildet, dass die pumpenden Flanken von der Saugkammer 6 nach der Peripherie hin zunehmend entgegen der Drehrichtung abgebogen sind, um die Radialkomponente der Beschleunigung und den Druck des Gutes gegen die Durchbrechungen 7 des Gehäuses 4 zu steigern. Die Vorsprünge 64 an den peripheren Enden der radialen Schaufeln 3 besorgen die Zerkleinerungsarbeit der Partikel des Gutes an den axialen Kanten der zwischen den Durchbrechungen 7 des Gehäuses 4 stehengebliebenen Stege.
In Fig. 10 ist am peripheren Ende einer jeden radialen Schaufel 3 ein mit einer Schneidkante versehenes Organ 20 mittels eines Langloches 21 radial beweglich gelagert, so dass es im Betriebe durch die Zentrifugalkraft gegen die Innenwandung des peripheren Gehäusemantels gepresst wird und mit ihr gleichzeitig scherend und reibend zusammenwirkt.
In ähnlicher Weise könnten auch an ihren peripheren Enden als mit Schneidkanten versehene Werkzeuge ausgebildete radiale Schaufeln durch an sich bekannte Mittel an der Rotorscheibe 2 radial verschiebbar angeordnet sein.
In Fig. 11 ist am peripheren Ende jeder radialen Schaufel 3 ein mit einer Schneidkante versehenes Organ 22 um eine zur Rotorachse parallel verlaufende Achse drehbar gelagert. Die Schneidkante des Organs 22 wirkt mit der peripheren Innenwandung des Gehäusemantels scherend und reibend zusammen. Ausserdem weist das Organ 22 radiale Durchbrechungen 23 auf, durch welche das von der vor aus eilenden Schneidkante bis zu einem gewissen Grade durch Scherung aufgeschlossene Gut von der Saugkammer 6 hindurch in den Reibspalt zwischen dem Organ 22 und der peripheren Innenwandung des Gehäusemantels gelangt und zerschert und zerrieben wird. Durch die Anlenkung des Organs 22 an die Schaufeln 3 füllt sich die von den beiden gebildete Ecke 24 mit Gut, welches das Organ 22 mit erhöhtem Zentrifugaldruck gegen die periphere Innenwandung des Gehäusemantels presst.
Das Organ 22 kann auch das ganze Segment der peripheren Gehäusewandung zwischen zwei hintereinanderfolgenden radialen Schaufeln 3 ausfüllen. Die vorauseilende Schneidkante des Organs 22 wirkt scherend, während die bei Drehung des Rotors nach der Schneidkante folgenden Durchbrechungen 23 das abgefräste Gut radial durchtreten lassen, wodurch es in den Druck- und Reibspalt zwischen dem Organ 22 und der peripheren Innenwandung des Gehäusemantels gelangt und dort zerrieben wird.
Das Organ 22 kann auch noch Vorsprünge und Rillen aufweisen, welche mit entsprechenden Vorsprüngen und Rillen in der peripheren Innenwandung des Gehäusemantels scherend und reibend zusammenwirken.
Wie in den Fig. 10 und 11 dargestellt, kann mehr scherende oder mehr reibende Wirkung durch Veränderung der Feinheit der Teilung der radialen Durchbrechungen 7 bzw. der zwischen ihnen stehengebliebenen Stege des Gehäuses 4 erzielt werden.
Fig. 12 zeigt im Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel einer zweiflutigen Vorrichtung. Auf der Rotorwelle 1 ist eine axial durchbrochene Scheibe 31 mittels Speichen 32 befestigt. Die Scheibe 31 trägt die bis vor die periphere Innenwandung des Gehäuses 4 reichenden radialen Schaufeln 3, 300, deren peripheren Enden als mit Schneidkanten versehene Werkzeuge ausgebildet sind. Den unteren axialen Abschluss des Gehäuses 4 bildet die Ringscheibe 10. Dieselbe umschliesst den zentralen Einlass für das Gut zur Saugkammer 6 des Rotors. Die unteren Schaufeln 3 des Rotors tragen messerartige axiale Verlängerungen 33, welche mit radialen Vorsprüngen 34 und/oder mit axialen, stillstehenden oder relativ entgegengesetzt laufenden messerartigen Verlängerungen 35 am Innenrand der Ringscheibe 10 scherend zusammenarbeiten.
Das Gehäuse 4 ist an seiner Oberseite mit axialen Durchbrechungen 36 versehen, durch welche das Gut in die obere Saugkammer 600 gesaugt wird, wobei es zum Teil durch die axialen Durchbrechungen zwischen den Speichen 32 auch in die untere Saugkammer 6 gelangt und sich so mit dem Gut bereits in der letzteren roh vermischt. Das Rohr 5 kann ebenfalls Einlassöffnungen 37 aufweisen, die in das Gehäuse 4 führen.
