(19) |
|
|
(11) |
EP 2 212 015 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
|
23.05.2012 Patentblatt 2012/21 |
(22) |
Anmeldetag: 03.11.2008 |
|
(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC):
|
(86) |
Internationale Anmeldenummer: |
|
PCT/EP2008/009272 |
(87) |
Internationale Veröffentlichungsnummer: |
|
WO 2009/062610 (22.05.2009 Gazette 2009/21) |
|
(54) |
ROTOR-STATOR-VORRICHTUNG ZUM DISPERGIEREN ODER HOMOGENISIEREN
ROTOR-STATOR-DEVICE FOR DISPERSING OR HOMOGENISING
DISPOSITIF ROTOR-STATOR POUR LA DISPERSION OU L'HOMOGÉNÉISATION
|
(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
|
AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MT NL NO PL
PT RO SE SI SK TR |
(30) |
Priorität: |
12.11.2007 DE 102007054233
|
(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
|
04.08.2010 Patentblatt 2010/31 |
(73) |
Patentinhaber: IKA - Werke GmbH & Co. KG |
|
79219 Staufen (DE) |
|
(72) |
Erfinder: |
|
- GRIMM, Uwe
79189 Bad Krozingen (DE)
|
(74) |
Vertreter: Maucher, Wolfgang et al |
|
Patent- und Rechtsanwaltssozietät
Maucher, Börjes & Kollegen
Urachstrasse 23 79102 Freiburg im Breisgau 79102 Freiburg im Breisgau (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
EP-A- 0 291 819 EP-A- 1 475 566 DE-A1- 1 453 760 DE-U1-202006 005 189
|
EP-A- 0 291 820 WO-A-96/32592 DE-U- 1 982 247 US-A1- 2004 191 667
|
|
|
|
|
- WALLRODT C: "Spalttopf auf den Kopf gestellt (Achema Highlights 2006)" CHEMIETECHNIK,
[Online] 2006, Seiten 1-2, XP002515644 Gefunden im Internet: URL:http://www.chemietechnik.de/ai/resourc
es/284097a9622.pdf> [gefunden am 2009-02-17]
|
|
|
|
Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dispergieren oder Homogenisieren im Durchlaufprinzip,
mit wenigstens einem aus mindestens zwei koaxial angeordneten Rotoren jeweils mit
zugehörigem Stator bestehenden Werkzeug, welches innerhalb einer von dem zu bearbeitenden
Medium durchströmten Kammer angeordnet ist, wobei die Lagerung der Rotoren in der
Kammer angeordnet und die Rotoren über eine Magnetkupplung angetrieben werden, welche
Magnetkupplung zwischen einem antriebsseitigen drehangetriebenen Antriebskupplungsteil
und einem sekundären Abtriebskupplungsteil einen feststehenden, die Kammer im Kupplungsbereich
abschließenden Spalttopf aufweist.
[0002] Bei derartigen aus der Praxis bekannten, 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.
[0003] Aus der
EP-A-0 291 820 ist eine Vorrichtung zum Vermischen zweier fließfähiger Stoffe mit Rotorscheiben
und Statorscheiben bekannt, wobei aber die Lagerung der Rotoren oder Rotorscheiben
nicht in der von den Medien durchströmten Kammer angeordnet ist.
[0004] Aus der
DE 20 2006 005 189 U1 ist eine Kreiselpumpe mit koaxialer Magnetkupplung bekannt, deren Lagerung auf der
dem Medium abgewandten Seite des Pumpenlaufrads angeordnet ist, so dass sie von dem
Medium praktisch nicht berührt und jedenfalls nicht durchströmt wird.
[0005] 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.
[0006] 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.
[0007] Diese Aufgabe wird mit den Mitteln und Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
[0008] Dabei ist es für die Übertragung der Antriebsleistung besonders günstig, wenn der
Antriebskupplungsteil zylindrisch und der Abtriebskupplungsteil dazu passend hohlzylindrisch
ausgebildet sind.
[0009] 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. Dabei lässt
sich eine größere Leistung als mit nur einem Rotor und Stator erzielen.
[0010] Wichtig ist dabei, dass die Lager im Strömungsbereich des Mediums angeordnet sind,
so dass sie diesem Medium direkt ausgesetzt und entsprechend gut gekühlt werden. Eine
zweckmäßige 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.
[0011] 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.
[0012] 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
abgewandten, 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.
[0013] 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.
[0014] Wichtig ist vor allem bei schnell laufenden Dispergiermaschinen und den damit einhergehenden
hohen Wirbelströmen in metallischen Spalttöpfen deren gute Kühlung.
