DE1144693B

DE1144693B - Mixing device for liquid mixtures

Info

Publication number: DE1144693B
Application number: DEC12035A
Authority: DE
Inventors: Dante Sandro Cusi
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-11-02
Filing date: 1955-11-02
Publication date: 1963-03-07

Description

Rührvorrichtung für flüssige Mischungen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, mit der flüssige Mischungen mechanisch kräftig gerührt werden können. Die Vorrichtung ist für viele Zwecke geeignet, z. B. zur Förderung mechanisch-chemischer Reaktionen; besonders geeignet ist sie für die Verwendung in der Papierindustrie zum Umwandlung einer aus Flüssigkeit und zelluloseartigen oder anderen faserigen Feststoffen bestehenden Beschickung in einen für die Papierherstellung geeigneten Brei.Stirring device for liquid mixtures The invention relates to a Device with which liquid mixtures can be mechanically stirred vigorously. The device is suitable for many purposes, e.g. B. to promote mechanical-chemical Reactions; it is particularly suitable for use in the paper industry for converting a liquid and cellulosic or other fibrous Feed consisting of solids into a suitable paper-making feed Porridge.

Das Hauptziel der Erfindung ist die Herabsetzung des Energieverbrauchs bei derartigen Vorrichtungen. The main aim of the invention is to reduce energy consumption in such devices.

Es sind bereits Rührvorrichtungen für flüssige Mischungen bekannt, die aus einem Rührkessel, einer dicht über dem Boden des Kessels angeordneten, um eine senkrechte Achse drehbaren Rührscheibe und einem Antrieb zum Drehen der Rührscheibe bestehen. Stirring devices for liquid mixtures are already known, from a stirred kettle, one placed just above the bottom of the kettle a vertical axis rotatable agitator disk and a drive for rotating the agitator disk exist.

Bei dieser Anordnung der Rührscheibe bildet sich im Rührgut ein Wirbel aus, der den gesamten Kesseleinhalt erfaßt. Der Wirbel entsteht durch die Schleuderwirkung der Oberseite der Rührscheibe. Die Unterseite leistet jedoch keinen Beitrag zur Durchwirbelung des Kesselinhalts, und die Reibung des Rührgntes an der Unterseite bedeutet demnach einen nutzlosen Energieverbrauch. With this arrangement of the stirring disk, a vortex forms in the material to be stirred which records the entire boiler content. The vortex is created by the centrifugal effect the top of the impeller. However, the subpage does not contribute to Swirling through the contents of the tank and the friction of the agitator on the underside therefore means useless energy consumption.

Dies wird bei anderen bekannten Vorrichtungen an sich dadurch vermieden, daß die Rührscheibe nicht am Boden, sondern etwa in der Mitte des Kessels angeordnet ist. Zwar kann sich nun auch die Unterseite der Rührscheibe an der Rührwirkung beteiligen, jedoch entstehen dabei im Kessel zwei getrennte Wirbel, so daß eine Homogenisierung des gesamten Kesselinhalts nur sehr langsam erfolgt. In other known devices, this is avoided per se by that the agitator disk is not arranged on the bottom, but approximately in the middle of the kettle is. It is true that the underside of the agitator disk can now also participate in the agitation effect, however, this creates two separate eddies in the boiler, so that homogenization occurs of the entire contents of the boiler takes place very slowly.

Bei Rühivorrichtungen mit am Boden des Kessels angeordneter Rührscheibe ist es bereits bekannt, unterhalb der Rührscheibe ein Gaszuführungsrohr münden zu lassen. Die Erfindung geht von einer solchen Vorrichtung aus und besteht darin, daß am Rand der Rührscheibe ein senkrecht nach unten gerichteter Kragen angeordnet ist, der unter der Rührscheibe eine Kammer bildet, in die das Ende des Gaszuführungsrohres hineinragt. Läßt man in diese Kammer ein Gas einströmen, welches sich mit dem Rührgut nicht mischt und nicht mit ihm chemisch reagiert, so bildet sich in der Kammer eine Gasschicht, die die Reibung an der Unterseite der Rührscheibe vermeidet und dadurch den Energieverbrauch verringert. In the case of stirring devices with a stirring disc located on the bottom of the kettle it is already known to open a gas supply pipe below the agitator disk permit. The invention is based on such a device and consists in that a vertically downwardly directed collar is arranged at the edge of the agitator disc is, which forms a chamber under the agitator disk, into which the end of the gas supply tube protrudes. If a gas is allowed to flow into this chamber, which gas is mixed with the material to be stirred does not mix and does not react chemically with it, one forms in the chamber Gas layer that avoids friction on the underside of the agitator disk and thereby reduces energy consumption.

