EP1106242A2 - Schlaufenreaktor - Google Patents

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EP1106242A2
EP1106242A2 EP00125841A EP00125841A EP1106242A2 EP 1106242 A2 EP1106242 A2 EP 1106242A2 EP 00125841 A EP00125841 A EP 00125841A EP 00125841 A EP00125841 A EP 00125841A EP 1106242 A2 EP1106242 A2 EP 1106242A2
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EP
European Patent Office
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stator
rotor
mixing chamber
loop reactor
shaft
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EP00125841A
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English (en)
French (fr)
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EP1106242A3 (de
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Markus Burgert
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Burdosa Technology Ltd
Original Assignee
Burdosa Technology Ltd
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Publication date
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/50—Mixing liquids with solids
    • B01F23/56—Mixing liquids with solids by introducing solids in liquids, e.g. dispersing or dissolving
    • 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
    • B01F25/50—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle
    • B01F25/52—Circulation mixers, e.g. wherein at least part of the mixture is discharged from and reintroduced into a receptacle with a rotary stirrer in the recirculation tube
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/27—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices
    • B01F27/271—Mixers with stator-rotor systems, e.g. with intermeshing teeth or cylinders or having orifices with means for moving the materials to be mixed radially between the surfaces of the rotor and the stator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F2101/00—Mixing characterised by the nature of the mixed materials or by the application field
    • B01F2101/06—Mixing of food ingredients
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B01F23/40—Mixing liquids with liquids; Emulsifying
    • B01F23/41—Emulsifying

Definitions

  • Loop reactor with a reactor housing, with a mixing chamber and an inlet in the area of the bottom of the loop reactor and one Outlet in the area of the head of the loop reactor for the material to be processed Well, with a stator and a rotor driven by a motor, the stator and rotor predominantly in that facing the second head Part of the mixing chamber are arranged, stator and rotor each have at least one hollow cylinder provided with longitudinal slots, the Hollow cylinder of the stator and that of the rotor concentric and alternating interlock and the stator a guide tube protruding into the mixing chamber has, in which a screw conveyor is arranged.
  • Such a loop reactor is known from DE 39 19 828 and is used for processing liquids of different viscosities.
  • Such loop reactors play particularly in food process engineering a major role, e.g. for mixing, emulsifying, homogenizing, Suspend, beat, stir until smooth, undergo, etc. from to processing liquids and possibly solids.
  • a screw conveyor intended for the transport of the goods also called dynamic mixer
  • the rotating hollow cylinders the rotor and the stator worked the good.
  • These slotted ones Hollow cylinders cause e.g. a reduction in droplets in emulsions.
  • Loop reactors in which the rotor and screw conveyor are known are also known are attached to a common shaft. With these loop reactors the shaft is passed through the bottom of the reactor and stored outside the reactor housing. There is a large distance between the hollow cylinders of the rotor and the stator on the one hand and the camp on the other hand. This is a disadvantage as the largest are based on the Forces and moments acting on the shaft in the area of the hollow cylinder, i.e. on unsupported, free end of the shaft, which occurs especially at high RPM leads to problems. Remedy was in another Storage found in the area of the hollow cylinder, but this caused problems cleaning the mixing chamber.
  • the invention is therefore based on the object of proposing a loop reactor, which is easier to construct and assemble and less in operation prone to failure and more cost-effective and can also be operated at high speeds is.
  • This object is achieved in that the screw conveyor and the rotor on a common motor-driven one Shaft are attached and that the shaft through the head of the loop reactor passed through and rotatable in or above the head is stored.
  • the inlet is in the bottom of the loop reactor provided, advantageously the guide tube for the screw conveyor in the area this admission ends.
  • the bearing can face the shaft in or on the head Cavities in the reactor housing which contain the material to be processed, be sealed.
  • the seal can advantageously be a Act mechanical seal.
  • the inlet, the guide tube, the rotor and the stator and baffles attached to the stator may be arranged centrally.
  • a loop reactor (FIG. 1) has a reactor housing 1 with a mixing chamber 2 on. This can be done through an inlet 3 or through an outlet 4 Enter the material to be processed into the mixing chamber 2 of the loop reactor or discharged from the mixing chamber 2
  • the mixing chamber 2 itself has a cylindrical shape, and the inlet 3 is in the bottom of the Reactor housing 1 provided.
  • a stator 5 projects into the mixing chamber 2, which is firmly connected to the reactor housing.
  • the stator has two Hollow cylinder 15, the cylinder walls are provided with longitudinal slots 9 are.
  • the stator is provided with a guide tube, which is almost extends over the entire length of the mixing chamber 2. Protrudes into this guide tube a shaft 10, which through the opposite of the inlet 3 Head of the reactor housing is led out of the reactor housing 1.
  • the shaft is in the bearing 11 provided above the head rotatably mounted.
  • a rotor 8 is attached to the shaft 10.
  • This rotor points two hollow cylinders 16, which like the hollow cylinder 15 of the stator Longitudinal slots 9 are provided.
  • the hollow cylinder 15 of the stator and 16 of the Rotors interlock with each other, arranged concentrically (see also Fig. 2). Furthermore, is on the end protruding into the guide tube 6 the shaft 10 is attached to a screw conveyor 7.
  • On the outside of the Stator or the guide tube 6 is a front by means of a guide plate 14 Collection chamber 17 formed (see also Fig. 3).
  • This front collection chamber 17 is ring-like and over the entire circumference in the direction of Inlet 3 of the loop reactor opened.
  • In the opposite Recesses are provided in the wall of the front collecting chamber 17, to which pipes 13 are attached.
  • These tubes 13 connect the front Collection chamber 17 with one in the cover of the reactor housing 1 provided rear collection chamber 12.
  • This rear collection chamber 12
  • the material to be processed passes through inlet 3 in the reactor housing 1 into the loop reactor of the delivery pressure into the guide tube 6, where it is conveyed by the screw conveyor 7 detected and transported upwards.
  • the upper end of the guide tube 6 goes in a first hollow cylinder 9 of the stator above the guide tube 6 upwards is limited by the rotor 8, the good due to the delivery pressure pressed through the longitudinal slots 9 in the hollow cylinder 15 of the stator.
  • a first hollow cylinder rotates on the outside of the longitudinal slots 9 of the rotor 8.

