DE2932096C2 - - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Rührwerk-Motoraggregat gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1.The invention relates to an agitator motor unit according to the preamble of claim 1.
Bei Rührwerken, die unter hohem Druck arbeiten - z. B. 500 bar - besteht ein wesentliches Problem in der Ab dichtung der Rührwerk-Antriebswelle. Insbesondere bei Autoklaven oder anderen Rührern kommt noch eine hohe Temperaturbelastung von einigen 100° (z. B. 500°C) und auch die Beaufschlagung der Dichtung mit Gas hinzu. Durch diese auftretenden Belastungen ist eine über längere Zeit leckfrei abdichtende Dichtung nur unter großem Auf wand realisierbar, wobei sie einer ständigen Überwachung bedarf. Dabei kann ein völlig dichter Abschluß insbeson dere beim Bearbeiten von giftigen und anderen umwelt schädlichen Medien von besonderer Bedeutung sein.For agitators that work under high pressure - e.g. B. 500 bar - there is a major problem in the Ab Seal of the agitator drive shaft. Especially at Autoclaves or other stirrers still come high Temperature load of a few 100 ° (e.g. 500 ° C) and also adding gas to the seal. Due to these loads, one is longer Time-free sealing seal only under great opening wall feasible, being under constant surveillance requirement. This can be a completely tight seal in particular when working with toxic and other environments harmful media are of particular importance.
Zwar ist bekannt, durch einen Spaltrohrmotor ein Pumpen laufrad anzutreiben (z. B. CH-PS 3 05 818) oder ihn als Antrieb eines Hochdruck-Pumpenaggregates (DE-OS 22 58 128) zu verwenden. In diesen Anwendungsfällen besitzt das Laufrad jedoch unmittelbar auf der Motorwelle und dreht sich ent sprechend mit dessen hohen Umdrehungszahlen von gewöhnlich 3000 Umdrehungen pro Minute oder mehr. Motoraggregate solcher Art eignen sich jedoch nicht zum Antrieb von Rühr werken, die mit - je nach Viskosität des zu rührenden Mediums - bis maximal etwa 700 Umdrehungen pro Minute laufen müssen.It is known to pump through a canned motor drive impeller (e.g. CH-PS 3 05 818) or as Drive a high pressure pump unit (DE-OS 22 58 128) to use. In these applications the impeller has however directly on the motor shaft and turns speaking of its high number of revolutions of ordinary 3000 revolutions per minute or more. Engine units However, such a type is not suitable for driving stirrers works that - depending on the viscosity of the medium to be stirred - must run up to a maximum of about 700 revolutions per minute.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein Rührwerk-Motoraggregat zu schaffen, welches bei beson deren Belastungen wie etwa hohem Druck oder hohen auf tretenden Temperaturen leckfrei und in dem zum Mischen eines Mediums optimalen Drehzahlbereich arbeitet.The object of the present invention is therefore a To create agitator motor unit, which at particular their loads such as high pressure or high occurring temperatures leak-free and in that for mixing a medium optimal speed range works.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorge schlagen, daß der Rührwerkantrieb ein Hochdruck-Spalt rohrmotor ist und sich im Inneren des Aggregat-Gehäuses ein Untersetzungsgetriebe befindet, das die Rührerdreh zahl gegenüber der Motordrehzahl herabsetzt. Mit Hilfe des im Inneren des Aggregat-Gehäuses vorgesehenen Unter setzungsgetriebes kann die Rührerdrehzahl gegenüber der Motordrehzahl auf z. B. 100 Umdrehungen pro Minute herabgesetzt werden. Außerdem läßt sich ein solcher Hochdruck-Spaltrohrmotor dicht mit dem Rührwerk verbinden und bildet selbst auch einen dichten Abschluß nach außen.To solve this problem, the invention provides suggest that the agitator drive has a high pressure gap is tubular motor and located inside the unit housing there is a reduction gear that rotates the stirrer number reduced compared to the engine speed. With help of the sub provided inside the unit housing Settlement gear, the stirrer speed compared to Engine speed on z. B. 100 revolutions per minute be reduced. In addition, such Connect the high pressure canned motor tightly to the agitator and also forms a tight seal to the outside.
