Geschlossener Behälter mit hochtourigem Rührwerk
Die vorliegende Erfindung bezieht sieh auf einen geschlossenen BehÏlter mit hochtourigem Rüllrwerk, wobei der Rührer dureh den Läufer eines Elektromotors gedreht wird.
Derartige hoehtourige Rührwerke sind filin verschiedene Zwecke, vor allem zur Behand- lung von dünnflüssigen Losungen in der Indu strie im Gebrauch und in versehiedenen Aus- führungen bekannt. Hierbei bereiten meist. die Stopfb chsen f r die Durchfiihrung der Rüh rerachse durch die Behälterwandung Schwie- rigkeiten, insbesondere in dem häufig vorkom- menden Fall, dass dasselbe Rührwerk nacheinander für die Behandlung verschiedener Flüs- sigkeiten verwendet werden soll.
Dies erfordert natürlich meist eine sorgfältige Reinigung des Rührwerks von allen unerwiinschten Riiekstanden, was mit Ausnahme der Stopfbüehsen ohne grossen Aufwand durchführbar ist. Die Pakkungen der Stopfbüchsen sind aber meist vom vorhergehenden Prozess derart mit Flüssigkeit durchtrÏnkt, da¯ ein Ausbau und Ersatz derselben unvermeidbar ist. Der hierfür erforderliche Arbeitsaufwand ist nicht unerheblieh und bedingt einen längeren Stillstand des Rührwerks, was zu einer sehlechten Ausnutzung einer derartigen Anlage führt.
Die vorliegende Erfindung bezweekt die Beseitigung dieser Nachteile. Hierbei ist kenn zeichnend, dass eine stopfbüehsenlose Verbindung zwischen der Rührerwelle und einem Läu fer eines Elektromotors besteht, wobei sieh der Läufer im Innenraum des Behälters befindet und innerhalb eines dünnwandigen Behälter- teils rotiert, unter dem Einflu¯ eines durch die Wandung dieses Behälterteils hindurch- wirkenden magnetischen Drehfeldes, das von einem ausserhalb desselben angeordneten Feld- erzeugers herrührt.
Die Erfindung ist naehstehend in zwei Ausführungsbeispielen an Hand der Fig. 1 und 2, die je einen Längsschnitt durch einen Verdampfer mit Rührwerk und seinem Antrieb in schematischer Wiedergabe zeigen, näher beschrieben.
Das dargestellte Rührwerk ist bei einem sog. Dünmschichtverdampfer angewendet. Er besteht aus einem zylindrischen Behälter 1, in welehem ein aus der Aehse 2 und den Radialschaufeln 3 bestehender Riihrer senkrecht angeordnet ist. Die Rühreraehse 2 ruht am untern Ende in einem geeigneten Lager 4, beispielsweise einem Spitzen-oder Kugellager, das am Lagerstern 5 befestigt ist, der sich seinerseits gegen die BehÏlterwandung 1 abst tzt.
Am obern Ende ist die Rührerachse 2 in einem Halslager 6 geführt und ragt dureh dieses hindurch. Das Halslager 6 ist im Lagerstern 7 angebracht, der seinerseits in einer Ringnut 8 des obern Behälterflansches 9 ruht. Oberhalb des Lagerstems befindet sich der weiter unten noch näher erläuterte Antrieb für die Rühreraehse 2.
Der Behälter 1 ist mit einem Zuführungs- organ, hier als Rohrleitung 10 ausgebildet, für die einzudampfende Flüssigkeit versehen, die gegen die im Betrieb raseh rotierenden R hrersehaufeln 3 gespritzt wird. Die Rotation der Sehaufeln 3 bewirkt, dass die zugeführte Fl s sigkeit gegen die Innenseite der Behälter wandung 1 gesehleudert wird, an der sieh eine mitrotierende Fl ssigkeitsschicht ausbildet@ da die Radialsehaufeln 3 in geringem Ab, stand an der Wandung 1 vorbeilaufen.
Falls erw nscht, können die Aussenteile der Radialsehaufeln 3 auch mit einem scharnierähnlichen Gelenk be weglieh angeordnet sein, um durch Fliehkraftwirkung mit zunehmender Geschwindigkeit den Abstand der Innenseite der Wandung l zu den Schaufelaussenkanten geringer werden zu lassen.
An den Teilen der Wandung 1, an der sieh auf der Innenseite eine rotierende dünne Flüs sigkeitssehieht ausbildet, ist eine Heizvorrichtung vorgesehen, hier beispielsweise als Heizmantel mit dem ringförmigen Hohlraum 11. ausgebildet, mit. einem Eintrittsstutzen 12 und einem Austrittsstutzen 13 f r einen Heizgas- oder Heizflüssigkeitsstrom. An der hei¯en Innenseite des betreffenden Wandungsteils l wird die dünne Flüssigkeitsschicht sehr raseh eingedampft. Der entweichende Dampf gelangt in den Brüdenraum 14 oberhalb der Sehaufeln 3 des Rührers und wird ber den Rohrstutzen 15 abgeleitet.
Die Restflüssigkeit gelangt in den untern Teil des Behälters l, wo eine Ab- lassvorriehtung, hier beispielsweise der Sam- meltrichter 16, vorgesehen ist. Falls erforder- lich, kann dieser Sammeltrichter 16 auch in geeigneter Weise von au¯en gek hlt werden.
Die Restfl ssigkeit str¯mt ber die Austritts- offnung 17 ab.
Als Antrieb f r die Rührerwelle 2 dient ein Kurzsehlussläufer-Antriebsmotor, dessen Läufer 18 sich innerhalb des Behälters 1 befindet, freitragend am obern Ende der Rührerwelle 2 befestigt, also ohne Dichtungen oder Stopfbüehsen unmittelbar mit derselben verbunden ist. Der Motorläufer 18 ist als Kurz schlussläufer ausgebildet, benotigt also keiner- lei Leitungsverbindung mit dem ausserhalb des Behälters 1 angeordneten Felderzeuger 19 und ist brüdendieht durch eine dünnwandige Hülle 20 aus nicht oder nur wenig magnetisierbarem Material eingekapselt.
Diese Kapselung 20 i. st aber derart ausgebildet, dass sie zweeks Revision des Motorläufers 18 leicht abnehmbar ist.
Der Läufer 18 rotiert samt seiner Kapselung 20 freitragend am obern Ende der Rotorwelle 2, innerhalb des zylindrisehen Teils eines dünnwandigen, domartig gestalteten Behälter- deekels 21 aus nicht. oder nur wenig magnetisierbarem Material. Dieser domartige Behälter- deckel21 ist mit einem horizontalen Flansch 22 unlösbar und gasdicht verbunden, der auf den obern Flansch 9 des Behälters 1 passt. Auf diesen Flansch 22 st tzt sich eine Haube 23, die den Felderzeuger 19 trägt, hier beispielsweise als Motorstator mit einer'Wicklungfürein- oder dreiphasigen Wechselstrom.
Der Stator erzeugt ein den dünnwandigen Behälterdeekel 21 und die Hülle 20 des Kurzschlussläufers durehdringendes magnetisches Drehfeld, unter dessen Wirkung der Motorläufer 18 samt Rüh- rerwelle 2 rotiert. Das Material für den BehäL terdeckel 21 und die Läuferhülle 20 kann beispielsweise eine rostfreie Stahllegierung sein.
Arbeitet das Rührwerk mit Unterdr ck im Behälter 1, so ergibt der Flansch 22 des domartigen BehÏlterdeckels 21 bereits eine ausreichende Abdichtung gegenüber dem Flansehring 9. Also kann hierbei im Interesse einer leichten Demontierbarkeit zweeks Inspektion oder Reinigung des Rührwerks auf eine Versehraubung dieser Teile verzichtet werden.
