DE1287562B - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Turbinenmischer, bestehend aus einer um eine Mittelsdheibe drehbaren ■ Tragscheibe und mehreren am Rand der Tragscheibe angebrachten Schaufeln. Der Turbinenmischer dient zum Herstellen von Mischungen, zum Lösen, Homogenisieren, Emulgieren, Dispergieren u. dgl. von festen Körpern oder Gasen in Flüssigkeiten. Er ist für verschiedene Konzentrationen und Viskositäten brauchbar.

Die bekannten Mischer dieser Art arbeiten ent- ίο weder mit geringer Drehzahl, wobei dann die Schaufeln einen großen Teil des Behandlungsraumes überstreichen müssen, oder sie arbeiten mit höherer Drehzahl, wobei dann die Schaufehl zwar nur einen kleinen Teil des Innenraums des Mischgefäßes erfassen, dafür aber eine Zirkulationsströmung in dem Mischgefäß erzeugen, so daß der gesamte Inhalt dieses Gefäßes nacheinander mit den Schaufeln des Mischers in Berührung kommt.

Mit solchen Mischern kann man bei einer bestimmten Viskosität des Behandlungsgutes und bei bestimmten Abmessungen des Mischers und des Behandlungsgefäßes gute Ergebnisse erhalten. Für ein Mischgut mit anderer Viskosität oder für Mischer mit anderen Abmessungen oder auch für Gefäße verschiedener Größe erhält man nur unbefriedigende Ergebnisse. Dies ist insbesondere deshalb von Bedeutung, weil sich selbst während einer Behandlung die Eigenschaften des Mischgutes, vor allem dessen Viskosität ändert, z. B. zunächst zunimmt und dann bei längerer Behandlung wieder abnimmt. Man kann sich bei einer Erhöhung der Viskosität zwar dadurch helfen, daß man das" Volumen des Behandlungsgefäßes vermindert oder den Turbinenmischer gegen einen anderen mit geringeren Ausmaßen auswechselt oder die Rotationsgeschwindigkeit erhöht oder schließlich, was jedoch nur als Notlösung zu betrachten ist, die Viskosität durch Veränderung der Mischung reduziert. Alle diese Maßnahmen sind jedoch umständlich und unpraktisch. Wenn sich die Viskosität während der Behandlung vermindert, dann besteht die Gefahr einer Wirbelbildung, was zwar vermittels eines Getriebes durch Reduzierung der Drehzahl des Turbinenmischers ausgeglichen werden kann, jedoch wird dadurch gleichzeitig die Umfangsgeschwindigkeit vermindert, wodurch der Wirkungsgrad unerwünscht erniedrigt wird.

Schwierigkeiten treten bei den bekannten Mischern auch dann auf, wenn, was in der Industrie häufig vorkommt, verschiedene Volumina einer Mischung unter ähnlichen Bedingungen hergestellt werden sollen. Die Verwendung verschiedener Gefäße ist dann häufig mit ein und demselben Turbinenmischer nicht möglich, so daß man für jede Gefäßgröße einen eigenen Turbinenmischer benötigt. · - -55'

Diese Nachteile werden bei einem Turbinenmischer der eingangs beschriebenen Gattung gemäß der Erfindung dadurch beseitigt, daß jede Schaufel mit einer mit Zähnen oder Nocken versehenen zentralen Stellscheibe im Eingriff steht und bei einer relativen Drehung der Stellscheibe gegen die Tragscheibe in Radialrichtung verschoben oder um eine senkrecht zur Tragscheibe verlaufende Achse gedreht wird. Hierdurch wird erreicht, daß die Schaufeln des Turbinenmischers bequem während des Stillstandes des Mischers oder während des Laufes verstellt werden können. Auf diese Weise ist nicht nur eine Anpassung an die sich während des Betriebes ändernde Viskosität möglich, sondern der Turbinenmischer kann auch nach einfacher Verstellung für Gefäße verschiedener Größe verwendet werden. Die Verwendung eines Getriebes oder eines Geschwindigkeitsreglers ist dabei nicht mehr erforderlich.

