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WO2009062610A1 - Rotor-stator-vorrichtung zum dispergieren oder homogenisieren - Google Patents

Rotor-stator-vorrichtung zum dispergieren oder homogenisieren Download PDF

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WO2009062610A1
WO2009062610A1 PCT/EP2008/009272 EP2008009272W WO2009062610A1 WO 2009062610 A1 WO2009062610 A1 WO 2009062610A1 EP 2008009272 W EP2008009272 W EP 2008009272W WO 2009062610 A1 WO2009062610 A1 WO 2009062610A1
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WO
WIPO (PCT)
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bearing
coupling part
drive
rotors
chamber
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/EP2008/009272
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English (en)
French (fr)
Inventor
Uwe Grimm
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IKA Werke GmbH and Co KG
Original Assignee
IKA Werke GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by IKA Werke GmbH and Co KG filed Critical IKA Werke GmbH and Co KG
Priority to EP08850267A priority Critical patent/EP2212015B1/de
Priority to US12/742,528 priority patent/US8985844B2/en
Priority to CN2008801156575A priority patent/CN101855008B/zh
Publication of WO2009062610A1 publication Critical patent/WO2009062610A1/de
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Ceased legal-status Critical Current

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    • B01F23/56—Mixing liquids with solids by introducing solids in liquids, e.g. dispersing or dissolving

Definitions

  • the invention relates to a device for dispersing or homogenizing, in the continuous flow principle, with at least one consisting of rotor and stator tool which is disposed within a chamber through which the medium to be processed chamber, wherein the bearing of the rotor or the rotors arranged in the chamber and the or the rotors are / is driven via a magnetic coupling, which magnetic coupling between a drive-side rotationally driven drive coupling part and a secondary output coupling part has a fixed gap chamber closing the chamber in the coupling region.
  • the problem may arise that, especially at high powers, pressures and speeds, the resulting high temperatures are particularly noticeable in the area of bearings and in the area of bearings Area of the arranged between the parts of the magnetic coupling gap pot can be difficult to control because of the eddy currents occurring there.
  • the device defined at the outset is characterized in that the drive-side drive coupling part engages as a magnetic carrier in the recessed or hollow output driven output coupling part, wherein between the two coupling parts of the split pot is arranged, that the outer output coupling part located in the chamber Drive shaft for the one or more rotors or is connected thereto and that the one or more bearings for the one or more rotors carried by the drive shaft within the chamber through which the medium flows adjacent to the one or more rotors is / are.
  • the bearing of this medium itself lubricated and cooled by the promotion of the medium during its processing, so that even high pressures, speeds and temperatures can be handled. It is important that the / the bearings is / are arranged in the flow area of the medium, so that they are exposed directly to this medium and cooled accordingly.
  • An expedient and advantageous embodiment of the invention may be that at least one groove or the like indentation for conveying medium to be dispersed through the bearing is provided on at least one of the bearing parts movable relative to each other. By this measure, the lubrication and cooling of the bearing or be further promoted.
  • both sides of at least one rotor in each case a bearing or sliding bearing is provided.
  • a rotor is not flying, but stored correspondingly precise on both sides, which allows narrower gap between rotor and stator and thus a better dispersing or homogenizing effect.
  • the shaft acting on the drive coupling part carries two bearings and therebetween two rotors as well as a third rotor supported on its end remote from the coupling and projecting beyond the second bearing. So there are only two camps to provide and cool and yet there may be three rotors with their stators. Correspondingly effective can be to disperse or homogenize a medium in the course, wherein the coaxial arrangement of the plurality of rotors inevitably results in a corresponding flow direction of the medium through the chamber or through the working space and thereby to the corresponding bearings.
  • a further advantageous and advantageous embodiment of the invention may provide that the output coupling part has at least one passage or more passages to the containment shell and at least one outlet to an outlet opening of the chamber or the working space.
  • the medium also acts on or flows around the containment shell before it reaches the exit from the chamber or the working space, so that the containment pot can also be cooled by the medium.
  • the outlet on the output coupling part may be the opening on the free edge of this output coupling part, into which opening the containment shell engages.
  • an annular gap on the gap pot facing the end or edge of the output coupling part.
  • a modified embodiment may provide that the rotor shaft facing upward above the drive and the Magnetic coupling is arranged and the inlet is provided through an inlet opening in the chamber or the working space above the top rotor in this arrangement. This results in a downward path for the medium to be processed, which, for example, can also be vertical. This is particularly favorable for the cooling effect on the split pot, because this can then be acted upon intensively by the processed medium.
  • the bearings have slide bearings, in particular ceramic bearings, e.g. made of silicon carbide, wherein the bearing sleeve, which rotates in each case with the shaft, is arranged on a metal stub located between it and the shaft, which over a part of the bearing width has an inner diameter somewhat enlarged relative to the shaft and / or at least one extending in the axial direction or obliquely thereto Slit whose width is especially greater than the expected thermal expansion.
  • slide bearings in particular ceramic bearings, e.g. made of silicon carbide
  • thermal expansion and thereby different thermal expansion coefficients can be compensated because the different inner diameter and / or slot allow different thermal expansion of the actually cooperating parts, so that, for example, an inner Stahlstut- zenteil does not break a ceramic bearing sleeve.
  • ceramic bearing sleeves can be used, which have a high temperature and wear resistance.
