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Dispergiervorrichtung Die Erfindung betrifft eine Dispergiervorrichtung
oder Durchlaufmischvorrichtung, in der zwei Flüssigkeiten miteinander vermischt
werden sollen.
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Sie geht aus von einer Vorrichtung mit einer senkrecht stehenden
Antriebswelle und mehreren auf dieser übereinander befestigten, beidseitig ansaugenden
Schleuderrädern, einem die Schleuderräder umschließenden Mantelrohr mit einem Einlaß
und einem Auslaß für das zu dispergierende Gut, mit einer am Einlaß- und am Auslaßende
vorgesehenen Drossel, mit Umlenkflächen, die als Kreisringscheiben ausgebildet und
paarweise jedem Schleuderrad zugeordnet sind und an ihrem Innen- und Außenumfang
Ringspalte frei lassen und mit von der Bodenplatte der Vorrichtung bis zu deren
Kopfplatte führenden Haltestangen.
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Mit einer solchen Dispergiervorrichtung will man erreichen, daß das
Gut in mehreren Arbeitsstufen, d. h. von mehreren Schleuderrädern durchmischt wird.
Das zu dispergierende Gut durchläuft die die einzelnen Arbeitsstufen bildenden Schleuderräder
nacheinander. Wenn man dabei das Mischgut so leiten könnte, daß es vom Austrittsende
eines Schleuderrades auf dessen Eintrittsende zurückgeführt wird, könnte man den
Mischungsgrad oder die Verweilzeit des Gutes in der Dispergiervorrichtung erhöhen.
Bei einer solchen Umlenkung des Mischgutes in der Dispergiervorrichtung hat man
zu beachten, daß das Mischgut Sog- und Druckkräften wie auch Fliehkräften ausgesetzt
ist, die durch die sich drehenden Schleuderräder erzeugt werden.
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Bei einer solchen Konstruktion könnte man durch Schließen der am
Auslaßende der Dispergiervorrichtung vorgesehenen Drossel den dort herrschenden
Druck und damit den Rückstau erhöhen. In einem solchen Fall kämen die Umlenkflächen
stärker zur Wirkung. Bei vollständig geschlossener Drossel würde der Durchlauf durch
die Vorrichtung aufhören und das Mischgut in jeder Arbeitsstufe stetig im Kreis
herumgeführt. Man erkennt daraus, daß man die Verweilzeit des Mischgutes in der
Dispergiervorrichtung und den Grad der Durchmischung mit der Drossel regeln kann,
indem man diese mehr oder weniger stark schließt.
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Bei einer bekannten Dispergiervorrichtung der eingangs genannten
Art strömt das Mischgut von Schleuderrad zu Schleuderrad und kann nicht zu einem
Schleuderrad zurückgeführt werden, das es bereits einmal durchlaufen hat. Bei der
bekannten Dispergiervorrichtung kann das flüssige Mischgut nicht zum Eintritts ende
eines bereits durchlaufenen Schleuderrades zurückkehren, da es dabei radial nach
innen gegen die Fliehkraft anlaufen müßte, die durch das
sich drehende Schleuderrad
erzeugt wird. Der am Einlaßende des Schleuderrades erzeugte Sog ist nicht so groß,
daß er die Fliehkraft überwinden und das Mischgut ansaugen könnte.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, durch geeignete Ausbildung
der Umlenkflächen und der Schleuderräder die Möglichkeit zu schaffen, daß das Mischgut
mehrere Male in einstellbarem Maß das gleiche Schleuderrad durchläuft. Durch Verstellen
der am Auslaßende der Dispergiervorrichtung vorgesehenen Drossel hat man es dann
in der Hand, die Verweilzeit des Mischgutes in der Dispergiervorrichtung und damit
den Grad der Durchmischung zu steuern.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die in Durchlaufrichtung
vor dem Schleuderrad liegende Umlenkfläche vom Mantelrohr nach innen bis zur oberen
Saugöffnung des Schleuderrades reicht, während die in Durchlaufrichtung nach dem
Schleuderrad liegende Umlenkfläche am Mantelrohr und an der unteren Saugöffnung
des Schleuderrades je einen Ringspalt frei läßt, und das in Durchlaufrichtung an
letzter Stelle liegende Schleuderrad so ausgebildet ist, daß es nur einseitig in
Durchlaufrichtung saugt.
