Vorrichtung und Verfahren zum Dispergieren mindestens einer Substanz in einem Fluid

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Dispergieren mindestens einer Substanz in einem Fluid gemäß den Merkmalen der Oberbegriffe der Ansprüche 1 und 15.

Stand der Technik

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Dispergieren einer Substanz in einem Fluid, insbesondere in einer geeigneten Flüssigkeit. Unter Dispergieren versteht man das Mischen von mindestens zwei Stoffen, die sich nicht oder kaum ineinander lösen oder chemisch miteinander verbinden. Beim Dispergieren wird ein Stoff (disperse Phase) in einen anderen Stoff (kontinuierliche Phase) verteilt, wobei eine Emulsion oder eine Suspension entsteht. Bei einer Emulsion ist die disperse Phase ebenfalls flüssig, während bei einer Suspension Feststoffpartikel in einer Flüssigkeit fein verteilt vorliegen.

Viele Vorrichtungen zum Dispergieren basieren auf dem sogenannten Rotor- Stator-Prinzip. Dabei wird ein Rotor mit einer hohen Umfangsgeschwindigkeit bewegt. Diese Rotation bewirkt einen Sog, der das Medium in den Rotor saugt und durch die Öffnungen, Zähne oder ähnlichem des Stators nach außen presst, wobei die disperse Phase in der kontinuierlichen Phase dispergiert.

DE 4118870 A1 beschreibt eine Vorrichtung zum Benetzen und Dispergieren von Pulvern in Flüssigkeiten. Die Eintragung der Pulverstoffe erfolgt bei niedrigen Konzentrationen in einmaligem Durchlauf. Bei hohen Konzentrationen wird im Umlauf bis zur Erreichung der Endkonzentration gearbeitet. Diese Vorrichtung nutzt ein klassisches Rotor-Stator-System, das einem hohen Verschleiß unterliegt. Zusätzlich wird durch den eingebauten Stator ein Strömungswiderstand erzeugt, der die

Pumpwirkung der Vorrichtung beschränkt. DE 3002429 C2 offenbart eine Vorrichtung zum Vermischen mindestens eines Stoffes mit einer Flüssigkeit. Die einzumischenden Stoffe werden über seitliche Anschlussrohre in ein die Rotorwelle umgebendes Rohr eingeleitet. Die Flüssigkeit tritt am oben offenen Ende des Stators in einem zwischen dem Stator und dem die Rotorwelle umgebenden Rohr vorhandenen Ringraum ein, gelangt zu den Flügeln des Rotors und tritt dann wieder am unteren offenen Ende des Stators aus. Die zu dispergierenden Stoffe werden durch Einführung über die Anschlussrohre unter das Niveau der Flüssigkeit eingegeben. Dabei ist es möglich, die einzumischenden Stoffe derart unter dem Flüssigkeitsniveau einzumischen, dass diese vor dem Einmischen keinen Kontakt mit der sie umgebenden Atmosphäre haben. Gemäß Beschreibung können in dieser Maschine auch Mahlkörper im ersten Prozessbereich verwendet werden. Dies führt jedoch zu einem Strömungswiderstand, der die Pumpwirkung negativ beeinflusst. Auch kommt es durch Verwendung von Mahlkörper innerhalb der Maschine zu einem erhöhten Verschleiß, insbesondere an der Trennvorrichtung. Die DE2676725 beschreibt eine Vorrichtung zum Mischen, insbesondere zum

Dispergieren. Diese umfasst ein Gehäuse, eine Trennvorrichtung und eine

Rotoreinheit. Die Trennvorrichtung unterteilt das Gehäuse in einen ersten

Prozessbereich und einen zweiten Prozessbereich. Ein erster Abschnitt der

Rotoreinheit ist im ersten Prozessbereich angeordnet und ein zweiter Abschnitt der Rotoreinheit ist im zweiten Prozessbereich angeordnet. Die Zuführung der zu vermischenden Stoffe zum ersten Prozessbereich erfolgt beabstandet zu der

Rotoreinheit. Dadurch besteht die Gefahr einer Verunreinigung der Pulverzuführung durch Flüssigkeit oder Flüssigkeits- Pulver- Gemisch.

Die DE2004143 offenbart eine Vorrichtung für die Herstellung von Emulsionen und Suspensionen in Form einer Kreiselhomogenisiermaschine. Die nutzt ein Rotor- Stator-System in mehrreihiger Ausführung. Ein mehrteiliger Aufbau bedeutet in der Regel einen erhöhten Wartungsaufwand. Zudem können mehr Teile verschleißen, die dementsprechend ausgetauscht werden müssen, was zu erhöhten Kosten führt. Das Pulvereinsaugrohr und das die Flüssigkeit zuführende Rohr enden jeweils an der Stirnseite des Rotors, wobei der Spalt zwischen der Mündung der Zulaufrohre und dem Rotor eingestellt und somit verändert werden kann. Aufgabe der Erfindung ist es, eine verbesserte Vorrichtung zur Dispersion von mindestens einer Substanz in einem Fluid, insbesondere eine Vorrichtung zur Dispersion von mindestens einer pulverigen Substanz in einer Flüssigkeit, bereitzustellen. Vorzugsweise soll die Vorrichtung kompakter und somit

platzsparender ausgeführt sein als aus dem Stand der Technik bekannte

Vorrichtungen, weiterhin soll die Vorrichtung technisch einfach aufgebaut und somit kostengünstig herstellbar sein und einen geringen Wartungsbedarf haben.

Die obige Aufgabe wird durch eine Vorrichtung und ein Verfahren zum

Dispergieren einer Substanz in einem Fluid gelöst, die die Merkmale in den

Patentansprüchen 1 und 15 umfassen. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen werden durch die Unteransprüche beschrieben.

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Dispergieren mindestens einer Substanz in einem Fluid. Eine solche Vorrichtung umfasst ein Prozessgehäuse mit einem Rotor, eine Fluidzuführung, eine Zuleitung für die mindestens eine zu dispergierende Substanz mit mindestens einer Austrittsöffnung, sowie einen

Produktauslass. Der Rotor wird beispielsweise über einen elektromotorischen Antrieb betrieben, der außerhalb des Prozessgehäuses angeordnet ist. Insbesondere ist der Rotor an einer Antriebswelle angeordnet, die beispielsweise mit einer

Gleitringdichtung durch eine der Gehäusewände des Prozessgehäuses durchgeführt und abgedichtet und mittels einer Lagerung drehbar gelagert ist.

Der Rotor ist derart ausgebildet, dass mit dem Rotor zumindest bereichsweise eine axiale Förderung eines zugeführten Fluides erzeugbar ist. Weiterhin ist mit dem Rotor zumindest bereichsweise eine radiale Förderung des zugeführten Fluides erzeugbar.

