CH364492A

CH364492A - Emulgiervorrichtung

Info

Publication number: CH364492A
Application number: CH6497558A
Authority: CH
Inventors: Heinrich Dipl-Ing Fl Friedrich; Heinrich Otho
Original assignee: Flottmann Friedrich Heinrich D
Priority date: 1957-11-13
Filing date: 1958-10-13
Publication date: 1962-09-30

Description

Emulgiervorrichtung
Die Erfindung betrifft eine Emulgiervorrichtung, insbesondere zur HersteSulr4g von Wasser-) l'Emuqsib nen. Sie arbeitet nach dem Prinzip eines Injektors bzw. einer Strahlpumpe.

Injektoren oder Strahlpumpen dienen dazu, unter Ausnutzung der Strömungsenergie des einen Mediums ein weiteres Medium anzusaugen. Derartige Vorrichtungen sind an sich in gewissem Umfang zum Vermischen von flüssigkeiten geeignet. Soll es sich dabei aber um eine sehr innige Vermischung handeln, bei der die Teilchengrösse so verringert ist, dass eine stabile Mischung entsteht, wie es zur Homogenisierung verlangt wird, so genügen Injektoren oder Strahlpumpen üblicher Ausführung nicht, sondern es sind weitere Einrichtungen erforderlich.

Man hat bereits Diffusoren von Strahlpumpen zur besseren Durchwirbelung mit Prallblechen ausgerüstet. Bei einer anderen bekannten Einrichtung werden zur Verstärkung und Verfeinerung des Mischvorganges der strömenden und zu mischenden Komponenten zwei konzentrisch zueinander liegende, rohrförmige Körper mit einer Vielzahl von feinen Öffnungen ausgestattet. Bei diesen Vorrichtungen ist jedoch keine Möglichkeit vorgesehen, die Zuflussmenge und das Mischungsverhältnis zu verstellen.

Bei einer weiteren bekannten Vorrichtung ist eine solche Einstellmöglichkeit vorhanden. Sie besteht darin, dass Schlitze in übereinandergeschobenen Rohren vorgesehen sind, die verschieden weit zur tJber- deckung gebracht werden können. Bei dieser Art der Regelung ist es jedoch nicht möglich, das Misch- verhältnis konstant zu halten.

Alle bisher geschilderten bekannten Vorrichtungen haben gegenüber derjenigen nach der vorliegenden Erfindung ausserdem den Nachteil, dass eine sehr innige Mischung, wie sie zur Erzeugung einer Emulsion notwendig ist, nicht eintnitt und eine selbsttätige Regelung des Mischungsverhältnisses nicht erfolgt.

Bei einer Emulgiervornichtung gemäss der Erfindung, die insbesondere zur Herstellung von Öl-Wasser Emulsionen geeignet ist, sind einer dlie DsnwskEllüssig- keit injizierenden und das Ansaugen des zuzumischenden Mediums bewirkenden Treibdüse ein Diffusor und diesem eine Homogenisierungseinrichtung in Gestalt eines rotierenden Schlagwerkes nachgeschaltet. Die Vereinigung dieser Teile zu einer Vorrichtung stellt die Lösung der Aufgabe dar, eine beständige, je nach dem gewünschten Zweck in ihrer Zusammensetzung einstellbare, homogene Flüssigkeit zu erzeugen.

Der Diffusor kann mit einem feststehenden Kern versehen sein, der mit einem zylindrischen Teil in die Bohrung der Treibdüse hineinragt und mit dieser einen Ringspaltkanal bildet. Durch diese Anordnung entfällt der sonst frei im Kern durchschiessende Teil des Strahles im Diffusor, der sich nicht gut mit dem angesaugten Medium vermischen würde. Der zylindrische Teil des Diffusorkernes ist zweckmässigerweise mit einem rippenartigen Führungskopf versehen, durch den er in der Treibdüse gelagert ist und das Strömungsmedium durchtreten lässt.

Das Verhältnis der zu mischenden Flüssigkeiten soll eingestellt werden können. Hierzu kann die Treibdüse längsverschiebbar ausgebildet und mit einer Vorrichtung zum Einstellen der zum Ansaugen dienenden Ringspaltdüse versehen sein.