  • the rotors and the bearing sleeves can be coaxially arranged side by side and / or touching each other on the drive shaft and clamped together in the axial direction by a compressive force.
  • the particular existing ceramic bearing bushing of the respective sliding bearing can be arranged in a metallic holder, which recedes when heated due to its greater thermal expansion coefficient of the bearing bush to the outside, and on the outside of the bearing bush, a slotted or multiply divided outer ring may be provided by means of Spring force or springs is pressed against the bearing bush.
  • a good radial fixation or the outside resilient against spring or restoring forces holder can compensate for the different thermal expansion of the bearing bush.
  • an expansion screw engaging in it can be provided, which engages over an expansion sleeve which is supported on the parts lined up on the shaft.
  • a strain of the expansion screw can cause the desired compressive force in the axial direction of the strung on the shaft parts.
  • the use of an expansion screw can take into account from the outset that this bias even at high temperatures and should be maintained appropriate thermal expansion.
  • the transport of the medium through the chamber or the working space can be facilitated by the fact that the holders of the bearing have openings or are formed from single webs. Correspondingly well, the medium can also be conveyed through these supports of the camp.
  • FIG. 1 shows a device according to the invention, partly in longitudinal section, for dispersing or homogenizing with a drive motor and a chamber through which the medium flows, in which tools consisting of rotor and stator are arranged, wherein a magnetic coupling is provided between the drive and the tools; such as
  • FIG. 2 shows on an enlarged scale a longitudinal section of the device according to the invention without the associated drive motor.
  • a designated as a whole with 1 device is used for Dxspergieren or homogenization in a continuous flow principle and is also referred to below as the dispersing device 1.
  • the dispersing device 1 For the machining of a medium, it has a total of three tools consisting of rotor 2 and stator 3, which are arranged within a chamber 4 through which the medium to be processed, also referred to below as "working space 4", is located.
  • the still to be described storage of the rotors 2 is disposed in the chamber 4 and the rotors 2 are driven by a designated as a whole with 5 magnetic coupling by the drive motor 6.
  • the magnetic coupling 5 has between a drive-side rotationally driven drive coupling part 7 and a driven coupling part 8 a fixed, the chamber 4 in the coupling region hermetically sealed containment shell 9, so that with the disperser 1, even at high temperature and high pressures, a high performance can be achieved without specially cooled shaft seals, eg Gleitnngdich- lines, to provide.
  • the drive-side drive coupling part 7 engages as a magnet carrier in the recessed or hollow output-side output coupling part 8 and the containment shell 9 is arranged between the two coupling points.
  • the recessed or hollow output clutch 8 is thus the chamber 4 faces or is located in this, so can be acted upon and cooled by the medium to be processed.
  • This outer output coupling part 8 is connected to a drive shaft 10 located in the chamber 4 for the rotors 2 and also the bearings 11 for the rotors 2 carried by the drive shaft 10 are adjacent to the rotors 2 within the chamber 4 through which the medium flows arranged, are thus flows around and cooled by the medium to be processed.
  • the bearings 11 are arranged in the flow area of the medium within the chamber 4, that is, acted upon by the medium and cooled accordingly by the transport of the medium through the chamber 4 can, so that correspondingly high speeds are possible.
  • a manner not shown may be provided at least one groove or the like indentation for conveying medium to be dispersed through the respective bearing 11 at the respective bearings 11 on at least one of the relatively movable bearing parts, which improves the lubricating and cooling effect.
  • the arranged on the output coupling member 8 or associated shaft 10 has two bearings 11 and between these two bearings 11 two rotors 2 and on its side facing away from the coupling 5, over the second bearing 11 projecting end cantilevered a third rotor 2 carries.
  • the dispersing device 1 contains three rotors 2 with associated stators 3, the two of which are mounted on both sides, so that only the rotor 2 closest to the inlet opening 12 in the flow direction is cantilevered.
  • the storage conditions are correspondingly precise and the gaps between rotors 2 and stators 3 can be correspondingly narrow.
  • the output coupling part 8 at least one passage 14 or more such
  • the outlet 15 from the output coupling part 8 is the opening at the free edge 16 of this output coupling part 8, in which opening the containment shell 9 and in the interior of which the drive coupling part 7 engage.
  • the rotor shaft 10 is arranged horizontally, but it could also be arranged facing upwards or vertically above the drive 6 and the magnetic coupling 5, so that the inlet opening 12 into the chamber 4 or the Working space above the rotors 2 would be provided.
  • This is possible because of the good hermetic sealing of the chamber 4 by means of the split pot 9, so that the transport of the medium through the device 1 are supported by gravity and the chamber 4 can be better emptied, as they can easily idle, which is the case Cleaning and processing of products that cure on cooling is beneficial.
  • each co-rotating with the shaft 10 bearing sleeve 17 of the respective bearing 11 is disposed on a between her and the shaft 10 located metal stub 18, over a part of the bearing width with respect to the shaft 10 slightly larger inner diameter or according to the embodiment has a slot 19 extending in the axial direction, the dimension of which is in particular greater than the expected thermal expansion.
  • the different thermal expansion coefficients on the one hand, the bearing sleeve 17 and on the other hand, the shaft 10 can be compensated.