Naeh dem Abnehmen des Behälterdeekels 21 kann der komplette Rührer mit dem an der Rührerwelle 2 befestigten Motorläufer 18, 20 . samt dem Lagerstern 7 nach oben aus dem Behälter l. herausgezogen werden.
Der weehselstromgespeiste und rÏumlich unbewegliche Stator 19 des Antriebsmotors stellt nur eine beispielsweise, wenn auch bevor zugte Ausführung dar. Der Antrieb kann aueh, wie in Fig. 2 angedeutet, über ein inneres Polrad 25 mit permanenten Magnetpolen 26 erfolgen, das mit einem ausserhalb des hier ebenen dünnwandigen Behälterdeckels 27 be- findliehen rotierenden zweiten Polrad 28 als Felderzeuger zusammenwirkt. Das Ïu¯ere Pol@ rad 28 wird von einem Motor 29 angetrieben und kann entweder permanente oder strom erregte Magnetpole 30 besitzen.
Bei stromerregten Magnetpolen 30 besteht die Möglich- keit, bei konstanter Drehzahl des Motors 29 den Sehlupf zwischen den Polrädern 25 und 28, also die Drehzahl der Rührerwelle 2, ni beeinflussen.
In gewissen Anwendungsfällen eines derartigen hochtourigen Rührwerks ist die im L. tufier 18, 20 bzw. 25, 20 erzeugte Wärme stö- rend und muss abgeleitet werden. Eine einfaehe Möglichkeit hierf r ergibt sich durch Schaffung einer Zirkulation des im Brüden- ranm 14 befindlichen Dampfes dureh den Läufer. Hierfür kann beispielsweise ein auf der Rührerwelle 2 befestigter Ventilator 31 dienen, znsammen mit entsprechenden Leitblechen (nicht gezeichnet).
Closed container with high-speed agitator
The present invention relates to a closed container with a high-speed Rüllrwerk, wherein the stirrer is rotated by the rotor of an electric motor.
Such high-speed agitators are known for various purposes, above all for the treatment of low-viscosity solutions in industry in use and in various designs. Here mostly prepare. the stuffing boxes for guiding the stirrer shaft through the container wall difficulties, especially in the frequently occurring case that the same stirrer is to be used one after the other for the treatment of different liquids.
Of course, this usually requires careful cleaning of the agitator from all undesired risks, which, with the exception of the stuffing boxes, can be carried out without great effort. The packing of the stuffing boxes, however, is usually so saturated with liquid from the previous process that dismantling and replacement is unavoidable. The amount of work required for this is not inconsiderable and necessitates a prolonged standstill of the agitator, which leads to poor utilization of such a system.
The present invention aims to overcome these drawbacks. It is characteristic here that there is a connection without a stuffing box between the stirrer shaft and a rotor of an electric motor, whereby the rotor is located in the interior of the container and rotates within a thin-walled container part, under the influence of a through the wall of this container part. acting magnetic rotating field, which originates from a field generator arranged outside the same.
The invention is described in more detail below in two exemplary embodiments with reference to FIGS. 1 and 2, which each show a longitudinal section through an evaporator with a stirrer and its drive in a schematic representation.
The agitator shown is used in what is known as a thin-film evaporator. It consists of a cylindrical container 1 in which a stirrer consisting of the axis 2 and the radial blades 3 is arranged vertically. The stirrer shaft 2 rests at the lower end in a suitable bearing 4, for example a point or ball bearing, which is fastened to the bearing star 5, which in turn rests against the container wall 1.
At the upper end, the stirrer axis 2 is guided in a neck bearing 6 and protrudes through this. The neck bearing 6 is attached in the bearing star 7, which in turn rests in an annular groove 8 of the upper container flange 9. The drive for the stirrer shaft 2, which will be explained in greater detail below, is located above the bearing stem.