In Fig. 12 ist durch gestrichelte Linien ein Beispiel eines peripheren Koliektorgehäuses 38 angedeutet. Dieses Kollektorgehäuse 38 kann das Gehäuse 4 der Vorrichtung an seiner Peripherie umgeben. Es fängt das aus der Vorrichtung austretende Gut auf und führt es durch einen rohrförmigen Auslass 39 ab. Auf diese Weise kann die Vorrichtung das Gut kontinuierlich ansaugen und ausstossen.
Fig. 13 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit einem unten angesetzten Zuführungsrohr 27, durch welches eine vollkommene Füllung der Saugkammer 6 auch bei grösseren Niveau-Unterschieden erreicht wird. In das am Gehäuse 4 befestigte Zuführungsrohr 27 ist eine aus dem Schraubenflügelrad 28 und dem Leitschaufelrad 29 bestehende Axialpumpe eingebaut. Der Antrieb der Pumpe erfolgt durch die Verlängerung 30 der Rotorwelle 1.
Fig. 14 zeigt im Längsschnitt ein Ausführungsbeispiel, gemäss welchem die Vorrichtung in einem Behälter 40, z. B. für Haushaltzwecke oder auch für die gewerbliche Produktion, eingebaut ist. Die Rotorwelle 1 trägt an ihrem oberen Ende die Rotorscheibe 41 mit den um die zentrale Saugkammer 6 herum angeordneten, an ihren peripheren Enden als mit einer Schneidkante versehene Werkzeuge ausgebildeten radialen Schaufeln 3. Die Rotorwelle 1 wird durch einen nicht dargestellten Antrieb in Drehung versetzt, so dass die Rotorscheibe 41 mit den radialen Schaufeln 3 um die Saugkammer 6 rotiert. Der Rotor ist von einem stillstehenden konischen, nach oben offenen Gehäuse 4 umgeben, das radiale Durchbrechungen 42 aufweist.
Der Rotor ist mit axialen, je nach Bedarf geformten, messerartigen Verlängerungen 43 versehen, die mit ebensolchen, auf dem konischen Gehäusemantel sitzenden messerartigen Verlängerungen 44 schneidend und scherend zusammenarbeiten. In dem ringförmigen Raum zwischen dem konischen Mantel des Gehäuses 4 und dem Behälter 40 sind Leitschaufeln 45 angebracht, welche eine kreisende Strömung des Gutes längs der Behälterwandung abbremsen und das aus dem Gehäuse 4 während des Betriebes ausströmende Gut ungefähr senkrecht nach oben ablenken, so dass es im Kreislauf wieder in die Saugkammer 6 zurückströmt und erneut durch die Vorrichtung getrieben wird.
Fig. 15 zeigt im Schnitt ein Ausführungsbeispiel, in welchem die beiden Ringscheiben 46 und 47 des Gehäuses an ihrer Peripherie so eng zusammenlaufen, dass nur ein peripherer Ringspalt 48 verbleibt, welcher das Gut, wenn es unter hohem Druck und Beschleunigung an der Peripherie hint ausgeschleudert wird, zu einer dünnen Ringschicht zusammenpresst, aus welcher es infolge der nach dem Austritt aus dem Ringspalt 48 erfolgenden plötzlichen Expansion die Vorrichtung in fein zerstäubter Form verlässt. Der Ringspalt 48 kann nötigenfalls durch Verbindungen zwischen den äusseren Rändern der beiden Ringscheiben 46, 47 unterbrochen sein, so dass anstelle eines zusammenhängenden peripheren Ringspaltes kurze Schlitze oder nötigenfalls auch als Düsen wirkende radiale oder annähernd radiale Durchbrechungen entstehen.
Im Inneren des Gehäuses, dicht vor dem peripheren Ringspalt 48, kann ein konzentrischer, beispielsweise dreieckigen Querschnitt aufweisender ringförmiger Einsatz 49 vorgesehen sein. Dieser lässt zwischen seinen konisch zusammenlaufenden, den Innenflächen der Ringscheiben 46, 47 zugekehrten Oberflächen und den Ringscheiben 46, 47 je einen zweckentsprechend engen Spalt 50 bzw. 51 frei, durch welchen das Gut auf seinem Wege zum peripheren Ringspalt 48 des Gehäuses gepresst wird, wonach sich die beiden vor dem Ringspalt 48 wieder zusammentreffenden dünnen Schichten im peripheren Ringspalt 48 unter hohem Druck vereinen.
Dadurch tritt gleichzeitig eine von Hochdruckdüsen her bekannte, sehr intensive Homogenisierung und Zerstäubung des Gutes ein. Der sich auf diese Weise im und um den Ringspalt 48 abspielende hochwirksame Kontakt kann auch zur Durchführung chemischer Prozesse verschiedener Art ausgewertet werden.