Ein weiterer Vorteil des gemäß der Erfindung ausgebildeten Turbinenmischers besteht auch noch darin, daß die Schaufeln, die dem stärksten Verschleiß durch Abrieb oder Korrosion ausgesetzt sind, leicht auswechselbar sind und daher bei Abnutzung schnell ersetzt werden können.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert, in der

F i g. 1 schematisch ein Mischgerät darstellt, bei dem der Turbinenmischer von oben in das Gefäß eingeführt ist;

Fi g. 2 zeigt eine andere Ausführungsform, bei der die Achse durch den Boden des Behandlungsgefäßes geführt ist;

Fig. 3 zeigt einen mit einer gezahnten Stellscheibe versehenen Turbinenmischer, bei dem alle Schaufeln gleichzeitig verstellt werden können:

F i g. 4 ist in Schnitt durch den in F i g. 3 gezeigten Turbinenmischer;

Fig. 5 zeigt die Einzelteile eines mit zwei Stellscheiben ausgerüsteten Turbinenmischers in einer auseinandergezogenen Darstellung;

F i g. 6 zeigt einen ähnlich ausgebildeten Turbinenmischer in auseinandergezogener Darstellung, bei dem jedoch die Stellscheibe mit Radialschlitzen versehen ist;

F i g. 7 zeigt eine Stellscheibe mit gekrümmten oder winkligen, vom Außenrand ausgehenden Schlitzen;

Fig. 8 zeigt eine auseinandergezogene Ansicht eines Turbinenmischers, mit Verspannung von oben, wobei im oberen Teil ein Schnitt nach der Linie 8/2 durch den Nabenteil dargestellt ist;

F i g. 9 zeigt einen Schnitt durch eine Ausführungsform, bei der die Stellscheibe mit einem über die Welle geschobenen Rohr verbunden ist;

F i g. 10 bis 17 zeigen verschiedene Schaufelformen;

Fig. 18 bis 26 zeigen Doppelschaufeln, bei denen die Verbindungsachse an der unteren Schaufel fest angeordnet und in die obere Schaufel eingesteckt werden kann. Bei Fi g. 26 hat nur die obere Schaufel eine zur Tragscheibe senkrechte Fläche;

Fig. 27 bis 35 zeigen Doppelschaufeln, die durch Achsen fest verbunden sind;

Fig. 36 stellt einen vereinfachten Turbinenmischer dar, bei dem die Stellplatten nur als schmale Radialplatten ausgebildet sind.

Bei dem in Fig. 1 gezeigten Mischgerät treibt ein Motor 1 über einen Treibriemen 2 die Welle 3 des Turbinenmischers 4 an, der von oben in einen Behälter 5 eingeführt ist. Der Verlauf der beim Betrieb auftretenden Zirkulationsströmung ist durch gestrichelte Pfeile angedeutet. Die Welle 3 des Mischers muß nicht notwendigerweise senkrecht eingeführt werden, sondern sie kann auch mit der Senkrechten einen Winkel bilden.

Fig. 2 zeigt ein entsprechendes Gerät, bei dem jedoch die Welle von unten, durch den Boden des Gefäßes 5 eingeführt ist.

F i g. 3 zeigt in einer Ansicht schräg von oben einen gemäß der Erfindung ausgebildeten Turbinenmischer, wobei eine Welle mit einem nabenförmigen Körper verbunden ist, an den sich eine außen gezahnte Stell-

