DE2404334C2 - Vorrichtungen, die als Trennschleuderpumpen oder Kreiselmischer verwendbar sind - Google Patents

Description

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 Nachtei:e 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 Beinvschen von Gasen oder Flüssigkeiten sowie eine weitere Abströmöffnung aufweist, welche zum Austrag eines von Rückführschaufeln zur Drehachse der Vorrichtung hin georderten, 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 weiden die milgeführten 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 Rückfühi schaufeln 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 Trennschleudcrpumpe 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 Flotiervorgang erforderlichen I.uft als Beimischmedium kann im Falle der Verwendung 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 schleudcrbaren 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 'adurch 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 verlän-.

gen. 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 Elemente bewirkt:

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 Abströmöffnung 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 Einslrömöffnungen 10 in den im Druckraum 9 kreisenden Strom der Trägerflüssigkeit eingeführt. Die ringförmige Erweite¹ rung 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 Kreiselmischer 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 F i g. 2 ist eine ansaugseitig angebrachte Ein-

Strömöffnung 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.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung, die als Trennschleuderpumpe oder Kreiselmischer verwendbar ist, mit einem einen Druckraum aufnehmenden, langgestreckten Gehäuse, an dessen Stirnseite zentral ein Ansaugstutzen angeordnet ist, dem gegenüber sich ein Ansaugschleuderrad befindet, und das peripher angebrachte Abströmöffnungen für Feststofte und gereinigte Flüssigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) zentral ein langgestreckter Hohlkörper (8) vorgesehen ist, zwischen dem und dem Gehäuse (1) der Druckraum (?) gebildet ist, und das Gehäuse (1) ansaugseitig Einströmöffnungen (10) für das Beimischen von Gasen oder Flüssigkeiten sowie eine weitere Abströmöffnung aufweist, welche zum Austrag eines von Rückführschaufeln (11) zur Drehachse der Vorrichtung hin geförderten, aus der über den Stutzen (2) angesaugten und der beigemischten Substanz bestehenden Gemisches vorgesehen ist, wobei die Abströmöffnungen verschließbar ausgebildet sind.

2. Vorrichtung, die als Trennschleuderpumpe oder Kreiselmischer verwendbar ist, mit einem einen Druckraum aufweisenden, langgestreckten Gehäuse, an dessen Stirnseite zentral ein Ansaugstutzen angeordnet ist, dem gegenüber sich ein Ansaugschleuderrad befindet, und das peripher angebrachte Abströmöffnungen für Feststoffe und gereinigte Flüssigkeit aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (1) zentral ein langgestreckter Hohlkörper (8) vorgesehen ist, zwischen dem und dem Gehäuse (1) der Druckraum (9) gebildet und der mit einer Ansaugöffnung und Abströmöffnungen zum Beimischen von Gasen oder Flüssigkeiten zu der im Druckraum (9) kreisenden, durch den Stutzen (2) angesaugten Flüssigkeit mittels eines druckseitig parallel zum Ansaugschleuderrad (3) angeordneten weiteren Schleuderrades (13) versehen ist, und daß das Gehäuse (1) eine zusätzliche Abströmöffnung aufweist, welche zum Austrag eines von Rückführschaufeln (11) zur Drehachse der Vorrichtung hin geförderten, aus der über den Stutzen (2) angesaugten und der beigemischten Substanz bestehenden Gemisches ausgebildet ist, wobei die im Gehäuse (1) angeordneten Abströmöffnungen verschließbar ausgebildet sind.

3. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, zur Verwendung als Kreiselmischer, dadurch gekennzeichnet, daß zwei der drei Abströmöffnungen geschlossen sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Hoh'körper (8) rotierbar ausgebildet und mit radialen, axial ausgerichteten und sich bis nahe dem Gehäuse (1) erstreckenden Stegen (16) versehen ist, durch welche der Druckraum (9) in Zellen (17) aufteilbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die ansaugseitigen Einströmöffnungen für das Beimischen von Gasen oder Flüssigkeiten als Injektoren (12) ausgebildet sind, durch welche das Beigemisch mittels der im Druckraum (9) kreisenden, durch den Ansaugstutzen (2) eingetretenen Flüssigkeit ansaugbar ist. ⁶S

Gegenstand der vorliegenden Erfindung sind Vorrichtungen, die als Trennschleuderpumpe oder Kreiselmischer verwendbar sind, mit einem einen Druckraum aufnehmenden, langgestreckten Gehäuse, an dessen Stirnseite zentral ein Ansaugstutzen angeordnet ist, dem gegenüber sich ein Ansaugschleuderrad befindet, und das peripher angebrachte Abströmöffnungen für Feststoffe und gereinigte Flüssigkeit aufweist.

Das Anwendungsgebiet erstreckt sich über die ganze Breite der chemischen Verfahrenstechnik, Bergbau und Hüttenwesen, Reinigung von Kühl-Schmiermitteln, Wasseraufbereitung und Abwassertechnik, hier insbesondere auf die Abwasserbelüftung, sowie die Belüftung stehender und fließender Gewässer aller Art.

Nach den deutschen Patentschriften 1 51 433 und 6 68 737 sind Trennschleuderpumpen bekannt, deren Trenneffekt auf der Schleuderwirkung eines Kreiselrades beruht. In beiden Fällen sind spezielle Schaufelräder und Gehäuse erforderlich, ihr Wirkungsgrad als Kreiselpumpe ist unvergleichlich schlechter als derjenige einer Kreiselpumpe gleicher Leistung. Auch die für eine wirksame Trennung der mitgeführten Feststoffe erforderliche Verweilzeit ist nicht gegeben. Nach der DT-PS 1 87 094 ist einer Schleudertrommel für die Ausschleuderung der Feststoffe eine gleichachsig angeordnete Schleuderpumpe für die Weiterförderung des Reingutes nachgeordnet. In diesem Falle ist für die Weiterförderung der ausgeschleuderten Feststoffe eine besondere Pumpe erforderlich.

Nach der DT-AS 19 55 769 ist eine Trennschleuderpumpe bekannt, die unter Aufrechterhaltung der Fördercharakteristik eines Schleuderrades die Trübe in einen mit den ausgeschleuderten Feststoffen beladencn Teilstrom und den Strom der Reinflüssigkeit aufteilt. Bei diesem Vorgang werden feine Feststoffpartikeln insbesondere auch feine Schwimm- und Schwebestoffe nicht erfaßt.

Kreiselmischer, die die Schleuderwirkung eines Kreiselrades benutzen, um einer Trägerflüssigkeit ein flüssiges oder gasförmiges Medium beizumischen, sind in verschiedenen Ausführungen bekannt. Nach den DT-PS 4 50 390, 8 28 100 und 9 09 091 sind 2 parallelgeschaltete Schleuderräder vorgesehen, die die verschiedenen Medien in das umgebende Trägermedium ausschleudern. Die Mischung der Komponenten bleibt der Turbulenz nach dem Ausschleudern überlassen. Nach den DT-PS 9 52 259 und 10 79 001 und 17 76 426 sind Kreiselmischer bekannt, bei welchen die durch zwei parallelgeschaltete Schleuderräder ausgeschleuderten Gemischkomponenlen in einem umschließenden Gehäuse durch den Aufprall auf schräg gestellte Gehäusewände zu einem Gemisch verwirbelt werden.

Diese bekannten Kreiselmischer sind nur für die Mischung von flüssigen Komponenten geeignet, da im Falle der Beimischung eines gasförmigen Mediums dieses infolge der Rotation um das Schleuderrad wieder in dieses zurückzentripetiert wird.

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-