Aus dem Vorhergehenden folgt, dass der Kern des Diffusors zweckmässig zunächst einen zylindrischen und daran anschliessend wie der Diffusor einen in Strömungsrichtung zunehmenden Querschnitt hat, so dass der konische Teil des Diffusorkernes einen mit der Innenwandung des Diffusors etwa gleichlaufenden Kegelstumpf bildet.

Zur Verbesserung der Durchwirbelung kann die Mantelfläche des sich erweiternden Diffusorkernteiles mit Längs- und/oder Querrippen oder -nuten versehen sein.

Es hat sich gezeigt, dass das Flüssigkeitsgemisch zur Herstellung einer langlebigen Emulsion durch eine Homogenisiervorrichtung laufen muss. Zweckmässigerweise entspricht daher die beaufschlagte Fläche der Homogenisiervorrichtung dem durch die innere Diffusorwandung und die Oberfläche des Diffusorkernes gebildeten, freien Ringquerschnitt.

Durch das aus diesem austretende Flüssigkeitsgemisch kann ein Treibrad beaufschlagt werden, das zum Antrieb einer aus einem rotierenden Schlagwerk bestehenden Homogenisiervorrichtung dient. Der mittlere Durchmesser des Treibrades entspricht vorzugsweise etwa dem mittleren Enddurchmesser des Diffusorringquerschnittes. Zur Schmierung der Homogenisiervorrichtung können die Lagerflächen des rotierenden Teiles des Schlagwerkes über Bohrungen mit dem Diffusorringquerschnitt in Verbindung stehen.

In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Emulgiervorrichtung nach der Erfindung dargestellt, und zwar in einem Längsschnitt durch dieselbe, wobei die Treibdüse mit Einstellung, der Kern des Diffusors und das Schlagwerk samt Treibrad und Leitvorrichtung teils in Ansicht dargestellt sind.

In dem Gehäuse 1 befindet sich die Bohrung 2 für den Eintritt der Druckflüssigkeit. Eine Treibdüse 3 ist in Längsrichtung teilweise hohlgebohrt und in der Mitte mit Querbohrungen 4 versehen, die mit dem die Treibdüse umgebenden Ringraum 5 in Verbindung stehen. In das vordere Ende der Längsbohrung 5a ragt ein Diffusorkern 6 mit einem zylindrischen Teil 7 hinein und bildet mit der Boh- rung 5a zusammen die Ringspaltdüse 8. Der zylindrische Teil 7 trägt an seinem vorderen Ende einen rippenartigen Führungskopf 29, mit welchem sich der Diffusorkern 6 in der Treibdüse abstützt.

An ihrem vorderen Ende ! ist die Treibdüse 3 konisch abgedreht, so dass sich zusammen mit der Mündung 9 des Diffusormantels 10 eine Ringspaltdüse 11 ergibt. Diese kann durch Längsverschieben der Treibdüse 3 verändert werden, was mittels der mit Skala versehenen Mutter 12 geschieht. Der konische Teil des Diffusorkernes 6 ist zur Erhöhung der Turbulenz und besseren Durchmischung des Gemisches mit Längsnuten 13 und Quernuten 14 versehen.

Der Ringquerschnitt 15 um den Diffusorkern herum mündet an dem Leitrad 16. Das mit den Schlagkreuzen 18 aus einem Stück gefertigte Turbinenrad 17 ist auf der feststehenden Welle 19 drehbar gelagert. Um die Schmierung des aus Turbinenrad und Schlagkreuzen bestehenden Laufkörpers zu ermöglichen, führen die Bohrungen 20, 21, 22 zu dem Ringraum 23. Von dort aus verteilt sich die Emulsion auf die Laufflächen. Die Kappe 24 ist mit der Bohrung 25 versehen.

