DE3718191A1 - Aeration device for agitators - Google Patents

Aeration device for agitators

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Abstract

An aeration device for agitators for aeration of liquid is described. Downstream, in the direction of flow, of a motor-driven propeller beneath the liquid surface is arranged an element roughly taking the form of an open impeller, in the outer region of which the gas sucked in by injector action is mixed into the turbulent agitator jet produced by the propeller. Various designs of the element roughly corresponding to an open impeller are possible; it is arranged in the pressure region of the propeller.

Description

Die Erfindung betrifft eine Belüftungseinrichtung für Rührwerke, um Flüssigkeiten gleichzeitig mit dem Vermi­ schen auch zu belüften. In Strömungsrichtung hinter dem Propeller ist rotationssymmetrisch zur Propellerachse ein ähnlich einem aus der Strömungstechnik bekannten offenen Laufrades nachgebildetes Element angeordnet, das die Luft feinblasig in den Rührstrahl des Propellers einmischt.The invention relates to a ventilation device for Agitators to handle liquids simultaneously with the Vermi also ventilate. In the direction of flow behind the Propeller is rotationally symmetrical to the propeller axis a similar to one known from fluid engineering arranged open impeller model, the air bubbles into the propeller interferes.

Rührgeräte, die gleichzeitig mit dem Vermischen Luft in die Flüssigkeit einbringen, sind bekannt (z.B. DE-P 24 61 032). Dabei wird z.B. über den an der Saugseite des Propellers entstehenden Unterdruck über eine Zuleitung Luft aus der Atmosphäre angesaugt oder sogar bei größeren Tiefen mittels eines zusätzlichen Gebläses in die Flüs­ sigkeit gedrückt. Da nun der Strömungsimpuls vom Propeller auf ein Luft-Flüssigkeits-Gemisch übertragen wird, ist es erklärlich, daß bei größerer angesaugter Luftmenge die Rührwirkung stark abfällt. Dem versucht man entgegen­ zuwirken, indem man das Rührgerät mit der Nennleistung auf möglichst große Lufteinmischung auslegt. Nachteilig dabei ist aber, daß schon bei geringfügigen Störungen in der Luftzuleitung der Leistungsanstieg die zulässigen Werte bei weitem überschreitet und die wünschenswerte Dosierung der Luftmenge über eine Regelarmatur in der Luftzuleitung praktisch unmöglich wird.Mixers that mix air at the same time into the liquid are known (e.g. DE-P 24 61 032). Here, e.g. over the on the suction side of the Propellers generated negative pressure via a supply line Air drawn in from the atmosphere or even larger ones Deep into the rivers with an additional fan liquid pressed. Now the flow impulse from the propeller is transferred to an air-liquid mixture it explains that with a larger amount of air sucked in the stirring effect drops sharply. You try to counter that to act by using the mixer with the nominal power designed for the largest possible air interference. Disadvantageous but here is that even with minor disturbances the increase in performance in the air supply line Values far exceeds and the desirable Dosing of the air volume via a control valve in the Air supply becomes practically impossible.

Ein weiterer Nachteil dieser bekannten Geräte ist die geringe erreichbare Tauchtiefe ohne Zusatzgebläse.Another disadvantage of these known devices is that low diving depth achievable without additional blower.

Demgegenüber hat die erfindungsgemäße Ausführung den Vorteil, daß durch das Einbringen der Luft auf der Druck­ seite des Propellers die Rührwirkung in keiner Weise verändert wird.In contrast, the embodiment of the invention Advantage that by introducing the air on the pressure side of the propeller the stirring effect in no way is changed.

Parallel dazu ist auch nur eine geringfügige Leistungsän­ derung bei unterschiedlichem Lufteintrag, z.B. durch Verändern des Einlaßquerschnittes einer Regelarmatur in der Luftzuleitung, gegeben.In parallel, there is also only a minor performance change with different air intake, e.g. by Changing the inlet cross-section of a control valve in the air supply line.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Ausführung ist der hohe Unterdruck beim Starten des Gerätes. Die Saugleitung und das einem offenen Laufrad ähnliche Element sind bei Stillstand völlig mit Flüssigkeit gefüllt. Bei Rotationsbeginn wird die Flüssigkeit durch Pumpwirkung mit hoher Geschwindigkeit aus der Luftzuleitung und aus dem Laufrad gesaugt und es wird damit ein Reinigungseffekt erzielt, der auch bei problematischen Medien, wie z.B. Gülle, ein Zuwachsen der Saugleitung zuverlässig verhin­ dert.Another advantage of the embodiment according to the invention is the high negative pressure when starting the device. The Suction line and the element similar to an open impeller are completely filled with liquid at standstill. At The liquid begins to rotate by pumping action at high speed from the air supply line and out sucked the impeller and it becomes a cleaning effect achieved, even with problematic media, such as Slurry, reliably prevent the suction line from overgrowing different.