scheibe anschließt, unter der eine Tragscheibe mit größerem Durchmesser sitzt, an deren Rand eine Reihe von Schaufeln, abwechselnd oben und unten drehbar gelagert ist. Unter dieser Tragscheibe ist, was aus dem Schnitt nach F i g. 4 deutlich erkennbar ist, eine weitere Stellscheibe vorgesehen, die zur Verstellung der unten an der Tragscheibe befestigten Schaufeln dient. Die beiden Stellscheiben und die Tragscheibe werden von unten mittels einer Schraube an der Welle gehalten. Die Ausbildung von Tragscheibe und Stellscheibe ist besser aus der auseinandergezogenen Ansicht der Fig. 5 erkennbar, und man sieht, daß am unteren Ende der Welle B ein Innengewinde K vorgesehen ist, in das die Schraube / eingedreht werden kann. Die Welle B ist mit dem nabenförmigen Körper A vermittels eines Keiles C verkeilt. An der Basisfläche des konischen, nabenförmigen Körpers sind zwei Bohrungen M und M' mit Innengewinde vorgesehen, in die Stifte L und L' eingesetzt sind. Die obere Stellscheibe D und die untere Stellscheibe D' sind außen gezahnt und weisen außer der Mittelbohrung noch zwei bogenförmige Schlitze Q und Q' auf, die konzentrisch zum Mittelpunkt der Scheibe angeordnet sind. Weiterhin sind noch in jeder Stellscheibe zwei Rundlöcher angebracht, denen in der Tragscheibe bogenförmige Schlitze O und O' entsprechen, während den bogenförmigen Schlitzen Q und Q der Stellscheiben Rundlöcher P und P' in der Tragscheibe entsprechen. Längs des Umfanges der Tragscheibe E sind Bohrungen H vorgesehen, in die Achsen G der Schaufeln F eingesetzt werden können. Beim Zusammensetzen des Turbinenmischers werden die Stellscheiben und die Tragscheibe auf die Stifte L und V geschoben, und dann wird der nabenartige Teil /, der die Bohrungen Γ und T besitzt, auf die Stifte aufgesetzt und das Ganze mit der Schraube / verspannt. Man ersieht aus der Fig. 5, daß die StellscheibenD und D' wegen der schlitzförmigen Ausbildung der Öffnungen Q und Q' relativ zum nabenartigen Körper A verdrehbar sind.

Der in F i g. 6 gezeigte Turbinenmischer entspricht weitgehend dem Turbinenmischer der F i g. 5, jedoch ist hier die Tragscheibe £ in anderer Weise ausgebildet. Von der Mittelöffnung P" gehen die Öffnungen Q" strahlenförmig aus, oder sie sind am Ende, wie bei H angedeutet, im Winkel zur Radialrichtung umgebogen. Diese Form der Tragscheibe ermöglicht das Einsetzen von Doppelschaufeln, bei denen die Achse G fest mit einer oberen und unteren Schaufel verbunden ist. An Stelle einer Doppelschaufel kann jedoch hier auch eine einfache Schaufel eingesetzt werden, wobei dann die zweite Schaufel nur als Scheibe ausgebildet ist. Das Einsetzen dieser Doppelschaufeln erfolgt dann so, daß diese Doppelschaufeln in die Mittelöffnung P" eingeführt und dann in einem der Radialschlitze so weit nach außen geschoben werden, bis die Achse G den Rand des Schlitzes erreicht. Dann wird der Turbinenmischer zusammengesetzt und die Schraube 7 angezogen. Bei einer relativen Verstellung der Stellscheiben gegen die Tragscheibe werden dann sämtliche Schaufeln gleichzeitig um ihre Achse gedreht. Die Stellung der Schaufelachse bezüglich der beiden Kanten der Schaufel, ausgehend von einer Lage der Schaufel senkrecht zu einem Radius des Turbinenmischers durch die Achse dieser Schaufel ist nicht ohne Bedeutung. Liegt die Schaufelachse z. B. in der in Drehrichtung des Turbinenmischers hinteren Kante, dann führt ein Verschwenken der Schaufel aus dieser Lage in diesem Drehsinne zwar zu einer Vergrößerung der aktiven Schaufeloberfläche, nicht aber zu einer Vergrößerung des von der Schaufel durchlaufenen äußersten Durchmessers. Liegt aber die Schaufelachse in der in Drehrichtung des Turbinenmischers vorderen Kante, dann führt ein Verschwenken der Schaufel in diesem Drehsinne sowohl zu einer Vergrößerung der aktiven

ίο Schaufeloberfläche als auch zu einer Vergrößerung des von der Schaufel durchlaufenen äußersten Durchmessers.

