Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dispergieren insbesondere flüssiger bis zähflüssiger Substanzgemische sowie zum Zerkleinern von Partikeln und Suspensionen, mit einem Chargenbehälter mit einer oder mehr Öffnungen zum Einleiten der zu bearbeitenden Substanzen sowie einer oder mehr Öffnungen zum Ausleiten der bearbeitenden Substanzen, sowie einer Prozesskammer mit einem Rotor und einem Stator, wobei der Rotor zum Zweck des Bearbeitens von in die Prozesskammer eingeleiteten Substanzen gegenüber dem Stator um eine Rotationsachse drehbar gelagert ist.

Dispergier-Vorrichtungen der eingangs genannten Art werden im Stand der Technik in der Regel dazu verwendet, flüssige oder zähflüssige Substanzen mit anderen flüssigen, zähflüssigen oder pulverförmigen Substanzen so zu mischen oder zu zerkleinern, dass eine im wesentlichen homogene und nicht agglomerierte Masse entsteht. Die bekannten Dispergier-Vorrichtungen weisen jedoch den Nachteil auf, dass eine zuverlässige und wirksame Bearbeitung von Substanzen mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften wie Körnigkeit bei Pulvern oder Viskosität bei Flüssigkeiten nicht gewährleistet ist.

Eine Dispergier-Vorrichtung der eingangs genannten Art ist aus DE 296 08 713 Ul bekannt. Um hochviskose Stoffe in kurzer Zeit zu vermischen sind bei dieser Vorrichtung Zähne und/oder Ansätze vorgesehen, die so ausgebildet sind, dass sich bei Verstellung des Axialabstandes zwischen Rotor und Stator das Scherspaltvolumen überproportional ändert.

Aus DE 825 084 ist des Weiteren eine Vorrichtung zum Schallschwingungsbehandeln von Stoffen bekannt, bei der zum Zweck einer gleichmäßigen intensiven Beschallung ein Durchtrittsspalt für die zu behandelnden Stoffe vorgesehen ist, dessen Weite periodisch mit Schallschwingungsfrequenz veränderbar ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen, mittels derer eine zuverlässige und wirksame Bearbeitung von Substanzen mit sehr unterschiedlichen Eigenschaften wie Homogenität, Körnigkeit bei Pulvern oder Viskosität bei Flüssigkeiten ermöglicht ist.

Für eine Vorrichtung der eingangs genannten Art wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass der Stator eine Bearbeitungsfläche aufweist, die gegenüber der Rotationsachse des Rotors in einem Winkel Wl geneigt angeordnet ist und der Rotor eine Bearbeitungsfläche aufweist, die gegenüber der Rotationsachse des Rotors in einem Winkel W2 > Wl geneigt angeordnet ist, derart, dass sich die Bearbeitungsflächen von Stator und Rotor in einem spitzen Winkel gegenüberstehen und zwischen Rotor und Stator die im Querschnitt hohlkonische Prozesskammer ausgebildet ist, in der die eingeleitenden Substanzen dispergiert, zerkleinert und homogenisiert werden.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Bei der erfindungsgemäßen Flanschvorrichtung wird durch die Merkmalskombination, dass der Stator eine Bearbeitungsfläche aufweist, die gegenüber der Rotationsachse des Rotors in einem Winkel Wl geneigt angeordnet ist und der Rotor eine Bearbeitungsfläche aufweist, die gegenüber der Rotationsachse des Rotors in einem Winkel W2 > Wl geneigt angeordnet ist, derart, dass sich die Bearbeitungsflächen von Stator und Rotor in einem spitzen Winkel gegenüberstehen und zwischen Rotor und Stator die im Querschnitt hohlkonische Prozesskammer ausgebildet ist, in der die eingeleitenden Substanzen dispergiert, zerkleinert und homogenisiert werden, erreicht, dass ein hohes Maß an Variabilität bei der Positionierung der sich gegenüber stehenden Bearbeitungsflächen von Rotor und Stator gegeben ist. Es können dabei zum einen Bearbeitungsflächen mit an unterschiedliche Aufgaben angepassten Oberflächenstrukturen Verwendung finden, und es kann die Rotationsgeschwindigkeit des Rotors und die Breite des Hohlraumes zwischen den Bearbeitungsflächen von Rotor und Stator variiert werden. Darüber hinaus sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Einen eine sehr robuste und zum Anderen eine sehr genaue Steuerung der Position des axial verschiebbar gelagerten Stators gegeben.

Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Prozesskammer so orientiert ist, dass die eingeleitenden Substanzen von einem Eingangsbereich entlang den Bearbeitungsflächen von Stator und Rotor radial nach außen in Richtung eines Ausgangsbereichs transportiert werden.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der

Eingangsbereich der Prozesskammer breiter als der Ausgangsbereich ausgebildet ist.

Gemäß einer wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass die Bearbeitungsfläche des Stators und/oder des Rotors eine vorgegebene Oberflächenstruktur aufweisen. Eine Oberflächenstruktur kann dabei von einer Mehrzahl gerade oder gebogen ausgebildeter Vorsprünge oder Einkerbungen gebildet sein.

Gemäß einer anderen wichtigen bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Stator in Richtung des Rotors axial reziprozierbar verschiebbar gelagert ist und mittels einer Verschiebeeinrichtung innerhalb eines vorgegebenen Hubbereiches in Richtung des Rotors verschiebbar und dabei in beliebiger Position arretierbar ist, um das Volumen der Prozesskammer vorzugeben. Der Stator kann dabei vorzugsweise innerhalb eines Außengehäuses der Vorrichtung verschiebbar gelagert und mit einem Außengewinde versehen sein, wobei die Verschiebeeinrichtung einen durch eine Aussparung des Außengehäuses geführten und an dem Außengehäuse rotierbar gelagerter Dorn enthält, der in das Außengewinde des Stators eingreift. Der Dorn kann dabei mittels eines elektromotorischen Antriebs gesteuert rotierbar sein.

Zwischen dem Chargenbehälter und der Prozesskammer ist vorzugsweise eine mit einem rotierbaren Mischflügel versehene Mischkammer zur Zuleitung weiterer Substanzen in die Prozesskammer vorgesehen. Zwischen dem Mischflügel und der Prozesskammer ist des Weiteren vorzugsweise eine Inducerschraube vorgesehen ist, die die in der Mischkammer durchmischten Substanzen in Richtung der Prozesskammer drückt. Der Mischflügel, die Inducerschraube und der Rotor sind vorzugsweise auf einer gemeinsamen Welle gelagert.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass stromabwärts des Ausgangsbereichs der Prozesskammer eine mit einer Ausgangsöffnung versehene Aufnahmekammer für prozessierte Substanzen vorgesehen ist. In der Aufnahmekammer kann ein rotierbarer Verteilerflügel vorgesehen sein, der vorzugsweise zumindest indirekt mit dem Rotor verbunden sein kann.

Die Substanzen sind bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgehend von der Ausgangsöffnung der Aufnahmekammer zumindest teilweise in den Chargenbehälter und/oder in die Mischkammer zurückleitbar . Die Drehzahl des den Rotor, den Mischflügel, die Inducerschraube treibenden Motors ist vorzugsweise einstellbar und dadurch an die Viskosität und/oder Körnigkeit der zu prozessierenden Substanzen anpassbar.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist vorgesehen, dass der Rotor in einen oberen und einen unteren Teil unterteilt ist, wobei die Bearbeitungsfläche der oberen Teils des Rotors in einem Auftreffbereich der zu prozessierenden Substanzen nach innen gebogen ausgebildet ist.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird im Folgenden anhand einer bevorzugten Ausführungsform erläutert, die in der Figur der Zeichnung dargestellt ist. Darin zeigen:

Fig. 1 eine bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Querschnittsansicht .

Fig. 2 den Rotor der in Figur 1 dargestellten bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seitenansicht.

Fig. 3 den Rotor der in Figur 1 dargestellten weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seitenansicht.

Fig. 4 den Rotor der in Figur 1 dargestellten weiteren bevorzugten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer Seitenansicht.

Die in den Figuren 1 und 4 dargestellte erfindungsgemäße Vorrichtung (100) zum Dispergieren insbesondere flüssiger bis zähflüssiger Substanzgemische sowie zum Zerkleinern körniger Substanzgemische und Suspensionen enthält einen Chargenbehälter (110) mit einer Öffnung (120) sowie einer zusätzlichen Öffnung (121) zum Einleiten der zu Substanzen sowie einer Öffnung (130) zum Ausleiten der bearbeiteten Substanzen, sowie eine Prozesskammer (140) mit einem Rotor (150) und einem Stator (160) , wobei der Rotor (150) zum Zweck des Dispergierens von in die Prozesskammer (140) eingeleiteten Substanzen gegenüber dem Stator (160) um eine Rotationsachse (155) drehbar gelagert ist.

