DE2925704C2

DE2925704C2 - Industrielles Dispergiergerät

Info

Publication number: DE2925704C2
Application number: DE2925704A
Authority: DE
Inventors: Walter B. Bryan; Charles R. Macon Ga. Price; Frank R. Trowbridge
Original assignee: MOREHOUSE INDUSTRIES Inc FULLERTON CALIF US; Morehouse Industries Inc
Current assignee: MOREHOUSE INDUSTRIES Inc FULLERTON CALIF US; Morehouse Industries Inc
Priority date: 1978-06-26
Filing date: 1979-06-26
Publication date: 1986-06-19
Also published as: DE2925704A1; GB2024636A; JPS593212B2; GB2024636B; BR7903909A; JPS555790A; US4171166A; IT7949510A0; FR2429615A1; CA1142172A; FR2429615B1; BE877233A

Description

Die Erfindung betrifft ein industrielles Dispergiergerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Dispergiergerät, wie es in der US-PS 00 628 beschrieben ist, weist ein Treibrad auf, dessen beide senkrecht zur Rotationsachse stehenden Flächen mit einer Anzahl von offenen Nuten versehen sind, von denen sich jede bogenförmig zum Umfangsrand hin erstreckt. Die Breite jeder der Nuten nimmt ausgehend vom Mittelteil des Treibrades fortschreitend zum Umfangsrand hin ab. Die Nuten werden also nach außen zu enger.

Derartige Dispergiergeräte werden beispielsweise zum Verteilen von Feststoffen in Flüssigkeiten verwendet. Da hierbei im Betrieb erhebliche Probleme durch Abnutzung, Korrosion und Verunreinigung auftreten, ist es üblich, die Treibräder von Dispergiergeräten aus einem harten Material, wie rostfreiem Stahl zu fertigen und sie überdies mit einem Hartmetall, wie Chrom, Wolframkarbid oder ähnlichem zu beschichten. Trotz dieser an sich sinnfälligen Maßnahmen ist die Betriebslebensdauerwegen der auftretenden Korrosion und wegen des Abriebes, beispielsweise bei Ton- oder Lehmmischungen, sehr begrenzt

ίο Aus der US-PS 36 30 373 ist eine Tauchpumpe mit einer Treibradeinheit bekannt, die zur Steuerung des Flüssigkeitspegels in einer Kammer dient, indem entgegengerichtete Saug- und Druckverhältnisse geschaffen werden. Das Treibrad ist mit radialen Nuten versehen, deren Anordnung und Gestalt die Größe der Druck- und Saugkräfte bestimmt

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein industrielles Dispergiergerät gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, dessen Treibrad bei guter Mischwirkung eine hohe Standfestigkeit aufweist

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Kennzeichen des Anspruchs 1 genannten Merkmale gelöst

Bei dieser neuartigen Ausgestaltung besteht das Treibrad im Gegensatz zu den nach dem Stand der Technik angestrebten Hartmaterialien auj einem verhältnismäßig weichen, elastischen, jedoch abriebzähen, hochmolekularen Material. Mit einem derartigen Matcrial ergibt sich eine ganz beträchtliche Erhöhung der nutzbaren Lebensdauer des Treibrads, wobei durch die besondere Gestaltung und Anordnung der Nuten dennoch ausgezeichnete Dispergiereigenschaften beibehalten werden.

Bei der praktischen Anwendung des erfindungsgemäß ausgebildeten Treibrads zeigt sich, daß bei fortgesetztem Gebrauch die Dispergierfähigkeit des Treibrades abnimmt, daß dabei aber die Abnutzung vorwiegend an der Kante der Nuten im Treibrad auftritt, die der Rotationsrichtung zugewandt ist, während an der anderen Kante nur geringe Abnutzungserscheinungen entstehen. Durch Umdrehen der Treibradscheibe wird die wenig abgenutzte Kante in Drehrichtung ausgerichtet, so daß die Lebensdauer der Treibradscheibe verdoppelt wird. Insgesamt zeigt sich, daß die Lebensdauer einerseits durch das verwendete Material gegenüber Treibrädern aus rostfreiem Stahl verzehnfacht ist, so daß sich durch die besondere Gestaltung der Nuten und durch Umdrehen der Treibradscheibe eine insgesamt 20fache Verbesserung gegenüber Treibrädern aus Stahl erzielen läßt.