Der im Gehäuse angebrachte ringförmige Einsatz 49, dessen Querschnitt auch rhombisch sein könnte, kann zum mindesten an seinem inneren Umfang mit im wesentlichen axial verlaufenden Lamellen 53 versehen sein, die peripher durch Schlitze 52 voneinander getrennt sind. Die in Fig. 15 dreieckförmigen Lamellen 53 könnten auch abgerundet sein oder axiale bzw. konische, gezackte oder wellenförmige Ränder aufweisen und/oder von solcher Feinheit sein, dass sie beim Aufprall des Gutes an ihre Kanten in Schwingungen versetzt werden, welche sowohl der Eigenfrequenz der Lamellen entsprechen als auch Interferenzschwingungen erzeugen, deren Frequenz von den Impulsen der an ihnen vorbeifliegenden Rotorwerkzeuge abhängt. Die Wirkung dieser Anordnung entspricht dem Schall oder Ultraschall-Effekt sehr kurzer Stimmgabeln.
Die so oder ähnlich gestalteten, schwingenden Lamellen können auch selbständig, auf jede andere bekannte Art, zwischen den beiden Ringscheiben 46, 47 befestigt sein und als Erzeuger von Schall- und Ultraschall-Schwingungen wirken (vergl. auch Fig. 20 und 21). Die untere Ringscheibe 47 ist an ihrem inneren Rand mit im wesentlichen axial verlaufen den, messerartigen Verlängerungen 54 versehen, an welchen ebensolche messerartige Verlängerungen 55, die an den radialen Schaufeln 3 sitzen, scherend vorbeifliegen.
Fig. 16 zeigt eine in einen Behälter 56 eingebaute Vorrichtung. Diese Vorrichtung ist ebenfalls zweiflutig ausgebildet. Die periphere Gehäusewandung 4 ist durch eine innere Ringscheibe 57 in einen oberen und einen unteren Teil 58 und 59 unterteilt. Die Scheibe des Rotors, welche die radialen Schaufeln 3 trägt, ist axial durchbrochen, so dass das von oben und von unten kommende Gut sich schon innerhalb der Vorrichtung vermischen kann.
Das Ausführungsbeispiel gemäss Fig. 17 ist grundsätzlich ähnlich aufgebaut, nur reicht die Scheibe 60 des Rotors, welche die radialen Schaufeln 3 trägt, bis ungefähr an das periphere Ende der letzteren.
Auch diese Vorrichtung besitzt am oberen und unteren Eintritt des Gutes am Gehäuse 4 und an den radialen Schaufeln 3 des Rotors sitzende, scherend zusammenarbeitende, messerartige Verlängerungen 61 und 62, die eine Vorzerkleinerung grober Bestandteile des Gutes besorgen. Der Antrieb der zentralen Rotorwelle 1 kann, wie dargestellt, von oben oder auch von unten erfolgen, je nach dem, nach welcher Seite die Antriebswelle zum Antrieb führt.
Die Fig. 18 und 19 zeigen im Längs- bzw. Querschnitt auf einem im Querschnitt vierkantigen ringförmigen Einsatz 66, welcher zwischen den Ringscheiben 67 und 68 befestigt ist, schwingungsfähige Lamellen 69, deren jede in nur an der Wurzel zusammenhängende Quadranten geteilt ist. Dadurch werden die Quadranten im einzelnen weiter in Schwingungen versetzt und es wird gegebenenfalls durch Interferenzen eine höhere Schwingungsfrequenz erzeugt. Je zwei benachbarte Lamellen 69 sind peripher durch einen radial verlaufenden Spalt 70 voneinander getrennt.
In den Fig. 20 und 21 ist im Längs- bzw. Querschnitt eine Ausführungsform der Vorrichtung gezeigt, bei der der ringförmige Einsatz 76 aus drei koaxialen, sich unter Freilassung radialer Zwischenräume umschliessenden, mit Durchbrechungen 70 versehenen Zylindern besteht. Die Zylinder sind so gegeneinander versetzt, dass jeweils die zwischen zwei Durchbrechungen stehengebliebenen, als feine Lamellen 69' ausgebildeten Stege gegenüber dem inneren Zylinder auf Lücke stehen. Das durch eine Durchbrechung 70 radial hindurchzischende Gut stösst also auf die Kante der zum nächstgrösseren Zylinder gehörenden Lamellen und wird dadurch nach beiden Seiten zerstäubt.
Da aber auch aus beiden seitlichen Richtungen gleichzeitig zerstäubtes Gut dagegenströmt, tritt eine innige Vermischung ein und diese Mischung geht nun gemeinsam durch die Durchbrechungen 70 des mittleren Zylinders radial hindurch, wonach sie mit hoher Geschwindigkeit erneut auf die Kante der Lamellen 69' des äussersten Zylinders stösst, wo sich der Zerstäubungsund Homogenisierungsvorgang wiederholt. Diese Vorrichtung dient besonders bei sehr schwierigen Homogenisierprozessen und zur Erzielung sehr hoher Feinheit, z. B. bei Milch usw.