[0015] 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.
[0016] 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.
[0017] 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 bearbeitende 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.
[0018] 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 insbesondere
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 Stahlstutzenteil
nicht eine Keramiklagerhülse aufsprengt. In vorteilhafter Weise können also Keramiklagerhülsen
verwendet werden, die eine hohe Temperatur- und Verschleißbeständigkeit haben.
[0019] 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.
[0020] 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.
[0021] 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.
[0022] 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.
[0023] Vor allem bei Kombination einzelner oder mehrerer der vorbeschriebenen 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.
[0024] 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 bestehende Werkzeuge angeordnet sind, wobei
zwischen dem Antrieb und den Werkzeugen eine Magnetkupplung vorgesehen ist, sowie
- Fig.2 in
- vergrößertem Maßstab einen Längsschnitt der erfindungsgemäßen Vorrichtung ohne den
zugehörigen Antriebsmotor.
- Eine
- im Ganzen mit 1 bezeichnete Vorrichtung dient zum
[0025] Dispergieren 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.
[0026] 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. Gleitringdichtungen, vorsehen zu müssen.
[0027] 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 Kupplungsteilen der Spalttopf 9 angeordnet ist.
Der vertiefte oder hohle Abtriebskupplungsteil 8 ist also der Kammer 4 zugewandt bzw.
befindet sich in dieser, kann also von dem zu bearbeitenden Medium beaufschlagt und
gekühlt werden.
[0028] 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.
[0029] Dabei erkennt man vor allem in Figur 2, dass der Antriebskupplungsteil 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.
[0030] 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.
[0031] 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 Dispergiergerät 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.
[0032] 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.
[0033] 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.
[0034] 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.
[0035] 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.
[0036] 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 in 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.
[0037] 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.
[0038] Es sei noch erwähnt, dass die Halter 21 der Lager 11 Durchbrüche 27 haben, durch
welche das Medium von der Eintrittsöffnung 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.
[0039] 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 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.
1. Vorrichtung (1) zum Dispergieren oder Homogenisieren im Durchlaufprinzip, mit wenigstens
einem aus mindestens zwei koaxial angeordneten Rotoren (2) jeweils mit zugehörigem
Stator (3) bestehenden Werkzeug, welches innerhalb einer von dem zu bearbeitenden
Medium durchströmten Kammer (4) angeordnet ist, wobei die Lagerung der Rotoren (2)
in der Kammer (4) angeordnet und die Rotoren (2) über eine Magnetkupplung (5) angetrieben
werden, 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, zwischen
den beiden Kupplungsteilen der Spalttopf (9) angeordnet ist, das äußere Abtriebskupplungsteil
(8) die sich in der Kammer (4) befindliche Antriebswelle (10) für die Rotoren (2)
trägt oder damit verbunden ist und die Lager (11) für die von der Antriebswelle (10)
getragenen Rotoren (2) innerhalb der von den Medium durchströmten Kammer (4) benachbart
zu den Rotoren (2) angeordnet sind, wobei von den Rotoren (2) einer fliegend gelagert
ist oder beide Rotoren (2) zwischen wenigstens zwei Lagern (11) angeordnet 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 gekennzeichnet, 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 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.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Abtriebskupplungsteil (8) wenigstens 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.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Auslass (15) an dem Abtriebskupplungsteil (8) dessen Öffnung an dem freien Rand
(16) dieses Abtriebskupplungsteils (8) ist, in welche Öffnung der Spalttopf (9) eingreift.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotor-Welle (10) nach oben weisend 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.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, 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.
11. Vorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 10, 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.
12. Vorrichtung einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die insbesondere aus Keramik bestehende stillstehende Lagerbuchse (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.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, 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.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Halter (21) der Lager (11) Durchbrüche (27) haben oder aus Einzelstegen gebildet
sind.
1. Apparatus (1) for dispersion or homogenisation by the throughflow principle, having
at least one tool consisting of at least two coaxially mounted rotors (2) each with
an associated stator (3), which is arranged inside a chamber (4) through which the
medium to be processed flows, the mounting for the rotors (2) being arranged in the
chamber (4) and the rotors (2) being driven by means of a magnetic coupling (5), the
magnetic coupling (5) comprising a fixed separating can (9) that closes off the chamber
(4) in the coupling region, between a rotationally driven driving coupling part (7)
on the drive side and a driven coupling part (8), characterised in that the driving coupling part (7) on the drive side engages as a magnet carrier in the
recessed or hollow driven coupling part (8) on the power take-off side, the separating
can (9) is arranged between the two coupling parts, the outer driven coupling part
(8) carries, or is connected to, the drive shaft (10) for the rotors (2) that is located
in the chamber (4), and the bearings (11) for the rotors (2) carried by the drive
shaft (10) are arranged inside the chamber (4) through which the medium flows, adjacent
to the rotors (2), one of the rotors (2) being overhung or both rotors (2) being arranged
between at least two bearings (11).