Eine zweckmäßige Ausführungsform der Erfindung ist gekennzeichnet durch die Kombination folgender Merkmale: a) eines feststehenden, dieRührscheibe umgebenden Bauteils, das aus einer etwa in der Ebene der Rührscheibe liegenden Ringplatte und einem an ihrem inneren Rand angebrachten, senkrecht nach unten gerichteten Kragen besteht, wobei sich die Ringplatte bis nahe an die Kesselwand und der Kragen bis nahe an den Kesselboden erstreckt und hierdurch an der Kesselwand und am Kesselboden zwei Ringspalte gebildet werden; b) einer auf der Ringplatte angebrachten Ringscheibe, die die zwischen dem Kragen und dem an der Rührscheibe angebrachten Kragen gebildete Ringkammer nach oben mit Ausnahme eines zwischen Ringscheibe und Rührscheibe verbleibenden Ringspaltes verschließt. An expedient embodiment of the invention is indicated by combining the following features: a) a fixed, the agitator disc surrounding Component that consists of an annular plate lying approximately in the plane of the agitator disk and a collar attached to its inner edge and pointing vertically downwards consists, with the ring plate up close to the boiler wall and the collar up extends close to the boiler bottom and thereby on the boiler wall and on the boiler bottom two annular gaps are formed; b) an washer attached to the ring plate, which is formed between the collar and the collar attached to the agitator disk Annular chamber upwards with the exception of one remaining between the annular disc and the agitator disc Annular gap closes.

Die Rührscheibe kann dabei auch noch auf ihrer Oberseite in an sich bekannter Weise einen oder mehrere Kränze von radialen oder schräggestellten Rührilügeln tragen. The agitator disk can also be on its upper side in itself known way one or more rings of radial or inclined agitator blades wear.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der Zeichnung erläutert. Es zeigt Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch die Vorrichtung, Fig. 2 eine Draufsicht, Fig. 3 eine Draufsicht auf eine etwas abgeänderte Rührscheibe nach Fig. 2 in verkleinertem Maßstab. An embodiment of the invention is based on the drawing explained. It shows Fig. 1 a vertical section through the device, Fig. 2 is a plan view, FIG. 3 is a plan view of a somewhat modified stirring disk according to FIG. 2 on a reduced scale.

Das Gefäß 10 hat Seitenwände 12 und einen mit dem gekrümmten Teil 16 verbundenen Boden 14. Das Gefäß ist senkrecht angeordnet und in geeigneter Weise gestützt und gelagert. The vessel 10 has side walls 12 and one with the curved part 16 connected bottom 14. The vessel is arranged vertically and in a suitable manner supported and stored.

Innerhalb des Gefäßes und in dessen unterem Teil ist die Rührscheibe 20 waagerecht angeordnet und über den Keil 22 an der Welle 24 befestigt, die, um ein Ausfließen von Flüssigkeit rings um die Welle weitgehend zu vermindern, durch eine Stopfbüchse 26 in das Gefäß eintntt. Die Welle ist in den Lagern 28 gelagert und wird so angetrieben, daß sich die Rührscheibe 20 mit hoher Geschwindigkeit dreht. Inside the vessel and in its lower part is the stirring disk 20 arranged horizontally and attached to the shaft 24 via the wedge 22, which, to an outflow of liquid around the shaft largely too reduce, tntt through a stuffing box 26 into the vessel. The wave is in the Bearings 28 stored and is driven so that the agitator disc 20 with high Speed turns.