The container 1 is provided with a supply element, here designed as a pipe 10, for the liquid to be evaporated, which is sprayed against the agitator blades 3, which rotate rapidly during operation. The rotation of the scoops 3 causes the supplied liquid to be thrown against the inside of the container wall 1, on which a co-rotating layer of liquid is formed @ since the radial scoops 3 were at a short distance from the wall 1.
If desired, the outer parts of the radial shovels 3 can also be arranged away with a hinge-like joint in order to reduce the distance between the inner side of the wall 1 and the outer edges of the blades through the effect of centrifugal force with increasing speed.
A heating device is provided on the parts of the wall 1 on which a rotating thin liq sigkeitssehsehen forms on the inside, here for example designed as a heating jacket with the annular cavity 11. an inlet connection 12 and an outlet connection 13 for a heating gas or heating liquid flow. The thin layer of liquid is evaporated very rapidly on the hot inside of the relevant wall part 1. The escaping steam reaches the vapor space 14 above the blade 3 of the stirrer and is discharged via the pipe socket 15.
The residual liquid reaches the lower part of the container 1, where a discharge device, here for example the collecting funnel 16, is provided. If necessary, this collecting funnel 16 can also be cooled from the outside in a suitable manner.
The residual liquid flows off via the outlet opening 17.
The drive for the stirrer shaft 2 is a short-circuit rotor drive motor, the rotor 18 of which is located inside the container 1, cantilevered attached to the upper end of the stirrer shaft 2, i.e. directly connected to the same without seals or stuffing boxes. The motor rotor 18 is designed as a squirrel-cage rotor, so it does not require any line connection to the field generator 19 arranged outside the container 1 and is encapsulated by a thin-walled shell 20 made of non-magnetizable or only slightly magnetizable material.
This encapsulation 20 i. but st designed such that it can be easily removed for revision of the motor rotor 18.
The rotor 18 together with its encapsulation 20 does not rotate in a self-supporting manner at the upper end of the rotor shaft 2, within the cylindrical part of a thin-walled, dome-like container cover 21. or only a little magnetizable material. This dome-like container lid 21 is permanently and gas-tightly connected to a horizontal flange 22 which fits onto the upper flange 9 of the container 1. A hood 23, which carries the field generator 19, rests on this flange 22, here for example as a motor stator with a winding for single or three-phase alternating current.
The stator generates a rotating magnetic field which penetrates the thin-walled container cover 21 and the casing 20 of the squirrel-cage rotor, under the effect of which the motor rotor 18 together with the stirrer shaft 2 rotates. The material for the container lid 21 and the rotor sleeve 20 can be, for example, a stainless steel alloy.
If the agitator works with negative pressure in the container 1, the flange 22 of the dome-like container lid 21 already provides a sufficient seal against the flange ring 9. In the interests of easy dismantling for inspection or cleaning of the agitator, these parts do not need to be dusted.
After removing the container cover 21, the complete stirrer with the motor rotor 18, 20 attached to the stirrer shaft 2. together with the bearing star 7 upwards from the container l. be pulled out.
The alternating current fed and spatially immovable stator 19 of the drive motor is only an example, albeit a preferred embodiment. The drive can also, as indicated in FIG. 2, via an inner pole wheel 25 with permanent magnetic poles 26, which is connected to an outside of the here flat, thin-walled container cover 27, rotating second pole wheel 28 interacts as a field generator. The outer pole wheel 28 is driven by a motor 29 and can have either permanent or current-excited magnetic poles 30.
With magnet poles 30 excited by current, there is the possibility of influencing the slip between the pole wheels 25 and 28, that is to say the speed of the stirrer shaft 2, ni at a constant speed of the motor 29.
In certain applications of such a high-speed agitator, the heat generated in the L. tufier 18, 20 or 25, 20 is disruptive and must be dissipated. A simple possibility for this arises by creating a circulation of the steam in the vapor chamber 14 through the rotor. For example, a fan 31 fastened to the stirrer shaft 2 can be used for this, together with corresponding guide plates (not shown).