Vorzugsweise umfasst der Rotor mindestens ein erstes Mittel zur Erzeugung der zumindest bereichsweisen axialen Förderung und mindestens ein zweites Mittel zur Erzeugung der zumindest bereichsweisen radialen Förderung des zugeführten Fluides. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass sich die Bereiche der axialen Förderung und der radialen Förderung nicht überlappen, das heißt, es ist ein erster Bereich vorgesehen, in dem überwiegend oder vollständig eine axiale Förderung erfolgt und es ist ein zweiter Bereich vorgesehen, in dem

überwiegend oder vollständig eine radiale Förderung erfolgt. Gegebenenfalls kann ein Zwischen bereich existieren, indem sowohl eine axiale als auch eine radiale Förderung erfolgt. Es sind also auch Ausführungsformen denkbar, bei denen sich die Bereiche der axialen und der radialen Förderung zumindest teilweise überlappen.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erfolgt in einem ersten Bereich überwiegend eine axiale Förderung des zugeführten Fluides. Weiterhin erfolgt in diesem ersten Bereich auch bereits eine leichte radiale Förderung, die in Richtung des Produktauslasses der Vorrichtung in eine komplett radiale Förderung des Fluides übergeht.

Um zu verhindern, dass Fluid in beziehungsweise an die mindestens eine Austrittsöffnung gelangen kann, ist gemäß einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, dass die Zuleitung für die zu dispergierende Substanz zumindest teilweise vom Rotor umschlossen ist. Insbesondere ist die mindestens eine

Austrittsöffnung der Zuleitung einem Bereich des Rotors zugeordnet, in dem das Fluid überwiegend axial gefördert wird. Um dies zu erreichen, weist der Rotor vorzugsweise Leitstrukturen auf, die die axiale Förderwirkung des Rotors erzeugen. Die Leitstrukturen sind insbesondere derart ausgebildet, dass sie zum einen das mindestens eine erste Mittel zur

Erzeugung der zumindest bereichsweisen axialen Förderung darstellen und zum anderen das mindestens eine zweite Mittel zur Erzeugung der zumindest

bereichsweisen radialen Förderung bilden.

Weiterhin weist der Rotor einen sich verbreiternden Querschnitt auf, insbesondere verbreitert sich der Querschnitt des Rotors antriebsseitig, das heißt, in Richtung der von der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz abgewandten Rotorseite. Durch diese Verbreiterung des Rotorquerschnitts in Richtung

Produktauslass, insbesondere in Kombination mit den Leitstrukturen des Rotors, geht die axiale Förderung des Fluides im Bereich der mindestens einen Austrittsöffnung mit zunehmendem Rotorquerschnitt in eine radiale Förderwirkung über. Weiterhin bewirkt die über den Antrieb erzeugte Rotation des Rotors, dass das Fluid in eine Drehung versetzt wird.

Die Leitstrukturen sind vorzugsweise auf der der Zuleitung für die zu

dispergierende Substanz zugewandten Seite des Rotors ausgebildet. Der Rotor weist einen massiven Rotorkern auf, dessen Querschnitt sich - wie bereits beschrieben - in Richtung Produktauslass zumindest bereichsweise verbreitert. Mindestens eine der Leitstrukturen ist vorzugsweise über einen massiven Kern des Rotors hinaus in axialer Richtung in Richtung der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz verlängert. Vorzugsweise ist eine Mehrzahl von Leitstrukturen über einen massiven Kern des Rotors hinaus in axialer Richtung in Richtung der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz verlängert. Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die mindestens eine Austrittsöffnung der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz zumindest teilweise von der mindestens einen verlängerten Leitstruktur umschlossen ist, so dass die zu dispergierende Substanz innerhalb von Strukturelementen des Rotors aus der Zuleitung freigesetzt wird.

Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Anzahl der

verlängerten Leitstrukturen in Bezug auf die Anzahl der gesamten Leitstrukturen variabel ist. Beispielsweise kann ein Rotor eine derart hohe Dichte an Leitstrukturen aufweisen, dass es für die Funktionalität der Leitstrukturen ausreicht, wenn nur jede zweite Leitstruktur eine Verlängerung über den Rotorkern hinaus aufweist.

Die Zuleitung für die zu dispergierende Substanz ist insbesondere derart angeordnet, dass die mindestens eine Austrittsöffnung für die zu dispergierende Substanz zumindest teilweise von den verlängerten Leitstrukturen außerhalb des massiven Rotorkerns umschlossen ist. Durch die bei der Drehung des Rotors auftretenden und auf das Fluid und / oder die über die mindestens eine

Austrittsöffnung austretende Substanz einwirkenden Zentrifugalkräfte wird das Fluid effektiv von der mindestens einen Austrittsöffnung der Zuleitung für die zu

dispergierende Substanz fern gehalten, so dass ein Verkleben der zu dispergierenden Substanz in oder an der mindestens einen Austrittsöffnung der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz wirksam verhindert werden kann.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann der Rotor eine Mehrzahl von Leitstrukturen aufweisen, die im Bereich der Rotoroberfläche ausgebildet sind. Es ist denkbar, nur eine Leitstruktur über den Rotorkern hinaus zu verlängern und die Verlängerung derart auszubilden, dass diese die Austrittsöffnung für die zu dispergierende Substanz zumindest teilweise oder weitgehend allumfassend umschließt. Beispielsweise könnte die Verlängerung der einen Leitstruktur helikal um die Längsachse der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz geführt werden.

Die Leitstrukturen sind im Bereich ihrer Verlängerung über den massiven Rotorkern hinaus im mittleren Bereich des Rotors, das heißt, im Bereich der

Drehachse des Rotors, als Aufnahme für die Zuleitung für die zu dispergierende Substanz ausgebildet. Insbesondere weisen die Leitstrukturen im Bereich ihrer Verlängerung eine mittige Aussparung auf, die korrespondierend zur Zuleitung für die zu dispergierende Substanz ausgebildet ist.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform sind die Leitstrukturen im Bereich ihrer Verlängerung über den massiven Rotorkern hinaus koaxial zur Drehachse des Rotors ausgerichtet. Die Verlängerung der Leitstrukturen bildet insbesondere die ersten Mittel zur Erzeugung der zumindest bereichsweisen axialen Förderung.

Weiterhin sind die Leitstrukturen im Bereich des massiven Rotorkerns gekrümmt. Der gekrümmte Teilbereich der Leitstrukturen bildet insbesondere das zweite Mittel zur Erzeugung der zumindest bereichsweisen radialen Förderung. Durch die Krümmung der Leitstrukturen werden ein hoher Ausgangsdruck und eine gute Förderwirkung erzielt. Insbesondere unterstützen die gekrümmten Leitstrukturen die radiale

Förderung bei Drehung des Rotors.