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Mit dieser Ausbildung der Umlenküächen und der Schleuderräder wird
erreicht, daß das am Umfang eines Schleuderrades austretende Mischgut tatsächlich
wieder bis zu dessen radial nach innen liegenden Eingang zurückströmen kann, ohne
daß es dabei gegen eine unüberwindbare Fliehkraft anarbeiten muß. Allein mit dem
mit der Drossel regelbaren Rückstau kann man das Mischgut zum gleichen Schleuderrad
zurückführen oder in Richtung auf das nächste Schleuderrad strömen lassen.
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Bei der praktischen Verwirklichung der Erfindung sieht die Erfindung
vor, daß die die Umlenkflächen haltenden Haltestangen innerhalb des Mantelrohres
zwischen Bodenplatte und Kopfplatte des Gehäuses der Dispergiervorrichtung verlaufen,
die Kreisringscheiben an entsprechenden Stellen Bohrungen aufweisen und mit diesen
auf die Stangen aufgesteckt sind und die Kreisringscheiben durch zwischen sie eingeführte,
senkrecht stehende auswechselbare Plättchen auf Abstand gehalten werden. Damit erreicht
man eine sehr einfache Montage und Demontage der Dispergiervorrichtung. Die Schleuderräder
und die zugehörigen Umlenkflächen werden einfach nacheinander auf die Antriebswelle
und die Haltestangen aufgeschoben. Eine Demontage und anschließende Montage wird
z.B. immer dann erforderlich, wenn die Vorrichtung gründlich gereinigt werden soll.
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Weiter sieht die Erfindung vor, daß radial innerhalb der Plättchen
auswechselbare Prallflächen-Einsätze zwischen den Kreisringscheiben angeordnet sind.
Das Mischgut wird auf diese Prallflächen-Einsätze aufgeschleudert und prallt dabei
von diesen zurück. Hierdurch wird die Dispersion und die Durchmischung verbessert.
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Weiter sieht die Erfindung zur Vereinfachung der Montage und Demontage
vor, daß die Kreisringscheiben paketweise je einem Schleuderrad zugeordnet sind
und mit diesem eine Baugruppe bilden. Hierbei ist vorgesehen, daß jede Baugruppe
nach oben durch eine schmale Ringscheibe abgeschlossen ist, die von innen am Mantelrohr
anliegt und eine Auflage für die nächstobere Baugruppe bildet. Man kann dann die
nächste Baugruppe einfach von oben auf die Antriebswelle und die beiden Haltestangen
aufschieben, und beim Anschlagen an die Auflage hat die neue Baugruppe selbsttätig
ihre richtige Stellung erreicht.
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Durch Umwechseln des in Durchlaufrichtung an letzter Stelle liegenden
Schleuderrades hat man es erfindungsgemäß in der Hand, ob die Durchlaufrichtung
abwärts oder aufwärts ist.
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Will man dem Mischgut zusätzlich noch ein Mittel, wie Farbe od. dgl.,
zusetzen, so sieht die Erfindung hierfür ein Zuleitungsrohr vor, das bis in den
Saugraum des in Durchlaufrichtung an erster Stelle liegenden Schleuderrades reicht.
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Zur weiteren Vereinfachung der Montage und insbesondere der Montage
der einzelnen Baugruppen sieht die Erfindung vor, daß die Plättchen rechteckförmig
sind und an ihren Enden Vierkante aufweisen, die Kreisringscheiben und Ringscheiben
Bohrungen und Einschnitte zum Einstecken der Vierkante aufweisen und der rechteckförmige
Abschnitt jedes Plättchens so lang wie der zwischen den Ringscheiben einzuhaltende
Abstand ist.