Die Arbeitsweise der Vorrichtung ist wie folgt:
Die Druckflüssigkeit wird durch die Bohrung 2 dem Gerät zugeleitet und strömt über den Ringraum 5 durch die Querbohrungen 4, die Längsbohrung 5a und den Ringkanal 8. Da dieser den kleinsten Durchflussquerschnitt in der gesamten Führung des Druckmediums hat, tritt hier die grösste Durchflussgeschwindigkeit auf. Die Druckflüssigkeit verlässt also den Ringkanal 8 mit sehr hoher Geschwindigkeit. Dadurch wird im Raum 26 ein Vakuum erzeugt, durch welches die zweite, zuzumischende Flüssigkeit über die Bohrung 27 angesaugt wird. Im Ringkanal 28 vereinigen sich die Druckflüssigkeit und die angesaugte Flüssigkeit. Das Mischungsverhältnis wird dadurch verändert, dass die Ringspaltdüse 11 durch Verschieben der Treibdüse 3 in Längsrichtung mittels der Stellschraube 12 verengt und erweitert werden kann.

Durch den Ringquerschnitt 15 strömt das Gemisch zu den Leitschaufeln 16, durch welche es auf das Turbinenrad 17 geleitet wird. Dieses dreht sich unter der Einwirkung der Strömungsenergie und setzt dadurch gleichzeitig die Schlagkreuze in Bewegung, durch welche die Flüssigkeitströpfchen des Gemisches so fein zerschlagen werden, dass eine homogene Flüssigkeit entsteht, welche dann durch die Bohrung 25 abfliessen kann.

Claims

PATENTANSPRUCH Emulgiervorrichtung, insbesondere zur Herstellung von Öl-Wasser-Emulsionen, nach dem Patentanspruch des Hauptpatentes, dadurch gekennzeichnet, dass dieselbe eine zum Injizieren der Druckflüssigkeit und zum Ansaugen des zuzumischenden Mediums dienende Treibdüse (3) aufweist, der ein Diffusor (10, 6) und diesem eine Homogenisierungsvorrichtung in Gestalt eines rotierenden Schlagwerkes (18) nachgeschaltet ist.

UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusor mit einem feststehenden Kern (6) versehen ist, der mit einem zylindrischen Teil (7) in die Längsbohrung der Treibdüse (3) hineinragt und mit dieser einen Ringkanal (8) bildet.

2. Vorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Teil des Diffusorkernes mit einem rippenartigen Führungskopf (29) versehen ist.

3. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Treibdüse längsverschiebbar ausgebildet ist und dadurch eine Einstellung der zum Ansaugen dienenden Ringspaltdüse (11) ermöglicht.

4. Vorrichtung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Diffusormantel und sein Kern unmittelbar hinter der Ringspaltdüse (11) zylindrisch sind, während sich an den zylindrischen Teil ein konischer Teil mit in Strömungsrichtung zunehmendem Querschnitt anschliesst.

5. Vorrichtung nach Unteranspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der konische Teil des Diffusorkernes einen mit der Innenwand des Diffusormantels wenigstens annähernd gleichlaufenden Kegelstumpf bildet.

6. Vorrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Mantelfläche des sich erweiternden Diffusorkernteiles mit Längs- und/oder Querrippen (13, 14) oder -nuten versehen ist.

7. Vorrichtung nach Patentanspruch und den Unteransprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die beaufschlagte Fläche der Homogenisiervor- richtung dem durch die innere Diffusorwandung (10) und die Oberfläche des Diffusorkernes (6) gebildeten, freien Ringquerschnitt (15) entspricht.

8. Vorrichtung nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Antrieb der aus einem rotierenden Schlagwerk bestehenden Homogenisiervorrichtung ein Treibrad (17) dient, welches durch das aus dem Ringquerschnitt des Diffusors ausströmende Flüssigkeitsgemisch beaufschlagt wird.

9. Vorrichtung nach Unteranspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der mittlere Durchmesser des Treibrades wenigstens annähernd dem mittleren Enddurchmesser des Daffusorringquerschnittes entspricht.

10. Vorrichtung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerflächen des rotierenden Teiles des Schlagwerkes über Bohrungen (20, 21 und 22) mit dem Diffusorringquerschnitt in Verbindung stehen.