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Schlaufenreaktor mit einem Reaktorgehäuse (1), mit einer Mischkammer (2) und einem Einlass (3) im Bereich des Bodens des Schlaufenreaktors. Ferner weist der Schlaufenreaktor einen Auslass (4) im Bereich des Kopfes des Schlauchreaktors auf. In dem Schlaufenreaktor ist ein Stator (5) und ein von einem Motor angetriebener Rotor (8) angebracht, wobei Stator (5) und Rotor (8) überwiegend in dem dem zweiten Kopf zugewandten Teil der Mischkammer angeordnet sind. Stator (5) und Rotor (8) weisen jeweils zumindest einen mit Längsschlitzen (9) versehenen Hohlzylinder auf wobei die Hohlzylinder des Stators (15) und die des Rotors (16) konzentrisch und abwechselnd ineinander greifen. Ferner weist der Stator (5) ein in die Mischkammer (2) ragendes Leitrohr (6) auf in welchem eine Förderschnecke (7) angeordnet ist. Ein derartiger Schlaufenreaktor soll so verändert werden, dass er einfacher montierbar und im Betrieb weniger störanfällig und kostengünstiger, insbesondere auch bei hohen Drehzahlen betreibbar ist. Dieses wird dadurch erreicht, dass die Förderschnecke (7) und der Rotor (8) auf einer gemeinsamen von einem Motor angetriebenen Welle (10) befestigt sind und dass die Welle durch den zweiten Kopf des Schlaufenreaktors hindurchgeführt und in dem und/oder oberhalb des Kopfes drehbar gelagert ist. <IMAGE>