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Schließlich sieht die Erfindung weiter vor, daß die Antriebswelle
nur an ihrem oberen Ende gelagert ist.
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Dadurch vermeidet man alle Lagerschäden eines unteren Lagers, die
durch die Einwirkung des Mischgutes oder durch Abdichtprobleme hervorgerufen werden
können.
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Am Beispiel der in der Zeichnung gezeigten Ausführungsform wird die
Erfindung weiter beschrieben.
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Dabei ist F i g. 1 ein Längsschnitt durch die Vorrichtung, wobei auf
der rechten Seite der Mittellinie eine Ausbildung mit Durchlaufrichtung von oben
nach unten und links von der Mittellinie eine Ausbildung mit Durchlaufrichtung von
unten nach oben gezeigt wird,
F i g. 2 ein Schnitt durch die erfindungsgemäß verwendeten
und als Umlenkflächen wirkenden Kreisringscheiben, F i g. 3 eine Darstellung der
als Abstandhalter dienenden Plättchen; F i g. 4, 5 und 6 sind Draufsichten auf die
in Fig. 2 gezeigten Kreisringscheiben.
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Auf der fliegend nur an ihrem oberen Ende gelagerten Welle 10 sitzen
übereinander mehrere Schleuderräder 12. Nur die Schleuderräder auf der rechten Seite
der Mittellinie sind mit 12 bezeichnet. Das unterste dieser Schleuderräder ist mit
12 a bezeichnet. Die vier Schleuderräder 12 saugen in zwei Richtungen. Bei einem
Schleuderrad 12 sind entsprechende Pfeile eingezeichnet. Das untere Schleuderrad
12 a dagegen, das das letzte in der Durchlaufrichtung ist, arbeitet nur in Abwärtsrichtung.
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Die Schleuderräder liegen innerhalb des Mantelrohres 14. Dieses wird
von einem weiteren Mantelrohr 16 eingeschlossen. Beide Mantelrohre bilden zusammen
einen Kühlraum 18. Man erkennt oberhalb und unterhalb jedes Schleuderrades 12>
12 a verschiedene Kreisringscheiben. Betrachtet man z. B. das Schleuderrad 12, in
das die Richtungspfeile eingezeichnet sind, ergibt sich folgendes Bild: Oberhalb,
d. h. strömungsaufwärts, des Schleuderrades 1L2 liegt eine Kreisringscheibe 20,
während unterhalb, d. h. strömungsabwärts, eine Kreisringscheibe 22 liegt. Die Kreisringscheibe
20 liegt mit ihrem Außenumfang am Mantelrohr 14 an. Die Kreisringscheibe 22 läßt
dagegen einen Ringspalt frei. Man erkennt weiter, daß die Kreisringscheibe 20 auf
einer Ringscheibe 24 aufliegt. Durch sämtliche Ringscheiben20, 22 und 24 läuft eine
Haltestange 26 durch. Diese steckt mit ihren Enden in der Bodenplatte 28 und in
der Kopfplatte 30 des Gehäuses und ist dort verschraubt. Zwischen den Ringscheiben
22 einerseits und 24 und 20 andererseits sind Plättchen 32 erkennbar. Diese halten
die Platten auf dem richtigen Abstand. Innerhalb der Plättchen 32 liegen in Umfangsrichtung
noch auswechselbare, feststehende Gitter-, Streckmetall- oder Prallflächen-Einsätze
34. Diese dienen zum Zerscheren des zu dispergierenden Gutes.
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Das zu dispergierende Gut läuft am Einlaß 36 in die Vorrichtung ein
und verläßt diese durch den Auslaß 38. Der Einlaß 36 mündet in einen ringförmigen
Kanal 40. Von diesem läuft das Gut nach unten und wird von dem zuoberst liegenden
Schleuderrad 12 angesaugt. Im rechten oberen Ende der Vorrichtung ist noch ein Leitungszug
42 zu erkennen. Dieser ist nach außen offen und mündet unmittelbar im Saugraum des
obersten Schleuderrades 12.