Die Fig. 22 bis 25 stellen im Längs- bzw. Querschnitt und in zwei Teilfiguren ein Ausführungsbeispiel dar, bei welchem der ringförmige Einsatz 71 aus koaxialen, sich unter Freilassung radialer Zwischenräume 74 umschliessenden, mit radialen Bohrungen 73 versehenen, gegebenenfalls siebfeinen Zylindern besteht. Durch die Abnahme des radialen Durchtrittsquerschnittes zwischen den Schaufeln 3 gegen die Peripherie hin entsteht vor dem innersten durchbohrten Zylinder ein plötzlicher hoher Uber- druck infolge des plötzlich verringerten Gesamtdurchlassquerschnittes (weil die Stege 72 zwischen den Bohrungen 73 einen Teil des Durchlassquerschnittes versperren).
Der den innersten Zylinder umschliessende, in Durchströmrichtung nächste Zylinder ist so gegen den innersten Zylinder gedreht, dass die Bohrungen 73 sich mit den Stegen 72 decken und das Gut, welches aus den Bohrungen 73 des innersten Zylinders radial austritt, gegen die Stege 72 stösst und durch den engen radialen Zwischenraum 74 zwischen dem innersten und dem nächsten Zylinder seitlich gepeitscht wird, bis es durch die versetzten Bohrungen 73 des zweiten Zylinders radial hindurchtreten kann. Vom zweiten zum dritten Zylinder usw. spielt sich wiederum derselbe Vorgang ab, so dass bis zum äussersten Zylinder das Gut immer wieder zwischen den einzelnen Zylindern sich zum nächsten umgebenden Zylinder seinen Weg suchen muss.
Fig. 23 zeigt im Detail vier solche Zylinder mit gegeneinander versetzten Bohrungen 73 und Stegen 72 und den radialen Zwischenräumen 74, durch welche das Gut sich hindurchzwängen muss, um die Bohrungen 73 des nächsten Zylinders zu finden. Fig. 24 zeigt einen einzelnen durchlöcherten Zylinder und Fig. 25 sieben solcher Zylinder, bei welchen die Versetzung der Bohrunge
Crushing, mixing and homogenizing device
Of the known devices for dissolving, mixing, homogenizing, dispersing, defibrating, grinding or the like, some substances are not processed intensively or economically in a satisfactory manner because of their special properties, such as toughness, thixotropy, strength, etc.
The Swiss patents numbers 311794 and 336249 have made devices known which are used to process pumpable material that is smashed by flying coaxial toothed rings with radial, pumping flanks. Precisely in these devices it was found that some materials, especially those with a very tough structure, are not sheared by the teeth flying past one another. For this reason, such lumpy substances are often dragged around the inside of the stator of the relevant devices for a long period of time until the device becomes clogged due to further deposits of lumpy material. Then the central supply space of the device fills up and the same becomes inoperative.
One has therefore, z. B. in German Patent No. 972058, proposed the use of devices for difficult to machine materials, which are characterized by the use of side milling cutters, as they are used in metalworking. These devices work in such a way that the tools sitting on the periphery of a disk run with their sharp edges past tooth-shaped or U-shaped stator tools, which are arranged concentrically around the side milling cutter and at a peripheral distance from one another, which should result in particularly intensive processing of the goods.
It has been shown in practice that these devices do not or only very imperfectly fulfill their purpose, because the disk milling cutter proposed as a rotor and borrowed from metalworking does not bring about the intended intensive pumping process. This is mainly due to the fact that the central disc, which serves as the hub and which characterizes this type of milling cutter, does not allow the material to be sucked in centrally, which causes incomplete filling of the spaces between the milling tools and reduced radial acceleration of the material.
In addition, the proposed peripheral stator tools result in neither effective impact or shear work nor turbulence, because the free peripheral gaps in the stator allow the material to flow through largely unprocessed. The proposed radial approaches of the U-body also prevent the axial suction of the goods and reduce the performance.
The present invention overcomes these disadvantages. It relates to a comminution, mixing and homogenizing device, in particular for breaking down and homogenizing substances of high viscosity and for dividing or cutting up lumpy, granular or fibrous substances, with one arranged in a housing and with cutting edges on its circumference in the manner of a milling cutter The rotor is equipped with tools and cooperates with a tool ring surrounding it and forming part of the housing, and is characterized in that the tools of the rotor have radial blades which are arranged around a central cavity serving as a suction chamber.
The term radial blades in the context of the present invention is not to be understood in the sense of radially directed blades, but in the sense of radially acting blades - in contrast to axially acting blades - so that it also includes blades that deviate from the radial direction , i.e. curved forwards or backwards.