Description

Schlaufenreaktor mit einem Reaktorgehäuse, mit einer Mischkammer und einem Einlass im Bereich des Bodens des Schlaufenreaktors und einem Auslass im Bereich des Kopfes des Schlaufenreaktors für das zu verarbeitende Gut, mit einem Stator und einem von einem Motor angetriebenen Rotor, wobei Stator und Rotor überwiegend in dem dem zweiten Kopf zugewandten Teil der Mischkammer angeordnet sind, Stator und Rotor jeweils zumindest einen mit Längsschlitzen versehenen Hohlzylinder aufweisen, die Hohlzylinder des Stators und die des Rotors konzentrisch und abwechselnd ineinander greifen und der Stator ein in die Mischkammer ragendes Leitrohr aufweist, in welchem eine Förderschnecke angeordnet ist.
Ein derartiger Schlaufenreaktor ist aus der DE 39 19 828 bekannt und wird für die Bearbeitung von Flüssigkeiten unterschiedlicher Viskosität verwendet. Insbesondere in der Lebensmittel-Verfahrenstechnik spielen solche Schlaufenreaktoren eine große Rolle, z.B. für das Mischen, Emulgieren, Homogenisieren, Suspendieren, Aufschlagen, Glattrühren, Unterziehen usw. von zu bearbeitenden Flüssigkeiten und ggf. Feststoffen. Bei den Schlaufenreaktoren mit einer für den Transport des Gutes vorgesehenen Förderschnecke (auch dynamische Mischer genannt) wird dabei von den rotierenden Hohlzylindern des Rotors und des Stators das Gut bearbeitet. Diese geschlitzten Hohlzylinder bewirken z.B. eine Verkleinerung von Tröpfchen bei Emulsionen.
Bei bekannten Schlaufenreaktoren mit Förderschnecken wird die Förderschnecke über eine eigene Welle getrennt von dem Rotor angetrieben. Dieses erfordert jeweils an den beiden Stirnseiten des Reaktorgehäuses Durchführungen für die Wellen. Auf der Außenseite der Reaktorgehäuse müssen sodann Motoren angebracht sein. über welche die Wellen angetrieben werden. Diese Konstruktion des Schlaufenreaktors wie auch die Montage eines derartigen Schlaufenreaktors ist aufwendig. Durch die getrennt voneinander rotierenden Teile des Rotors und der Förderschnecke erhöht sich auch die Störanfälligkeit des Schlaufenreaktors. Ebenso ist der Betrieb eines Motors jeweils für den Rotor und die Förderschnecke mit erhöhten Kosten verbunden.
Weiter sind Schlaufenreaktoren bekannt, bei denen Rotor und Förderschnecke auf einer gemeinsamen Welle befestigt sind. Bei diesen Schlaufenreaktoren ist die Welle durch den Boden des Reaktors hindurchgeführt und außerhalb des Reaktorgehäuses gelagert. Dabei ergibt sich ein großer Abstand zwischen den Hohlzylindern des Rotors und des Stators einerseits und dem Lager andererseits. Dieses ist von Nachteil, da die größten auf die Welle wirkenden Kräfte und Momente im Bereich der Hohlzylinder, also am nicht gelagerten, freien Ende der Welle auftreten, was insbesondere bei hohen Umdrehungszahlen zu Problemen führt. Abhilfe wurde in einer weiteren Lagerung im Bereich der Hohlzylinder gefunden, was aber zu Problemen bei der Reinigung der Mischkammer führte.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Schlaufenreaktor vorzuschlagen, welcher einfacher konstruiert und montierbar und im Betrieb weniger störanfällig und kostengünstiger und auch bei hohen Drehzahlen betreibbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Förderschnecke und der Rotor auf einer gemeinsamen, von einem Motor angetriebenen Welle befestigt sind und dass die Welle durch den Kopf des Schlaufenreaktors hindurchgeführt und in dem bzw. oberhalb des Kopfes drehbar gelagert ist.
Durch diese Anordnung von Rotor und Förderschnecke kann nicht nur ein zweiter Motor eingespart werden, vielmehr ist auch die Konstruktion und die Montage des Schlaufenreaktors einfacher. So muss nunmehr nur noch ein Durchbruch und eine Lagerung für die Welle vorgesehen sein, auf der dann sowohl der Rotor als auch die Förderschnecke befestigt sind Diese Lagerung ist dabei in dem Kopf vorzusehen, damit die in der Welle auftretenden Kräfte nahe dem Entstehungsort aus der Welle in das Reaktorgehäuse abgeleitet werden können. Die größten Kräfte und Momente, die auf die Welle einwirken, treten nämlich im Rotor auf und dieser ist in dem dem Kopf zugewandten Teil der Mischkammer angeordnet.
Gemäß der Erfindung ist der Einlass in dem Boden des Schlaufenreaktors vorgesehen, wobei vorteilhaft das Leitrohr für die Förderschnecke im Bereich dieses Einlasses endet.
Erfindungsgemäß kann das Lager der Welle in bzw. an dem Kopf gegenüber Hohlräumen in dem Reaktorgehäuse, welche das verarbeitende Gut enthalten, abgedichtet sein. Bei der Dichtung kann es sich vorteilhaft um eine Gleitringdichtung handeln.
