-
Nach der britischen Patentschrift 12 21 022 schließlich sind Kreiselmischer
bekannt, bei welchen der von einem Schleuderrad ausgeschleuderte Trägerstrom über
ein parallelgeschaltetes Schleuderrad für das gasförmige Beimischmedium hinweggeführt
wird. Dieses wird in den Trägerstrom ausgeschleudert und steigt in dem umgebenden
Gehäuse mit diesem nach oben. Die in dem Gehäuse über dem Schleuderrad für das Beimischmedium
stehende Flüssigkeitssäule ist in ihrer Höhe sehr begrenzt und steht nur unter atmosphärischem
Druck. Daher wird nur ein geringer Teil des bei-
-
gemischten gasförmigen Mediums, z. B. Luft, von der Trägerflüssigkeit
gelöst, der größere Teil steigt nach oben und entweicht in die Atmosphäre.
-
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung
zu schaffen, die je nach Bedarf als Trennschleuderpumpe oder als Kreiselmischer
verwendbar ist, in jedem Falle aber auch die Nachteile der bekannten Trennschleuderpumpen
und Kreiselmischer vermeidet.
-
Erfindungsgemäß erfolgt die Lösung dieser Aufgabe zum einen dadurch,
daß im Gehäuse zentral ein langgestreckter Hohlkörper vorgesehen ist, zwischen dem
und dem Gehäuse der Druckraum gebildet ist, und das Gehäuse ansaugseitig Einströmöffnungen
für das Beimischen von Gasen oder Flüssigkeiten sowie eine weitere Abströmöffnung
aufweist, welche zum Austrag eines von Rückführschaufeln zur Drehachse der Vorrichtung
hin geörderten, aus der über den Stutzen angesaugten und der beigemischten Substanz
bestehenden Gemisches vorgesehen ist, wobei die Abströmöffnungen verschließbar ausgebildet
sind.
-
Daneben wird die Aufgabe noch dadurch gelöst, daß in dem Gehäuse
zentral ein langgestreckter Hohlkörper vorgesehen ist, zwischen dem und dem Gehäuse
der Druckraum gebildet und der mit einer Ansaugöffnung und Abströmöffnungen zum
Beimischen von Gasen oder Flüssigkeiten zu der im Druckraum kreisenden, durch den
Stutzen angesaugten Flüssigkeit mittels eines druckseitig parallel zum Ansaugschleuderrad
angeordneten weiteren Schleuderrades versehen ist, und daß das Gehäuse eine zusätzliche
Abströmöffnung aufweist, welche zum Austrag eines von Rückführschaufeln zur Drehachse
der Vorrichtung hin geförderten, aus der über den Stutzen angesaugten und der beigemischten
Substanz bestehenden Gemisches ausgebildet ist, wobei die im Gehäuse angeordneten
Abströmöffnungen verschließbar ausgebildet sind.
-
Das Ansaugschleuderrad schleudert die angesaugte Flüssigkeit in den
langgestreckten Druckraum aus, wo ihr über die am Gehäuse angeordneten Einströmöffnungen
oder mittels des druckseitig parallel zum Ansaugschleuderrad angeordneten weiteren
Schleuderrades Luft beigemischt wird. Unter der Einwirkung der Fliehkräfte werden
die mitgeführten Feststoffe an das umschließende Gehäuse ausgeschleudert und durch
die am Ende des Druckraumes peripher auf dem größten Durchmesser angeordnete Abströmöffnung
für Feststoffe abgeführt. Die beigemischte Luft und die nicht schleuderbaren feinen
Schwimm- und Schwebestoffe werden in einem gleichzeitig ablaufenden Flotiervorgang
durch die Fliehkräfte nach innen zur Drehachse hin abgedrängt und bilden ein um
den zentralen Hohlkörper rotierendes flüssig-schaumiges Gemisch, das am Ende des
Druckraumes mittels Rückführschaufeln nach innen zur Drehachse hin weitergefördert
und durch eine weitere Abströmöffnung abgeleitet wird.
-
Durch die Beimischung von Luft zu der im Druckraum rotierender Trübe
zwecks Einleitung des geschilderten Flotiervorganges wird die als Trennschleuderpumpe
fungierende Vorrichtung gleichzeitig zum Kreiselmischer. Es genügt, zwei der drei
Abströmöffnungen zu schließen, um sie bei Bedarf in einen reinen Kreiselmischer
zu verwandeln. Wenn sie von vornherein nur als Kreiselmischer vorgesehen ist, können
auch zwei der drei Abströmöffnungen vollkommen entfallen, so daß sie nur mit einer
Abströmöffnung ausgerüstet ist. An Stelle der für den Flotiervorgan erforderlichen
Luft als Beimischmedium kann im Falle der Verwen-
dung als reiner Kreiselmischer
auch jedes andere gasförmige oder flüssige Medium der Trägerflüssigkeit beigemischt
werden.
