DD234561A3

DD234561A3 - RESTRAINING DEVICE FOR THREE-PHASE SYSTEM

Info

Publication number: DD234561A3
Application number: DD84266591A
Authority: DD
Inventors: Siegfried Otte
Original assignee: Thale Eisen Huettenwerk
Priority date: 1984-08-24
Filing date: 1984-08-24
Publication date: 1986-04-09

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ruehreinrichtung fuer Dreiphasensysteme, vorzugsweise fuer Ruehrmaschinen. Aufgabe und Ziel der Erfindung ist es, ein Ruehrsystem so zu gestalten, dass unabhaengig vom Fuellstand schwimmende Feststoffe in die Fluessigkeit eingeruehrt werden, entstehende Gase schnell aus der Fluessigkeit austreten koennen sowie guter Stoff- und Waermeaustausch gewaehrleistet wird. Wesen der Erfindung ist es, dass ein Ruehrer mit kurzer Welle und axialen Fluegeln sowie ein bodennahes Stoerorgan im Behaelter eine starke Umfangs- mit ueberlagerter Zirkulationsstroemung erzeugen, die zu einer Vergroesserung der Fluessigkeitsoberflaeche und Konzentration der Feststoffe in der Behaelterachse fuehren. Moegliche Anwendungsgebiete sind Ruehrmaschinen der chemischen und artverwandten Industrie. Fig. 1The invention relates to a Ruehreinrichtung for three-phase systems, preferably for stirrers. The object and purpose of the invention is to design a stirring system such that, independently of the fill level, floating solids are stirred into the liquid, resulting gases can quickly escape from the liquid and good material and heat exchange is guaranteed. Essence of the invention is that a stirrer with a short shaft and axial wings and a near-bottom impactor in the container produce a strong circumferential with superimposed circulation flow, which leads to an increase in the liquid surface and concentration of the solids in the container axis. Possible fields of application are stirring machines of the chemical and related industry. Fig. 1

Description

Field of application of the invention

Die Erfindung betrifft eine Rühreinrichtung für Dreiphasensysteme, vorzugsweise für Rührmaschinen in der Chemieindustrie. Charakteristik der bekannten technischen LösungenThe invention relates to a stirring device for three-phase systems, preferably for stirring machines in the chemical industry. Characteristic of the known technical solutions

Zum Einbringen von Feststoffen geringer Dichte in Flüssigkeiten höherer Dichte und zum Durchführen chemisch-physikalischer Prozesse werden häufig Behälter mit Rühreinrichtungen verwendet. Teilweise sind derartige Prozesse mit der Entwicklung einer Gasphase verbunden, die aus dem Reaktionsgemiscn abgeführt werden muß. Bei bekannten technischen Lösungen werden oberflächennahe Rührflügel mit Öffnungen unterschiedlicher Durchmesser verwendet. Bei einer weiteren Konstruktion werden schnelläufige Zentrifugalrührer oder abwärtsfördernde Propellerrührer verwendet, die eine Saugwirkung auf die Flüssigkeitsoberfläche ausüben.To introduce low density solids into higher density liquids and to perform chemical-physical processes, containers with stirrers are often used. In part, such processes are associated with the evolution of a gaseous phase which must be removed from the reaction mixture. In known technical solutions near-surface impeller with openings of different diameters are used. In another design, high speed centrifugal or downwardly propeller stirrers are used which exert suction on the surface of the liquid.

Bei einer weiteren Konstruktion sind an der Rührerwelle radiale Arme befestigt, um.die Rührflügel rotieren und dabei die Fiüssigkeitsoberfläche durchstoßen.In another construction, radial arms are attached to the stirrer shaft to rotate the impellers while piercing the fluid surface.

Nachteilig ist, daß bei Oberflächenrührem die Wirksamkeit bei schwankenden Füllständen schlecht ist, daß Rührorgane, die im Gas/Flüssigkeitsgebiet laufen, starken mechanischen Beanspruchungen unterliegen können, die Oberflächenwirksamkeit schnellaufender Rührer gering ist, sowie bei den genannten Rührern die Wärmeübertragung an die Behälterwand unzureichend ist, Konstruktionen von Rührern mit zusätzlich gegeneinander bewegten Rührorganen aufwendig, störanfällig und verschleißanfällig sind. Alle genannten Rührer haben schlechte Entgasungswirkungen, da die vorhandene Flüssigkeitsoberfläche gering ist bzw. mit den Feststoffen auch die Gasphase wieder eingerührt wird.A disadvantage is that with surface agitators, the effectiveness at fluctuating levels is poor, that agitators that run in the gas / liquid area can be subject to strong mechanical stresses, the surface efficiency of high-speed stirrer is low, and in the said stirrers, the heat transfer to the container wall is insufficient Constructions of stirrers with additionally agitating stirrers are complex, prone to failure and susceptible to wear. All mentioned stirrers have poor degassing effects, since the existing liquid surface is low or the gas phase is stirred in again with the solids.