  • the rotors 2 and the bearing sleeves 17 of the bearings 11 are arranged coaxially next to one another on the drive shaft 10 and clamped together in the axial direction in a manner to be described by a compressive force, resulting in a simple assembly.
  • the likewise made of ceramic, stationary, cooperating with the bearing sleeve 17 bearing bush 20 of the respective slide bearing 11 is disposed in a metallic holder 21 which can shrink when heated due to its larger thermal expansion coefficient of the bearing bush 20 radially outward.
  • the holders 21 of the bearings 11 have openings 27 through which the medium can be conveyed from the inlet opening 12 to the outlet opening 13. Concentric to the working space or to the chamber 4 can still be seen a heating chamber 28, with which the temperature in the chamber 4 can be influenced.
  • the device 1 is used for dispersing or homogenizing in a continuous flow principle and has at least one of rotor 2 and stator 3 existing tool, expediently several such tools axially one behind the other, in one of the to be processed medium through-flow chamber 4 are arranged.
  • the one or more rotors 2 are driven by a motor 6 via a magnetic coupling 5, wherein the magnetic coupling 5 between a drive-side rotationally driven drive clutch part 7 and a driven coupling part 8 has a fixed containment shell 9, so that complex cooled shaft seals can be avoided.
  • the drive-side drive coupling part 7 engages in the recessed or hollow, expediently cylindrical drive-side output coupling part 8 and between the two coupling parts is the containment shell 9.
  • the output coupling part 8 and the containment shell 9 can be cooled by the medium to be processed.

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Abstract

Eine Vorrichtung (1) dient zum Dispergieren oder Homogenisieren im Durchlaufprinzip und weist wenigstens ein aus Rotor (2) und Stator (3) bestehendes Werkzeug, zweckmäßigerweise mehrere derartige Werkzeuge axial hintereinander auf, die in einer von dem zu bearbeitenden Medium durchflossenen Kammer (4) angeordnet sind. Der oder die Rotoren (2) werden über eine Magnetkupplung (5) von einem Motor (6) angetrieben, wobei die Magnetkupplung (5) zwischen einem antriebsseitigen drehangetriebenen Antriebskupplungsteil (7) und einem Abtriebskupplungsteil (8) einen feststehenden Spalttopf (9) aufweist, so dass aufwendige gekühlte Wellendichtungen vermieden werden können. Der antriebsseitige Antriebskupplungsteil (7) greift dabei in den vertieften oder hohl ausgebildeten, zweckmäßigerweise zylindrischen abtriebsseitigen Abtriebskupplungsteil (8) ein und zwischen beiden Kupplungsteilen befindet sich der Spalttopf (9). Somit kann der Abtriebskupplungsteil (8) und der Spalttopf (9) durch das zu bearbeitende Medium gekühlt werden.

Description

ROTOR-STATOR-VORRICHTUNG ZUM DISPERGIEREN ODER HOMOGENISIEREN
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dispergieren oder Homogenisieren, im Durchlaufprinzip, mit wenigstens einem aus Rotor und Stator bestehenden Werkzeug, welches innerhalb einer von dem zu bearbeitenden Medium durchströmten Kammer angeordnet ist, wobei die Lagerung des Rotors oder der Rotoren in der Kammer angeordnet und der oder die Rotoren über eine Magnetkupplung angetrieben ist/sind, welche Magnetkupplung zwischen einem antriebsseitigen drehangetriebenen Antriebs- kupplungsteil und einem sekundären Abtriebskupplungsteil einen feststehenden, die Kammer im Kupplungsbereich abschließenden Spalttopf aufweist.
Bei derartigen kontinuierlich arbeitenden Vorrichtungen zum Dispergieren oder Homogenisieren besteht das Problem, dass zwischen der von dem Medium durchströmten Kammer oder dem von dem Medium durchströmten Arbeitsraum und dem Antrieb eine
Abdichtung notwendig ist, die vor allem bei hohen Drehzahlen,
Drücken und hohen Temperaturen Schwierigkeiten macht und sehr aufwendig sein kann.
Es ist deshalb bereits bekannt, für den Antrieb eine Magnetkupplung und für den Abschluss der Arbeitskammer einen Spalttopf zu verwenden.
Bei über Magnetkupplungen angetriebenen Geräten und Vorrichtungen kann sich das Problem ergeben, dass vor allem bei hohen Leistungen, Drücken und Drehzahlen die entstehenden hohen Temperaturen insbesondere auch im Bereich von Lagerungen und im Bereich des zwischen den Teilen der Magnetkupplung angeordneten Spalttopfes wegen der dort auftretenden Wirbelströme nur schwer beherrscht werden können.
Es besteht deshalb die Aufgabe, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art oder ein Dispergiergerät zu schaffen, wobei das Problem der Abdichtung zwischen Antrieb und Arbeitskammer in an sich bekannter Weise durch eine Magnetkupplung beseitigt und dennoch eine Lagerung ermöglicht werden soll, die auch unter hohen Drücken, Drehzahlen und Temperaturen zufriedenstellend arbeiten kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die eingangs definierte Vorrichtung dadurch gekennzeichnet, dass der antriebsseitige An- triebskupplungsteil als Magnetträger in den vertieften oder hohl ausgebildeten abtriebsseitigen Abtriebskupplungsteil eingreift, wobei zwischen den beiden Kupplungsteilen der Spalttopf angeordnet ist, dass das äußere Abtriebskupplungsteil die sich in der Kammer befindliche Antriebswelle für den oder die Rotoren trägt oder damit verbunden ist und dass das oder die Lager für den oder die von der Antriebswelle getragenen Rotoren innerhalb der von dem Medium durchströmten Kammer benachbart zu dem oder den Rotoren angeordnet ist/sind.