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Das Gut wird in die obere Saugöffnung 44 jedes Schleuderrades 12
eingesaugt und radial nach außen geschleudert. Dort läuft es an der Innenseite des
Mantelrohres 14 axial nach unten in Richtung auf das nächstuntere Schleuderrad 12.
Hierbei gelangt es in den Wirkungsbereich der oberen Saugöffnung 44 dieses Schleuderrades
12 und wird in dieses angesaugt.
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Ist jedoch die hinter dem Auslaß 38 liegende Drossel ganz oder teilweise
geschlossen, ergibt sich ein Rückstau. Hierdurch wird der von jeder Saugöffnung
14 ausstrahlende Sog herabgesetzt. Das am Mantelrohr 14 nach unten strömende Gut
läuft dann nicht in die obere Saugöffnung 44 des nächsttieferen Schleuderrades 12
ein, sondern läuft wieder nach oben in Richtung auf die untere Saugöffnung 46 desjenigen
Schleuderrades
12, das es gerade verlassen hat. Dies bedeutet, daß das Gut erneut durch das gleiche
Schleuderrad durchgedrückt und dabei durchmischt und dispergiert wird.
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Dieser Vorgang wiederholt sich natürlich an jedem Schleuderrad; lediglich
das letzte Schleuderrad 12a ist hieran nicht beteiligt. Mit der Stellung der am
Auslaß 38 liegenden Drossel kann man somit die Verweilzeit und die Durchmischung
steuern.
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Auch vor dem Einlaß 36 liegt eine Drossel. Sperrt man nämlich die
hinter dem Auslaß 38 liegende Drossel, wirkt sich der Druck der vor der Dispergiervorrichtung
liegenden Pumpe oder einer sonstigen Einrichtung in voller Höhe auf die Dispergiervorrichtung
aus. Dies kann man durch gleichzeitiges Schließen der am Einlaß 36 liegenden Drossel
abmindern.
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Bei Betrieb der Dispergiervorrichtung herrscht unterhalb des Lagers
der Welle 10 und dessen Dichtung im Bereich des Leitungszuges 42 ein Unterdruck,
der durch den Sog der Schleuderräder 12 hervorgerufen wird. Dadurch wird die Flüssigkeit
von einem Eindringen in das Lager abgehalten. Lagerschäden werden verhindert.
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Aus F i g. 1 erkennt man, daß das Gut nach seiner Abwärts strömung
am Mantelrohr 14 anschließend nach innen umgelenkt wird und dann in gleichen Abständen
von der einen Saugöffnung 44 und der anderen Saugöffnung 46 liegt. Der sich bei
Schließen der am Auslaß 38 liegenden Drossel ergebende Stau wirkt sich so aus, daß
das Mischgut weder nach unten oder oben fließt, sondern sich im unteren Teil der
Schleuderräder 12 bewegt und einen Rundlauf ausführt, von der Saugöffnung 46, durch
die Prallelemente 34 zum Mantel 14, an diesem nach unten, einwärts und dann wieder
zur Saugöffnung 46. Dies wird in F i g. 1 an der Stelle durch die Pfeile angedeutet.
Liegt das Gut damit bei geschlossener Drossel mitten zwischen den Saugöffnungen
44 und 46, wird es in die Saugöffnung 46 einströmen. An beiden Öffnungen 44 und
46 herrscht an sich der gleiche Sog. Bei einem Stau wirkt sich dieser jedoch an
der tiefer liegenden Saugöffnung 44 zuerst aus und vermindert den dort herrschenden
Sog, so daß das Mischgut im Kreis läuft.
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Dadurch wird einwandfrei gewährleistet, daß das Mischgut zurück und
nicht weiter durch die Vorrichtung läuft. Durch diesen Vorgang entsteht am oberen
Wellenlager ein Sog, welcher ein Eindringen von Mischgut in das Lager ausschließt.
Da man in diesem Betriebszustand auch die vor dem Einlaß 36 liegende Drossel etwas
zugedreht hat, ist dieses Lager vollständig geschützt.
