DE2335190A1 - Turbomischer - Google Patents

Description

DIPL.-CHEM. W. RÜCKER DIPL.-INÜ. S. LEINE PATENTANWÄLTE

3 HANNOVER. BURCKHARDTSTR. 1 TELEFON (OSlI) β2 84 73

Unser Zeichen 226/81

Max L. Bard

Datum 9. Juli 1973

Turbomischer

Die Erfindung bezieht sich auf einen Turbomischer, mit dem Feststoffe in einer Flüssigkeit dispergierbar sind und der mit einem turbinenartigen Mischelement ausgestattet ist, das in einem Behälter, der Feststoffe und Flüssigkeiten enthält, rotiert und diese so vermischt. Das türbinenförmige Mischelement erzeugt in Verbindung mit der Viskosität der Flüssigkeit einen Strudel oder einen Hohlraum in dem Maße wie der Mischvorgang voranschreitet. Bei anderen Viskositäten ist der Strudel zu voll.

Folglich ist eine Pumpe vorgesehen, um einen Teil des Inhalts des Behälters vom Rand desselben abzupumpen und von unten in die Mitte des Strudels zurückzupumpen oder umgekehrt, um den Strudel zu steuern.

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Hauptmerkmal der vorliegenden Erfindung ist also die Schaffung eines Turbomischers mit einer Steuereinrichtung zur Steuerung des Strudels.

Andere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der anschließenden Beschreibung und den Ansprüchen.

Die Erfindung wird nun anhand von Beispielen, die in der Zeichnung dargestellt sind, näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Vertikalschnitt durch einen erfindungsgemäßen Mischer,

Fig. 2 ist ein Querschnitt durch den erfindungsgemäßen Mischer,
Fig. 3 ist eine Seitenansicht,
Fig. 4 ist ein Schnitt durch ein Ventil, Fig. 5 ist eine Draufsicht durch das Turbomischelement mit Teilen weggebrochen und im Schnitt, um die Ausgestaltung zu verdeutlichen, Fig. 6 ist ein Schnitt auf der Linie 6-6 der Fig. 5

in Richtung der Pfeile gesehen, Fig. 7 ist ein vergrößerter Schnitt auf der Linie

7-7 der Fig. 5,

Fig. 8 ist ein Schnitt auf der Linie 8-8 der Fig. 5, Fig. 9 ist ein Schnitt auf der Linie 9-9 der Fig. 5, Fig. 10 ist ein Schnitt auf der Linie 10-10 der Flg. 6, Fig. 11 ist eine Draufsicht auf eine abgeänderte Ausgestal tungs form,

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Fig. 12 ist ein Schnitt auf der Linie 12-12 der Fig. 11 und

Fig. 13 ist der Vertikalschnitt durch eine abgewandelte Vorrichtung zur Luftzuführung.

Das Bezugszeichen 10 bezeichnet ganz allgemein den Turbomischer gemäß der Erfindung. Der Turbomischer IO enthält einen Behälter 12 mit der Welle 17, die in herkömmlicher Weise angeordnet und gelagert ist. Die Mischturbine oder das Mischelement ist mit 18 bezeichnet und am unteren Ende der Welle 17 befestigt.

Der Behälter 12 hat einen konischen Boden 19, wie aus der Zeichnung ersichtlich ist. Eine Pumpe 20 ist in der Nähe angeordnet, und eine Leitung 21 verläuft von der Einlaßseite der Pumpe zu einer Seite des Behälters 12 in der Nähe der Bodenwand 19. Die Leitung 22 verläuft vom Auslaß der Pumpe zur Mittedes Bodens 19 des Behälters 12.

Eine Leitung 23 verläuft von der Leitung 21 zu der Leitung 22 in der Nähe der Pumpe, eine Leitung 24 verläuft von der Leitung 21 aus, aber näher zur Pumpe 20 als die Leitung 23 zur Leitung 22, die wiederum näher am Behälter in der Leitung endet als die Leitung 23. Ein Dreiwegeventil 25A verbindet die Leitung 21 jeweils mit den Leitungen 23 und 24, und ein Dreiwegeventil 25B verbindet die Leitung 22 mit der Leitung Bei richtiger Einstellung der Ventile 25A, 25B und 25C kann

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die Pumpe 20 Material von der Seite des Behälters zum Boden des Behälters 12 pumpen oder umgekehrt, obgleich die Pumpe 20 immer in derselben Richtung umläuft.