By appropriately numerous arrangement of said rotor and stator tools and corresponding speed regulation, the frequency of the various effects can be played in the device, depending on requirements, be low or high and thus be adapted to the good and the purpose. In particular, if there is a sufficiently high, relatively opposite rotational speed between the rotor and stator, it is possible to generate high and very high frequencies up to ultrasonic values and effects. As a result, the device according to the invention can carry out slow mixing processes of tough, thixotropic or dry goods as well as very fast processing of light goods and, if necessary, degas mixtures containing gas.
In the drawing, some exemplary embodiments are shown from, namely show
1 shows an axial section through a first embodiment,
Fig. 2 is a section along line II-II of Fig. 1,
Fig. 3-11 variants of Fig. 2 and
12-25 representations of further embodiments.
In FIG. 1, the rotor disk 2, which is provided with radial blades 3 on its underside, is fastened in a torsionally rigid manner to the rotor shaft 1, which is driven in a manner not shown. The peripheral ends of the radial blades 3 are designed as tools provided with a cutting edge, so that the rotor is equipped with cutting tools on its circumference in the manner of a milling cutter. The rotor is surrounded by a housing 4, the jacket of which is cylindrical in the embodiment shown; however, it could also have a conical or rounded shape. The housing 4 is coaxial or approximately coaxial with the rotor, so that at least some of the tools of the rotor end with their free ends close to or at the peripheral inner wall of the housing 4. The housing 4 is preferably stationary, e.g.
B. fixed by a pipe 5, rods or other known means so that the radial blades 3 of the rotor within the housing 4 work like the blades of a centrifugal pump when the device is in a pumpable medium by rotating the rotor in operation .
The tools of the rotor sit at the peripheral ends of the radial blades 3, which are arranged around a central cavity 6 serving as a suction chamber. The inner edges of the radial
Blades 3 run coaxially or at an angle to the axis of the device, so that the suction chamber
6 appears cylindrical or conical when viewed in longitudinal section. The longitudinal section of the suction chamber 6 could also have a different shape, e.g. B. that of a bell, as long as the suction chamber 6 remains effective as such. The shape of the suction chamber 6 is determined by the shape of the axially directed ends of the radial blades 3, which, for. B. could also be toothed or wavy, determined.
The pumping flanks of the radial blades 3 run in the direction from the axis to the periphery, preferably radially, in order to ensure the highest possible tangential / centrifugal acceleration of the material during processing. The pumping flanks or all of the radial blades 3 can, however, also wholly or partially deviate from the radius, namely in the direction of rotation of the rotor or opposite to it, be inclined or bent if the particular structure, e.g. B. hardness and / or toughness or pumpability of the goods require this.
The peripheral ends of the rotor tools are sharpened, e.g. B. as it is known from the metal milling cutters. This causes a safe cutting and shearing of any solid parts of the goods. The cutting rotor tools can be pulled out of the radial blades 3 as an extension or attached to them in a movable manner. In the latter case, they are hinged to the peripheral end of the radial blades 3 by means known per se in such a way that they are centrifugally pressed against the inner wall of the peripheral housing shell 4 during operation by their mass and thereby shear and rub with the housing wall, starting from their end facing in the direction of rotation, work closely together.
The peripheral housing jacket 4 has radial openings, for. B. in the form of slots 7 (Fig. 2) or holes 8 (Fig. 3), which can optionally have screen fineness.
If the material is to be processed more squeezing and / or rubbing, more homogenizing and mixing, the peripheral ends of the rotor tools can be roughened, grooved or toothed.
The inner wall of the housing jacket that works together with the rotor tools can also be designed in accordance with this roughening, grooving or toothing. Such an arrangement is e.g. B. for the refining processing of pulp in paper production and for similar purposes or other fibers valuable.
The entire rotor or in particular its radial blades 3 can be made entirely or partially of elastic material, for. B. plastic, so that they press continuously elastically with their peripheral end against the inner wall of the housing shell 4 by friction. The rotor tools, which may be made of the same material, can be made at least in the area of their cutting edges from a material that is more resistant to wear than the material of the other device parts, e.g. B. made of hard metal, stone, hard plastic, etc.
The rotor tools revolve in a space which is bounded radially by the housing jacket and axially by two annular disks 9, 10 of the housing 4 and thus has a U-shaped cross section. The material is centrifugally thrown by the radial blades 3 into this space and thus pressed against and through the openings 7 in the housing wall at the acceleration and pressure increase corresponding to the speed of rotation of the radial blades 3 or the tools attached to them.
If there is only one washer, the rotor tools revolve in a space with an L-shaped cross section.
In many cases it has been found to be advantageous to make the axial spacing of the aforementioned annular disks 9, 10 smaller towards their periphery, so that the space between the two annular disks becomes double-conical towards the periphery, as shown in FIG. 1 is indicated.