Dabei ist es für die Übertragung der Antriebsleistung besonders günstig, wenn der Antriebskupplungsteil zylindrisch und der Abtriebskupplungsteil dazu passend hohlzylindrisch ausgebildet sind.
Auf diese Weise kann erreicht werden, dass durch die Förderung des Mediums bei seiner Bearbeitung die Lager von diesem Medium selbst geschmiert und gekühlt werden, so dass auch hohe Drücke, Drehzahlen und Temperaturen bewältigt werden können. Wichtig ist dabei, dass das/die Lager im Strömungsbereich des Mediums angeordnet ist/sind, so dass sie diesem Medium direkt ausgesetzt und entsprechend gut gekühlt werden. Eine zweck- mäßige und vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann darin bestehen, dass an wenigstens einem der relativ zueinander bewegbaren Lagerteile zumindest eine Nut oder dergleichen Einformung zum Fördern von zu dispergierendem Medium durch das Lager hindurch vorgesehen ist. Durch diese Maßnahme kann die Schmierung und Kühlung des oder der Lager weiter gefördert werden.
Für eine präzise Lagerung und insbesondere hohe Drehzahlen ist es günstig, wenn beidseits wenigstens eines Rotors jeweils ein Lager oder Gleitlager vorgesehen ist. Somit ist ein derartiger Rotor nicht fliegend, sondern entsprechend präzise beidseits gelagert, was zwischen Rotor und Stator engere Spalte und damit eine bessere Dispergier- oder Homogenisierwirkung ermöglicht.
Eine größere Leistung lässt sich erzielen, wenn wenigstens zwei oder drei koaxial angeordnete Rotoren jeweils mit zugehörigen Statoren vorgesehen sind, deren einer fliegend gelagert ist, oder wenn beide oder alle Rotoren zwischen wenigstens zwei Lagern angeordnet sind, was präziser als eine fliegende Lagerung sein kann.
Besonders günstig kann es für eine hohe Leistung sein, wenn die an dem Antriebskupplungsteil angreifende Welle zwei Lager und dazwischen zwei Rotoren sowie an ihrem der Kupplung abge- wandten, über das zweite Lager überstehenden Ende fliegend gelagert einen dritten Rotor trägt. Es sind also nur zwei Lager vorzusehen und zu kühlen und dennoch können drei Rotoren mit ihren Statoren vorhanden sein. Entsprechend effektiv lässt sich im Durchlauf ein Medium dispergieren oder homogenisieren, wobei die koaxiale Anordnung der mehreren Rotoren eine entsprechende Fließrichtung des Mediums zwangsläufig durch die Kammer bzw. durch den Arbeitsraum und dabei an den entsprechenden Lagern vorbei ergibt.
Eine weitere zweckmäßige und vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung kann vorsehen, dass das Abtriebskupplungsteil wenigstens einen Durchlass oder mehrere Durchlässe zu dem Spalttopf und wenigstens einen Auslass zu einer Ausgangsöffnung der Kammer oder des Arbeitsraumes hat. Dadurch ist es möglich, dass das Medium auch den Spalttopf beaufschlagt oder umspült, bevor es zum Ausgang aus der Kammer oder dem Arbeitsraum gelangt, so dass auch der Spalttopf durch das Medium gekühlt werden kann.
Wichtig ist vor allem bei schnell laufenden Dispergiermaschinen und den damit einhergehenden hohen Wirbelströmen in metallischen Spalttöpfen deren gute Kühlung.
Dabei kann der Auslass an dem Abtriebskupplungsteil dessen Öffnung an dem freien Rand dieses Abtriebskupplungsteils sein, in welche Öffnung der Spalttopf eingreift. Somit ergibt sich als Auslass ein ringförmiger Spalt am dem Spalttopf zugewandten Ende oder Rand des Abtriebskupplungsteils.
Durch die Förderung des Mediums mit Hilfe der es bearbeitenden Rotoren durch die Kammer oder den Arbeitsraum hindurch ist eine praktisch beliebige Orientierung dieses Arbeitsraumes, beispielsweise eine horizontale Anordnung möglich.
Eine abgewandelte Ausführungsform kann jedoch vorsehen, dass die Rotorwelle nach oben weisend oberhalb des Antriebs und der Magnetkupplung angeordnet ist und der Eintritt durch eine Eintrittsöffnung in die Kammer oder den Arbeitsraum oberhalb dem bei dieser Anordnung obersten Rotor vorgesehen ist. Es ergibt sich dann ein abwärts gerichteter Weg für das zu bear- beitende Medium, der zum Beispiel auch vertikal sein kann. Dies ist besonders günstig für die Kühlwirkung am Spalttopf, weil dieser dann entsprechend intensiv von dem bearbeiteten Medium beaufschlagt werden kann.