-
Im Falle der Verwendung der Vorrichtung als Kreiselmischer kann der
Mischvorgang gemäß der Erfindung dadurch intensiviert werden, daß der Hohlkörper
rotierbar ausgebildet und mit radialen, axial ausgerichteten und sich bis nahe dem
Gehäuse erstreckenden Stegen versehen ist, durch welche der Druckraum in Zellen
aufteilbar ist.
-
Das zunächst mit der aus dem Austrittsdreieck des oder der Schleuderräder
bestimmten resultierenden Geschwindigkeit um den Hohlkörper kreisende Gemisch wird
durch die Stege in axiale Richtung umgelenkt und in eine der Anzahl der Zellen entsprechende
Anzahl von axial gerichteten Teilströmen aufgelöst.
-
Diese unterliegen in den am Umfange fast geschlossenen Zellen weiterhin
der Einwirkung der Fliehkräfte, so daß sich in den Zellen der als Kanalwirbel bekannte
Strömungszustand einstellt, wodurch jeder Teilstrom auf seinem Weg durch die Zelle
einer intensiven Verwirbelung ausgesetzt ist. Vor der Abströmöffnung, am Ende der
durch die Stege gebildeten Zellen, werden die Teilströme wieder zusammengeführt.
Da die Drehrichtung der die Zellen in der Längsrichtung durchströmenden Teilströme
infolge des in jeder Zelle gebildeten Kanalwirbels der Drehrichtung des rotierbaren
Hohlkörpers entgegengesetzt ist, wird beim Zusammenführen der Teilströme das ganze
Gemisch einer heftigen Turbulenz unterworfen und dadurch ein intensiver Grenzflächenaustausch
der Mischkomponenten erzeugt. Insbesondere bei der Belüftung einer Flüssigkeit auf
diesem Wege ist eine Verstärkung der Lösungsrate der beigemischten Luft und damit
eine Sauerstoffanreicherung verbunden.
-
Die Einführung des Beimischmediums am ansaugseitigen Ende des Druckraumes
in die im Druckraum rotierende Trägerflüssigkeit kann nach der Erfindung dadurch
verbessert werden, daß die ansaugseitigen Einströmöffnungen für das Beimischen von
Gasen oder Flüssigkeiten als Injektoren ausgebildet sind, durch welche das Beigemisch
mittels der im Druckraum kreisenden, durch den Ansaugstutzen eingetretenen Flüssigkeit
ansaugbar ist. Es ist daher nicht erforderlich, das Beimischmedium unter Druck einzuführen.
-
Bei beiden Verwendungsmöglichkeiten der Vorrichtung nach der Erfindung,
sowohl als Trennschleuderpumpe wie als Kreiselmischer, kommen wesentliche Vorteile
gegenüber dem Stande der Technik zum Tragen: Als Trennschleuderpumpe erstreckt sich
ihr Wirkungsbereich neben der Ausschleuderung der schleuderbaren Feststoffe auf
das weite Gebiet der feinen Schwimm- und Schwebestoffe, die mittels des durch die
Einführung von Luft bewirkten Flotiervorganges aus der Trübe eliminiert werden.
-
Bei der Verwendung als Kreiselmischer zeichnet sich die Vorrichtung
gegenüber dem Standes der Technik dadurch aus, daß infolge der starken Turbulenz
und des dadurch gesteigerten Grenzflächenaustausches ein homogenes Gemisch der verschiedenen
Komponenten erzeugt wird.
-
Bei beiden Verwendungsarten wird dem Fördergut Luft beigemischt,
die zum Teil in Lösung geht und damit den Sauerstoffgehalt der Flüssigkeit erhöht.
Bei der Verwendung als Trennschleuderpumpe wird dadurch die Standzeit der als Kühl-Schmiermittel
bei der Metallbearbeitung benutzten Emulsionen erheblich verlängert.
Bei
der Verwendung als Kreiselmischer in der Wasseraufbereitung oder in der Klärtechnik
wird das geförderte Wasser bzw. Abwasser in einem Arbeitsgang gefördert und intensiv
belüftet. Dabei wird durch die starke Turbulenz in Verbindung mit der durch die
langgestreckte Bauart bedingten Verweilzeit ein optimaler Sauerstoffeintrag erreicht.
-
Die zweckmäßige Funktion der Vorrichtung nach der vorliegenden Erfindung
wird durch das Zusammenwirken verschiedener Elementebewirkt: 1. Die Abtrennung von
nicht schleuderbaren Schwimm- und Schwebestoffen aus der in einer Trennschleuder
rotierenden Trübe erfolgt mittels eines Flotiervorganges, der dadurch hervorgerufen
wird, daß durch die Beimischung von Luft ein Gemisch aus nicht schleuderbaren Schwimm-
und Schwebestoffen und Luftbläschen gebildet wird, das nach innen zur Drehachse
hin auszentripetiert und mittels Rückführschaufeln abgeschält und weitergeleitet
wird.