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Die links von der Mittellinie in F i g. 3 zur Hälfte gezeigte Ausbildung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung arbeitet genauso, wie dies oben beschrieben wurde.
Der einzige Unterschied liegt lediglich darin, daß diese Ausbildung von unten nach
oben saugt.
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Entsprechend ist das hier in der Strömungsrichtung an letzter Stelle
liegende Schleuderrad, nämlich das oberste Schleuderrad 12 b, so ausgebildet, daß
es nur in einer Richtung arbeitet. Weiter bildet hier das mit 38 bezeichnete Element
den Einlaß, während das mit 36 bezeichnete Element den Auslaß bildet. Hinter Einlaß
und Auslaß 36 und 38 liegt dann je eine Drossel.
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Die Fig. 2 bis 6 zeigen die verschiedenen Kreisringscheiben 20, 22
und 24, die gemeinsam mit den Schleuderrädern 12 auf die fliegende Welle 10 auf-
geschoben
und in das Mantelrohr 14 eingesetzt werden. F i g. 2 zeigt die Ringscheiben in der
Zusammenstellung, in der sie für die in F i g. 1 rechts von der Mittellinie gezeigte
Ausbildung verwendet werden.
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Die Ringscheiben 20, 22 und 24 bilden mit den Plättchen 32, die im
Betrieb die Funktion von Leitschaufeln übernehmen, ein Paket. In den von der Ringscheibe
22 und der Ringscheibe 24 umschlossenen Raum wird ein Schleuderrad 12 eingeschoben.
Dieses Paket wird dann geschlossen auf die fliegende Welle 10 aufgesetzt bzw. mit
dieser in das Mantelrohr 14 eingeschoben. Die jeweils obere Ringscheibe 24 bildet
die Auflage für die jeweils untere Ringscheibe 20 des nächstoberen Pakets. Bei einem
solchen in Fig.2 gezeigten Paket besteht ein freier Raum zwischen den beiden Ringscheiben
22 und 20, der jeweils unter einem Schleuderrad 12 liegt. Dies entspricht der Darstellung
in der rechten Hälfte von F i g. 1. In der linken Hälfte von Fig. 1 liegen die Verhältnisse
umgekehrt. Dort befindet sich der freie Raum oben, und das zwischen den Ringscheiben
22 und 24 eingeschlossene Schleuderrad 12 liegt unten.
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Damit wird ohne weiteres verständlich, daß das in F i g. 2 gezeigte
Paket auch für die links in F i g. 1 gezeigte Ausbildung verwendet werden kann.
Hierzu muß das Paket lediglich um 1800 gedreht werden, so daß die Ringscheibe 20
oben und die Ringscheibe 24 unten liegt.
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Die Ringscheiben 20, 22 und 24 werden in den F i g. 4 bis 6 im einzelnen
gezeigt. Mit den in F i g. 3 gezeigten Plättchen oder Leitschaufeln 32 werden sie
zusammengefügt. Die an deren Enden vorgesehenen Vierkante 50 werden in die Bohrungen
54 eingesteckt, die die F i g. 4 und 6 zeigen. Die Ringscheibe 22 besitzt keine
Bohrungen. Dagegen weist diese Einschnitte 54 auf, in die die Plättchen 32 eingeschoben
werden. Die in jeder Ringscheibe vorgesehenen größeren Bohrungen 48 dienen zum Durchstecken
der in F i g. 1 gezeigten längsverlaufenden Stangen 26.
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Man erkennt, daß das Zusammensetzen der drei Ringscheiben, der Plättchen
oder Leitschaufeln 32 und das Einschieben eines Schleuderrades 12 zwischen je zwei
Ringscheiben sehr einfach auszuführen ist. Eine solche Einheit stellt dann ein in
sich geschlossenes Ganzes dar, das leicht auf die fliegende Welle 10 aufzuschieben
und in das Mantelrohr 14 einzusetzen ist. Dabei spielt es keine Rolle, ob die in
F i g. 1 rechts oder links dargestellte Ausbildung aufgebaut werden soll.