Bevorzugte Weiterbildungen und Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Dispergiergeräts sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; es zeigt F i g. 1 eine perspektivische Ansicht des Dispergiergeräts mit einer Treibrad-Konstruktion gemäß der Erfindung;

F i g. 2 eine auseinandergezogene perspektivische Ansicht des Triebrades und des Montageaufbaus;

F i g. 3 eine vergrößerte Draufsicht der Treibrad-Scheibe, in der die Anordnung der Nuten gezeigt isi;
Fig.4 eine Seitenansicht der Kante des Treibrades der Fig.3;

Fig. 5 eine Teildarstellung in Draufsicht einer alternativen Form der Nuten in einer Treibrad-Scheibe; und Fig.6 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der

Kante der Scheibe gemäß F i g. 5.

Wie in der F i g. 1 dargestellt ist, weist das Ausführungsbeispiel des Dispergiergeräts gemäß der Erfindung einen Sockel 10 mit einer Basis 12 auf, welche auf dem Boden oder einer anderen tragende:. Fläche ruht, sowie eine auf dem oberen Ende des Sockels 10 getragene Brücke 14, wobei ein Motor 16 an einem Ende des Sockels gehaltert ist und eine Treibradwelle 18 am anderen Ende der Brücke 14 nach unten ragend gehaltert ist Geeignete Riemen oder andere Antriebsmittel 17 erstrecken sich von dem Motor in bekannter Weise durch die Brücke hindurch zum drehenden Antrieb des Treibrads.

Am unteren Ende der Treibradwelle 18 ist ein Treibradnabenaufbau 19 und eine Scheibe 20 angebracht, die, wie dargestellt, eine allgemein flache kreisförmige Gestalt aufweist. Wie in der F i g. 2 gezeigt, weist die Treibradscheibe 20 eine zentrale Öffnung 21 und eine Reihe von umgebenden öffnungen 23 zur Befestigung des Treibrades an der Welle und dem Nabenaufbau auf. Der Nabenaufbau 19 umfaßt eine obere Befestigungsplatte 22, welche im Eingriff mit der oberen axialen Fläche 20a der Treibradscheibe steht und eine ähnliche Platte 24, die mit dem zentralen Abschnitt der Unterseite der Scheibe im Eingriff steht, um dem Aufbau Festigkeit zu verleihen. Eine Reihe von Drehmomentübertragungsstiften 25 ist in die öffnungen 23 der Scheibe 20 und durch ähnliche ausgerichtete Öffnungen 22a und 24a in den Befestigungsplatten eingezwängt, so daß die Platten und die Scheibe als Einheit rotieren. Ein Bolzen 27 erstreckt sich durch einen Sicherungsring, eine Sicherungsscheibe 31, die Platten 22 und 24, die Treibradscheibe 20 und einen Kragen 33 und ist in das untere Ende der Welle 18 eingeschraubt, um das Treibrad und den Kragen an der Welle zu halten. Der Kragen ist mit einem Keil 35 drehfest an der Welle befestigt und der Keil ist axial durch eine Stellschraube 27 festgelegt, die in den Kragen 33 eingeschraubt ist.

Wie aus den F i g. 1 —4 erkennbar ist, ist die Treibradscheibe mit einer Vielzahl von Nuten 26 auf ihrer oberen Axialfläche 20a und ähnlichen Nuten 28 an ihrer unteren Axialfläche 206 versehen. Jede Nut 26 und 28 erstreckt sich radial von einem Punkt in der Nähe des Umfangs der Befestigungsplatten 22 und 24, der etwa um ²h außerhalb des Mittelpunkts gelegen ist, bis zum Umfang der Scheibe. Mit anderen Worten beträgt die radiale Länge einer einzelnen Nut etwa ein Drittel des Radius der Scheibe. Obwohl die genaue radiale Länge der Nuten nicht kritisch ist, wurde gefunden, daß dies eine wünschenswerte Länge ist. Wie gezeigt, sind die Nuten verhältnismäßig flach und erstrecken sich axial weniger als die Hälfte der axialen Dicke der Scheibe, wie am besten in der F i g. 4 zu erkennen ist Die Nuten haben einen allgemein viereckigen bzw. quadratischen Querschnitt, obwohl abgerundete Ecken am Grund der Nuten gleichermaßen wirksam sind.