Die verlängerten Leitstrukturen bewirken, dass bereits im Bereich der mindestens einen Austrittsöffnung, obwohl diese außerhalb des massiven Rotorkerns angeordnet ist, eine axiale Förderung des Fluides zum massiven Rotorkern hin, beziehungsweise in Richtung des Produktauslasses, erzielt wird. Durch die Drehung des Rotors wirken zudem Zentrifugalkräfte, die verhindern, dass Fluid nach innen gelangen kann. Insbesondere verhindern die Zentrifugalkräfte, dass Fluid in den Aufnahmebereich zwischen den verlängerten Leitstrukturen eindringen kann, in dem die mindestens eine Austrittsöffnung angeordnet ist. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die

Zuleitung für die zu dispergierende Substanz eine erste Längsachse aufweist.

Insbesondere ist die Zuleitung für die zu dispergierende Substanz als Rohr mit einer ersten Längsachse ausgebildet. Der Rotor ist um eine Drehachse drehbar gelagert, beispielsweise wird die Drehachse durch die Antriebswelle gebildet. Die Längsachse der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz und die Drehachse des Rotors können gemäß einer Ausführungsform vorzugsweise koaxial oder parallel zueinander ausgerichtet sein. Die Austrittsöffnung der Zuleitung für die zu dispergierende

Substanz kann gemäß einer Ausführungsform fluchtend zu der Längsachse der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz und der Drehachse des Rotors angeordnet sein.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Zuleitung für die zu dispergierende Substanz unter einem Winkel zur Drehachse des Rotors angeordnet ist. Auch bei dieser Ausführungsform endet die Zuleitung für die zu dispergierende Substanz im Zentrum des Rotors. Insbesondere ist die winklig zur Rotordrehachse ausgebildete Zuleitung für die zu dispergierende Substanz auch in dieser Ausführungsform derart angeordnet, dass die mindestens eine Austrittsöffnung der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz zumindest teilweise von den verlängerten Leitstrukturen außerhalb des massiven Rotorkerns umschlossen ist. Dies verhindert, dass Fluid in die Zuleitung für die zu dispergierende Substanz eintreten kann. Stattdessen wird das Fluid über die aufgrund der Rotation des Rotors auftretenden Zentrifugalkräfte direkt über die Leitstrukturen des Rotors nach außen abgeleitet.

Bedingt durch den winkeligen Eintritt der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz in den Rotor muss die durch die verlängerten Leitstrukturen gebildete Aussparung geöffnet sein. Dies führt dazu, dass sich im unteren Bereich ein größerer Abstand zwischen der Austrittsöffnung der Zuleitung für die zu dispergierende

Substanz und dem Rotor ergibt, während im oberen Bereich der gewünschte kleine Abstand zwischen der Austrittsöffnung der Zuleitung und den verlängerten

Leitstrukturen des Rotors ergibt. Der untere vergrößerte Abstand ist jedoch

unproblematisch, da das Fluid nicht dazu tendiert, von unten her in die Zuleitung zu strömen.

Ein wesentlicher Vorteil dieser weiteren Ausführungsform mit winkliger Anordnung der Zuleitung besteht darin, dass das Fluid insbesondere im

ausgeschalteten Zustand der Vorrichtung nicht in die Zuleitung für die zu dispergierende Substanz einfließen kann. Somit ist auch im Ruhezustand der

Vorrichtung sicher gewährleistet, dass kein Fluid in die Zuleitung gelangt und somit keine zu dispergierende Substanz innerhalb der Zuleitung verkleben kann. Weiterhin kann vorgesehen sein, dass die Fluidzuführung weitgehend orthogonal zur Zuleitung für die zu dispergierende Substanz angeordnet ist. Beispielsweise kann die

Fluidzuführung eine zweite Längsachse aufweisen. Insbesondere ist die

Fluidzuführung als Rohr mit einer zweiten Längsachse ausgebildet. Die

Fluidzuführung ist am Prozessgehäuse beabstandet zum Rotor angeordnet, insbesondere auf der Seite der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz, so dass eingefülltes Fluid die Zuleitung für die zu dispergierende Substanz zumindest bereichsweise umströmt.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, die Fluidzuführung weitgehend schräg zu der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz anzuordnen, insbesondere in einem Winkel zwischen 0 Grad und 90 Grad. Das Fluid wird über die Leitstrukturen des Rotors und aufgrund der bei der

Drehung des Rotors auftretenden Zentrifugalkräfte von der Mitte des Rotors nach außen geleitet, so dass das Fluid nicht in den mittleren Bereich gelangen kann, in dem die mindestens eine Austrittsöffnung der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz angeordnet ist. Insbesondere tritt das Fluid somit nicht in den Bereich der Rotationsachse des Rotors ein.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, dass die

Zuleitung für die zu dispergierende Substanz axial verstellt werden kann,

insbesondere kann die Zuleitung für die zu dispergierende Substanz relativ zum Prozessgehäuse entlang ihrer Längsachse axial und / oder parallel zur

Rotationsachse des Rotors verschoben werden. Dadurch kann die Eintauchtiefe eines Endbereiches der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz in die verlängerten Leitstrukturen des Rotors und somit der Abstand zwischen der mindestens dem die mindestens eine Austrittsöffnung umfassenden Endbereiches der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz und dem massiven Kern des Rotors in Abhängigkeit von der zugeführten Substanz verändert werden.

Zwischen den verlängerten Leitstrukturen des Rotors und der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz ist vorzugsweise ein radialer Abstand ausgebildet. Der Abstand ist notwendig, damit die Substanz aus der mindestens einen Austrittsöffnung austreten und zwischen den Leitstrukturen hindurch in das Fluid übertreten kann. Vorzugsweise besteht zwischen den verlängerten Leitstrukturen des Rotors und der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz in radialer Richtung ein Abstand von zirka 0,1 mm bis zirka 10mm. Weiterhin ist vorgesehen, dass zwischen der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz und dem Rotor in axialer Richtung ein Spalt ausgebildet ist, durch den die Substanz in das Fluid radial übertritt.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung weist der Rotor eine Mehrzahl von Leitstrukturen auf, wobei nur ein Teil der Leitstrukturen axiale Verlängerungen als erste Mittel zur Erzeugung der zumindest bereichsweisen axialen Förderung ausgebildet haben. Beispielsweise weist der Rotor eine gerade Anzahl von

Leitstrukturen auf, wobei nur jede zweite Leitstruktur axial über den massiven

Rotorkern hinaus verlängert ist. Dies kann insbesondere bei einer hohen Dichte an Leitstrukturen auf dem Rotorkern sinnvoll sein. Insbesondere wird dadurch verhindert, dass die Verlängerungen einen derart dichten Ring um die Rotationsachse bilden, dass ein Übertritt der Substanz aus der Zuleitung in das Fluid behindert werden könnte.