In Fig. 7 sind weitere Ausführungsformen von Schlitzen dargestellt, wobei diese Schlitze am Außenrand der Tragscheibe E beginnen, zunächst etwa radial nach innen und dann im Winkel oder gekrümmt zur Anfangsrichtung verlaufen, so daß eine Doppelschaufel vom Rand her eingesetzt werden kann.
In F i g. 8 ist eine Ausführungsform der Erfindung

2D dargestellt, bei der auf der Welle B verschiebbar eine Nabe/1 sitzt, die zentral unten mit einer Gewindebohrung K versehen ist, in die die Schraube/ eingeschraubt werden kann. Parallel zu dieser Gewindebohrung sind zwei Aussparungen vorgesehen, die die

as Keile R und R' aufnehmen können. Diese Keile haben unten stabförmige Fortsätze, die bei zusammengebautem Mischer durch die Mittelöffnungen der Stellscheibe D und der Tragseheibe E in Rundlöcher der Unterlagsscheibe / führen. Die Mittelöffnung der Stellscheibe D ist so ausgebildet, daß die Verlängerungsstäbe der Keile R und R' innerhalb gewisser Grenzen eine Relativdrehung der Stellscheibe D zur Tragscheibe E erlauben. Die Tragscheibe E ist mit einer großen Mittelöffnung und Radialschlitzen ausgestattet, so daß Doppelschaufeln eingeführt werden können. Unter dieser Tragscheibe E ist eine Unterlagsscheibe I angeordnet, die in der Mitte eine nabenartige Platte aufweist, von der Radialrippen nach außen führen, die in ihrer Form etwa den Schlitzen der Tragscheibe E entsprechen.

F i g. 8 zeigt im Schnitt längs der Linie 8/2-8/2, daß die Keile R ein gewisses Spiel für eine begrenzte Drehbewegung der Unterlagsscheibe / besitzen, so daß diese Unterlagsscheibe / zusammen mit der Tragscheibe E relativ zur Stellscheibe D gedreht werden können, wenn diese Scheibe D durch Stifte L und L' mit der Nabe A verbunden ist.

Fig. 9 zeigt eine Ausführungsform, bei der nur eine obere Stellscheibe verwendet wird, die mit einem auf der Welle frei drehbaren Rohr verbunden ist, so daß die Einstellung durch eine relative Verdrehung des Rohres gegen die Welle vorgenommen werden kann. Eine solche Einstellung kann sowohl während des Stillstandes als auch während des Laufes des Turbinenmischers vorgenommen werden, wobei dann an sich bekannte Verstelleinrichtungen verwendet werden.

In den F i g. 10 bis 17 sind verschiedene Schaufelformen dargestellt und in den Fig. 18 bis 26 entsprechende Doppelschaufeln, wobei jedoch die

6a Fig. 26 insofern von den Fig. 18 bis 25 abweicht, als hier an Stelle der unteren Schaufel nur eine einfache Platte verwendet wird. Bei den Fig. 18 bis 26 ist die Achse G jeweils fest mit der unteren Schaufel verbunden, und die obere Schaufel kann auf diese Achse aufgesteckt werden. In den Fig. 27 bis 35 sind ebenfalls Doppelschaufeln dargestellt, wobei hier jedoch die Achse jeweils fest mit den beiden Schaufeln verbunden ist, so daß diese Doppelschaufeln der

F i g. 27 bis 35 nur dann verwendet werden können, wenn die Tragplatte mit Mittelöfinung und Radialschlitzen oder mit von außen beginnenden Schlitzen ausgestattet ist.

Fig. 36 zeigt eine besondere Ausführungsform, die grundsätzlich den bisher beschriebenen entspricht, wobei jedoch an Stelle kreisförmiger Stellplatten und Tragplatten nur schmale Platten verwendet werden. Bei dieser Ausführungsform können nur zwei Schaufeln oder zwei Doppelschaufehl verwendet werden.

Die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsformen können noch in verschiedener Weise variiert werden, ohne daß man den Rahmen der Erfindung verläßt. So kann es beispielsweise in manchen Fällen zweckmäßig sein, wenn man die Schaufeln am Rand der Tragscheibe in fester Lage anschraubt, was insbesondere dann empfehlenswert ist, wenn man es mit einem stark abreibenden Behandlungsgut zu tun hat, weil dann die Schaufeln abgenutzt sind, bevor eine Verstellung erforderlich ist. Nach Abnutzung der Schaufehl werden dann neue Schaufehl in gewünschter Lage auf die Stellscheibe aufgeschraubt.

