DE1245263B

DE1245263B - Centrifugal machine for the treatment of liquid-solid mixtures

Info

Publication number: DE1245263B
Application number: DED37822A
Authority: DE
Inventors: Hans Rappold
Original assignee: SUPRATON CLEMENS AUER DEUTSCHE
Current assignee: SUPRATON CLEMENS AUER DEUTSCHE
Priority date: 1961-12-30
Filing date: 1961-12-30
Publication date: 1967-07-20

Description

Kreiselmaschine zur Behandlung von Flüssigkeits-Feststoffgemischen Die Erfindung betrifft eine Kreiselmaschine zur Behandlung von Flüssigkeits-Feststoffgemischen, wie Kolloidmühlen, Dispergier- sowieHomogenisierungsmaschinen, deren Rotor fliegend auf einer gegen das Gehäuse durch Stopfbuchse od. dgl. abgedichteten Antriebswelle angeordnet und mit im Zwischenraum zwischen der Rotorrückseite und dem Gehäuse umlaufenden Hilfsförderelementen versehen ist, welche eine nahe der Welle zugeführte Sperrflüssigkeit durch den Spalt am Rotorumfang in den Druckraum der Maschine drücken.Centrifugal machine for the treatment of liquid-solid mixtures The invention relates to a centrifugal machine for the treatment of liquid-solid mixtures, such as colloid mills, dispersing and homogenizing machines, the rotor of which is flying on a drive shaft sealed against the housing by a stuffing box or the like arranged and rotating in the space between the rear of the rotor and the housing Auxiliary conveying elements is provided, which a barrier liquid supplied near the shaft Press through the gap on the rotor circumference into the pressure chamber of the machine.

Derartige Maschinen sind an den Wellendichtungen im besonderen Maße vom Verschleiß betroffen. Besonders bei hochtourigen Maschinen ist es bisher nicht gelungen, eine genügende Dauerbetriebssicherheit zu erreichen.Such machines are particularly important on the shaft seals affected by wear and tear. So far, it has not been particularly true for high-speed machines succeeded in achieving sufficient long-term operational reliability.

Diese Maschinen weisen eine in einem geschlossenen oder offenen Gehäuse rotierende, auf einer Seite mit Werkzeugen oder Strömungsschaufeln bestückte Scheibe auf. In der Regel ist die Scheibe auf der der Arbeitsseite abgekehrten Rückseite fliegend auf einer mit dem Rotor verbundenen Welle gelagert. Die Rückseite der Scheibe bildet mit dem Gehäuse einen Spalt (Labyrinthdichtung).These machines have an in a closed or open case rotating disc equipped with tools or flow blades on one side on. As a rule, the disc is on the back facing away from the working side cantilevered on a shaft connected to the rotor. The back of the disc forms a gap with the housing (labyrinth seal).

Den Kreiselmaschinen ist eigen, daß sie als Strömungsmaschinen behandelt werden können. Auch die nicht oder nicht nur zum Fördern von Suspensionen bestimmten Maschinen haben im allgemeinen eine hydraulische Charakteristik ähnlich der von Kreiselpumpen. Der in den Kreiselmaschinen entstehende Druck belastet je nach Ausführung des Spaltes mehr oder weniger die Abdichtung zwischen Welle und Gehäuse.It is characteristic of the gyroscopic machines that they are treated as flow machines can be. Even those not or not only intended for pumping suspensions Machines generally have hydraulic characteristics similar to that of Centrifugal pumps. The pressure generated in the centrifugal machines is a burden depending on the design of the gap more or less the seal between the shaft and the housing.

Betriebserfahrungen und Versuche haben gezeigt, daß auch dann, wenn die Dichtung zunächst absolut leckwasserdicht ist, feste Stoffteilchen aus den verarbeiteten Suspensionen im Laufe des Betriebes bis zur Dichtung wandern. Im Spalt stellt sich eine Eigenströmung ein. Längs der Gehäusewand fließt eine dünne Flüssigkeitsschicht von außen zur Welle. An der Wand der rotierenden Scheibe stellt sich eine entgegengesetzt gerichtete Strömung ein. Mit der Flüssigkeit längs der Gehäusewand gelangen Feststoffteilchen in den Gehäuseraum vor der Dichtung und klemmen sich zwischen Welle und Dichtung ein. Je nach Größe und stofflicher Eigenart der Teilchen wird dadurch die Dichtung bei den bekannten Kreiselmaschinen über kurz oder lang zerstört.Operating experience and tests have shown that even if the seal is initially absolutely leakproof, solid particles from the processed Suspensions migrate to the seal in the course of operation. In the gap arises a natural flow. A thin layer of liquid flows along the housing wall from the outside to the shaft. On the wall of the rotating disk one is opposite directed flow. Solid particles get along with the liquid along the housing wall into the housing space in front of the seal and clamp between the shaft and seal a. Depending on the size and material characteristics of the particles, this creates the seal destroyed in the known gyroscopic machines sooner or later.