Die Zuleitung für die zu dispergierende Substanz kann im Bereich der mindestens einen Austrittsöffnung einen erhöhten Durchmesser aufweisen, beispielsweise in Form einer Kröpfung, die als zusätzliches Abweiselement dient.

Dadurch wird zusätzlich sichergestellt, dass kein Fluid in und / oder an die mindestens eine Austrittsöffnung der Zuleitung gelangen kann.

Die mindestens eine Austrittsöffnung muss nicht als offenes Ende der

Zuleitung für die zu dispergierende Substanz ausgebildet sein. Gemäß einer

Ausführungsform der Erfindung wird die Zuleitung für die zu dispergierende Substanz durch ein Rohr gebildet, dessen in Richtung des massiven Rotorkerns zwischen den Leitstrukturen angeordnetes Ende geschlossen ist und das in diesem Endbereich eine Mehrzahl von seitlichen Öffnungen als Austrittsöffnungen für die Substanz in radialer Richtung aufweist. Die Substanz wird ebenfalls durch die Zentrifugalkräfte nach außen gefördert, das heißt, in Richtung des äußeren Rotorrands. Dabei wird die Substanz in dem Fluid dispergiert. Dies erfolgt insbesondere am Außenrandbereich des Rotors in einem Zwischenraum zwischen dem drehenden Rotor und dem statischen Prozessgehäuse.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass der

Innendurchmesser der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz variabel ist und somit an die Anforderungen der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz angepasst werden kann. Insbesondere können die Fördermenge und die

Strömungsgeschwindigkeit eingestellt werden. Beispielsweise kann vorgesehen sein, dass den Querschnitt verringernde Formatteile in die Zuleitung für die zu

dispergierende Substanz eingeschoben werden können, um den Durchmesser und somit die Querschnittsfläche der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz zu variieren. Die variable Einstellung erfolgt beispielsweise durch Verwendung von zusätzlichen Innenrohren mit kleineren Durchmessern für das Pulverzuführrohr. Die Innenrohre können beispielsweise aus PTFE oder einem anderen geeigneten

Kunststoff bestehen. Alternativ erfolgt ein Austausch von Rotor und Zuführrohr, wobei beispielsweise mehrere verschiedene Größen von Rotor und Pulverzuführrohr zur Auswahl als Formatteile vorliegen können.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die erste Längsachse der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz horizontal ausgerichtet und die zweite Längsachse der Fluidzuführung ist vertikal angeordnet. Insbesondere kann

vorgesehen sein, dass die Fluidzuführung von oben her erfolgt.

Das Fluid tritt über die Fluidzuführung in das Prozessgehäuse ein und wird vom Rotor erfasst, der das Fluid in axialer und radialer Richtung beschleunigt.

Dadurch kommt eine Pumpwirkung zustande, welche das Fluid durch den

Produktauslass in einen Behälter pumpt. Durch die hohe Pumpwirkung entsteht im Prozessgehäuse ein Unterdruck. Sobald die Zuleitung für die zu dispergierende

Substanz geöffnet wird, entsteht aufgrund des Unterdruckes im Prozessgehäuse ein Sog. Dadurch wird die Substanz durch die Zuleitung für die zu dispergierende

Substanz gesaugt. Die Substanz tritt über die zwischen den verlängerten

Leitstrukturen angeordnete mindestens eine Austrittsöffnung aus und geht radial in das Fluid über. Die so entstandene Dispersion oder Suspension wird durch den Rotor vom Prozessgehäuse über den Produktauslass ausgetragen. Durch den engen Spalt zwischen den Leitstrukturen und der Zuleitung für die zu dispergierende Substanz wird das Fluid über Zentrifugalkräfte davon abgehalten, in die Zuleitung für die zu dispergierende Substanz zu fließen.

Alternativ kann die Zufuhr der zu dispergierenden Substanz auch gravimetrisch erfolgen. In diesem Fall ist die Zuleitung für die zu dispergierende Substanz vertikal oder in einem Winkel kleiner gleich 70° zu Vertikalen angestellt.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Dispergieren mindestens einer Substanz in einem Fluid, insbesondere in einer Flüssigkeit, vermittels einer Vorrichtung umfassend ein Prozessgehäuse mit Rotor, eine

Fluidzuführung, eine Zuleitung für die mindestens eine zu dispergierende Substanz mit einer Austrittsöffnung, sowie einen Produktauslass. Der Rotor bewirkt zumindest bereichsweise eine axiale Förderung eines zugeführten Fluides. Weiterhin bewirkt der Rotor zumindest bereichsweise eine radiale Förderung des zugeführten Fluides.

Das Verfahren kann alternativ oder zusätzlich zu den beschriebenen Merkmalen ein oder mehrere Merkmale und / oder Eigenschaften der zuvor beschriebenen

Vorrichtung umfassen.

Die Vorrichtung und das Verfahren sind geeignet, eine Substanz in einem Fluid, insbesondere in einer Flüssigkeit, zu dispergieren. Insbesondere ist es mit der

erfindungsgemäßen Vorrichtung und / oder dem erfindungsgemäßen Verfahren möglich, einen pulverförmigen Feststoff größtenteils ohne Zuhilfenahme von mechanischen Kräften wie sie beispielsweise durch ein klassisches Rotor -Stator-System oder durch die

Verwendung von Mahlkörper erzeugt wird, zu benetzen und / oder dispergieren. Anstelle von mechanischen Kräften werden in der Vorrichtung beziehungsweise bei dem

Verfahren physikalische Effekte ausgenutzt, beispielsweise Druckunterschiede und die damit verbundene Expansion und Kompression von im Pulver enthaltener Luft. Die Vorrichtung ist kompakter als herkömmlich bekannte Vorrichtungen. Da die

Vorrichtung technisch einfacher als bekannte Vorrichtungen aufgebaut ist, kann diese kostengünstiger produziert werden. Der technisch vereinfachte Aufbau erleichtert die Reinigung und Wartung der Vorrichtung. Die vereinfachte Reinigung macht die

Vorrichtung insbesondere für kleinere und mittlere Produktansätze und häufigere

Produktwechsel interessant. Die Vorrichtung verwendet zur Dispersion der zu dispergierenden Substanz in einem Fluid kein klassisches Rotor- Stator- Prinzip. Das heißt insbesondere, dass das Produkt nicht durch einen Stator gepumpt werden muss. Vorteilhaft dabei ist eine geringere Scherung des Produktes. Weiterhin zeichnen sich die Vorrichtung und das Verfahren durch einen geringeren Energieeintrag aus, wodurch der Temperaturanstieg ebenfalls geringer ist als bei herkömmlich bekannten Vorrichtungen. Des Weiteren ist die Vorrichtung weniger störanfällig und / oder verschleißanfällig. Insbesondere ist die Vorrichtung weniger sensitiv bei in der zu dispergierenden pulverigen Substanz oder in den Fluid enthaltenen Fremdkörpern.

Fiqurenbeschreibung

Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse der einzelnen Elemente zueinander in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind.

Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Dispersionsvorrichtung.

Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Dispersionsvorrichtung.

Figur 3 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Prozessgehäuses einer Dispersionsvorrichtung.

Figur 4 zeigt eine schematische Schnittdarstellung einer weiteren

Ausführungsform eines Prozessgehäuses in seitlicher Darstellung. Figur 5 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Rotors mit Lagerung.

Figur 6 zeigt eine Draufsicht auf den Rotor mit Lagerung.

Figur 7 stellt einen ersten Arbeitsmodus dar.

Figur 8 stellt einen zweiten Arbeitsmodus dar. Figur 9 zeigt eine seitliche Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dispersionsvorrichtung.

Figur 10 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine seitliche Darstellung einer Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dispersionsvorrichtung gemäß Figur 9.

Figur 11 zeigt eine schematische Schnittdarstellung der Prozessgehäuses der Ausführungsform gemäß Figur 9.

Figur 12 zeigt einen Detailausschnitt aus Figur 11.

Figur 13 zeigt eine perspektivische Darstellung der Prozessgehäuses der Dispersionsvorrichtung gemäß Figur 9.

Figur 14 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Rotors mit Lagerung der Ausführungsform gemäß Figur 9.

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figur erforderlich sind. Die dargestellten Ausführungsformen stellen lediglich Beispiele dar, wie die erfindungsgemäße Vorrichtung oder das erfindungsgemäße Verfahren ausgestaltet sein können und steifen keine abschließende Begrenzung dar.

Figur 1 zeigt einen schematischen Querschnitt einer erfindungsgemäßen Dispersionsvorrichtung 1 und Figur 2 zeigt eine perspektivische Darstellung einer erfindungsgemäßen Dispersionsvorrichtung 1. Die Dispersionsvorrichtung 1 wird insbesondere verwendet um eine pulverige Substanz P in einem Fluid F,

insbesondere einer Flüssigkeit, zu dispergieren und dabei eine Dispersion D herzustellen. Die Dispersionsvorrichtung 1 umfasst einen Antriebsmotor (nicht dargestellt), eine Lagerung 9, in der die Antriebswelle 2 gelagert ist und eine

Kupplungslaterne mit innenliegender Wellenkupplung und Antriebsmotor (nicht dargestellt) zur Kraftübertragung von der Motorwelle auf die Antriebswelle 2. Die Antriebswelle 2 dient dem Antrieb des Rotors 3. Weiterhin umfasst die

Dispersionsvorrichtung 1 eine drehende Lagerung der Antriebswelle 2, die durch eine Gleitringdichtung 4 in ein Prozessgehäuse 5 geführt ist. ln dem Prozessgehäuse 5, in dem die Dispersion stattfindet, sind ein Rotor 3 und ein Produktauslass 8 zum Abführen des Produktes, insbesondere der Dispersion D, angeordnet. Dem Prozessgehäuse 5 ist weiterhin eine Zuleitung für die zu dispergierende pulverige Substanz P zugeordnet, insbesondere eine Pulverzufuhr 6 zur Zuführung von Pulver P, sowie weiterhin eine Fluidzuführung 7 zur Zuführung von Fluid F (vergleiche Figur 2).

Figur 3 zeigt eine perspektivische Darstellung und Figur 4 zeigt eine

schematische Schnittdarstellung eines Prozessgehäuses 5 mit Pulverzufuhr 6, Fluidzuführung 7 und Produktauslass 8. Figuren 5 und 6 zeigen unterschiedliche Darstellungen einer Ausführungsform des Rotors 3.

Der Rotor 3 ist um eine Rotationsachse R drehbar und weist einen massiven Rotorkern 10 auf. Der Rotor 3 weist eine Querschnittsfläche Q auf, die sich zur Antriebsseite hin zumindest bereichsweise vergrößert. Anders ausgedrückt, die Querschnittsfläche Q des Rotors 3 verkleinert sich in Richtung der Pulverzufuhr 6. Insbesondere weist der Rotor 3 in einem Bereich benachbart zur Pulverzufuhr 6 eine erste Querschnittsfläche Q1 auf, die kleiner ist als eine zweite Querschnittsfläche Q2 in einem antriebsnahen Bereich des Rotors 3 (vergleiche insbesondere Figur 4).

Auf dem Rotorkern 10 sind Leitstrukturen 11 angeordnet, die eine gerichtete Führung des Fluides F beziehungsweise des Pulvers P bewirken. Jede Leitstruktur 11 umfasst im Wesentlichen zwei Teilbereiche 12, 13, wobei der erste Teilbereich 12 an dem massiven Rotorkern 10 angeordnet und befestigt ist und wobei der zweite Teilbereich 13 eine axiale Verlängerung 14 der Leitstruktur 11 über den massiven Rotorkern 10 hinaus darstellt. Insbesondere sind die Leitstrukturen 11 im Bereich der Verlängerungen 14 in axialer Richtung geneigt, damit sie insbesondere axial fördern. Dagegen sind die Leitstrukturen 11 im ersten Teilbereich 12 zusätzlich rückwärts gekrümmt, um einen hohen Ausgangsdruck und eine gute Förderwirkung zu erzielen.

Die Verlängerungen 14 der Leitstrukturen 11 sind im Bereich der

Rotationsachse R des Rotors 3 ausgespart und bilden eine axiale Öffnung 15. Diese Öffnung 15 dient insbesondere als Aufnahme 16 für einen Endbereich 20 der

Pulverzufuhr 6 (vergleiche Figuren 1 und 4). Insbesondere wird innerhalb der

Aufnahme 16 die mindestens eine Pulveraustrittsöffnung 21 der Pulverzufuhr 6 von den Leitstrukturen 11 des Rotors 3 umschlossen (vergleiche Figuren 1 und 4). Bei Rotation des Rotors 3 um die Rotationsachse R entstehen Zentrifugalkräfte, die dazu führen, dass das Fluid F nach außen geleitet wird und somit von der

Pulveraustrittsöffnung 21 ferngehalten wird. Somit kann wirksam ein Eindringen von Fluid F in die Pulverzufuhr 6 verhindern werden. Insbesondere entspricht der Eintauchbereich EB (vergleiche Figuren 1 und 4), in dem die Pulverzufuhr 6 zumindest bereichsweise in den Rotor 3 eintaucht, insbesondere der Eintauchbereich EB, in dem die Pulverzufuhr 6 in die

Verlängerungen 14 der Leitstrukturen des Rotors 3 eintaucht, somit auch dem

Austrittsbereich AB, in dem das Pulver P aus der mindestens einen

Pulveraustrittsöffnung 21 der Pulverzufuhr 6 austritt und insbesondere in das Fluid F übertritt.

Vorzugsweise ist der Rotor 3 so geformt, dass bereits im Bereich um den Endbereich 20 der Pulverzufuhr 6 eine axiale Förderwirkung des Fluides F in Richtung des massiven Rotorkerns 10 beziehungsweise in Richtung des Produktauslasses 8 erzielt wird. Diese axiale Förderung geht mit zunehmendem Durchmesser des Rotors 3, das heißt, mit zunehmender Querschnittsfläche Q des Rotors 3 in Richtung

Produktauslass 8 in eine radiale Förderwirkung über, bis hin zu einem Bereich, in dem das Fluid F nur noch radial gefördert wird. Zusätzlich zur axialen bzw. radialen Förderwirkung wird das Fluid F durch die Drehung des Rotors 3 um die

Rotationsachse R in Rotation versetzt.

Die Pulverzufuhr 6 kann im Endbereich 20 geschlossen sein und seitliche Öffnungen als Pulveraustrittsöffnungen 21 aufweisen, über die vorzugsweise ein Austritt des Pulvers aus der Pulverzufuhr 6 in radialer Richtung erfolgt.

Es kann vorgesehen sein, dass die Pulverzufuhr 6 entlang einer Längsachse L6 axial verschoben werden kann. Die Längsachse L6 kann vorzugsweise koaxial oder parallel zur Rotationsachse R des Rotors 2 ausgerichtet sein. Über die axiale Verschiebung der Pulverzufuhr 6 kann insbesondere die Tiefe, die der Endbereich 20 der Pulverzufuhr 6 in die Verlängerungen 14 der Leitstrukturen 11 eintaucht, eingestellt werden. In radialer Richtung ist zwischen den Verlängerungen 14 der Leitstrukturen 11 und der Pulverzufuhr 6 ein Abstand ausgebildet. Dieser Abstand gewährleistet insbesondere eine ungestörte Rotation des Rotors 3 um die

Pulverzufuhr 6 herum und ermöglicht weiterhin den ungehinderten Austritt des Pulvers P aus der mindestens einen Pulveraustrittsöffnung 21. Der radiale Abstand zwischen den Verlängerungen 14 der Leitstrukturen 11 und der Pulverzufuhr 6 beträgt vorzugsweise zwischen 0,1 mm und 10 mm. Für den Fachmann ist klar, dass der Abstand insbesondere auf die Größe der Gesamtvorrichtung beziehungsweise auf die zu verarbeitenden Stoffe und / oder Produkte abgestimmt ist.

Weiterhin besteht zwischen der Pulverzufuhr 6 und dem massiven Rotorkern 10 in axialer Richtung ein Spalt S, durch den das über die Pulverzufuhr 6 zugeführte Pulver P radial in das Fluid F übertritt.

Ein Abstand A zwischen Rotor 3 und Prozessgehäuse 5 (vergleiche Figuren 1 und 4) beträgt zwischen 0,1 mm und 10 mm. Je geringer der Abstand A, desto höhere Scherkräfte wirken innerhalb des Fluides F, was die Dispergierwirkung begünstigen kann.

Die Pulverzufuhr 6 kann im Endbereich 20, insbesondere im Bereich der mindestens einen Pulveraustrittsöffnung 21 , einen vergrößerten Außendurchmesser aufweisen. Der erhöhte Durchmesser dient als zusätzliches Abweiselement, das zusätzlich ein Eindringen von Fluid F in den Bereich der Pulveraustrittsöffnung 21 verhindert.

Die Zuführung des Fluides F, des Pulvers P beziehungsweise einer Produkt- Suspension oder Dispersion D geschieht über relativ große Rohrquerschnitte der Pulverzufuhr 6 und Fluidzuführung 7. Dadurch werden insbesondere

Strömungswiderstände gering gehalten und es können auch Produkte bis hin zu mittleren Viskositäten ohne Pumpe prozessiert werden. Wird beispielsweise ein Produkt im Kreislauf durchgeleitet, um sukzessive Pulver P zuzugeben, bis die gewünschte Endkonzentration erreicht ist, dann erfolgt die Zugabe des bereits Pulver enthaltenden Produktes in der Regel über die Zuleitung der Fluidzuführung 7.

Um Produkte mit unterschiedlichen Viskositäten jeweils optimal bearbeiten zu können, kann am Produkteinlass der Fluidzuführung 7 zur Drosselung des

Durchflusses für Produkte mit niedrigen Viskositäten ein Ventil oder Ähnliches verbaut sein (nicht dargestellt). Bei der erfindungsgemäßen Dispersionsvorrichtung 1 kann die Zufuhr von Fluid F in Abhängigkeit vom jeweiligen Fluid F beziehungsweise zirkulierendes Dispersionsprodukt D mit oder ohne Pumpe erfolgen.

Das Fluid F tritt im Produkteinlass der Fluidzuführung 7 in das Prozessgehäuse 5 ein, wird vom sich drehenden Rotor 3 erfasst und in axialer und radialer Richtung beschleunigt. Dadurch kommt eine Pumpwirkung zustande, welche das Fluid F durch den Produktauslass 8 zurück in einen Behälter (nicht dargestellt) pumpt. Dabei entsteht im Prozessgehäuse 5 ein Unterdruck. Sobald die in der Regel durch ein Ventil (nicht dargestellt) regulierte Pulverzufuhr 6 geöffnet wird, entsteht aufgrund des Unterdruckes im Prozessgehäuse 5 ein Sog. Das Pulver P wird in Richtung des

Rotors 3 angesaugt. Das Pulver P tritt über die mindestens eine Pulveraustrittsöffnung 21 aus der Pulverzufuhr 6 aus und geht radial in das Fluid F über. Die so entstandene Dispersion D wird durch den Rotor 3 vom Prozessgehäuse 5 über den Produktauslass 8 ausgetragen. Durch den engen Spalt zwischen den Leitstrukturen 11 und der Pulverzufuhr 6 wird das Fluid über Zentrifugalkräfte davon abgehalten in die

Pulverzufuhr 6 einzufließen.

Die Ventile an der Fluidzuführung 7 beziehungsweise an der Pulverzufuhr 6 sind insbesondere dazu vorgesehen, die Zuführung entweder komplett zu öffnen oder komplett zu verschließen, um ein Fluten der Dispersionsvorrichtung 1 zu verhindern. Die erfindungsgemäße Dispersionsvorrichtung 1 kann ohne zusätzliche

Maschinen benutzt werden. Es wird lediglich ein Produkt- beziehungsweise

Ansatzbehälter (nicht dargestellt) und ein geeignetes Pulveraufgabesystem (nicht dargestellt) benötigt. Als Pulveraufgabesystem eignen sich herkömmlich bekannte Systeme, beispielsweise eine Sauglanze, eine Sackaufgabestation, eine BigBag- Aufgabestation, ein Silo o.ä. Mit der Dispersionsvorrichtung 1 können Pulver P in Fluide F, insbesondere in Flüssigkeiten, eingesaugt und fein dispergiert werden.

Figur 7 stellt einen ersten Arbeitsmodus AM1 und Figur 8 stellt einen zweiten Arbeitsmodus AM2 dar. In dem ersten Arbeitsmodus AM1 gemäß Figur 7 ist die Pulverzufuhr 6 geöffnet. Insbesondere ist ein die Pulverzufuhr 6 regulierendes Ventil (nicht dargestellt) geöffnet. In diesem ersten Arbeitsmodus AM1 zirkuliert das Fluid F beziehungsweise das Dispersionsprodukt D bestehend aus in dem Fluid F

dispergiertem Pulver P zwischen einem Produkt- beziehungsweise Ansatzbehälter und der Dispersionsvorrichtung 1 (in Figuren 7 und 8 ist jeweils nur das Prozessgehäuse 5 mit den Zu- und Ableitungen 6, 7, 8 dargestellt, wobei über die Pulverzufuhr 6 fortlaufend Pulver P zugeführt, insbesondere eingesaugt, wird. Die Pulverbeschickung kann beispielsweise über einen Trichter, eine BigBag-Station, ein Silo, eine Sauglanze oder ähnlichem erfolgen.

In einem zweiten Arbeitsmodus AM2 gemäß Figur 8 ist die Pulverzufuhr 6 mittels Ventil (nicht dargestellt) verschlossen. Stattdessen zirkuliert das

Dispersionsprodukt D fortlaufend zwischen dem Produkt- beziehungsweise

Ansatzbehälter und dem Prozessgehäuse 5 der Dispersionsvorrichtung 1. Dabei entsteht im Prozessgehäuse 5 ein starker Unterdruck, der zu (Micro-) Kavitation innerhalb der Dispersion D führt. Des Weiteren wird das Dispersionsprodukt D, das heißt, das im Fluid F dispergierte Pulver P, zwischen den Leitstrukturen 11 und dem Prozessgehäuse 5 einer Scherwirkung unterzogen (vergleiche Figuren 1 und 4). Um einen höheren Druck und eine höhere Verweilzeit des Dispersionsprodukts D beziehungsweise des im Fluid F dispergierten Pulvers P im Prozessgehäuse 5 zu erzielen, kann am Produktauslass 8 ein weiteres Ventil (nicht dargestellt) angeordnet sein oder aber der Produktfluss wird mit einer entsprechenden Rohrleitung gedrosselt. Diese Maßnahmen bzw. Effekte wirken sich positiv auf die Dispergierqualität aus.

Figur 9 zeigt eine seitliche Darstellung einer weiteren Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Dispersionsvorrichtung 1. Figur 10 zeigt eine Schnittdarstellung durch die Dispersionsvorrichtung 1 gemäß Figur 9. Figur 11 zeigt eine schematische Schnittdarstellung und Figur 13 zeigt eine perspektivische Darstellung des

Prozessgehäuses der Ausführungsform gemäß Figur 9. Figur 12 stellt einen

Detailausschnitt aus Figur 11 dar und Figur 14 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Rotors mit Lagerung der Ausführungsform der Dispersionsvorrichtung 1 gemäß Figur 9. Gleiche Bauteile sind mit denselben Referenznummern versehen wie in den Figuren 1 bis 8, auf deren Beschreibung hiermit verwiesen wird.

Die Dispersionsvorrichtung 1 umfasst einen Antriebsmotor (nicht dargestellt), eine Lagerung 9 in der die Antriebswelle 2 gelagert ist und eine Kupplungslaterne mit innenliegender Wellenkupplung. Die Dispersionsvorrichtung 1 umfasst weiterhin einen Antriebsmotor (nicht dargestellt) zur Kraftübertragung von der Motorwelle auf die Antriebswelle 2, die dem Antrieb des Rotors 3 dient. Weiterhin ist eine drehende Lagerung der Antriebswelle 2 vorgesehen, die durch eine Gleitringdichtung 4 in ein Prozessgehäuse 5 geführt ist. In dem Prozessgehäuse 5, in dem die Dispersion einer pulverigen Substanz P in einem Fluid F stattfindet, sind ein Rotor 3 und ein

Produktauslass 8 zum Abführen des Produktes, insbesondere der Dispersion D, angeordnet. Dem Prozessgehäuse 5 ist weiterhin eine Zuleitung für die zu

dispergierende pulverige Substanz P zugeordnet, insbesondere eine Pulverzufuhr 6 ^* , sowie weiterhin eine Fluidzuführung 7* zur Zuführung von Fluid F.

Im Gegensatz zu der in den Figuren 1 bis 8 dargestellten Ausführungsform ist bei der in den Figuren 9 bis 14 dargestellten Ausführungsform die Längsachse L6 ^* der Pulverzufuhr 6 ^* in einem Winkel α zur Rotationsachse R des Rotors 3 angeordnet. Insbesondere wird die pulverige Substanz P somit von schräg oben nach unten dem Rotor 3 zugeleitet. Die Pulverzufuhr 6 ^* endet analog zur Pulverzufuhr 6 gemäß Figuren 1 und 4 im Zentrum des Rotors 3, insbesondere taucht der Endbereich 20 der Pulverzufuhr 6* mit der Pulveraustrittsöffnung 21 zwischen den axialen

Verlängerungen 14* der Leitstrukturen 11 des Rotors 3 ein. Analog zu den im

Zusammenhang mit den Figuren 5 und 6 ausführlich beschriebenen Leitstrukturen 11 sind die Verlängerungen 14* der Leitstrukturen 11 ebenfalls im Bereich der

Rotationsachse R des Rotors 3 ausgespart und bilden eine axiale Öffnung 15 ^* . Diese Öffnung 15* dient insbesondere als Aufnahme 16 ^* für einen Endbereich 20 der Pulverzufuhr 6 ^* (vergleiche insbesondere Figuren 12 und 14). Insbesondere wird die mindestens eine Pulveraustrittsöffnung 21 der Pulverzufuhr 6 ^* innerhalb der

Aufnahme 16 ^* von den Verlängerungen 14 ^* der Leitstrukturen 11 des Rotors 3 umschlossen (vergleiche Figur 10 bis 12). Bei der Rotation des Rotors 3 um die Rotationsachse R entstehen Zentrifugalkräfte, die dazu führen, dass das Fluid F nach außen abgeleitet wird und somit von der Pulveraustrittsöffnung 21 ferngehalten wird. Somit kann wirksam ein Eindringen von Fluid F in die Pulverzufuhr 6* verhindern werden.