Ziel der ErfindungObject of the invention

Ziel der Erfindung ist es, die genannten Mangel zu beseitigen und optimale Bedingungen für die Fertigung, Betriebssicherheit und Erfüllung aller verfahrenstechnischen Aufgaben durch die Konstruktion zu erreichen.The aim of the invention is to eliminate the mentioned deficiency and to achieve optimal conditions for the production, reliability and fulfillment of all procedural tasks by the construction.

Explanation of the essence of the invention

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Rohrsystem so zu gestalten, daß weitgehend unabhängig vom Füllstand leichte Feststoffe in die Flüssigkeit eingerührt werden, die zum Gasaustritt erforderliche Oberfläche der Flüssigkeit vergrößert wird, in der Nähe der Behälterwandfläche hohe Geschwindigkeiten mit gutem Wärmeübergang erzeugt werden, die Hauptanströmfiächen des Rührers sich im Gebiet geringer Phaseninhomogenität und stabiler Strömungsverhältnisse befinden und das Rührsystem konstruktiv einfach aufgebaut ist.The invention has for its object to design a pipe system so that largely independent of the level light solids are stirred into the liquid, the surface required for gas outlet surface of the liquid is increased in the vicinity of the vessel wall high speeds are generated with good heat transfer, the Hauptanströmströmfiächen the stirrer are in the field of low phase inhomogeneity and stable flow conditions and the stirring system is structurally simple.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß an einem Rührer mit kurzer Rührerwelle über eine Querstrebe vertikal gerichtete und gegen die Bewegungsrichtung geneigte Rührerflügel angebracht sind, die bei Rührerverdrehung den oberen Teil des Rührgutes in Rotation versetzen und das Rührgut zur Behälterwand lenken, so daß sich um die Behälterachse eine tiefe Trombe bildet, was zu einer Vergrößerung der Oberfläche des Rührgutes und verbesserter Entgasung führt. Im unteren Teil des Behälters ist ein Störorgan angebracht, daß die Rotationsströmung abbremst und verwirbelt sowie durch entsprechende Stellung der Flächen das Rührgut nach außen lenkt, so daß eine Zirkulationsströmung zustande kommt. Dabei ist ein Arm des Störorgans zwischen den Rührerflügeln und einer außerhalb der Rührerflügel angeordnet.According to the invention, this is achieved in that on a stirrer with a short agitator shaft via a transverse strut vertically inclined and inclined against the direction of motion stirrer blades are mounted on the stirrer twisting the upper part of the material to be stirred and direct the material to be stirred to the container wall, so that around the container axis forms a deep Trombe, which leads to an enlargement of the surface of the material to be stirred and improved degassing. In the lower part of the container, a jamming device is mounted, that the rotational flow slows down and swirls and directs by appropriate position of the surfaces of the stirring material to the outside, so that a circulation flow comes about. In this case, one arm of the Störorgans between the Rührerflügeln and one outside the Rührerflügel is arranged.

Die größere Reibung in der schwimmenden Feststoffschicht führt zu einer gegenüber dem Rührgut verringerten Rotationsgeschwindigkeit der Feststoffe, wodurch diese in die Trombe gedrängt werden, von wo sie in den unteren Teil des Behälters gezogen werden, wo ein intensiver Stoffaustausch erfolgt.The greater friction in the floating solids layer leads to a reduced rotational speed of the solids relative to the material to be stirred, whereby these are forced into the trumpet, from where they are drawn into the lower part of the container, where an intensive mass transfer takes place.

Da sich die Rührerflügel in großem radialen Abstand von der Behälterachse befinden, werden sie durch die Instabilitäten und Zusammenbrüche der Trombe nicht beansprucht, gleichzeitig erzeugen sie an der Behälterwand die für einen guten Wärmeübergang nötigen hohen Umfangsgeschwindigkeiten. Schwankungen des Füllstandes beeinträchtigen die Funktion wegen der axialen Ausdehnung der Rührerflügei nicht. Es wurde gefunden, daß der Durchmesser, über die Rührerflügel gemessen, das 0,35 bis 0,5fache des Behälterdurchmessers und der Anstellwinkel der Rührerflügel und Arme gegen die Umfangsrichtung 45-60° betragen sollte.Since the Rührerflügel are located at a large radial distance from the container axis, they are not claimed by the instabilities and collapse of the Trombe, at the same time they produce on the container wall necessary for a good heat transfer high peripheral speeds. Fluctuations in level do not affect the function due to the axial extent of the stirrer flights. It was found that the diameter over which stirrer blades are measured should be 0.35 to 0.5 times the vessel diameter and the angle of attack of the stirrer blades and arms against the circumferential direction should be 45-60 °.

Die erfindungsgemäße Lösung garantiert, daß Stoffaustausch, Wärmeaustausch- und Entgasungsprozesse durch die Rühreinrichtung intensiviert werden und daß die Rühreinrichtung konstruktiv einfach ist und betriebssicher und effektiv arbeitet.The solution according to the invention ensures that mass transfer, heat exchange and degassing processes are intensified by the stirring device and that the stirring device is structurally simple and operates reliably and effectively.

embodiment

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. Fig. 1 zeigt die Rühreinrichtung im Behälter mit dem Dreiphasensystem. Fig. 2 zeigt die Rühreinrichtung in der Draufsicht.The invention will be explained in more detail below using an exemplary embodiment. Fig. 1 shows the stirring device in the container with the three-phase system. Fig. 2 shows the stirring device in plan view.

An der kurzen Rührerwelle 1 ist die Querstrebe 2 befestigt, die an ihren äußeren Enden die vertikal gerichteten Rührerflügel 3 trägt. Im unteren Teil des Behälters ist das Störorgan angeordnet, dessen zwei Arme 4 sich zwischen und außerhalb der Rührerflügel 3 befinden. Die Feststoffe sammeln sich bevorzugt in der Mitte, von wo sie in das Verwirbelungsgebiet am Störorgan gelangen, während der Gasaustritt auf der gesamte^ Flüssigkeitsoberfläche erfolgt. Die Reaktionswärme wird an der Behälterwand durch den Doppelmantel übertragen, wobei der Wärmeübergang wegen der über die gesamte Füllhöhe hohen Umfangsgeschwindigkeiten sehr gut ist. Der Winkel 5 zwischen der Umfangsrichtung und den Flächen der Rührerflügei 3 und der Arme 4 ist so gewählt, daß beim Bewegen der Rührerflügel 3 und beim Anströmen der stehenden Arme 4 durch das Rührgut dieses zur Behälterwand abgelenkt wird.On the short agitator shaft 1, the transverse strut 2 is fixed, which carries at its outer ends the vertically directed Rührerflügel 3. In the lower part of the container, the Störorgan is arranged, the two arms 4 are located between and outside the Rührerflügel 3. The solids preferably accumulate in the middle, from where they enter the turbulence area at the Störorgan, while the gas discharge takes place on the entire ^ liquid surface. The heat of reaction is transferred to the container wall through the double jacket, wherein the heat transfer is very good because of the high circumferential speeds over the entire filling level. The angle 5 between the circumferential direction and the surfaces of Rührerflügei 3 and the arms 4 is chosen so that when moving the Rührerflügel 3 and the influx of the stationary arms 4 is deflected by the stirring of this to the container wall.

Claims

Invention claim:

Stirring device for three-phase systems, preferably for stirrers in the chemical industry, consisting of stirrer and sturgeon organ, characterized in that on a short agitator shaft (1) via a transverse strut (2) vertically directed Rührerflügel (3) are fixed, and that in the lower part of the container a stub with two arms (4) is mounted, wherein an arm (4) between the Rührerflügeln (3) and an arm (4) outside the Rührerflügel (3) is arranged, and that the diameter over the Rührerflügel (3) the 0 , 35 to 0.5 times the container inner diameter, and that the surfaces of Rührerflügeln (3) and arms (4) are inclined at an angle (5) of 45 ° to 60 ° to the circumferential direction.

For this

2 pages drawings