Die Oberseite der Scheibe ist mit mehreren Flügeln oder Leitschaufeln 30 versehen, die radial verlaufen oder eine Winkelstellung einnehmen können, wie in Fig. 3 bei 30a gezeigt ist, oder auch in sonst einer üblichen Weise ausgebildet sein können, wie z. B. bei den in der Papierstoff- oder Papierindustrie verwendeten Holländern. Fig. 3 zeigt auch eine zweite Reihe von Leitflächen 30b, die nahe der Achse der Welle angebracht sind; hierbei handelt es sich jedoch um eine Abwandlung, deren Anwendung auch unterlassen werden kann. Die Aufgabe der Leitflächen besteht, wie bekannt, darin, ein sehr kräftiges mechanisches Vermischen der Feststoff-Flüssigkeit-Suspension zu bewirken, in der die Rührscheibe mit hoher Geschwindigkeit läuft, wodurch im Gefäß ein wirbelartiger Umlauf auf die durch die Pfeile 34 angegebene Weise hervorgerufen wird. The top of the disc has multiple blades or vanes 30 provided, which extend radially or can assume an angular position, such as is shown in Fig. 3 at 30a, or formed in another conventional manner can be, such as B. those used in the pulp or paper industry Dutch. Fig. 3 also shows a second row of baffles 30b, which near the Axis of the shaft are attached; However, this is a modification, the application of which can also be omitted. The task of the guide surfaces is as is known, therein, a very vigorous mechanical mixing of the solid-liquid suspension to effect, in which the agitator disk runs at high speed, whereby im Vessel caused a vortex-like circulation in the manner indicated by the arrows 34 will.

Die Rührscheibe ist mit einem ringförmigen, herabhängenden Kragen 50 versehen, der vorzugsweise am oder nahe dem Rand der Scheibe angebracht ist und mit der Unterseite der Scheibe eine Kammer 52 bildet. In diese Kammer ragt eine Leitung 54, die bei 56 mit einem Ventil versehen ist und dazu dient, Gas oder Luft unter Druck in die Kammer 52 einzuführen. The impeller has an annular, depending collar 50 provided, which is preferably attached to or near the edge of the disc and forms a chamber 52 with the underside of the disc. One protrudes into this chamber Line 54, which is provided with a valve at 56 and is used for gas or air to be introduced into chamber 52 under pressure.

Die Rührscheibe 20 kann bei größeren Anlagen einen Durchmesser von 1,80 m oder mehr haben. Sie wird von einem feststehenden ringförmigen Teil 60 umgeben, der aus einer waagerechten Ringplatte 62 und einem damit rechtwinldig fest verbundenen senkrechten Kragen 64 besteht. Der Teil60 ist fest im Gefäß angebracht, und sein senkrechter Kragen 64 hat vom senkrechten Kragen 50 des Rotors einen bestimmten Abstand, so daß eine zylindrische ringförmige Kammer 70 gebildet wird. Auf der waagerechten Ringplatte 62 des Teils 60 ist ein Ring 72 aus einem gehärteten Werkstoff abnehmbar, z. B. durch Schrauben 74, auf dem Teil 60 angebracht und geht waagerecht nach innen bis in die unmittelbare Nähe des äußeren Randes 76 der Leitflächen 30; sie hat von diesen einen möglichst geringen Abstand. Die Ebene der Oberseite des fest angebrachten waagerechten Teils 60 liegt vorzugsweise in einer Ebene mit der Oberseite der Rührscheibe 20, so daß der auf der Ringplatte 62 angebrachte Ring 72 mit seiner Unterseite in der Ebene der Oberseite der Rührscheibe 20 liegt. Der innere Rand des Ringes 72 ist nach unten abgeschrägt, um einen engen Ringspalt 71 zwischen dem Ring 72 und dem äußeren Rand der Oberseite der Scheibe 20 herzustellen. Der Pfeil 80 zeigt an, wie das Rührgut durch diesen Ringspalt strömt. The agitator disk 20 can have a diameter of in larger systems 1.80 m or more. It is surrounded by a fixed annular part 60, that consists of a horizontal ring plate 62 and a right-angled firmly connected to it vertical collar 64 is made. The part 60 is firmly attached in the vessel, and his vertical collar 64 has a certain one from the vertical collar 50 of the rotor Distance so that a cylindrical annular chamber 70 is formed. On the horizontal Ring plate 62 of part 60 is a ring 72 made of a hardened material removable, z. B. by screws 74, mounted on the part 60 and goes horizontally inward up to the immediate vicinity of the outer edge 76 of the guide surfaces 30; she has from this as small a distance as possible. The level of the top of the firmly attached horizontal part 60 is preferably in one plane with the top of the agitator disk 20, so that the ring 72 attached to the ring plate 62 with its underside in the plane of the top of the agitator disk 20 lies. The inner edge of the ring 72 is beveled downwards to a narrow annular gap 71 between the ring 72 and the outer edge of the top of the disc 20 to produce. The arrow 80 indicates how the material to be stirred flows through this annular gap.