-
2. Die Verwirbelung eines aus verschiedenen Komponenten bestehenden
in einem Gehäuse rotierenden flüssigen Gemisches erfolgt mittels eines zentral angeordneten
Rotors, der mit radialen, axial ausgerichteten und sich bis nahe dem Gehäuse erstreckenden
Stegen versehen ist, durch welche der Druckraum in Zellen aufteilbar ist.
-
3. Die Ausbildung der am saugseitigen Ende des Druckraumes angeordneten
Einströmöffnungen für das Beimisch-Medium liegt in Form von Injektoren vor, wobei
die im Druckraum kreisende Flüssigkeit als treibendes Medium dient.
-
In der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele dargestellt.
-
Fig.la (obere Hälfte) zeigt die Vorrichtung im Längsschnitt mit dem
langgestreckten Gehäuse 1, an dessen Stirnseite zentral der Ansaugstutzen 2 angeordnet
ist, dem gegenüber sich das Ansaugschleuderrad 3 befindet, und das peripher angebrachte
Abströmöffnungen für Feststoffe 4 und gereinigte Flüssigkeit 6 aufweist mit dem
zentral im Gehäuse 1 angeordneten Hohlkörper 8, zwischen dem und dem Gehäuse 1 der
Druckraum 9 gebildet ist Während am saugseitigen Ende des Gehäuses 1 die Einströmöffnungen
10 für das Beimischen von Gasen oder Flüssigkeiten zu der über den Stutzen 2 angesaugten
Flüssigkeit angeordnet sind, ist an seinem druckseitigen Ende eine weitere Ab-
strömöffnung
zum Austrag des von Rückführschaufeln 11 zur Drehachse der Vorrichtung hin geförderten
Gemisches vorgesehen. Durch den Stutzen 14 wird das Beimischmedium in den von dem
Hohlkörper 8 umschlossenen Hohlraum eingeführt und über die am Hohlkörper 8 saugseitig
angeordneten Einströmöffnungen 10 in den im Druckraum 9 kreisenden Strom der Trägerflüssigkeit
eingeführt. Die ringförmige Erweiterung 5 des Gehäuses 1 am druckseitigen Ende der
Vorrichtung dient bei Verwendung der Vorrichtung als Trennschleuderpumpe der Verbesserung
des Austrags von ausgeschleuderten Feststoffen durch die Abströmöffnung 4, während
die gereinigte Flüssigkeit durch den engeren Gehäuseteil 7 zu dem peripher angeordneten
Stutzen 6 geführt wird.
-
In F i g. Ib (untere Hälfte) ist das druckseitig parallel zum Ansaugschleuderrad
3 angeordnete weitere Schleuderrad 13 dargestellt, durch welches das über den Stutzen
14 und den von dem Hohlkörper 8 umschlossenen Hohlraum angesaugte Beimischmedium
in den im Druckraum 9 kreisenden Trägerstrom ausgeschleudert wird. Der Hohlkörper
8 ist in dieser Figur rotierbar dargestellt. Wird die Vorrichtung ausschließlich
als Trennschleuderpumpe verwendet, genügt eine einzige Abströmöffnung wie z. B.
der in dieser Darstellung vorgesehene Stutzen 15.
-
F i g. 3 zeigt den rotierbar ausgebildeten Hohlkörper 8 im Gehäuse
1 im Querschnitt, mit den radialen, axial ausgerichteten und sich bis nahe dem Gehäuse
1 erstreckenden Stegen 16, die den Druckraum 9 in Zellen 17 aufteilen. In der mit
17' bezeichneten Zelle ist die bei der Drehung des Hohlkörpers 8 entstehende und
als Kanalwirbel bekannte Strömung durch Pfeile dargestellt. Während sie an der Vorderseite
der Stege 16 nach innen gerichtet ist, geht sie an ihrer Rückseite nach außen, so
daß die Drehrichtung des die Zellen 17 in Längsrichtung durchströmenden Gemisches
der Drehrichtung des Hohlkörpers entgegengerichtet ist.
-
In Fig.2 ist eine ansaugseitig angebrachte Einströmöffnung für Gase
oder Flüssigkeiten dargestellt, die als Injektor 12 ausgebildet ist, durch welchen
das Beigemisch mittels der im Druckraum 9 kreisenden, durch den Ansaugstutzen 2
eingetretenen Flüssigkeit ansaugbar ist. Während in der Zeichnung der Injektor 12
am Umfang des Gehäuses 1 dargestellt ist, kann er wahlweise auch an dem stillstehenden
Hohlkörper 8 angeordnet werden.