Accordingly, the rotor tools are then also adapted to the periphery of the double-conical inner shape of the housing 4. It is advantageous if the radial passage cross-section between the two annular disks 9, 10 remains constant from the inside to the outside. Depending on the type of material to be treated, the numerical value of the radial passage cross section between the two annular disks 9, 10 can be somewhat larger or smaller towards the periphery. The at least approximately constant radial passage cross section between the two annular disks 9, 10 has the effect that the peripheral spaces between the radial blades 3 are evenly filled with material everywhere.
The rotor shaft 1 could also run in the opposite axial direction and be driven from below.
Both the rotor shaft 1 and the housing 4 could also be driven in opposite directions relative to one another by means known per se. The housing 4 does not therefore need to be stationary in every case.
In FIG. 1 the device is surrounded by a container 11. The rotor shaft can be above the material in the pipe 5 or on the container wall or outside the container 11, e.g. B. be stored on the drive of the device, not shown. The rotor shaft 1 then has, as far as it comes into contact with the good, no bearings, so that no bearing abrasion, sealing material or lubricant comes into contact with the good. The rotor shaft 1 could, however, also be supported on both sides of the rotor disk 2, e.g. B. by means of an extension of the shaft through the rotor to the container bottom.
In order to prevent undesired radial contact between the rotor and the housing in the event of a bending of the free shaft end, a collecting ring 12 can be arranged near the rotor on the housing, which catches the radial deflection of the rotor shaft 1 before it causes a collision between the rotor and the housing Housing leads. For this purpose, the radial play between the rotor shaft 1 and the catch ring 12 is smaller than the radial play between the rotor and the peripheral casing of the housing 4. In the event of unforeseen flexural vibrations of the cantilevered rotor, a temporary emergency storage is created, which after the flexural vibrations have subsided ceases to function again. The collecting ring 12 can, for.
B. consist of a resistant and chemically resistant plastic or of metal with a low coefficient of friction.
Fig. 1 shows knife-like extensions 13 and 14 at the inlet of the goods in the device, which sit on the rotor or on the housing and work together like the blades of scissors and shear and shred the coarse components of the goods flowing into the suction chamber 6 before they can lead to a blockage of the suction chamber 6. Similar extensions 15 and 16 can protrude in front of the suction chamber 6 and into the vicinity of the inlet opening and serve to pre-shred lumpy material.
If mixtures with very different heavy phases are processed, one or more inlet openings 17 can lead into the housing 4 for the direct entry of the lighter phase, which generally floats above, through which the lighter material is sucked in from above and inside the device with the The heavier phase entering from below through the central suction chamber 6 is brought together in the device and processed together.
As can be seen from FIG. 2, in this exemplary embodiment the tools of the rotor are formed by the peripheral ends of the radial blades 3 provided with a cutting edge. To achieve greater static strength, the cross section of the radial blades increases from the outside inwards.
The webs or their axial edges that remain between the radial openings 7 of the housing 4 are used as counter-tools that work together with the tools of the rotor.
In FIG. 3, the annular disk 10 surrounding the inlet into the suction chamber 6 is provided on its inner circumference with approximately radially extending slots 18 and teeth 19, at which in particular coarser portions of the material flowing into the suction chamber 6 are sheared; the slots and teeth could also have a shape according to FIG. 4, 5 or 6.
In Fig. 6, the annular disk 10 is provided with axially protruding shearing projections 26, in Fig. 7 with axial openings 25 at which the pumped by the radial blades 3 good is sheared zer. The radial blades 3 or their peripheral ends designed as cutting tools could be provided with the same or similar frictional projections which interact with the disks 9, 10. In FIGS. 7 and 9, the peripheral ends of the radial blades 3, which are provided with a cutting edge, form a projection 64 which, if necessary, can be toothed.
In FIG. 8, the radial blades 3 are curved forward, the cutting edge of the peripheral end of the blade, which is designed as a tool, being molded or ground directly onto the hollow arch.
In Fig. 9, at least a part of the rotor blades 3 is designed so that the pumping flanks from the suction chamber 6 towards the periphery are increasingly bent against the direction of rotation in order to reduce the radial component of the acceleration and the pressure of the material against the openings 7 of the housing 4 to increase. The projections 64 on the peripheral ends of the radial blades 3 do the work of comminuting the particles of the material on the axial edges of the webs that have remained between the openings 7 of the housing 4.
In Fig. 10, at the peripheral end of each radial blade 3, an organ 20 provided with a cutting edge is mounted radially movably by means of an elongated hole 21, so that it is pressed against the inner wall of the peripheral housing shell during operation by the centrifugal force and with it simultaneously shearing and cooperates frictionally.
In a similar manner, radial blades, designed as tools provided with cutting edges, could also be arranged on the rotor disk 2 so as to be radially displaceable by means known per se at their peripheral ends.