Der Ringkragen 64 des Teils 60 geht nach unten über die Ebene des unteren Randes des Kragens 50 hinab und bis in die Nähe des Gefäßbodens 14, so daß ein Ringspalt 81 entsteht. Der Pfeil 82 gibt an, wie das Rührgut durch diesen Ringspalt strömt. The ring collar 64 of the part 60 goes down over the plane of the lower edge of the collar 50 down and into the vicinity of the vessel bottom 14, so that an annular gap 81 is created. The arrow 82 indicates how the material to be stirred passes through this annular gap flows.

Die waagerechte Ringplatte 62 des Teils 60 reicht nach außen hin bis dicht an die Seitenwand 12 des Gefäßes, so daß dort ein Ringspalt 83 entsteht. Der Pfeil 84 gibt den Strom des Rührgutes durch diesen Ringspalt an. The horizontal ring plate 62 of the part 60 extends outwards right up to the side wall 12 of the vessel, so that an annular gap 83 is formed there. The arrow 84 indicates the flow of the material to be stirred through this annular gap.

Diese Vorrichtung arbeitet wie folgt: Zweckmäßig wird zuerst der flüssige Bestandteil in das Gefäß eingelassen und der Rührer in Tätigkeit gesetzt. Hierdurch wird eine wirbelartige Bewegung hervorgerufen, die in der Zeichnung durch mehrere Pfeile 34 angegeben ist. Das zu einem Brei zu verarbeitende oder sonst mechanisch zu behandelnde Gut wird dann gewöhnlich in dem gewünschten Verhältnis in Klumpen, Ballen oder anderen großen Stücken in das Gefäß gegeben. This device works as follows: The The liquid component is let into the vessel and the stirrer is activated. This causes a vortex-like movement, the one in the drawing several arrows 34 are indicated. That to be processed into a pulp or otherwise mechanically The material to be treated is then usually in the desired ratio in lumps, Put bales or other large pieces in the container.

Luft oder Gas bläst man unter Druck durch die Leitung 54 ein, so daß es die Kammer 52 ganz füllt. Air or gas is blown in under pressure through line 54, see above that it completely fills the chamber 52.

Danach beginnt die Luft oder das Gas auf die durch die Pfeile 90 angegebene Weise um den unteren Rand des sich drehenden Kragens 50 nach außen zu strömen. Das um den unteren Rand des Kragens 50 strömende Gas will in die ringförmige Kammer 70 eintreten, kann jedoch nicht senkrecht durch den Ringspalt 71 entweichen, da ihm der größere dynamische Druck der Flüssigkeit entgegensteht, die durch den Ringspalt 71 in entgegengesetzter, durch den Pfeil 80 angegebener Richtung gepreßt wird. Das Gas entweicht aus der Kammer 70 in Richtung des niedrigen Drucks, angegeben durch den Pfeil 82, und vereinigt sich mit dem Strom der sich in gleicher Richtung bewegenden abgelenkten Flüssigkeit. Das aus Flüssigkeit und Gas bestehende Gemisch strömt dann aus dem Bereich unterhalb der waagerechten Ringplatte 62 in Richtung des Pfeiles 84 durch den Ringspalt 83.Thereafter, the air or gas begins to move to that indicated by the arrows 90 Way around the lower edge of the rotating collar 50 to flow outward. That Gas flowing around the lower edge of the collar 50 wills into the annular chamber 70 enter, but cannot escape vertically through the annular gap 71, since it is opposed by the greater dynamic pressure of the liquid that passes through the annular gap 71 is pressed in the opposite direction indicated by arrow 80. That Gas escapes from chamber 70 in the direction of the low pressure indicated by the arrow 82, and merges with the stream of those moving in the same direction deflected liquid. The mixture of liquid and gas then flows from the area below the horizontal ring plate 62 in the direction of the arrow 84 through the annular gap 83.