Die radial inneren Enden 26a und 28a der Nuten sind abgerundet, während die radial äußeren Enden 266 und 286 sich zum Umfang der Scheibe hin öffnen. Wie aus der Zeichnung überdies erkennbar ist, sind die längeren Seiten 26c und 28c der Nuten parallel zueinander; somit erstrecken sie sich nicht genau radial bezüglich der Scheibe; die längslaufende Mittellinie 20c jeder Nut erstreckt sich jedoch radial. Die Nuten stehen im gleichen Abstand zueinander um den Umfang der Scheibe herum, wobei wie aus der F i g. 3 erkennbar ist, der Abstand zwischen den Nuten bei der dargestellten radialen Länge der Nuten größer ist als die Breite der Nut. Natürlich nähern sich die Nuten mit zunehmender Einwärtserstreckung und wenn die Nuten radial ausreichend weit nach innen erstreckt wären, würde der Abstand zwischen den Nuten geringer als die Breite der Nuten werden und schließlich sogar verschwinden. Die Anzahl der Nuten ändert sich natürlich mit der Größe des Durchmessers der Scheibe. Obwohl die Anzahl und die Breite der Nuten wichtig sind, sind sie dennoch nicht kritisch, da verschiedenartige Ausbildungen wirksam sind. Bei der dargestellten Anordnung sind zwanzig Nuten auf einer Fläche der Scheibe angeordnet und die radiale Länge jeder Nut beträgt etwa das Fünffache der Umfangsbreite der Nut

Die auf einer Seite der Scheibe geformten Nuten sind identisch zu denen der anderen Seite, jedoch sind die Nuten einer Seite umfangsmäßig gegen die Nuten der anderen Seite versetzt Vorzugsweise ist eine Nut 26 an einer Seite mittig zwischen einem Paar von Nuten 28 an der anderen Seite positioniert, wie aus den F i g. 3 und 4 erkennbar ist

Es wurde gefunden, daß bei der Überprüfung eines Treibrades der in den F i g. 3 und 4 gezeigten Art, eine ausgezeichnete Dispersion oder Vermischung erzielt wurde; von besonderer Wichtigkeit ist es, daß gefunden wurde, daß ein Treibrad dieser Art, welches aus einem Kunststoffmaterial, wie Polyäthylen mit ultrahohem Molekulargewicht hergestellt ist, eine viel längere Zeitdauer eines zufriedenstellenden Mischungsvorganges gewährleistet, als ein Treibrad aus Stahl mit herkömmliehern Aufbau. Die Nuten gewährleisten die notwendige Dispersion und das Material ist ausreichend elastisch, so daß ein dem Mischvorgang unterworfenes abnutzendes bzw. schleifendes Material nicht das gleiche Maß an Abnutzung und Verschleiß des Polyäthylens hervorruft, wie dies bei einem mehr starren stählernen Treibrad der Fall ist Vorteilhafterweise kann Polyäthylen geformt oder maschinell bearbeitet werden.

Bei einem Versuch wurde ein Treibrad mit einem Durchmesser von 81,28 cm zum Mischen von Lehm bzw. Ton verwendet und die Lebensdauer des Treibrades betrug von 56 bis 571 Stunden, und zwar abhängig von dem Anteil an Sand im Lehm. Diese Zeitspanne entspricht mehr als dem Zehnfachen der Lebensdauer eines Metall-Treibrades. In ähnlicher Weise zeigte eine Scheibe mit etwa 10 cm Durchmesser beim Betrieb in Sand eine zehnfach höhere Lebensdauer als eine Scheibe aus rostfreiem Stahl, wie sie üblicherweise verwendet wird.

In den F i g. 5 und 6 ist eine Abwandlung der Erfindung dargestellt, die im wesentlichen identisch zu der der F i g. 3 ist, mit der Ausnahme, daß die Schlitze oder Nuten 30 geringfügig kürzer sind und sich am Umfang der Treibrad-Scheibe 32 nicht öffnen. Statt dessen sind die radial äußeren Enden 30a der Nuten ebenso abgerundet wie die radial inneren Enden.