Damit die Vorrichtung vor allem auch für hohe Temperaturen geeignet ist, ohne dass ungeeignete oder sehr teuere oder aufwendige Wälzlager benutzt werden müssen, ist es zweckmäßig, wenn die Lager Gleitlager, insbesondere Keramiklager, z.B. aus Siliziumkarbid, sind, wobei die jeweils mit der Welle mitdrehende Lagerhülse auf einem zwischen ihr und der Welle befindlichen Metallstutzen angeordnet ist, der über einen Teil der Lagerbreite eine gegenüber der Welle etwas vergrößerten Innendurchmesser und/oder wenigstens einen in axialer Richtung oder schräg dazu verlaufenden Schlitz hat, dessen Breite ins- besondere größer als die zu erwartende Wärmedehnung ist. Somit können Wärmedehnungen und dabei auch unterschiedliche Wärmedehnungskoeffizienten ausgeglichen werden, da die unterschiedlichen Innendurchmesser und/oder der Schlitz unterschiedliche Wärmedehnungen der eigentlich zusammenwirkenden Teile zulassen, so dass beispielsweise ein inneres Stahlstut- zenteil nicht eine Keramiklagerhülse aufsprengt. In vorteilhafter Weise können also Keramiklagerhülsen verwendet werden, die eine hohe Temperatur- und Verschleißbeständigkeit haben.
Die Rotoren und die Lagerhülsen können koaxial nebeneinander und/oder einander berührend auf der Antriebswelle angeordnet und gemeinsam in axialer Richtung durch eine Druckkraft verspannt sein. Dies ergibt eine einfache Montage und erlaubt eine praktisch hinsichtlich ihres Durchmessers durchgehende Antriebswelle, auf welcher einerseits die Rotoren und andererseits die Lagerhülsen koaxial nebeneinander angeordnet sein können. Dabei ist es möglich, dass die Lagerhülsen an einer ihrer Stirnseiten einen Anschlag und eine Abschrägung oder Abrundung aufweisen, die der Anschlag in negativer Form aufweist, so dass das axiale Andrücken der Lagerhülse an den Anschlag auch eine radiale Fixierung und Zentrierung ergeben kann.
Die insbesondere aus Keramik bestehende stillstehende Lagerbuchse des jeweiligen Gleitlagers kann in einem metallischen Halter angeordnet sein, der bei Erwärmung aufgrund seines größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten von der Lagerbuchse nach außen zurückweicht, und an der Außenseite der Lagerbuchse kann ein geschlitzter oder mehrfach unterteilter Außenring vorgesehen sein, der mittels Federkraft oder Federn an die Lagerbuchse angedrückt ist. Somit ergibt sich auch für die Lagerbuchse bei unterschiedlicher Wärmedehnung in jeder Dehnungsphase eine gute radiale Festlegung bzw. die außenseitig gegen Feder- oder Rückstellkräfte nachgiebige Halterung kann die unterschiedlichen Wärmedehnungen der Lagerbuchse ausgleichen .
Für die axiale Verspannung der Rotoren und der Lager an dem der magnetischen Kupplung abgewandten freien Ende der Welle kann eine in diese eingreifende Dehnschraube vorgesehen sein, die eine Dehnhülse übergreift, welche sich an den auf der Welle aufgereihten Teilen abstützt. Somit kann eine Verspannung der Dehnschraube die gewünschte Druckkraft in axialer Richtung auf die auf der Welle aufgereihten Teile bewirken. Die Verwendung einer Dehnschraube kann dabei von vorneherein berücksichtigen, dass diese Vorspannung auch bei hohen Temperaturen und entsprechenden Temperaturdehnungen erhalten bleiben soll.
Die Beförderung des Mediums durch die Kammer oder den Arbeitsraum kann dadurch erleichtert sein, dass die Halterungen der Lager Durchbrüche haben oder aus Einzelstegen gebildet sind. Entsprechend gut kann das Medium auch durch diese Halterungen der Lager hindurch gefördert werden.
Vor allem bei Kombination einzelner oder mehrerer der vorbe- schriebenen Merkmale und Maßnahmen ergibt sich eine Vorrichtung zum Dispergieren oder Homogenisieren, die hohe Leistungen erlaubt, weil hohe Temperaturen berücksichtigt werden können, ohne dass die Abdichtung des Arbeitsraumes aufwendige, gegebenenfalls gekühlte Wellenabdichtungen, zum Beispiel in Form von Gleitringdichtungen, erfordert.
Nachstehend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigt in zum Teil in schematisierter Darstellung:
Fig.1 eine teilweise im Längsschnitt gehaltene erfindungsgemäße Vorrichtung zum Dispergieren oder Homogenisieren mit einem Antriebsmotor und einer von dem Medium durchströmten Kammer, in welcher aus Rotor und Stator beste- hende Werkzeuge angeordnet sind, wobei zwischen dem Antrieb und den Werkzeugen eine Magnetkupplung vorgesehen ist, sowie
Fig.2 in vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt der erfin- dungsgemäßen Vorrichtung ohne den zugehörigen Antriebsmotor.
Eine im Ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung dient zum Dxspergieren oder Homogenisieren im Durchlaufprinzip und wird nachfolgend auch als Dispergiergerät 1 bezeichnet. Sie weist für die Bearbeitung eines Mediums insgesamt drei aus Rotor 2 und Stator 3 bestehende Werkzeuge auf, welche innerhalb einer von dem zu bearbeitenden Medium durchströmten Kammer 4, im Folgenden auch „Arbeitsraum 4" genannt, angeordnet sind.
Die noch zu beschreibende Lagerung der Rotoren 2 ist in der Kammer 4 angeordnet und die Rotoren 2 sind über eine im Ganzen mit 5 bezeichnete Magnetkupplung durch den Antriebsmotor 6 angetrieben. Die Magnetkupplung 5 weist dabei zwischen einem antriebsseitigen drehangetriebenen Antriebskupplungsteil 7 und einem Abtriebskupplungsteil 8 einen feststehenden, die Kammer 4 im Kupplungsbereich hermetisch abschließenden Spalttopf 9 auf, so dass mit dem Dispergiergerät 1 auch bei hoher Temperatur und hohen Drücken eine hohe Leistung erzielt werden kann, ohne besonders gekühlte Wellenabdichtungen, z.B. Gleitnngdich- tungen, vorsehen zu müssen.
Vor allem in Figur 2 erkennt man, dass der antriebsseitige Antriebskupplungsteil 7 als Magnetträger in den vertieften oder hohl ausgebildeten abtriebsseitigen Abtriebskupplungsteil 8 eingreift und zwischen den beiden Kupplungstellen der Spalttopf 9 angeordnet ist. Der vertiefte oder hohle Abtriebs- kupplungstell 8 ist also der Kammer 4 zugewandt bzw. befindet sich in dieser, kann also von dem zu bearbeitenden Medium beaufschlagt und gekühlt werden.
Dieser äußere Abtriebskupplungsteil 8 ist mit einer in der Kammer 4 befindlichen Antriebswelle 10 für die Rotoren 2 verbunden und auch die Lager 11 für den oder die von der Antriebswelle 10 getragenen Rotoren 2 sind innerhalb der von dem Medium durchströmten Kammer 4 benachbart zu den Rotoren 2 angeordnet, werden also von dem zu bearbeitenden Medium umströmt und gekühlt.
Dabei erkennt man vor allem in Figur 2, dass der Antriebs- kupplungsteil 7 zylindrisch und der Abtriebskupplungsteil 8 dazu passend hohlzylindrisch ausgebildet sind, so dass der Antriebskupplungsteil 7 in den Abtriebskupplungsteil 8 eingreifen kann, wobei aber, wie erwähnt, zwischen diesen beiden Kupplungsteilen der Spalttopf 9 für eine hermetische Trennung und Abdichtung sorgt .
Betrachtet man die Eintrittsöffnung 12 und die Ausgangsöffnung 13 der Kammer 4, wird deutlich, dass die Lager 11 im Strömungsbereich des Mediums innerhalb der Kammer 4 angeordnet sind, also durch die Beförderung des Mediums durch die Kammer 4 hindurch entsprechend von dem Medium beaufschlagt und gekühlt werden können, so dass entsprechend hohe Drehzahlen möglich sind. In nicht näher dargestellter Weise kann dabei bei den jeweiligen Lagern 11 an wenigstens einem der relativ zueinander bewegbaren Lagerteile zumindest eine Nut oder dergleichen Einformung zum Fördern von zu dispergierendem Medium durch das jeweilige Lager 11 hindurch vorgesehen sein, was die Schmier- und Kühlwirkung verbessert.
Im Ausführungsbeispiel ist vorgesehen, dass die an dem Abtriebskupplungsteil 8 angeordnete oder damit verbundene Welle 10 zwei Lager 11 aufweist und zwischen diesen beiden Lagern 11 zwei Rotoren 2 sowie an ihrem der Kupplung 5 abgewandten, über das zweite Lager 11 überstehenden Ende fliegend gelagert einen dritten Rotor 2 trägt. Insgesamt enthält also das Dispergier- gerät 1 drei Rotoren 2 mit zugehörigen Statoren 3, deren zwei beidseits gelagert sind, so dass nur der in Strömungsrichtung vorderste, der Eintrittsöffnung 12 nächstliegende Rotor 2 fliegend gelagert ist. Entsprechend präzise sind die Lagerverhältnisse und entsprechend eng können die Spalten zwischen Rotoren 2 und Statoren 3 ausgebildet sein.
In den Zeichnungen erkennt man, dass das Abtriebskupplungsteil 8 wenigstens einen Durchlass 14 oder auch mehrere derartige
Durchlässe 14 zu dem Spalttopf 9 und wenigstens einen Auslass
15 zu der Ausgangsöffnung 13 der Kammer 4 oder des
Arbeitsraumes hin hat, so dass auch der Spalttopf 9 trotz des ihn weitgehend umschließenden Abtriebskupplungsteils 8 von dem Medium beaufschlagt und gekühlt werden kann.
Der Auslass 15 aus dem Abtriebskupplungsteil 8 ist dabei dessen Öffnung an dem freien Rand 16 dieses Abtriebskupplungsteils 8, in welche Öffnung der Spalttopf 9 und in dessen Inneres das Antriebskupplungsteil 7 eingreifen. Somit kann bei laufender Vorrichtung 1 das in das Abtriebskupplungsteil 8 eingeführte Medium gut und gleichmäßig an dem Spalttopf 9 verteilt werden und diesen kühlen.
Im Ausführungsbeispiel ist die Rotorwelle 10 horizontal angeordnet, jedoch könnte sie auch nach oben weisend oder vertikal oberhalb dem Antrieb 6 und der Magnetkupplung 5 angeordnet sein, so dass die Eintrittsöffnung 12 in die Kammer 4 oder den Arbeitsraum oberhalb den Rotoren 2 vorgesehen wäre. Dies ist aufgrund der guten hermetischen Abdichtung der Kammer 4 mit Hilfe des Spalttopfes 9 möglich, so dass die Beförderung des Mediums durch die Vorrichtung 1 mit Hilfe der Schwerkraft unterstützt werden und die Kammer 4 besser entleert werden kann, da sie einfach leerlaufen kann, was beim Reinigen und beim Bearbeiten von Produkten, die beim Abkühlen aushärten, vorteilhaft ist.
In Figur 2 ist dargestellt, dass die jeweils mit der Welle 10 mitdrehende Lagerhülse 17 des jeweiligen Lagers 11 auf einem zwischen ihr und der Welle 10 befindlichen Metallstutzen 18 angeordnet ist, der über einen Teil der Lagerbreite eine gegenüber der Welle 10 etwas vergrößerten Innendurchmesser oder gemäß dem Ausführungsbeispiel einen in axialer Richtung verlaufenden Schlitz 19 hat, dessen Abmessung insbesondere größer als die zu erwartende Wärmedehnung ist. Somit können die unterschiedlichen Wärmeausdehnungskoeffizienten einerseits der Lagerhülse 17 und andererseits der Welle 10 ausgeglichen werden.
Ferner erkennt man in Figur 2, dass die Rotoren 2 und die Lagerhülsen 17 der Lager 11 koaxial nebeneinander auf der Antriebswelle 10 angeordnet und gemeinsam m axialer Richtung in noch zu beschreibender Weise durch eine Druckkraft verspannt sind, so dass sich eine einfache Montage ergibt. Die ebenfalls aus Keramik bestehende, stillstehende, mit der Lagerhülse 17 zusammenwirkende Lagerbuchse 20 des jeweiligen Gleitlagers 11 ist in einem metallischen Halter 21 angeordnet, der bei Erwärmung aufgrund seines größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten von der Lagerbuchse 20 radial nach außen zurückweichen kann. Dabei erkennt man vor allem in Figur 2 an der Außenseite der Lagerbuchse 20 einen geschlitzten oder mehrfach unterteilten Außenring 22, der mittels Federkraft von Federn 23 an die Lagerbuchse 20 angedrückt ist und sich somit zwischen dem Halter 21 und der Lagerbuchse 20 befindet. Auf diese Weise können auch an dieser Stelle unterschiedliche Wärmeausdehnungskoeffizienten und hohe Temperaturen ausgeglichen werden.
Für die schon erwähnte axiale Verspannung der Rotoren 2 und der Lager 11 beziehungsweise ihrer Lagerhülsen 17 ist an dem der magnetischen Kupplung 5 abgewandten freien Ende der Welle 10 eine in diese axial eingreifende Dehnschraube 24 vorgesehen, die mit ihrem Außengewinde in ein Innengewinde in der Welle 10 eingreift und mit ihrem außen liegenden Kopf 25 eine Dehnhülse 26 axial übergreift, welche sich an den auf der Welle 10 aufgereihten Teilen, also den Rotoren 2 und den Lagern, abstützt. In Figur 2 erkennt man deutlich, wie diese in axialer Richtung zusammendrückbare Dehnhülse 26 von dem Kopf 25 der Dehnschraube 24 übergriffen wird und eine Verspannung der Teile ermöglicht, die auch bei Wärmedehnungen aufgrund der Verwendung einer entsprechend vorgespannten Dehnschraube 24 bestehen bleibt.
Es sei noch erwähnt, dass die Halter 21 der Lager 11 Durchbrüche 27 haben, durch welche das Medium von der Eintritts- Öffnung 12 zur Ausgangsöffnung 13 befördert werden kann. Konzentrisch zu dem Arbeitsraum beziehungsweise zu der Kammer 4 erkennt man noch einen Heizraum 28, mit dem die Temperatur in der Kammer 4 beeinflusst werden kann.
Die Vorrichtung 1 dient zum Dispergieren oder Homogenisieren im Durchlaufprinzip und weist wenigstens ein aus Rotor 2 und Stator 3 bestehendes Werkzeug, zweckmäßigerweise mehrere derartige Werkzeuge axial hintereinander auf, die in einer von dem zu bearbeitenden Medium durchflossenen Kammer 4 angeordnet sind. Der oder die Rotoren 2 werden über eine Magnetkupplung 5 von einem Motor 6 angetrieben, wobei die Magnetkupplung 5 zwischen einem antriebsseitigen drehangetriebenen Antriebs- kupplungsteil 7 und einem Abtriebskupplungsteil 8 einen feststehenden Spalttopf 9 aufweist, so dass aufwendige gekühlte Wellendichtungen vermieden werden können. Der antriebsseitige Antriebskupplungsteil 7 greift dabei in den vertieften oder hohl ausgebildeten, zweckmäßigerweise zylindrischen ab- triebsseitigen Abtriebskupplungsteil 8 ein und zwischen beiden Kupplungsteilen befindet sich der Spalttopf 9. Somit kann der Abtriebskupplungsteil 8 und der Spalttopf 9 durch das zu bearbeitende Medium gekühlt werden.