Erfindungsgemäß können der Einlass, das Leitrohr, der Rotor und der Stator sowie an dem Stator befestigte Leitbleche zentrisch angeordnet sein.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Schlaufenreaktors ist anhand der Zeichnung näher beschrieben. Darin zeigen
Fig. 1
einen senkrechten Schnitt durch einen Schlaufenreaktor,
Fig. 2
einen horizontalen Schnitt gemäß der Linie 11-11 in Fig. 1 und
Fig. 3
einen senkrechten Schnitt gemäß der Linien III-III in Fig. 1.
Ein Schlaufenreaktor (Fig. 1) weist ein Reaktorgehäuse 1 mit einer Mischkammer 2 auf. Durch einen Einlass 3 bzw. durch einen Auslass 4 kann das zu verarbeitende Gut in die Mischkammer 2 des Schlaufenreaktors eintreten bzw. aus der Mischkammer 2 abgeführt werden Die Mischkammer 2 selbst hat dabei eine zylindrische Form, und der Einlass 3 ist in dem Boden des Reaktorgehäuses 1 vorgesehen. In die Mischkammer 2 ragt ein Stator 5 hinein, der fest mit dem Reaktorgehäuse verbunden ist. Der Stator weist zwei Hohlzylinder 15 auf, deren Zylinderwandungen mit Längsschlitzen 9 versehen sind. Ferner ist der Stator mit einem Leitrohr versehen, welches sich fast über die gesamte Länge der Mischkammer 2 erstreckt. In dieses Leitrohr ragt eine Welle 10 hinein, welche durch den dem Einlass 3 gegenüberliegenden Kopf des Reaktorgehäuses aus dem Reaktorgehäuse 1 herausgeführt ist. Dabei ist die Welle in der oberhalb des Kopfes vorgesehenen Lagerung 11 drehbar gelagert. An der Welle 10 ist ein Rotor 8 befestigt. Dieser Rotor weist zwei Hohlzylinder 16 auf, welche wie die Hohlzylinder 15 des Stators mit Längsschlitzen 9 versehen sind. Die Hohlzylinder 15 des Stators und 16 des Rotors greifen dabei abwechselnd konzentrisch angeordnet ineinander (siehe auch Fig. 2). Ferner ist auf dem in das Leitrohr 6 hineinragenden Ende der Welle 10 eine Förderderschnecke 7 befestigt. Auf der Außenseite des Stators bzw. des Leitrohres 6 ist mittels eines Leitbleches 14 eine vordere Sammelkammer 17 gebildet (siehe auch Fig. 3). Diese vordere Sammelkammer 17 ist ringartig und über den gesamten Umfang in Richtung des Einlasses 3 des Schlaufenreaktors geöffnet. In der dazu gegenüberliegenden Wandung der vorderen Sammelkammer 17 sind Ausnehmungen vorgesehen, an welche Rohre 13 angesetzt sind. Diese Rohre 13 verbinden die vordere Sammelkammer 17 mit einer in dem Deckel des Reaktorgehäuses 1 vorgesehenen hinteren Sammelkammer 12. Diese hintere Sammelkammer 12 mündet schließlich in den Auslass 4 des Schlaufenreaktors.
Im Folgenden sei nun der Weg des zu verarbeitenden Gutes durch den Schlaufenreaktor sowie die Funktionsweise des Schlaufenreaktors beschrieben. Das zu verarbeitende Gut tritt durch den Einlass 3 in dem Reaktorgehäuse 1 in den Schlaufenreaktor ein Dabei gelangt es zunächst aufgrund des Förderdruckes in das Leitrohr 6 Dort wird es von der Förderschnecke 7 erfasst und nach oben transportiert Das obere Ende des Leitrohres 6 geht in einen ersten Hohlzylinder 9 des Stators über Da das Leitrohr 6 nach oben hin von dem Rotor 8 begrenzt wird, wird das Gut aufgrund des Förderdrukkes durch die Längsschlitze 9 in dem Hohlzylinder 15 des Stators hindurchgepresst. Auf der Außenseite der Längsschlitze 9 rotiert ein erster Hohlzylinder des Rotors 8. Durch die in diesem Rotor vorgesehenen Längsschlitze 9 wird das aus dem Hohlzylinder 15 austretende Gut abgeschert und so aufgeschlossen, emulgiert o.ä. Auf der Außenseite der Längsschlitze des ersten Rotor-Hohlzylinders 16 vollzieht sich das Gleiche, da sich an diese Hohlzylinder 16 wiederum ein Hohlzylinder 15 des Stators 5 anschließt. Nachdem das Gut durch diesen Hohlzylinder 15 des Stators 5 einen weiteren Hohlzylinder 16 des Rotors 8 und einen letzten Hohlzylinder 15 des Stators 5 hindurchgepresst ist, gelangt das Gut zurück in den freien Raum der Mischkammer 2 zwischen dem Leitrohr 6 und dem Reaktorgehäuse 1. Aufgrund des herrschenden Förderdruckes wird das Gut zwischen dem Leitrohr 6 und dem Reaktorgehäuse 1 wieder zurück in Richtung Einlass 3 gefördert. Dort tritt es aufgrund der Sogwirkung des Förderstromes erneut in das Leitrohr 6 ein und vollzieht den gleichen Weg. Ein Teil des Gutes jedoch tritt durch die in Richtung des Einlass 3 weisenden Öffnung in die hinter dem Leitblech 14 befindliche vordere Sammelkammer 17 ein. Von dort aus wird es durch die Rohre 13 in die hintere Sammelkammer 12 befördert, Ist dort ausreichend Gut gesammelt worden, kann dieses schließlich durch den Auslass 4 aus dem Schlaufenreaktor wieder austreten.
Bezugszeichenliste
1
Reaktorgehäuse
2
Mischkammer
3
Einlass
4
Auslass
5
Stator
6
Leitrohr
7
Förderschnecke
8
Rotor
9
Längsschlitze
10
Welle
11
Lagerung
12
hintere Sammelkammer
13
Rohr
14
Leitblech
15
Hohlzylihder des Stators
16
Hohlzylinder des Rotors
17
vordere Sammelkammer
18
Gleitringdichtung