Es ist zwar unter gewissen Umständen möglich, in den Gehäuseraum vor der Wellenabdichtung ständig eine solche Menge Reinwasser od. dgl. mit erhöhtem Druck einzuleiten, daß ein Eindringen von Feststoffteilchen aus dem Arbeitsraum der Maschine verhindert wird. Die damit verbundene Verdünnung der Behandlungsflüssigkeit ist aber in vielen Fällen unzulässig. Nachteilig ist dabei ferner, daß die Wellendichtung im Betrieb dauernd mindestens mit dem vollen Arbeitsdruck der Maschine belastet wird.It is possible under certain circumstances to enter the housing space the shaft seal constantly od such an amount of pure water. Like. With increased Initiate pressure that penetration of solid particles from the working space the machine is prevented. The associated dilution of the treatment liquid but is inadmissible in many cases. Another disadvantage is that the shaft seal continuously loaded with at least the full working pressure of the machine during operation will.

Es ist bereits eine Kreiselpumpe mit Hilfsförderelementen bekanntgeworden, die auf der Rückseite des Rotors in dem Zwischenraum zwischen diesem und dem Pumpengehäuse angeordnet sind. Die Hilfsförderelemente sollen dazu dienen, eine in den erwähnten Zwischenraum nahe der Rotorwelle zugeführte Sperrflüssigkeit so unter erhöhten Druck zu setzen, daß ein Eindringen der Förderflüssigkeit in den Zwischenraum verhindert wird. Die Hilfsförderelemente bestehen hierbei aus Rippen, die an der Rückseite des Rotors ausgebildet sind. Diese bekannte Anordnung hat jedoch wesentliche Nachteile, insbesondere in Verbindung mit einem Gerät zur Behandlung von Flüssigkeits-Feststoffgemischen, zwecks Feinzerkleinerung bzw. Emulgierung oder Dispergierung. Bei diesen Kreiselmaschinen kommt es in erster Linie darauf an, daß die Arbeitswerkzeuge, die teils am Rotor und teils am Stator sitzen, ständig einen bestimmten Abstand voneinander haben. Hierzu bedarf es einer entsprechenden axialen Nachstellung des Rotors gegenüber dem Gehäuse. Der Verschleiß an den Arbeitswerkzeugen, namentlich an deren Stirnflächen, ist beträchtlich. Hieraus folgt, daß bei der bekannten Ausführungsform der Abstand der Hilfsförderschaufeln von der feststehenden Gehäusewand Veränderungen unterworfen ist, die mit einer entsprechenden Abnahme der Förderleistung des Hilfsförderelementes einhergehen.A centrifugal pump with auxiliary delivery elements has already become known, the one on the back of the rotor in the space between it and the pump housing are arranged. The auxiliary conveying elements are intended to serve one in the mentioned Intermediate space near the rotor shaft supplied sealing liquid so under increased pressure to set that prevents penetration of the pumped liquid into the space will. The auxiliary conveying elements consist of ribs on the back of the rotor are formed. However, this known arrangement has significant disadvantages, especially in connection with a device for the treatment of liquid-solid mixtures, for the purpose of fine comminution or emulsification or dispersion. With these gyroscopes It is primarily important that the work tools, some of which are attached to the rotor and sometimes sit on the stator, always have a certain distance from each other. This requires a corresponding axial readjustment of the rotor in relation to it the housing. The wear and tear on the work tools, in particular on their end faces, is considerable. It follows that in the known embodiment the distance the auxiliary conveyor blades from the fixed housing wall are subjected to changes is that with a corresponding decrease in the delivery rate of the auxiliary delivery element accompanied.

Es ist weiterhin bekannt, starre Hilfsförderelemente an einem Ringkörper vorzusehen. Diese Hilfsförderelemente sind ebenfalls als Schaufeln ausgebildet, die mit der feststehenden Gehäusewand zusammenwirken. Bei dieser bekannten Ausführung würden, wenn sie auf Kreiselmaschinen gemäß der vorliegenden Gattung übertragen würden, die selben Nachteile bei einer axialen Verstellung des Rotors auftreten, wie sie vorstehend erwähnt wurden.It is also known to have rigid auxiliary conveying elements on an annular body to be provided. These auxiliary conveying elements are also designed as blades, which cooperate with the fixed housing wall. At this known execution would if they were on gyroscopes according to the present Type would be transferred, the same disadvantages with an axial adjustment of the Rotors occur as mentioned above.