An Stelle der in der Zeichnung dargestellten, außen mit Zähnen versehenen Stellscheiben können natürlich auch Stellscheiben verwendet werden, die an Stelle _3S der Zähne Nocken aufweisen. Die Ausbildung der Stellscheiben mit Nocken ist insbesondere dann günstig, wenn man bei einer Verstellung den Winkel zwischen Schaufel und Tangente unverändert lassen will, jedoch die ganze Schaufel radial zur Drehachse hin oder von der Drehachse weg verschieben will.

Die Achsen, mit denen die Schaufeln gehalten oder Doppelschaufehl miteinander verbunden werden, müssen nicht notwendigerweise zylindrisch sein, sondern sie können im Querschnitt auch viereckig, hexagonal oder in anderer Weise geformt sein. Bei Tragscheiben mit radialen Schlitzen können dann die Enden dieser Schlitze eine der Form der Achse angepaßte Form haben, so daß, je nach dem Einsetzen der Schaufeln, bestimmte, genau definierte Winkellagen zwischen Schaufel und Tangente eingenommen werden können.

Der Turbinenmischer kann auch so ausgebildet sein, daß die Scheiben ein flüssigkeitsdichtes Gehäuse bilden, wobei die Verstellung dann zweckmäßig vermittels eines Rohres vorgenommen wird, wie dies in Fig. 9 gezeigt ist, wobei das Rohr so weit hochgezogen ist, daß auch von oben keine Flüssigkeit in das abgeschlossene Gehäuse eindringen kann.

Es können natürlich auch Kombinationen der verschiedenen Ausführungsformen verwendet, insbesondere schwenkbare und feste Flügel gleichzeitig bei einem Turbinenmischer eingesetzt werden.

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Turbinenmischer, bestehend aus einer um eine Mittelscheibe drehbaren Tragscheibe und

mehreren am Rand der Tragscheibe angebrachten Schaufeln, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schaufel (F) mit einer mit Zähnen oder Nocken versehenen zentralen Stellscheibe (D) im Eingriff steht und bei einer relativen Drehung der Stellscheibe gegen die Tragscheibe (E) in Radialrichtung verschoben oder um eine senkrecht zur Tragscheibe verlaufende Achse gedreht wird.

2. Turbinenmischer nach Anspruch 1 bei beidseitig mit Schaufeln besetzter Tragscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß für die Schaufeln der Ober- und Unterseite jeweils eine eigene Stellscheibe (D bzw. D') vorgesehen ist (F i g. 5 und 6).

3. Turbinenmischer nach den Ansprüchen 1 und 2 bei beidseitig mit Schaufeln besetzter Tragscheibe, dadurch gekennzeichnet, daß die Halter von jeweils zwei sich auf der Ober- und Unterseite gegenüberstehenden Schaufeln starr an einer gemeinsamen Achse (G) befestigt sind und nur eine Stellscheibe (D) vorgesehen ist (Fig. 8).

4. Turbinenmischer nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (G) der Schaufeln (F) in Bohrungen (H) der Tragscheibe (E) gelagert sind und daß die Schaufeln durch Lösung der Halter von ihrer Achse von der Tragscheibe abnehmbar sind (Fig. 5 und 10 bis 17).

5. Turbinenmischer nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen (G) der Schaufehl (F) in den Enden von Schlitzen (Q") der Tragscheibe (E) gelagert sowie dort durch die eingreifende Stellscheibe (D bzw. D') festgehalten sind und daß die Schaufeln nach Entfernen der Stellscheiben zusammen mit ihren Achsen durch Herausführen längs der Schlitze entweder nach außen oder durch eine zentrale Öffnung (P") von der Tragscheibe abnehmbar sind (Fig. 6, 8 und 27 bis 35).

6. Turbinenmischer nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragscheibe (E) und die Stellscheiben (D, D') Kreisscheiben sind (Fi g. 3 und 5 bis 8).

7. Turbinenmischer nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tragscheibe (E) und die Stellscheiben (D, D¹) durch zwei oder mehrere flache Arme gebildet sind (Fig. 36).

8. Turbinenmischer nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verstellen der Stellscheibe ein Rohr vorgesehen ist, das über der Stellscheibe konzentrisch zur Welle· der Turbine angeordnet ist, und die Verstelleinrichtung in einem wasserdichten Gehäuse untergebracht ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen