192470. lajstromszámú szabadalom • Berendezés két vagy többkomponensű nagyviszkozitású anyagkeverékek homogenizálására
1 192 470 2 A találmány két-vagy többkomponensű anyagkeverékek homogenizálására alkalmas berendezésre vonatkozik, amellyel nagyviszkozitású végtermékek állíthatókelő. A két- vagy több komponensű, folyékony vagy szilárd anyagok diszpergálására és kolloid eloszlatására számos konstrukció vált ismeretessé. A diszpergáláshoz nagy nyomás vagy ultrahang alkalmazása szükséges. Az ismert berendezések hátránya egyrészt az, hogy viszonylag nagy fajlagos energia befektetése szükséges a diszpergáláshoz, másrészt a berendezések teljesítménye alacsony, emiatt viszonylag nagy beruházási költséget igényelnek. A 145 771. sz. magyar szabadalmi leírásban ismertetett diszpergáló berendezés közös motorral hajtott szivattyúból és diszpergálófejből áll, amelynél az anyagkeveréket több különböző hajlásszögű kúpgyűrűszelvényen nyomják keresztül. Az álló és a forgó rész azonos profilú, de különböző kúpszögű, a diszpergáláshoz használt réstávolság a forgórész tengelyirányú eltolásával szabályozható. A berendezést élelmiszeripari készítményekhez vagy festékek előállításához javasolják. Ennek a berendezésnek azonban a fajlagos energiaigénye magas. A diszpergálási fokot befolyásoló munkarés mértéke kellő határok között nem szabályozható, a berendezés nem alkalmas nagy viszkozitású anyagkeverékek homogenizálására sem. A 161 075. sz. magyar szabadalmi leírás szerinti homogenizáló berendezés lényege egy a diszpergáló rés elé kapcsolt előkeverő-tér és az abban elhelyezett szórókúp, amellyel az álló- és forgórész közötti barázdált vagy fogazott kivitelű munkarések teljesítménye szabályozható. A berendezés egyik hátránya az, hogy a rés-távolság nem állítható, emiatt a berendezés alkalmatlan különböző típusú anyagkeverékek homogenizálásánál fellépő teljesítményigényhez rugalmasan adaptálódni, másrészt nagy viszkozitású anyagkeverékek előállításánál a berendezés teljesítménye üzemileg elfogadhatatlan szintre csökken. A találmány célkitűzése 50 Pa.s körüli viszkozitású folyadék vagy diszpergált anyagkeverékek előállítására alkalmas berendezés szerkesztése, amellyel elérhető, hogy a kiindulási anyagkeverékek jellegétől függetlenül az egyes komponensek szemcsemérete változatlan teljesítmény mellett a kolloid méretre csökkenthető anélkül, hogy az anyagkeverék többszöri áthaladására a berendezésen szükség lenne. A találmány szerinti berendezés főként nagy viszkozitású két- vagy több komponensű anyagkeverékek homogenizálására — amely egy előkeverőből és egy diszpergáló részből áll — azzal jellemezhető, hogy több kamrára osztott, tengelyirányban rugó ellenében állítható, 1 álló részből és a közös tengelyre szereli fél-axiális meghosszabbított bevezető-nyakkal ellátott 5 szivattyú 6 járókerékből és 7 kúposforgó részből áll. A 7 kúpos forgó rész és az 1 álló rész között 10 munkarés és a járókerék előtti álló részen 13 előkeverőtér van kiképezve. A 13 előkeverőtérbe 2, 3 bevezető csonkok vannak kialakítva és az 5 szivattyú 6 járókerék meghosszabított bevezetőnyaka az előkeverőtérbe nyúlik be; a 13 előkeverő teret 4 forgathatóállító fedél zárja le, amellyel a járókereket körülvevő, a járókerék hátoldala és az 1 álló rész közötti 9 szivattyú fojtórés szabályozható, míg a 7 kúpos forgórésszel szemben a 8 cserélhető közdarab van elhelyezve. A fojtórés mérete a munkaréstől eltérő, a 9 fojtótés 2—10 mm között, a 10 munkarés pedig 0,1—4mm 5 között szabályozható. A kúpos forgórész kúpszöge 0-15°. A berendezés 1 álló része hűthető, fűthető köpennyel van ellátva. A berendezés önfelszívó típusú, de ráfolyásos adagolással is kialakítható. A 7 kúpos 10 forgórész és az 1 állórész fogazott, rovátkolt, szemc sés vagy sima felületű lehet. A berendezés szerkezetét és működési elvét az 1. ábra kapcsán szemléltetjük. A diszpergálandó nagy viszkozitású folyadék vagy szuszpenzió komponense- 15 két a 2, 3 bevezető csonkokon vezetjük be a tengely irányában állítható 1 állórész furatain keresztül a 13 előkeverőtérbe. Az elkeverendő komponenseket az 5 szivattyú 6 járókerék meghosszabított bevezető nyaka segítségével előhomogenizáljuk és az 5 szivattyú 20 6 járókeréken keresztül a homogenizálandó komponensek előkevert állapotban a 7 kúpos forgórész és az 1 állórész között elhelyezett 10 munkarésben finonam diszpergálódnak. A homogenizált keverék a 11 kivezető csonkon távozik. 25 A berendezés a homogenizálandó vagy diszpergálandó anyagoktól ill. azok szemcseméretétől és viszkozitásától függően többféle módon szabályozható. A 8 cserélhető közdarab mérete a fojtórés és a munkarés közötti távolság arányát befolyásolja. Ezzel sza- 30 bályozható az előkeverés és a kolloid őrlés aránya, ill. a berendezés átbocsátóképessége az összekeverendő komponensek viszkozitásától függően. Az 1 állórész tengelyirányú eltolásával a távolság mértéke tovább változtatható, vagyis az 1 állórész tengelyirányú elto- 35 fisával a szivattyúkerék hátoldala és az 1 állórész közötti távolság csökken. A 10 munkarés növekszik, így az előkeverés aránya az őrléshez képest megnövelhető. Ha az 5 szivattyú 6 járókerék és a 7 kúpos forgórész között elhelyezett 8 közdarabot hosszabbra cserél- 40 j dk, akkor tengelyirányú előretolás esetében az előkeverő rész és az őrlőrész közötti 9 fojtórés változása rém okoz lényeges hidrodinamikai változást. A 9 fojtórés méretét csak olyan határok között változtatjuk, hogy kavitáció ne lépjen fel. Ebből a célból a 7 45 kúpos forgórész kúpszögét a megadott maximális értékben (10—15°) állapítjuk meg. A találmány szerinti berendezés előnye, hogy a 10 munkarés méretének csökken tésével nem csökken lényegesen a berendezés áteresztőképessége, mivel a 50 konstrukció szerint a 10 munkarés csökkentése esetén a szivattyúkerék mögötti 9 fojtórés keresztmérete nő. Az 5 szivattyú hatásfoka ezáltal változik, vagyis kompenzálhatok az áramlási veszteségek és az egész berendezés áteresztőképessége megközelítőleg 55 állandó értéken tartható. Ezzel az ismert kolloid malmok alapvető hátránya megszüntethető. A berendezés előnye az, hogy a homogenizálandó anyagok egyszeri áteresztésével teljes homogenizálás érhető el, a szemcscméret a kolloid méretre csökkenthető, mivel S0 a belső rés méretek rugalmasan változtathatók. A berendezés áramlástechnikai kialakítása teszi lehetővé, hogy a végtermék szemcsefinomságának növelése ellenére a berendezés teljesítménye bizonyos határok között lényegesen ne csökkenjen. 55 Ugyanakkor a fajlagos teljesítmény növekszik és az