Claims (5)

  1. Schlaufenreaktor mit einem Reaktorgehäuse (1), mit einer Mischkammer (2) und einem Einlass (3) im Bereich des Bodens des Schlaufenreaktors und einem Auslass (4) im Bereich des Kopfes des Schlaufenreaktors für das zu verarbeitende Gut, mit einem Stator (5) und einem von einem Motor angetriebenen Rotor (8), wobei Stator (5) und Rotor (8) überwiegend in dem dem zweiten Kopf zugewandten Teil der Mischkammer angeordnet sind, Stator (5) und Rotor jeweils zumindest einen mit Längsschlitzen (9) versehenen Hohlzylinder aufweisen, die Hohlzylinder des Stators (15) und die des Rotors (16) konzentrisch und abwechselnd ineinander greifen und der Stator (5) ein in die Mischkammer (2) ragendes Leitrohr (6) aufweist, in welchem eine Förderschnecke (7) angeordnet ist,
    dadurch gekennzeichnet,
    dass die Förderschnecke (7) und der Rotor (8) auf einer gemeinsamen, von einem Motor angetriebenen Welle (10) befestigt sind und dass die Welle durch den zweiten Kopf des Schlaufenreaktors hindurchgeführt und in dem und/oder oberhalb des Kopfes drehbar gelagert ist.
  2. Schlaufenreaktor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Leitrohr (6) für die Förderschnecke (7) im Bereich des Einlasses (3) endet.
  3. Schlaufenreaktor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager der Welle in bzw. an dem Kopf gegenüber den Hohlräumen in dem Reaktorgehäuse, welche das verarbeitende Gut enthalten, abgedichtet ist.
  4. Schlaufenreaktor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung eine Gleitringdichtung (18) ist
  5. Schlaufenreaktor nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Einlass (3), das Leitrohr (6), der Rotor (8) und der Stator (5) sowie an dem Stator (5) befestigte Leitbleche (14) zentrisch in der Mischkammer (2) angeordnet sind.
EP00125841A 1999-12-08 2000-11-25 Schlaufenreaktor Withdrawn EP1106242A3 (de)

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