Der Turbinenmischer 18 besitzt eine zentrische Nabe 27, in der ein WeIlenstummel 28 angeordnet ist, der von dem un-' teren Ende der hohlen Welle 17 ausgeht. Der Wellenstummel 28 besitzt eine Mutter 29, die in das untere Ende eingeschraubt ist und hält die Nabe 27 am unteren Ende der Welle 17 fest. Eine Scheibe 30 ist in der Nabe 27 befestigt und erstreckt sich radial nach außen. An dieser Scheibe sind Zähne 31 und 32 gebildet, und zwar am Umfangsrand der Scheibe, wobei die Zähne 31 aus der Ebene der Scheibe nach oben und die Zähne aus der Ebene mit der Scheibe 30 nach unten geneigt sind. Ein Ring 33, der an der Nabe 27 angeordnet ist, ragt von dieser nach oben und erfaßt das untere Ende der Welle 17. Mehrere Propellerflügel 35 erstrecken sich zwischen den Ringen 33 und 34 und sind fest an diesen angeordnet, so daß bei einer Rotation der Mischturbine 18 Flüssigkeit aus dem Tank 12 in den Raum unterhalb der Ringe 33 und 34 und auf die Scheibe 30 fließt.

Ein Ring 36 mit denselben Dimensionen wie der Ring 33 jfit fest am unteren Ende der Nabe 27 befestigt, während ein zweiter Ring 37 konzentrisch dazu und im Abstand· nach außen angeordnet ist. Eine Anzahl von Propellerflügeln 38 erstrecken sich zwischen den Ringen 36 und 37 und bewegen Flüssigkeit in

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dem Behälter nach oben, und zwar in jenen Raum, der oberhalb der Ringe 36 und 37 liegt, was aus Fig. 5 zu ersehen ist. Eine nach unten und außen geneigte Venturiplatte 39 ist am unteren Rand des Ringes 34 befestigt und erstreckt sich nach unten und außen, wobei sich das äußere gekrümmte Teil nach oben zurückkrümmt. Die Venturiplatte 39 besitzt zahlreiche Perforationen 40, die aus einem Grund gebildet sind, der weiter unten noch erläutert werden wird. Eine gekrümmte Förderplatte 41 ist an der Venturiplatte 39 befestigt, so daß sich eine Kammer 42 ergibt, was aus Fig. 6 zu ersehen ist. Die Kammer 42 besitzt ein Einlaßende 43 und verjüngt sich zu einem im Querschnitt verringerten offenen Ende 44, siehe Fig. 8. Eine Anzahl von Propellerflügeln B spiralenförmiger Gestalt sind auf jeder Seite der Scheibe 30 angeordnet und unterstützen die Bewegung der Flüssigkeit nach außen.

Wenn die Mischturbine 18 rotiert, strömt Flüssigkeit in dem Behälter in die Kammer 42 und wird durch die öffnungen 40 in den Raum oberhalb der Scheibe 30 hinausgetrieben.

Eine Venturiplatte 45, identisch zur Venturiplatte 39, ist an dem oberen Ende des Ringes 37 befestigt und ist nach oben und außen zur Scheibe 30 hin geneigt. Die untere Förderplatte 46, die identisch mit der oberen Förderplatte 41 ausgestaltet ist, ist an der Venturiplatte 45 befestigt und arbeitet in der gleichen Weise wie die obere Förderplatte 41, indem sie nämlich flüssiges Material durch die öffnungen 47 in der

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Venturiplatte 45 zuführt. Die Venturiplatten 45 und 47 verjüngen sich in Richtung zur Scheibe 30 zu, so daß sich ringförmige Venturiöffnungen ergeben, wodurch die Bewegung von Material durch die Öffnungen 40 und 47 unterstützt wird.Die Öffnungen 40 und 47 sind am größten am Einlaßende der Einlaßplatten 41 und 46 und werden nach und nach zum anderen Ende hin kleiner.