In FIG. 11, at the peripheral end of each radial blade 3, an element 22 provided with a cutting edge is rotatably mounted about an axis running parallel to the rotor axis. The cutting edge of the member 22 cooperates with the peripheral inner wall of the housing jacket in a shearing and rubbing manner. In addition, the organ 22 has radial openings 23 through which the material, which has been opened up to a certain degree by shearing by the cutting edge hurrying ahead, passes from the suction chamber 6 into the friction gap between the organ 22 and the peripheral inner wall of the housing shell and shears and is crushed. As a result of the articulation of the organ 22 to the blades 3, the corner 24 formed by the two is filled with material which the organ 22 presses against the peripheral inner wall of the housing shell with increased centrifugal pressure.
The element 22 can also fill the entire segment of the peripheral housing wall between two radial blades 3 following one another. The leading cutting edge of the organ 22 has a shearing effect, while the openings 23 following the cutting edge when the rotor rotates allow the milled material to pass radially, whereby it gets into the pressure and friction gap between the organ 22 and the peripheral inner wall of the housing shell and is ground there becomes.
The organ 22 can also have projections and grooves which cooperate in a shearing and frictional manner with corresponding projections and grooves in the peripheral inner wall of the housing jacket.
As shown in FIGS. 10 and 11, a more shearing or more frictional effect can be achieved by changing the fineness of the division of the radial openings 7 or the webs of the housing 4 that remain between them.
Fig. 12 shows in longitudinal section an embodiment of a double-flow device. An axially perforated disk 31 is attached to the rotor shaft 1 by means of spokes 32. The disk 31 carries the radial blades 3, 300, which reach up to the peripheral inner wall of the housing 4 and whose peripheral ends are designed as tools provided with cutting edges. The lower axial closure of the housing 4 is formed by the annular disk 10. The same encloses the central inlet for the material to the suction chamber 6 of the rotor. The lower blades 3 of the rotor carry knife-like axial extensions 33, which cooperate in a shearing manner with radial projections 34 and / or with axial, stationary or relatively oppositely running knife-like extensions 35 on the inner edge of the annular disk 10.
The housing 4 is provided on its upper side with axial openings 36, through which the material is sucked into the upper suction chamber 600, whereby it partly also passes through the axial openings between the spokes 32 into the lower suction chamber 6 and thus becomes part of the material already mixed raw in the latter. The tube 5 can also have inlet openings 37 which lead into the housing 4.
In Fig. 12, an example of a peripheral Koliektorgehäuses 38 is indicated by dashed lines. This collector housing 38 can surround the housing 4 of the device on its periphery. It catches the material emerging from the device and discharges it through a tubular outlet 39. In this way, the device can continuously suck in and eject the material.
Fig. 13 shows an embodiment with a feed pipe 27 attached at the bottom, by means of which a complete filling of the suction chamber 6 is achieved even with larger differences in level. An axial pump consisting of the screw vane wheel 28 and the guide vane wheel 29 is installed in the feed pipe 27 attached to the housing 4. The pump is driven by the extension 30 of the rotor shaft 1.
Fig. 14 shows in longitudinal section an embodiment according to which the device in a container 40, for. B. for household purposes or for commercial production is installed. The rotor shaft 1 carries at its upper end the rotor disk 41 with the radial blades 3 arranged around the central suction chamber 6 and designed at their peripheral ends as tools provided with a cutting edge. The rotor shaft 1 is set in rotation by a drive, not shown, see above that the rotor disk 41 rotates with the radial blades 3 around the suction chamber 6. The rotor is surrounded by a stationary, conical housing 4 which is open at the top and has radial openings 42.
The rotor is provided with axial knife-like extensions 43, shaped as required, which cooperate in a cutting and shearing manner with knife-like extensions 44 seated on the conical housing jacket. In the annular space between the conical shell of the housing 4 and the container 40, guide vanes 45 are attached, which slow down a circular flow of the material along the container wall and deflect the material flowing out of the housing 4 during operation approximately vertically upwards, so that it flows back in the circuit back into the suction chamber 6 and is driven again through the device.
Fig. 15 shows in section an embodiment in which the two annular disks 46 and 47 of the housing converge so closely at their periphery that only a peripheral annular gap 48 remains, which throws the material out under high pressure and acceleration at the periphery is pressed together to form a thin ring layer from which it leaves the device in a finely atomized form as a result of the sudden expansion that takes place after the exit from the annular gap 48. The annular gap 48 can, if necessary, be interrupted by connections between the outer edges of the two annular disks 46, 47, so that instead of a contiguous peripheral annular gap, short slots or, if necessary, radial or approximately radial openings that act as nozzles are created.