Ansprüche

Claims

Ansprüche
1. Vorrichtung (1) zum Dispergieren oder Homogenisieren im Durchlaufprinzip, mit wenigstens einem aus Rotor (2) und
Stator (3) bestehenden Werkzeug, welches innerhalb einer von dem zu bearbeitenden Medium durchströmten Kammer (4) angeordnet ist, wobei die Lagerung des Rotors (2) oder der Rotoren in der Kammer (4) angeordnet und der oder die Rotoren (2) über eine Magnetkupplung (5) angetrieben ist/sind, welche Magnetkupplung (5) zwischen einem antriebsseitigen drehangetriebenen Antriebskupplungsteil (7) und einem Abtriebskupplungsteil (8) einen feststehenden, die Kammer (4) im Kupplungsbereich abschließenden Spalttopf (9) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der antriebsseitige Antriebskupplungsteil (7) als Magnetträger in den vertieften oder hohl ausgebildeten abtriebsseitigen Abtriebskupplungsteil (8) eingreift, wobei zwischen den beiden Kupplungsteilen der Spalttopf (9) angeordnet ist, dass das äußere Abtriebskupplungsteil (8) die sich in der Kammer (4) befindliche Antriebswelle (10) für den oder die Rotoren (2) trägt oder damit verbunden ist und dass das oder die Lager (11) für den oder die von der Antriebswelle (10) getragenen Rotoren (2) innerhalb der von den Medium durchströmten Kammer (4) benachbart zu dem oder den Rotoren (2) angeordnet ist/sind.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebskupplungsteil (7) zylindrisch und der Abtriebskupplungsteil (8) dazu passend hohlzylindrisch ausgebildet sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, dass das/die Lager im Strömungsbereich des Mediums angeordnet ist/sind.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass an wenigstens einem der relativ zueinander bewegbaren Lagerteile zumindest eine Nut oder dergleichen Einformung zum Fördern von zu dispergierenden Medium durch das Lager (11) hindurch vorgesehen ist.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass beidseits wenigstens eines Rotors (2) jeweils ein Lager (11) oder Gleitlager vorgesehen ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei koaxial angeordnete
Rotoren (2) jeweils mit zugehörigem Stator (3) vorgesehen sind, deren einer fliegend gelagert ist, oder dass beide Rotoren (2) zwischen wenigstens zwei Lagern (11) angeordnet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die an dem Abtriebskupplungsteil (8) angeordnete Welle (10) zwei Lager (11) aufweist und dazwischen zwei Rotoren (2) sowie an ihrem der Kupplung (5) abgewandten, über das zweite Lager überstehenden Ende fliegend gelagert einen dritten Rotor (2) trägt.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebskupplungsteil (8) we- nigstens einen Durchlass (14) oder mehrere Durchlässe zu dem Spalttopf (9) und wenigstens einen Auslass (15) zu der Ausgangsöffnung (13) der Kammer (4) oder des Arbeitsraums hat.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (15) an dem Abtriebs- kupplungsteil (8) dessen Öffnung an dem freien Rand (16) dieses Abtriebskupplungsteils (8) ist, in welche Öffnung der Spalttopf (9) eingreift.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rotor-Welle (10) nach oben wei- send oberhalb dem Antrieb und der Magnetkupplung (5) angeordnet ist und die Eintrittsöffnung (12) in die Kammer (14) oder den Arbeitsraum oberhalb dem bei dieser Anordnung obersten Rotor (2) vorgesehen ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Lager Gleitlager sind, wobei die jeweils mit der Welle (10) mitdrehende Lagerhülse (17) auf einem zwischen ihr und der Welle (10) befindlichen Metallstutzen (18) angeordnet ist, der über einen Teil der Lagerbreite eine gegenüber der Welle etwas vergrößerten Innendurchmesser und/oder wenigstens einen in axialer Richtung oder schräg dazu verlaufenden Schlitz (19) hat, dessen Breite insbesondere größer als die zu erwartende Wärmedehnung ist.
12. Vorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Rotoren (2) und die Lagerhülsen (17) koaxial nebeneinander auf der Antriebswelle (10) angeordnet und gemeinsam in axialer Richtung durch eine Druckkraft verspannt sind.
13. Vorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die insbesondere aus Keramik bestehende stillstehende Lagerbüchse (20) des jeweiligen Gleitlagers (11) in einem metallischen Halter (21) angeordnet ist, der bei Erwärmung aufgrund seines größeren Wärmeausdehnungskoeffizienten von der Lagerbuchse (20) nach außen zurückweicht, und dass an der Außenseite der Lagerbuchse (20) ein geschlitzter oder mehrfach unterteilter Außenring vorgesehen ist, der mittels Federkraft oder Federn (23) an die Lagerbuchse (20) angedrückt ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass für die axiale Verspannung der Rotoren (2) und der Lager (11) an dem der magnetischen Kupplung (5) abgewandten freien Ende der Welle (10) eine in diese eingreifende Dehnschraube (24) vorgesehen ist, die eine Dehnhülse (26) übergreift, welche sich an den auf der Welle (10) aufgereihten Teilen abstützt.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Halter (21) der Lager (11) Durchbrüche (27) haben oder aus Einzelstegen gebildet sind.
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