Wenn die Mjschturbine 18 rotiert, werden Flüssigkeit und Feststoffe nach unten zwischen die Ringe 33 und 34 und auch nach oben zwischen die Ringe 36 und 37 in den Raum beiderseits der Scheibe 30 gesaugt. Sodann wird das Material durch die Flügel B durch die Ventur!öffnung an den Öffnungen 40 und 46 vorbeigeschleudert, wo zusätzliches Material in den Strom einmündet, während alles zusammen dann an den kombinierten Misch- und Pumpzähnen 31 und 32 der Platte 30 vorbeibewegt wird, wodurch die Dispersion der Feststoffe in der Flüssigkeit hervorgerufen wird. Öffnungen P und P¹ gehen von der hohlen Welle 17 aus und münden in den Raum oberhalb und unterhalb der Scheibe 30, so daß Luft oder Gas, wenn erforderlich, zugeführt werden kann.

Die Mischturbine 18 ist so ausgestaltet, daß ein Strudel oder ein hohler Raum in der Flüssigkeit im Behälter 12 erzeugt wird, wenn das Material dünn ist und sobald die Turbine eine hohe Rotationsgeschwindigkeit annimmt. Um nun diesen Strudel zu steuern und damit den Wirkungsgrad der Mischturbine zu verbessern, pumpt die Pumpe 20 Mischgut entweder vom Rand des

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Behälters 12 in die Mitte des Bodens desselben oder in einer umgekehrten Richtung, damit die Ausbildung des Strudels durch Hineinpumpen von Flüssigkeit oder durch Abpumpen von Flüssigkeit, je nachdem, gesteuert werden kann.

Durch die Steuerung des Strudels beim Betrieb des Turbinenini scher s gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Arbeitsweise bei hoher Geschwindigkeit aufrechterhalten werden, ohne daß der Wirkungsgrad des Mischens aufgrund der Bildung eines ungünstigen Strudels beeinträchtigt wird.

In den Fig. 11 und 12 ist eine modifizierte Scheibe 30· dargestellt. Die Scheibe 30' ist mit vielen relativ feinen, nach oben geneigten Zähnen 31' versehen, die aus der Randkante der Scheibe hervorgehen und unter verschiedenen Winkeln geneigt sind. Eine Vielzahl von relativ feinen Zähnen 32' sind ebenfalls aus dem Randkantenmaterial der Scheibe 30 gebildet und neigen sich unter verschiedenen Winkeln nach außen. Die Scheibe 30' kann an die Stelle der Scheibe 30 treten, obwohl alle anderen Merkmale der Erfindung dann dieselben sind, ebenso die Verwendung und Arbeitsweise.

In Fig. 13 ist eine modifizierte Mischturbine dargestellt und mit 18' bezeichnet. Sie ist dazu eingerichtet, der Flüssigkeit und den Feststoffen Luft oder Gas zuzuführen, so daß während des Mischens durch den Eintritt der Luft oder des Gases in die Flüssigkeit der Mischvorgang unterstützt wird.

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Die Mischturbine 18" umfaßt eine hohle Welle 17' mit einer verhältnismäßig dicken Scheibe 3OA, die am unteren Ende der Welle befestigt ist. Eine Wellenverlängerung 17A ist an der Scheibe 3OA vermittels eines Bolzens 28' befestigt, auf den eine Mutter 29' aufgeschraubt ist. Eine nach unten und außen geneigte Venturiplatte 39' ist an einem Ring 34· befestigt und endet mit ihrem äußeren Rand in einer ringförmigen Förderplatte 41'. Eine Leitung 100 geht von der hohlen Welle 17' durch die Venturiplatte 39' zu einer Venturiöffnung 101, die in die Kammer 42' hineinführt und in den Raum oberhalb der Scheibe 30A.

Ein hohler Arm 102 geht von der Welle 17A in den Raum zwischen der Venturiplatte 39A und der Scheibe 30A und steht in Verbindung mit der Ventur!öffnung 103, die parallel zu dem Arm angeordnet ist und von ihm getrennt liegt.