Insbesondere entspricht der Eintauchbereich EB, in dem die Pulverzufuhr 6 ^* zumindest bereichsweise in den Rotor 3 eintaucht, insbesondere der Eintauchbereich EB, in dem die Pulverzufuhr 6* in die Verlängerungen 14 ^* der Leitstrukturen 11 des Rotors 3 eintaucht, somit auch dem Austrittsbereich AB, in dem das Pulver P aus der mindestens einen Pulveraustrittsöffnung 21 der Pulverzufuhr 6* austritt und

insbesondere in das Fluid F übertritt. Auch bei dieser Ausführungsform wird somit die pulverige Substanz P im Zentrum des Rotors 3 zugeführt, wie insbesondere in der vergrößerten

Detaildarstellung der Figur 12 deutlich zu erkennen ist. Die Rotorflügel

beziehungsweise Leitstrukturen 11 umschließen dabei den Endbereich 20 der Pulverzufuhr 6 ^* und verhindern dadurch wirksam, dass Fluid F in die Pulverzufuhr 6 ^* gelangen kann. Durch die Leitstrukturen 11 , insbesondere über den ersten Teilbereich 12 der Leitstrukturen 11 , wird das Fluid F nach außen zentrifugiert. Die spezielle Ausführung der in die Rotorflügel bzw. Leitstrukturen 11 eintauchenden Pulverzufuhr 6* bildet somit eine dynamische Barriere zwischen der pulverigen Substanz P und dem Fluid F.

Der Endbereich 20 der Pulverzufuhr 6* kann in dem Eintrittsbereich EB, in dem er in den Rotor 3 eintaucht, so abgeschnitten sein, dass der Endbereich 20 eine Fläche senkrecht zur Rotationsachse R des Rotors 3 bildet. Alternativ kann der Endbereich 20 in einem beliebigen Winkel zur Längsachse L6 ^* der Pulverzufuhr 6 ^* abgeschnitten sein.

Der Winkel a, in dem die Pulverzufuhr 6* zur Rotationsachse R des Rotors 3 angeordnet ist, kann zwischen 0° bis zu 90° betragen. Der Abstand der Pulverzufuhr 6* zum Rotor 3 kann beliebig zwischen 0,5 mm und 100 mm betragen. Die

Überdeckung der Rotorflügel beziehungsweise die Überdeckung der Verlängerungen 14 ^* der Leitstrukturen 11 über die Pulverzufuhr 6 ^* hinaus, insbesondere die

Umschließung der Pulverzufuhr 6* durch die Verlängerungen 14 ^* der Leitstrukturen 11 , kann vorzugsweise zwischen 1 mm und 100mm betragen.

Bedingt durch den winkligen Eintritt der Pulverzufuhr 6 ^* in die axiale Öffnung 15 ^* beziehungsweise Aufnahme 16* zwischen den axialen Verlängerungen 14 ^* der Leitstrukturen 11 ist die Aussparung zwischen den Verlängerungen 14 ^* , die die Öffnung 15 ^* beziehungsweise Aufnahme 16 ^* bildet, geöffnet ausgebildet, um eine ungehinderte Rotation des Rotors 3 zu ermöglichen (vergleiche Figur 12). Dadurch ergibt sich im unteren Bereich ein erster Abstand A1 zwischen der Pulverzufuhr 6 ^* und den Verlängerungen 14 ^* und im oberen Bereich ergibt sich ein zweiter Abstand A2 zwischen der Pulverzufuhr 6 ^* und den Verlängerungen 14 ^* . Dabei ist der erste Abstand A1 größer als der zweite Abstand A2. Der größere erste Abstand A1 im unteren Bereich ist jedoch unproblematisch, da kein Fluid F von unten her in die Pulverzufuhr 6* einströmt.

Diese Ausführungsform hat sich insbesondere beim Stillstand der

Dispersionsvorrichtung 1 als vorteilhaft erwiesen, wenn in dieser gegebenenfalls noch Restfluid vorhanden ist. Bei der Ausführungsform gemäß Figuren 1 bis 7 kann es in Ausnahmefällen im Ruhezustand zu einem Einfließen von Restfluid in die

Pulverzufuhr 6 kommen, die dann zu einem Verkleben der pulverigen Substanz P innerhalb der Pulverzufuhr 6 führen kann.

Bei einer Ausführungsform mit einer gemäß den Figuren 9 bis 14 dargestellten und beschriebenen Einlassgeometrie der Pulverzufuhr 6* zwischen die

Verlängerungen 14 ^* der Leitstrukturen 11 des Rotors 3 ist diese Restgefahr komplett ausgeschlossen. Auch im ausgeschalteten Zustand der Dispersionsvorrichtung 1 kommt es bei dieser Ausführungsform nicht zu einem ungewollten Einfließen von Fluid F in die Pulverzufuhr 6 ^* . Die Erfindung wurde unter Bezugnahme auf eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben. Es ist jedoch für einen Fachmann vorstellbar, dass Abwandlungen oder Änderungen der Erfindung gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Ansprüche zu verlassen.

Bezuaszeichenliste

1 Dispersionsvorrichtung

2 Antriebswelle

3 Rotor

4 Gleitringdichtung

5 Prozessgehäuse

6 Pulverzufuhr / Zuleitung

7 Fluidzuführung / Zuleitung

8 Produktauslass / Ableitung

9 Lagerung

10 Rotorkern

11 Leitstruktur

12 erster Teilbereich

13 zweiter Teilbereich

14 axiale Verlängerung

15 Öffnung

16 Aufnahme

20 Endbereich

21 Pulveraustrittsöffnung

A Abstand

AB Austrittsbereich

AM Arbeitsmodus

D Dispersion / Dispersionsprodukt EB Eintauchbereich

F Fluid

L Längsachse

P Pulver

R Rotationsachse

S Spalt

Q Querschnittsfläche