2. Apparatus according to claim 1, characterised in that the driving coupling part (7) is cylindrical in construction and the driven coupling
part (8) is of a mating hollow cylindrical construction.
3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterised in that the bearing(s) is or are arranged in the flow region of the medium.
4. Apparatus according to one of claims 1 to 3, characterised in that on at least one of the bearing parts that are movable relative to one another is
provided at least one groove or similar indentation for conveying medium that is to
be dispersed through the bearing (11).
5. Apparatus according to one of claims 1 to 4, characterised in that a bearing (11) or friction bearing is provided on both sides of at least one rotor
(2).
6. Apparatus according to one of claims 1 to 5, characterised in that the shaft (10) arranged on the driven coupling part (8) comprises two bearings (11)
and between them two rotors (2) and on their end remote from the coupling (5) and
projecting over the second bearing a third, overhung, rotor (2).
7. Apparatus according to one of claims 1 to 6, characterised in that the driven coupling part (8) has at least one passage (14) or a plurality of passages
to the separating can (9) and at least one outlet (15) to the exit opening (13) of
the chamber (4) or of the working chamber.
8. Apparatus according to one of claims 1 to 7, characterised in that the outlet (15) is on the driven coupling part (8), the opening of which is on the
free edge (16) of this driven coupling part (8), the separating can (9) engaging in
said opening.
9. Apparatus according to one of claims 1 to 8, characterised in that the rotor shaft (10) is arranged facing upwards above the drive and the magnetic
coupling (5) and the entry opening (12) into the chamber (14) or the working chamber
is provided above the rotor (2) which is uppermost in this arrangement.
10. Apparatus according to one of claims 1 to 9, characterised in that the bearings are friction bearings, the bearing sleeve (17) that co-rotates with
the shaft (10) being arranged on a metal connector (18) located between itself and
the shaft (10), said metal connector (18) having over part of the width of the bearing
an internal diameter that is somewhat greater than that of the shaft and/or at least
one slot (19) that extends axially or diagonally thereto, the width of which is, more
particularly, greater than the expected thermal expansion.
11. Apparatus according to one of claims 1 to 10, characterised in that the rotors (2) and the bearing sleeves (17) are arranged coaxially adjacent to one
another on the drive shaft (10) and are jointly braced in the axial direction by a
compressive force.
12. Apparatus according to one of claims 1 to 11, characterised in that the stationary bearing bushing (20) of the friction bearing (11), which is made particularly
of ceramics, is arranged in a metallic holder (21) which when heated moves outwardly
away from the bearing bushing, as a result of its greater thermal expansion coefficient,
and in that, on the outside of the bearing bushing (20), is provided an outer ring that is slotted
or divided into several sections which is pressed against the bearing bushing (20)
by spring force or springs (23).
13. Apparatus according to one of claims 1 to 12, characterised in that for the axial bracing of the rotors (2) and the bearings (11) on the free end of
the shaft (10) remote from the magnetic coupling (5) an expansion screw (24) engaging
in said shaft (10) is provided which engages over an expansion sleeve (26) that rests
on the parts that are lined up on the shaft (10).
14. Apparatus according to one of claims 1 to 13, characterised in that the holders (21) of the bearings (11) have openings (27) or are formed from individual
strips.
1. Dispositif (1) pour la dispersion ou l'homogénéisation selon le principe du flux continu,
comprenant au moins un outil composé d'au moins deux rotors (2) disposés coaxialement
avec chaque fois un stator (3) associé, lequel est disposé à l'intérieur d'une chambre
(4) traversée par le milieu à traiter, les paliers des rotors (2) étant disposés dans
la chambre (4) et les rotors (2) étant entraînés par un accouplement magnétique (5),
lequel accouplement magnétique (5) présente entre, une partie d'accouplement menante
(7) côté entraînement, entraînée en rotation, et une partie d'accouplement menée (8),
un pot de séparation (9) stationnaire qui ferme la chambre (4) dans la zone d'accouplement,
caractérisé en ce que la partie d'accouplement menante (7) côté entraînement s'engage en tant que support
magnétique dans la partie d'accouplement menée (8) conçue évidée ou creuse, le pot
de séparation (9) est disposé entre les deux parties d'accouplement, la partie d'accouplement
menée (8) extérieure porte l'arbre menant (10) pour les rotors (2) qui se trouve dans
la chambre (4) ou est reliée à celui-ci et les paliers (11) pour les rotors (2) portés
par l'arbre menant (10) sont disposés à l'intérieur de la chambre (4) traversée par
le milieu, au voisinage des rotors (2), un des rotors (2) étant monté en porte-à-faux
ou les deux rotors (2) étant disposés entre au moins deux paliers (11).