Zweckmäßigerweise sind die Antriebswelle des Spaltrohrmotors und die Rührerwelle koaxial zueinander angeordnet. Dadurch ist eine besonders einfache Verbindung dieser Wellen mit einander sowie ein einfacher Aufbau des Aggregates möglich. Die Kombination von Planentengetriebe einerseits und koaxialer Anordnung von Antriebs- und Rührerwelle andererseits ge stattet eine kompakte Bauweise des gesamten Rührwerk-Motor aggregates.The drive shaft of the canned motor is expedient and the stirrer shaft arranged coaxially to each other. Thereby is a particularly simple connection with these waves each other and a simple assembly of the unit possible. The combination of planetary gear on the one hand and coaxial Arrangement of drive and agitator shaft on the other hand ge equips a compact design of the entire agitator motor aggregates.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß der Spaltrohrmotor eine Flüssigkeits füllung vorzugsweise mit Öl sowie ein Hilfspumpenrad zum Umwälzen dieser Flüssigkeitsfüllung aufweist, wobei die Flüssigkeitsfüllung gegenüber dem Rührwerkbehälter durch eine Wellendichtung abgetrennt ist. Dadurch wird vermieden, daß insbesondere in dem Rührwerkbehälter befindliche Medien, die unter sehr hohen Temperaturen stehen oder aber auch aggressiv sind, mit dem Inneren des Spaltrohrmotors in Berührung kommen. Besonders zweckmäßig ist es dabei, wenn im Kreis lauf der Flüssigkeitsfüllung des Spaltrohrmotors ein Wärmetauscher vorgesehen ist. Mittels dieses Wärmetauschers kann die Motorverlustwärme, gegebenenfalls auch eine Er wärmung der Flüssigkeitsfüllung vom Rührer her, abgeführt werden.A particularly advantageous development of the invention provides that the canned motor is a liquid filling preferably with oil and an auxiliary pump wheel for Circulating this liquid filling has, the Liquid filling compared to the agitator tank through a Shaft seal is separated. This avoids that in particular in the agitator container, the media below very high temperatures or aggressive are in contact with the inside of the canned motor come. It is particularly useful if in a circle run in the liquid filling of the canned motor Heat exchanger is provided. By means of this heat exchanger can the engine heat loss, possibly also an Er heating of the liquid filling from the stirrer, dissipated will.
Zweckmäßigerweise ist die Wellendichtung zwischen dem Austritt der Rührerwelle aus dem Antriebsgehäuse und dem Bereich des Flüssigkeitskreislaufes des Spaltrohrmotors und des Untersetzungsgetriebes angeordnet und einerseits von dem Flüssigkeitsdruck und andererseits von dem im Rührwerkbehälter herr schenden Druck beaufschlagt, wobei als Wellendichtung insbeson dere eine Gleitringdichtung vorgesehen ist. Durch Anpassen des Drucks des Flüssigkeitslaufes an den des im Rühr werkbehälter befindlichen Mediums (z. B. Gas), kann die Belastung der Dichtung klein gehalten werden. Bei genau gleichen Drücken auf beiden Seiten der Dichtung hat diese somit in erster Linie eine Trenn- und erst in zweiter Linie eine Dichtfunktion.The shaft seal between the outlet is expedient the stirrer shaft from the drive housing and the area the liquid circuit of the canned motor and the Reduction gear arranged and on the one hand by the Liquid pressure and on the other hand from the one in the agitator tank pressure applied, in particular as a shaft seal a mechanical seal is provided. By customizing the pressure of the liquid flow to that in the agitator medium in the factory container (e.g. gas), the The load on the seal can be kept small. At exactly it has the same pressure on both sides of the seal thus primarily a separation and only in the second Line a sealing function.
Für das Angleichen der Drücke des Flüssigkeits kreislaufes und des im Rührer befindlichen Mediums kann nach einer Weiterbildung der Erfindung eine Druckkompensationsvorrichtung vorgesehen sein, deren eine Seite mit dem Rührwerkbehälter und deren andere Seite mit der Flüssigkeitsfüllung des Spaltrohrmotors verbunden ist. Bei sich ergebenden Druckveränderungen insbesondere in dem Rührwerkbehälter kann dadurch eine Druckübertragung auf die Flüssigkeitsfüllung des Spaltrohrmotors erfolgen, so daß beide Systemdrücke praktisch gleiche Werte annehmen. Wie schon vorerwähnt, kann dadurch die Belastung der vor gesehenen Wellendichtung zumindest reduziert werden.For balancing the pressures of the liquid circuit and that in the stirrer According to a further development of the invention, the medium can be a Pressure compensation device may be provided, one of which Side with the agitator tank and the other side with the liquid filling of the canned motor is connected. In the event of pressure changes in particular in the agitator tank can thereby transmit pressure to the The canned motor is filled with liquid so that both system pressures have practically the same values. How already mentioned, this can reduce the burden of seen shaft seal are at least reduced.