Im Betrieb beseitigt die zwischen der Unterseite der Rührscheibe 20 und der umgebenden Flüssigkeit befindliche Gasschicht die Reibung, die sonst zwischen der Scheibe und der umgebenden Flüssigkeit während der Drehung der Scheibe hervorgerufen würde. In der Praxis wurde gefunden, daß die auf diese Weise hergestellte Gas schicht die zur Drehung der Scheibe erforderliche Kraft wesentlich verringert, ohne in irgendeiner Weise die Wirksamkeit der Vorrichtung in bezug auf das kräftige Rühren des darin befindlichen Gutes zu vermindern. In operation eliminates the between the underside of the agitator disk 20 and the gas layer in the surrounding liquid reduces the friction that would otherwise occur between the disc and the surrounding liquid during the rotation of the disc would be caused. In practice it has been found that the manufactured in this way Gas layer significantly reduces the force required to rotate the disc, without in any way the effectiveness of the device in terms of vigorous To reduce stirring of the goods located in it.

Die in der Kammer 70 eingeschlossene Luft verringert ebenfalls die Reibung zwischen dem Rotor und der umgebenden Flüssigkeit. Die Leitflächen 30 der Rührscheibe werfen die Flüssigkeit gegen den Rand des Ringes 72. Ein Teil der Flüssigkeit wird abgelenkt und strömt mit beträchtlicher Kraft auf dem durch den Pfeil 80 angegebenen Weg in die Kammer 70 und dort infolge Zentrifugalwirkung an die durch den Kragen64 gebildete Außenwand, so daß die in die Kammer 70 von unten eindringende Luft an der durch den Kragen 50 gebildeten Innenwand hochsteigt und dort wiederum eine die Reibung vermindernde Gasschicht bildet. Die in die Kammehr 70 eingedrungene Flüssigkeit strömt unter Mitführung von Gas auf der durch die Pfeile 82 und 84 angegebenen Bahn nach außen. Solch eine Mischung aus Gas und Flüssigkeit fließt ununterbrochen in Richtung des Pfeiles 84 und wird in die allgemeine, durch die Pfeile 34 gezeigte, im Gefäß herrschende Kreisbewegung einbezogen. The air trapped in the chamber 70 also reduces the Friction between the rotor and the surrounding liquid. The guide surfaces 30 of the Stirring disc throw the liquid against the edge of the ring 72. Part of the liquid is deflected and flows with considerable force on that indicated by arrow 80 Way into the chamber 70 and there due to the centrifugal effect to the through the collar64 formed outer wall, so that the air penetrating into the chamber 70 from below the inner wall formed by the collar 50 rises and there in turn a die Forms a friction-reducing gas layer. The liquid which has entered the comb 70 flows with entrainment of gas on the path indicated by arrows 82 and 84 outward. Such a mixture of gas and liquid flows in continuously Direction of arrow 84 and is in the general, shown by arrows 34, Circular movement prevailing in the vessel included.

Claims

PATENT CLAIM13: 1. Mixing device for liquid mixtures, consisting from a stirred kettle, one placed close to the bottom of the kettle, to a vertical axis rotatable agitator disc, a drive for rotating the agitator disc and a gas supply pipe ending in the interior of the kettle near the underside of the stirring disk, characterized by a vertical attached to the edge of the agitator disc (20) downward directed collar (50), which is under the agitator disc (20) forms a chamber (52) into which the end of the gas supply tube (54) protrudes.

2. Apparatus according to claim 1, characterized by the combination the following features: a) a stationary component surrounding the agitator disk (20) (60), which consists of an annular plate lying approximately in the plane of the agitator disk (20) (62) and one attached to its inner edge and pointing vertically downwards Collar (64), the ring plate (62) extending up to close to the boiler wall (12) and the collar (64) extends close to and through the boiler bottom (14) Annular gaps (81 and 83) are formed on the boiler wall and on the boiler bottom, b) one on the ring plate (62) attached washer (72), which between the collar (64) and the collar (50) attached to the agitator disk (20) (70) upwards with the exception of one between the ring disk (72) and the agitator disk (20) remaining annular gap (71) closes.

3. Apparatus according to claim 1 and 2, characterized in that the agitator disc (20) has one or more on its upper side in a manner known per se Wreaths of radial or inclined agitator blades (30, 30 a, 30 b) carries.

Relevant publications: German Patent No. 707 300; British Patent No. 566 687.