Es ist ferner eine Wellenspaltabdichtung für Kreiselpumpen, Kreiselkompressoren, Rührer u. dgl. mit einem Hilfsförderrad bekanntgeworden, bei welcher ein Leckverlust der Füllung eines besonderen Behälters durch eine Förderflüssigkeit ausgeglichen werden soll, die durch einen Spalt und eine Dichtung in den Bewegungsraum des Hilfsförderrades eintritt. Hierbei sollen schleißend wirkende Bestandteile der Förderflüssigkeit, gegebenenfalls in dem besonderen Behälter, zum Absetzen gebracht werden.It is also a shaft gap seal for centrifugal pumps, centrifugal compressors, Agitators and the like have become known with an auxiliary feed wheel in which there is a leakage loss the filling of a special container compensated by a delivery liquid through a gap and a seal in the movement space of the auxiliary conveyor wheel entry. In this case, abrasive components of the pumped liquid should if necessary in the special container, are brought to settle.

Von diesem Stand der Technik ausgehend, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Kreiselmaschine zu schaffen, bei welcher eine dauerhafte Abdichtung des Wellendurchtrittes erzielt wird, wobei diese auch bei Nachstellen infolge Verschleißes der Arbeitswerkzeuge nicht beeinträchtigt wird.Proceeding from this prior art, the object of the invention is based on creating a gyroscope with which a permanent seal of the shaft passage is achieved, this also with readjustment due to wear the work tools are not impaired.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß an der Rotorrückseite gleichachsig zur Rotorachse ein im Querschnitt U-förmiger Ringkörper mit achsparallelen Schenkeln lösbar befestigt ist, in dessen innerem Schenkel radiale, als Hilfsförderkanäle dienende Bohrungen angeordnet sind, und beide Schenkel je eine Labyrinthdichtung beiderseits der von ihnen gebildeten ringförmigen Rinne des Ringkörpers mit entsprechenden ringförmigen Leisten des Gehäuses bilden.According to the invention this is achieved in that on the rotor back coaxially to the rotor axis a cross-sectionally U-shaped ring body with axially parallel Legs is releasably attached, in the inner leg radial, as auxiliary conveying channels serving holes are arranged, and both legs each have a labyrinth seal on both sides of the annular groove formed by them of the ring body with corresponding form annular strips of the housing.

Durch die radialen Förderkanäle an der Rückseite des Rotors wird bei umlaufendem Rotor Sperrflüssigkeit aus dem Gehäuseraum vor der Wellenabdichtung angesaugt und unabhängig vom Wasserdruck in diesem Gehäuseraum in dem unmittelbar in den Arbeitsraum der Maschine sich öffnenden Gehäuseraum an der Außenseite des ringförmigen Rotoransatzes ein Überdruck erzeugt, der gleich oder soviel größer als der Überdruck im Arbeitsraum ist, daß nur die der zugeführten Menge Sperrwasser entsprechende Flüssigkeitsströmung zum Arbeitsraum möglich ist. Auf diese Weise wird somit ein Eindringen von Feststoffteilchen aus dem Arbeitsraum der Maschine in den daran angrenzenden Gehäuseraum verhindert. Der mit einer sehr geringen Menge Sperrwasser zu beschickende Gehäuseraum vor der Wellendichtung bleibt also mit Sicherheit frei von schädlichen Verunreinigungen. Weiterhin wird erreicht, daß man den Rotor bzw. dessen Welle axial verstellen kann, ohne daß die Förderwirkung der Kanäle oder die Abdichtung der Labyrinthdichtungen beeinträchtigt wird. Die für den Erfindungsgegenstand charakteristische Ausführung der Hilfsfördereinrichtung und Abdichtung in Gestalt eines besonderen Ringkörpers ergibt die Möglichkeit, die Förderkanäle in einem einfachen Arbeitsgang, nämlich durch Bohren des Ringkörpers herzustellen.The radial conveying channels at the rear of the rotor are used for rotating rotor, barrier fluid from the housing space in front of the shaft seal sucked in and independent of the water pressure in this housing space in the immediate housing space on the outside of the machine opening into the working area of the machine annular rotor attachment generates an overpressure that is equal to or so much greater than the overpressure in the working space is that only that of the supplied amount of sealing water corresponding liquid flow to the work area is possible. In this way This means that solid particles can penetrate from the working area of the machine in the adjoining housing space. The one with a very small amount Sealing water to be charged housing space in front of the shaft seal therefore remains with certainty free from harmful impurities. It is also achieved that the rotor or whose shaft can be adjusted axially without affecting the conveying effect of the channels or the sealing of the labyrinth seals is impaired. The one for the subject of the invention characteristic design of the auxiliary conveyor and sealing in shape a special ring body gives the possibility of the conveyor channels in a simple Operation, namely to produce by drilling the ring body.

Eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes ist auf der Zeichnung teils im Schnitt und teils in Seitenansicht dargestellt. In der Zeichnung ist mit 1 der Läufer einer Kreiselmaschine 2 bezeichnet, der auf einer in einem Lager 4 gelagerten Welle 3 fliegend angeordnet ist. Die Flüssigkeits-Feststoffsuspension tritt durch einen Ansaugstutzen 5 ein, durchströmt die Zwischenräume zwischen den Arbeitswerkzeugen 6 und gelangt in ein Spiralgehäuse 7 mit Auslaß 7'.A preferred embodiment of the subject invention is on the drawing shown partly in section and partly in side view. In the drawing is designated with 1 of the rotor of a gyroscope 2, which is on one in one Bearing 4 mounted shaft 3 is cantilevered. The liquid-solid suspension enters through an intake 5, flows through the spaces between the Working tools 6 and enters a spiral housing 7 with outlet 7 '.

Durch eine Leitung 8 läuft Sperrflüssigkeit einem Raum 9 zu, der durch eine Wellendichtung 10 am Durchtritt der Welle 3 nach außen abgedichtet ist. Die Dichtung 10 ist nicht druckbelastet, da der Zulauf des Sperrwassers aus der Zuleitung 8 praktisch drucklos erfolgen kann.Through a line 8, sealing liquid runs to a space 9, which passes through a shaft seal 10 is sealed to the outside at the passage of the shaft 3. the Seal 10 is not pressure-loaded, since the inlet of the sealing water from the supply line 8 can be done practically without pressure.

Aus dem Raum 9 wird das Sperrwasser durch Radialkanäle 11, welche in einem ringförmigen Ansatz 16 an der Rückseite des Rotors angeordnet sind, in einen Ringraum 12 gefördert. Durch geeignete Wahl des Radius der Austrittskanten der Kanäle 11 wird erreicht, daß im Raum 12 gegenüber dem Arbeitsraum 7 ein gewisser Flüssigkeitsüberdruck herrscht. Durch das Labyrinth 13 fließt dann laufend eine geringe steuerbare Menge Sperrflüssigkeit in den Raum 7, so daß keine Feststoffteilchen in den Ringraum 12 gelangen können. Somit ist die Dichtung 10 sicher gegen die Einwirkung von Festteilchen geschützt.The sealing water is conveyed from the space 9 through radial channels 11, which are arranged in an annular projection 16 on the rear side of the rotor, into an annular space 12. By suitable choice of the radius of the outlet edges of the channels 11 it is achieved that in the space 12 with respect to the working space 7 there is a certain excess liquid pressure. A small controllable amount of barrier fluid then flows continuously through the labyrinth 13 into the space 7, so that no solid particles can get into the annular space 12. The seal 10 is thus reliably protected against the effects of solid particles.

Durch das Labyrinth 14 gelangt ebenfalls etwas. Sperrwasser aus dem Ringraum 12 in den Raum 9, das aber sofort wieder zurückgefördert wird. Es kann sich also im Raum 9 nicht der Druck wie im Raum 12 einstellen. Vielmehr herrscht im Raum 9 nur der Druck der Sperrwasserzuleitung.Something is also coming through the labyrinth 14. Sealing water from the Annular space 12 into space 9, which is, however, returned immediately. It can So the pressure in room 9 does not set in as in room 12. Rather, it prevails in space 9 only the pressure of the sealing water supply line.

Claims

Claims: Centrifugal machine for the treatment of liquid solids, such as colloid mills, dispersing and homogenizing machines, the rotor of which is arranged sweeping on a drive shaft sealed against the housing by a stuffing box or the like and is provided with auxiliary conveying elements rotating in the space between the rear of the rotor and the housing, which press a sealing liquid supplied near the shaft through the gap on the rotor circumference into the pressure chamber of the machine, characterized in that an annular body (16) of U-shaped cross-section with axially parallel legs is detachably attached to the rear of the rotor coaxially to the rotor axis, in its interior Legs radial bores (11) serving as auxiliary conveying channels are arranged and both legs each form a labyrinth seal (13 or 14) on both sides of the ring-shaped channel (12) of the ring body formed by them with corresponding ring-shaped strips of the housing. Documents considered: German Patent No. 550 388; German interpretative document No. 1098 364; British Patent No. 150 460.