Gegebenenfalls kann bei dem Durchtrittsbereich der Rührer welle hinter ihrem Austritt aus dem Flüssigkeitskreislauf und insbesondere auch bei der Gleitringdichtung eine Kühlung, vorzugsweise ein Kühlmantel vorgesehen sein. Man schafft damit eine "Wärmesperre", durch die eine zu starke Erwärmung des Spaltrohrmotors vermieden werden kann.If necessary, the stirrer can be in the passage area wave behind its exit from the fluid circuit and especially in the case of the mechanical seal Cooling, preferably a cooling jacket may be provided. Man creates a "heat barrier" through which one excessive heating of the canned motor can be avoided can.
Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung noch näher erläutert.Additional embodiments of the invention are in the further subclaims listed. Below is the Invention explained in more detail with reference to the drawing.
Die einzige Figur zeigt ein Rührwerk-Motoraggregat im Teil-Längsschnitt.The only figure shows an agitator motor unit in the Partial longitudinal section.
Ein im ganzen mit 1 bezeichnetes Rührwerk-Motoraggregat weist ein Rühraggregat 2 mit einem Rührwerk 3 und einem Rührwerkbehälter 5 sowie einen daran angeflanschten Hochdruck-Spaltrohrmotor 4 auf. Dieser wird hier auch kurz "Spaltrohrmotor 4" genannt und hat ein Statorgehäuse 22 sowie ein Antriebsgehäuse 19, an das sich ein Anschlußgehäuse 19 a anschließt, welches die Verbindung mit dem Rührwerkbehälter 5 herstellt und zusammen mit Stator- und Antriebsgehäuse 22, 19 das Aggregatgehäuse 21 bildet. Im Ausführungsbeispiel ist das Innere des Rührwerk behälters 5 und das Innere des Spaltrohrmotors 4 durch eine als Gleitringdichtung ausgebildete Wellendichtung 6 voneinander getrennt. Innerhalb des Spaltrohrmotors 4 befindet sich eine Flüssigkeitsfüllung, die in einem Flüssigkeitskreislauf mit Hilfe eines Hilfspumpenrades 7 umgewälzt wird. Innerhalb von diesem Flüssigkeitskreis lauf befindet sich noch ein Wärmetauscher 8, in dem die von der Verlustwärme des Spaltrohrmotos 4 oder von der Hitze des im Rührwerkbehälter 5 enthaltenen Mediums er wärmte Flüssigkeit wieder gekühlt wird.An agitator motor unit, designated as a whole by 1 , has an agitator unit 2 with an agitator 3 and an agitator tank 5 and a high-pressure canned motor 4 flanged to it. This is also called "canned motor 4 " for short here and has a stator housing 22 and a drive housing 19 , to which a connection housing 19 a connects, which establishes the connection with the agitator tank 5 and, together with the stator and drive housing 22, 19, the unit housing 21 forms. In the exemplary embodiment, the interior of the agitator container 5 and the interior of the canned motor 4 are separated from one another by a shaft seal 6 designed as a mechanical seal. Inside the canned motor 4 there is a liquid filling which is circulated in a liquid circuit with the aid of an auxiliary pump wheel 7 . Within this liquid circuit there is still a heat exchanger 8 , in which the warmed liquid is cooled again by the heat loss of the canned motor 4 or by the heat of the medium contained in the agitator container 5 .
Der Spaltrohrmotor 4 ist, wie bereits vorerwähnt, als Hochdruck-Spaltrohrmotor ausgebildet, so daß er auch vor gesehenen Innendrücken von beispielsweise 500 bar stand hält. Derartige Drücke können in dem Rührwerkbehälter 5 auftreten, insbesondere wenn es sich bei dem Rühraggregat 2 um einen Autoklaven handelt. Ein entsprechend hoher Druck ist dann zweckmäßigerweise auch im Inneren des Spaltrohr motors 4 vorgesehen, um die Belastung der Wellendichtung 6 so klein wie möglich zu halten. Bei etwa gleichen System drücken übernimmt die Wellendichtung 6 dann mehr oder we niger nur eine Trennung der beiden Medien - Flüssigkeits füllung im Spaltrohrmotor einerseits, Rührermedium anderer seits - so daß ein Vermengen dieser beiden Medien ver mieden wird. In der Regel handelt es sich bei dem im Rühr werkbehälter 5 befindlichen Medium um Gas, welches häufig auch Temperaturen von 500 und mehr Grad Celsius bei gleich zeitig hohem Druck aufweisen kann.The canned motor 4 is, as already mentioned, designed as a high-pressure canned motor, so that it withstands even internal pressures of 500 bar, for example. Such pressures can occur in the agitator tank 5 , in particular if the agitating unit 2 is an autoclave. A correspondingly high pressure is then expediently also provided in the interior of the canned motor 4 in order to keep the load on the shaft seal 6 as small as possible. At about the same system press the shaft seal 6 then more or less takes only a separation of the two media - liquid filling in the canned motor on the one hand, agitator medium on the other - so that a mixture of these two media is avoided ver. As a rule, the medium in the agitator tank 5 is gas, which can often also have temperatures of 500 and more degrees Celsius at a simultaneously high pressure.