In the interior of the housing, just in front of the peripheral annular gap 48, a concentric, for example triangular, annular insert 49 can be provided. This leaves between its conically converging surfaces facing the inner surfaces of the annular disks 46, 47 and the annular disks 46, 47 an appropriately narrow gap 50 or 51, through which the material is pressed on its way to the peripheral annular gap 48 of the housing, whereupon The two thin layers that meet again in front of the annular gap 48 combine in the peripheral annular gap 48 under high pressure.
As a result, a very intensive homogenization and atomization of the material, known from high pressure nozzles, occurs at the same time. The highly effective contact taking place in and around the annular gap 48 in this way can also be evaluated for carrying out various types of chemical processes.
The annular insert 49 attached in the housing, the cross section of which could also be rhombic, can be provided at least on its inner circumference with essentially axially extending lamellae 53, which are separated from one another peripherally by slots 52. The lamellas 53, which are triangular in FIG. 15, could also be rounded or have axial or conical, jagged or wave-shaped edges and / or be of such delicacy that when the goods hit their edges they are set in vibration, which corresponds to the natural frequency of the Lamellae correspond and also generate interference oscillations, the frequency of which depends on the impulses of the rotor tools flying past them. The effect of this arrangement corresponds to the sound or ultrasonic effect of very short tuning forks.
The vibrating lamellae designed in this way or similar can also be attached independently, in any other known manner, between the two annular disks 46, 47 and act as generators of sound and ultrasonic vibrations (see also FIGS. 20 and 21). The lower annular disk 47 is provided at its inner edge with the essentially axially extending, knife-like extensions 54, on which the same knife-like extensions 55, which sit on the radial blades 3, fly past in a shear.
16 shows a device installed in a container 56. This device is also designed with two branches. The peripheral housing wall 4 is divided into an upper and a lower part 58 and 59 by an inner annular disk 57. The disk of the rotor, which carries the radial blades 3, is perforated axially, so that the material coming from above and from below can already mix within the device.
The embodiment according to FIG. 17 is basically constructed in a similar way, only the disk 60 of the rotor, which carries the radial blades 3, extends approximately to the peripheral end of the latter.
This device, too, has knife-like extensions 61 and 62 that work together in a shearing manner at the upper and lower inlet of the material on the housing 4 and on the radial blades 3 of the rotor, which provide for a pre-shredding of coarse components of the material. The drive of the central rotor shaft 1 can, as shown, take place from above or also from below, depending on which side the drive shaft leads to the drive.
18 and 19 show in longitudinal and cross-section on an annular insert 66 with a square cross-section, which is fastened between the annular disks 67 and 68, vibratory lamellae 69, each of which is divided into quadrants connected only at the root. As a result, the individual quadrants are set in further oscillation and, if necessary, a higher oscillation frequency is generated by interference. Two adjacent lamellae 69 are separated from one another peripherally by a radial gap 70.
In FIGS. 20 and 21, an embodiment of the device is shown in longitudinal and cross-section, in which the annular insert 76 consists of three coaxial cylinders which are provided with openings 70 and which surround each other while leaving free radial spaces. The cylinders are offset from one another in such a way that the webs that remain between two openings and are designed as fine lamellae 69 'are in a gap with respect to the inner cylinder. The material hissing radially through an opening 70 therefore hits the edge of the lamellae belonging to the next larger cylinder and is thereby atomized on both sides.
Since, however, atomized material also flows against it from both lateral directions at the same time, an intimate mixing occurs and this mixture now passes radially through the openings 70 of the central cylinder, after which it again hits the edge of the lamellae 69 'of the outermost cylinder at high speed where the atomization and homogenization process repeats. This device is used especially for very difficult homogenization processes and to achieve very high fineness, e.g. B. with milk etc.
22 to 25 show in longitudinal or cross-section and in two partial figures an embodiment in which the annular insert 71 consists of coaxial cylinders, optionally sieve-fine cylinders, which are provided with radial bores 73 and which are free of radial spaces 74. The decrease in the radial passage cross-section between the blades 3 towards the periphery creates a sudden high overpressure in front of the innermost pierced cylinder as a result of the suddenly reduced total passage cross-section (because the webs 72 between the bores 73 block part of the passage cross-section).
The cylinder that surrounds the innermost cylinder and is next in the flow direction is rotated against the innermost cylinder so that the bores 73 coincide with the webs 72 and the material that emerges radially from the bores 73 of the innermost cylinder pushes against the webs 72 and through the narrow radial space 74 between the innermost and the next cylinder is lashed laterally until it can radially pass through the offset bores 73 of the second cylinder. The same process takes place from the second to the third cylinder, etc., so that up to the outermost cylinder, the goods must repeatedly find their way between the individual cylinders to the next surrounding cylinder.
23 shows in detail four such cylinders with offset bores 73 and webs 72 and the radial interspaces 74 through which the material has to squeeze in order to find the bores 73 of the next cylinder. Fig. 24 shows a single perforated cylinder and Fig. 25 shows seven such cylinders, in which the offset of the bores