Der Stator (160) weist eine Bearbeitungsfläche (161) auf, die gegenüber der Rotationsachse (155) des Rotors (150) in einem Winkel Wl geneigt angeordnet ist und der Rotor (150) weist eine Bearbeitungsfläche (151) auf, die gegenüber der Rotationsachse (155) des Rotors (150) in einem Winkel W2 > Wl geneigt angeordnet ist, wobei sich die Bearbeitungsflächen (161, 151) von Stator (160) und Rotor (150) in einem spitzen Winkel gegenüberstehen. Zwischen Rotor (150) und Stator (160) ist die im Querschnitt hohlkonische Prozesskammer (140) ausgebildet, in der die eingeleitenden Substanzen dispergiert, zerkleinert und homogenisiert werden.

Die Prozesskammer (140) ist so orientiert, dass die eingeleitenden Substanzen von einem Eingangsbereich (143) entlang den Bearbeitungsflächen (161, 151) von Stator (160) und Rotor (150) radial nach außen in Richtung eines

Ausgangsbereichs (144) transportiert werden. Der

Eingangsbereich (143) ist dabei breiter als der Ausgangsbereich (144) ausgebildet.

Die Bearbeitungsflächen (161, 151) des Stators (160) und des Rotors (150) weisen jeweils eine vorgegebene Oberflächenstruktur, nämlich eine Mehrzahl gebogen ausgebildeter Vorsprünge auf.

Wie in Figur 2 dargestellt ist der Rotor (150) des Weiteren in einen oberen und einen unteren Teil unterteilt, wobei die Bearbeitungsfläche (151) der oberen Teils des Rotors (150) in einem Auftreffbereich der zu bearbeitenden Substanzen nach innen gebogen ausgebildet ist.

Der Stator (160) ist in Richtung des Rotors (150) axial reziprozierbar verschiebbar gelagert und mittels einer Verschiebeeinrichtung (170) innerhalb eines vorgegebenen Hubbereiches in Richtung des Rotors (150) verschiebbar und dabei in beliebiger Position arretierbar ist, um das Volumen der Prozesskammer (140) vorzugeben.

Dabei ist der Stator (160) innerhalb eines Außengehäuses (101) der Vorrichtung verschiebbar gelagert und mit einem Außengewinde (162) versehen, wobei die Verschiebeeinrichtung (170) einen durch eine Aussparung des Außengehäuses (101) geführten und an dem Außengehäuse (101) rotierbar gelagerten Dorn (103) enthält, der in das Außengewinde (162) des Stators (160) eingreift. Der Dorn (103) ist dabei mittels eines elektromotorischen Antriebs gesteuert rotierbar.

Zwischen dem Chargenbehälter (110) und der Prozesskammer (140) ist eine mit einem rotierbaren Mischflügel (112) versehene Mischkammer (111) zur Zuleitung weiterer Substanzen in die Prozesskammer (140) vorgesehen.

Zwischen dem Mischflügel (112) und der Prozesskammer (140) ist des Weiteren eine Inducerschraube (113) vorgesehen, die die in der Misehkämmer (111) durchmischten Substanzen in Richtung der Prozesskammer (140) drückt. Der Mischflügel (112), die Inducerschraube (113) und der Rotor (150) sind dabei auf einer gemeinsamen Welle (152) gelagert.

Stromabwärts des Ausgangsbereichs (144) der Prozesskammer (140) ist eine mit einer Ausgangsöffnung (130) versehene Aufnahmekaminer (141) für prozessierte Substanzen vorgesehen. In der Aufnahmekammer (141) ist ein rotierbarer Verteilerflügel (142) vorgesehen, der mit dem in seiner Drehzahl einstellbaren Rotor (150) verbunden.

Die prozessierten Substanzen sind ausgehend von der Ausgangsöffnung (142) der Aufnahmekämmer (141) zumindest teilweise in die Mischkammer zurückleitbar .

Das oben erläuterte Ausführungsbeispiel der Erfindung dient lediglich dem Zweck eines besseren Verständnisses der durch die Ansprüche definierten erfindungsgemäßen Lehre, die als solche durch das Ausführungsbeispiel nicht eingeschränkt ist.