Bei der vorzugsweise vorgesehenen koaxialen Anordnung der Rührerwelle 9 und der Antriebswelle 10 des Spaltrohr motors 4 ist ein zur Drehzahlreduzierung vorgesehenes Getriebe 11 zweckmäßigerweise als Planetengetriebe ausge bildet. Neben der Möglichkeit der koaxialen Anordnung der Wellen zueinander hat ein Planetengetriebe noch den wesentlichen Vorteil eines sehr raumsparenden Aufbaus.In the preferably provided coaxial arrangement of the stirrer shaft 9 and the drive shaft 10 of the canned motor 4 , a gear 11 provided for reducing the speed is expediently formed as a planetary gear. In addition to the possibility of coaxial arrangement of the shafts with one another, a planetary gear has the essential advantage of a very space-saving design.
Da die erwünschte Rührerdrehzahl bei z. B. 100 Umdrehungen pro Minute liegt, weist das Getriebe 11 eine 10fache, vorzugsweise 14fache, ggf. aber auch eine 30fache Unter setzung auf. Since the desired stirrer speed at z. B. 100 revolutions per minute, the transmission 11 has a 10-fold, preferably 14-fold, but possibly also a 30-fold under reduction.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist zwischen der Flüssigkeitsfüllung des Spaltrohrmotors 4, die insbeson dere aus Öl bestehen kann, sowie dem Innenraum des Rühr werkbehälters 5, eine Druckkompensationsvorrichtung 12 vorgesehen, mittels der die beiden voneinander getrenn ten Systeme druckangeglichen werden können. Dementsprechend ist eine Seite der Druckkompensationsvorrichtung 12 mit dem Rührwerkbehälter 5 und deren andere Seite mit der Flüssigkeitsfüllung des Spaltrohrmotors 4 verbunden. Aus der Zeichnung ist erkennbar, daß eine der strichpunktiert schematisch angedeuteten Verbindungsleitungen 13 mit dem Inneren des Rührwerkbehälters 5 verbunden ist, während die andere Verbindungsleitung 14 der Druckkompensations vorrichtung 12 mit der Flüssigkeitsfüllung des Spaltrohr motors 4, im Ausführungsbeispiel beim Hilfspumpenrad 7, verbunden ist. Gegebenenfalls können die Leitungen 13, 14 auch an Stellen nahe der Wellendichtung 6 rührwerksseitig bzw. motorseitig geführt sein. Bei der Druckkompensations vorrichtung 12 handelt es sich im wesentlichen um einen Trennschieber 15, der einen sich im Rührwerkbehälter 5 ändernden Druck auf das Flüssigkeitssystem des Spaltrohr motors 4 und umgekehrt überträgt. Dadurch ist gewährleistet, daß in den beiden Systemen nahezu gleiche Drücke herrschen, so daß die Wellendichtung 6 nicht oder nur mit geringen einseitigen Drücken beaufschlagt wird. Durch diese geringe Belastung der Wellendichtung 6 können dort Störungen weit gehend vermieden werden. Erwähnt sei dabei, daß aber auch bei gegebenenfalls doch auftretenden Störungen in diesem Dichtbereich die Dichtigkeit des gesamten Aggregates nach außen hin trotzdem gewährleistet bleibt.According to a development of the invention, a pressure compensation device 12 is provided between the liquid filling of the canned motor 4 , which in particular can consist of oil, and the interior of the agitator 5 , by means of which the two separate systems can be pressure adjusted. Accordingly, one side of the pressure compensation device 12 is connected to the agitator tank 5 and the other side thereof is connected to the liquid filling of the canned motor 4 . From the drawing it can be seen that one of the dash-dotted connection lines 13 is connected to the interior of the agitator tank 5 , while the other connection line 14 of the pressure compensation device 12 with the liquid filling of the canned motor 4 , in the embodiment of the auxiliary pump wheel 7 , is connected. If necessary, the lines 13, 14 can also be routed at locations near the shaft seal 6 on the agitator or motor side. The pressure compensation device 12 is essentially a slide valve 15 , which transmits a changing pressure in the agitator tank 5 to the liquid system of the canned motor 4 and vice versa. This ensures that almost the same pressures prevail in the two systems, so that the shaft seal 6 is not acted upon or only with slight one-sided pressures. Due to this low load on the shaft seal 6 , disturbances can be largely avoided there. It should be mentioned that even if there are any faults in this sealing area, the tightness of the entire unit remains guaranteed to the outside.