Ein derartiger Aufbau führt ein geringfügig unterschiedliches Dispersionsmuster herbei und bietet ausgezeichnete Abnutzungseigenschaften.
Das Treibrad gemäß F i g. 3 mit den sich an der äußeren Kante öffnenden Nuten liefert eine stärkere Zirkulation als die Nuten, die vor dem äußeren Rand enden, wie in der F i g. 5 gezeigt. Die Nuten mit geschlossenen Enden bieten jedoch den Bedienungspersonen eine größere Sicherheit.

Ein Maß der bei einem Dispersionsvorgang geleisteten Arbeit ist die zur Rotation des Treibrades erforderliche elektrische Energie. Wenn ein hoher Strom zur Drehung des Treibrades erforderlich ist, wird mehr Arbeit

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verrichtet, als wenn ein kleinerer Strom erforderlich ware. Es wurde gefunden, daß mit einem Treibrad der gezeigten Art der anfängliche Strombedarf zum Drehen , des Treibrades ziemlich schnell absinkt während der

ersten paar Betriebsstunden einer neuen Scheibe und 5 _]

dann mit fortschreitender Abnutzung beträchtlich gemächlicher absinkt. Es wurde festgestellt, daß die in der Richtung 38 der Rotation des Treibrades ausgerichtete Seite der Nut (vgl. hierzu die Fig.4), die primäre Arbeitsfläche oder Widerstandsfläche der Nut darstellt; io die Abnutzung einer anfänglich scharfen Kante oder

Ecke 36 auf dieser primären Arbeitsoberfläche ist ver- , '

antwortlich für den anfänglichen Abfall des zur Dre- K

hung des Treibrades erforderlichen Stromes. Es ist da- _:: ;t

her zweckmäßig, diese Kante 36 geringfügig abgerun- 15 fe;

det zu gestalten, so daß der Leistungsbereich während ||

der Lebensdauer eines Treibrades konstanter ist Auf diese Weise wird ein gleichförmigeres Mischungsmuster erzielt und gleichzeitig ermöglicht, daß die Motorgröße der Treibrad-Belastung genauer angepaßt wird. 20

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims

Patentansprüche:

1. Industrielles Dispergiergerät mit einer Antriebswelle und einem daran befestigten scheibenförmigen Treibrad, an dessen beiden senkrecht zur Achse der Antriebswelle stehenden ebenen Flächen jeweils eine Vielzahl von in Umfangsrichtung im Abstand zueinander angeordneten länglichen Nuten geformt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitenwände (26c, 28c) der Nuten (26, 28) parallel zueinander und die Mittellinien der Nuten (26, 28) radial verlaufen, daß die Nuten (26) in der einen ebenen Fläche (20a,} zu den Nuten (28) in der anderen ebenen Fläche (20£>J in Umfangsrichtung versetzt sind, und daß das Treibrad (20) zur Erhöhung seiner Abriebfestigkeit aus einem hochmolekularen Material von hoher Zähigkeit besteht

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (26,28) zum Umfang des Treibrads (20) hin geöffnet sind.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die radiale Länge der Nuten (26, 28) etwa ein Drittel des Radius des Treibrads (20) beträgt

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 —3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (26, 28) relativ flach sind und weniger als die Hälfte der axialen Dicke des Treibrads (20) betragen.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 —4, dadurch gekennzeichnet, daß benachbarte Nuten (26, 28) in einer Fläche des Treibrads zueinander identisch sind und umfangsmäßig einen Abstand haben, der größer ist als die umfangsmäßige Breite der benachbarten Nuten.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 —5, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten (26, 28) einen allgemein rechteckförmigen Querschnitt aufweisen.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1—6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Nut (26, 28) sin Paar von gegenüberstehenden Kanten mit der angrenzenden ebenen Fläche des Treibrads (20) bildet, und daß die in Richtung der Rotation des Treibrads (20) ausgerichtete Kante leicht abgerundet ist.

8. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede der Nuten (26,28) an beiden radialen Enden geschlossen ist.

9. Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Treibrad (20) aus Polyäthylen besteht.