Eine Leitung 104 verläuft von der hohlen Welle 17' nach unten in die Scheibe 3OA und nach außen zu einem Kanal 105, der in einem kreisförmigen und vergrößerten Teil 106 der Scheibe 3OA untergebracht ist. öffnungen 107 und 108 gehen nach oben und nach unten von dem Kanal 105 aus und führen Luft oder Gas in den Raum ein, der oberhalb bzw. unterhalb der Scheibe 3OA liegt. Eine Leitung 109 erstreckt sich von der Welle 17A nach unten zur Scheibe 3OA und durch die Wellenverlängerung 17A, um schließlich in die Venturischeibe 45' einzumünden, die identisch in der Ausbildung mit der Venturi-

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scheibe 39' ist. Auf diese Weise wird Luft oder Gas einer Venturiöffnung 110 zugeführt, die identisch mit der Venturiöffnung 101 ist.

Eine Leitung 111 geht von einem Flüssigkeitsvorrat, der unter Druck steht, aus. Die Leitung enthält eine Venturistelle 112, um Luft anzusaugen über eine darin einmündende Leitung 113. Wärmeaustauscher 114 sind in die Leitung 111 eingeschaltet, um das durch diese Leitung hindurchströmende Gut zu wärmen oder zu kühlen. Eine Leitung 115 ist mit der Unterseite der Mischturbine verbunden, und über diese Leitung wird, falls erforderlich, Luft oder Gas direkt zugeführt.

In Fig. 13 ist eine Anzahl von Kanälen zur Zuführung von Luft oder Gas in die Mischturbine dargestellt, es soll jedoch darauf hingewiesen werden, daß die Mischturbine 18* aber auch mit einem oder mit mehreren solcher Luftzuführungseinrichtungen ausgestattet werden kann, die entweder alle gleichzeitig oder selektiv, wie gewünscht, verwandt werden.

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Claims (10)

Patentansprüche

1. Turbinenmischer mit einem Behälter zur Aufnahme der Flüssigkeit und des zu mischenden Feststoffes einer Welle, die vertikal in den Behälter hineinragt, dadurch gekennzeichnet, daß am unteren Ende der Welle eine Mischturbine (18, 18') angeordnet ist und Einrichtungen, mit denen flüssiges Gut vom unteren Seitenrand des Behälters (12) zur Mitte des Bodens (14) des Behälters unter die Mischturbine (18) bewegbar ist.

2. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß diese Einrichtung zur Bewegung des Gutes eine Pumpe (20) umfaßt, Rohrleitungen (21, 22, 23, 24), die die Pumpe mit dem unteren Teil des Behälters (12) verbinden bzw. die Pumpe mit der Mitte des Bodens (19) des Behälters bzw. diese Rohrleitungen untereinander, wobei an den Einmündungsstellen dieser Rohrleitungen Ventile (25A, 25B, 25C) vorgesehen sind.

3. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mischturbine (18) mit einer Nabe (27) versehen ist, einer mittleren Scheibe (30), die an der Nabe befestigt ist, einer Mehrzahl von Misch- und Pumpzähnen (31 und 32) auf der Randkante der Scheibe, während wenigstens einige der Zähne nach

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oben und unten von der Plattenebene aus geneigt sind und Einrichtungen (35, 38), die die Flüssigkeit aus dem Behälter (12) mit der Scheibe (30) in Berührung bringen.

4. Mischer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß Flügel (35, 38) vorgesehen sind, die Flüssigkeit von beiden Seiten gegen die Scheibe (30) bewegen.

5. Mischer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, &ß zwei ringförmige Venturieinrichtungen am äußeren Rand der Scheibe (30) angeordnet sind.

6. Mischer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwei ringförmige Venturieinrichtungen in der Nähe des äußeren Randes der Scheibe (30) angeordnet sind zwischen den die Flüssigkeit bewegenden Einrichtungen und der Scheibe, und daß Einrichtungen vorgesehen shd, durch die Flüssigkeit zwischen die Venturieinrichtungen gelangt.

7. Mischer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Luft in die Mischturbine einströmt.

8. Mischer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einführung von Luft oder Gas vermittels eines Venturirohres an einer Stelle erfolgt, an der die Luft oder das Gas mit dem Material vermischt wird.

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9. Mischer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einführung von Luft oder Gas mehrere Leitungen vorgesehen sind, die von der hohlen Welle ausgehen und in der Scheibe gebildet sind.

10. Mischer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mischgut unter Druck vom äußeren Rand des Behälters (12) aus zur Mitte des Bodens (19) gepumpt wird oder von der Mitte des Bodens des Behälters zur Seite des Behälters.

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