Durch die vorgesehene Ölfüllung des Aggregates 1 mit dem Spaltrohrmotor 4 und dem Untersetzungsgetriebe 11 können zur Lage rung der Rührerwelle 9 sowie der Antriebswelle 10 des Spaltrohrmotors 4 in vorteilhafter Weise Wälzlager 16, insbesondere Kugellager und Axiallager vorgesehen sein.The oil filling of the unit 1 provided with the canned motor 4 and the reduction gear 11 can be used to position the stirrer shaft 9 and the drive shaft 10 of the canned motor 4 in an advantageous manner roller bearings 16 , in particular ball bearings and axial bearings.
Motorseitig ist bei der Wellendichtung 6 noch eine Er weiterung 17 des die Rührerwelle 9 umgebenden Raumes im Antriebsgehäuse 19 und Anschlußgehäuse 19 a erkennbar. Dort ist auch eine Trennstelle 18 der zusammengeflanschten Wellenhalterung zwischen Antriebs- und Anschlußgehäuse 19, 19 a vorgesehen, so daß nach einer Demontage die Wellen dichtung 6 und auch die auf der gegenüberliegenden Seite vorgesehene Wellenlagerung gut zugänglich sind. Erwähnt sei noch, daß die Wellendichtung 6, die insbesondere als Gleit ringdichtung ausgebildet ist, zwischen dem Austritt der Rührerwelle 9 aus dem Antriebsgehäuse 19 und dem Bereich des Flüssigkeitskreislaufes des Spaltrohrmotors 4 und des Getriebes 11 angeordnet ist. Im Ausführungsbeispiel ist die Wellendichtung 6 gegenüber dem Austritt der Rührer welle 9 in den Rührwerkbehälter 5 - innerhalb des An schlußgehäuses 19 a - noch etwas zurückversetzt, weil dazwischen noch eine Kühlung mit Hilfe des Kühlmantels 20 vorgesehen ist. Diese Kühlung dient als Wärmesperre zwischen dem in der Regel hohe Temperaturen aufweisenden Medium im Rührwerkbehälter 5 und der Flüssigkeit im Spaltrohrmotor 4.On the motor side, an extension 17 of the space surrounding the stirrer shaft 9 in the drive housing 19 and connection housing 19 a can be seen in the shaft seal 6 . There is also a separation point 18 of the flanged shaft bracket between the drive and connection housing 19, 19 a is provided, so that after dismantling the shaft seal 6 and the shaft bearing provided on the opposite side are easily accessible. It should also be mentioned that the shaft seal 6 , which is designed in particular as a sliding ring seal, is arranged between the outlet of the stirrer shaft 9 from the drive housing 19 and the area of the liquid circuit of the canned motor 4 and the transmission 11 . In the exemplary embodiment, the shaft seal 6 with respect to the exit of the stirrer shaft 9 in the agitator tank 5 - inside the connection housing 19 a - is set back somewhat, because cooling with the help of the cooling jacket 20 is provided in between. This cooling serves as a heat barrier between the medium, which generally has high temperatures, in the agitator tank 5 and the liquid in the canned motor 4 .
Insbesondere wird dabei aber auch eine Kühlung im Bereich der Wellendichtung 6 erzielt, so daß diese auch einer geringeren Temperaturbelastung ausgesetzt ist. Auch dies trägt wesentlich zu deren Lebensdauerverlängerung bei. Der Kühlmantel 20 ist beispielsweise von Kühlwasser durchströmt.In particular, however, cooling is also achieved in the area of the shaft seal 6 so that it is also exposed to a lower temperature load. This also contributes significantly to their lifespan extension. The cooling jacket 20 is flowed through by cooling water, for example.
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