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la partie d'accouplement menante (7) est en forme de cylindre et la partie d'accouplement
menée (8) en forme de cylindre creux correspondante.
3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le/les palier(s) est/sont disposé(s) dans la zone d'écoulement du milieu.
4. Dispositif selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'au moins une rainure ou une formation en creux analogue pour le transport de milieu
à disperser à travers le palier (11) est prévue sur au moins une des parties de palier
mobiles l'une par rapport à l'autre.
5. Dispositif selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'un palier (11) ou palier lisse est prévu de chaque côté d'au moins un rotor (2).
6. Dispositif selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que l'arbre (10) disposé sur la partie d'accouplement menée (8) présente deux paliers
(11) et porte entre eux deux rotors (2) ainsi qu'un troisième rotor (2) monté en porte-à-faux
à son extrémité opposé à l'accouplement (5), dépassant du deuxième palier.
7. Dispositif selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la partie d'accouplement menée (8) possède au moins un passage (14) ou plusieurs
passages vers le pot de séparation (9) et au moins une sortie (15) vers l'ouverture
de sortie (13) de la chambre (4) ou du volume de travail.
8. Dispositif selon une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la sortie (15) sur la partie d'accouplement menée (8) est l'ouverture au bord libre
(16) de cette partie d'accouplement menée (8) dans laquelle le pot de séparation (9)
s'engage.
9. Dispositif selon une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que l'arbre de rotor (10) est orienté vers le haut et disposé au-dessus de l'entraînement
et de l'accouplement magnétique (5), et l'ouverture d'entrée (12) est prévue dans
la chambre (14) ou le volume de travail au-dessus du rotor (2) le plus haut dans cette
configuration.
10. Dispositif selon une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce que les paliers sont des paliers lisses, chaque douille de palier (17) entraînée en rotation
avec l'arbre (10) étant disposée sur un manchon métallique (18) situé entre elle et
l'arbre (10), lequel manchon métallique (18) possède un diamètre intérieur légèrement
agrandi par rapport à l'arbre sur une partie de la largeur de palier et/ou au moins
une fente (19) s'étendant en direction axiale ou obliquement à celle-ci, dont la largeur
est en particulier plus grande que la dilatation thermique à attendre.
11. Dispositif selon une des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que les rotors (2) et les douilles de palier (17) sont disposés coaxialement les uns
à côté des autres sur l'arbre menant (10) et mis en tension ensemble en direction
axiale par une force de pression.
12. Dispositif selon une des revendications 1 à 11, caractérisé en ce que le coussinet de palier (20) fixe, en particulier en céramique, du palier lisse (11)
respectif est disposé dans un support métallique (21) qui, en cas d'échauffement,
en raison de son plus grand coefficient de dilatation thermique, recule vers l'extérieur
par rapport au coussinet de palier (20), et qu'il est prévu du côté extérieur du coussinet
de palier (20) une bague extérieure pourvue de fentes ou divisée en plusieurs parties
qui est pressée contre le coussinet de palier (20) au moyen d'une force de ressort
ou de ressorts (23).
13. Dispositif selon une des revendications 1 à 12, caractérisé en ce qu'il est prévu pour la mise en tension axiale des rotors (2) et des paliers (11), une
vis expansible (24) qui s'engage dans l'arbre (10) à son extrémité libre opposée à
l'accouplement magnétique (5), laquelle recouvre un manchon expansible (26) qui s'appuie
sur les pièces alignées sur l'arbre (10).
14. Dispositif selon une des revendications 1 à 13, caractérisé en ce que les supports (21) des paliers (11) présentent des ajours (27) ou sont formés de branches
individuelles.
IN DER BESCHREIBUNG AUFGEFÜHRTE DOKUMENTE
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde ausschließlich zur Information
des Lesers aufgenommen und ist nicht Bestandteil des europäischen Patentdokumentes.
Sie wurde mit größter Sorgfalt zusammengestellt; das EPA übernimmt jedoch keinerlei
Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
In der Beschreibung aufgeführte Patentdokumente