Eine wirtschaftliche Belüftung verlangt darüber hinaus viele kleine Luftbläschen mit einer insgesamt großen Phasengrenzfläche und Vermischung mit viel Flüssigkeit. Erfindungsgemäß wird dies dadurch gelöst, daß der tur­ bulent hinter dem Propeller austretende Rührstrahl vom Strömungskern durch die mitdrehende Scheibe, bzw. Haube radial nach außen beschleunigt wird und sich im Scheiben- Außenbereich an den Laufradkanten mit der durch Injektor­ wirkung angesaugten Luft vermischt.Economic ventilation also requires lots of small air bubbles with a big one overall Phase interface and mixing with a lot of liquid. According to the invention this is solved in that the door bulging jet of fluid from behind the propeller Flow core through the rotating disc or hood is accelerated radially outwards and in the disc Outside on the impeller edges with the injector effect sucked air mixed.

Im Scherfeld zwischen dem turbulenten Rührstrahl und den die Luft vorzugsweise etwa rechtwinklig zu diesem Rührstrahl eintragenden, rotierenden Laufschaufeln werden größere Luftbläschen fein zerteilt, sowie durch den tur­ bulenten Impulsaustausch des schnellen Rührstrahles mit der langsameren Umgebung mit viel Flüssigkeit durchmischt und auf Abstand gehalten.In the shear field between the turbulent stirring jet and which the air preferably approximately at right angles to this Rotating blades entering the stirring jet larger air bubbles finely divided, as well as through the door bulent impulse exchange of the fast stirring jet with mixed with a lot of liquid in the slower environment and kept at a distance.

Im Nachfolgenden soll die Erfindung anhand der Zeichnungen erläutert werden:In the following, the invention will be described with reference to the drawings are explained:

Fig. 1 Rührgerät mit erfindungsgemäßer Belüftungsein­ richtung, mit Antrieb außerhalb des Mediums, in der Seitenansicht und teilweise im Schnitt. Fig. 1 mixer with ventilation device according to the invention, with drive outside of the medium, in side view and partly in section.

Fig. 2 bis 4 Darstellung von Einzelheiten der Erfindung, in vergrößertem Maßstab. Fig. 2 to 4 representation of details of the invention, on an enlarged scale.

Fig. 6 Rührgerät mit erfindungsgemäßer Belüftungsein­ richtung, ausgeführt als Tauchaggregat, in der Seitenansicht. Fig. 6 mixer with ventilation device according to the invention, designed as a diving unit, in side view.

In Fig. 1 ist eine grundsätzliche Aufbaumöglichkeit eines Rührgerätes mit erfindungsgemäßer Belüftungseinrichtung veranschaulicht. Über die Welle (16) wird motorisch der Propeller (1) mit der Flügelscheibe (2) angetrieben. Diese Flügelscheibe bildet mit der abstandseinstell­ baren stillstehenden Scheibe ein einem offenen Laufrad ähnliches Element. Die stillstehende Scheibe (4) ist mittels einer Halterung (27) am Lagergehäuse (6) der Propellerwelle (16) angebracht.In Fig. 1, a basic construction possibility is illustrated a mixing machine with an inventive ventilation device. The propeller ( 1 ) with the wing disc ( 2 ) is motorized via the shaft ( 16 ). This wing disc forms an element similar to an open impeller with the stationary disc that can be adjusted. The stationary disc ( 4 ) is attached to the bearing housing ( 6 ) of the propeller shaft ( 16 ) by means of a holder ( 27 ).

Das Zentrum der stillstehenden Scheibe ist dabei über eine Zuleitung (5) z.B. mit der Atmosphäre verbunden.The center of the stationary disk is connected to the atmosphere, for example, via a feed line ( 5 ).

Bei Rotationsbeginn des Propellers mit der vorgesetzten Flügelscheibe steht die gesamte Saugleitung bis zum Spiegel unter Flüssigkeit. Durch Pumpwirkung der mit einstellbarem Spalt zur stillstehenden Scheibe rotierenden Flügelscheibe wird der Raum zwischen den Scheiben und die Saugleitung entleert. Die nachfolgend zuströmen­ de Luft wird in den turbulenten Rührstrahl eingetragen. At the beginning of the rotation of the propeller with the superior one The entire suction line is up to Mirror under liquid. By pumping the with adjustable gap to the stationary disc rotating Wing disc is the space between the discs and the suction line emptied. The flow in below de Air is introduced into the turbulent stirring jet.  

In einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung nach Fig. 2 sind die rotierende Flügelscheibe und die stillstehende Scheibe als kegelförmige Hauben ausgebildet. Durch eine strömungsgünstigere Formgebung auf der propellerzugewandten Seite bewirkt dies einen besseren Wirkungsgrad des Rühr­ werks.In an embodiment according to the invention according to FIG. 2, the rotating wing disk and the stationary disk are designed as conical hoods. A more aerodynamic shape on the side facing the propeller improves the efficiency of the agitator.

Fig. 3 zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung. Durch unterschiedliche Neigungswinkel der rotierenden Haube und der stillstehenden Haube werden die Schaufeln im Radialschnitt keilförmig. Die daraus resultierende große Differenz der Durchströmquerschnitte am Außen­ durchmesser und am Innendurchmesser erzeugt hohen Un­ terdruck. Fig. 3 shows a further embodiment according to the invention. The blades become wedge-shaped in radial section due to different angles of inclination of the rotating hood and the stationary hood. The resulting large difference in the flow cross-sections on the outer diameter and on the inner diameter creates a high vacuum.

Fig. 4 zeigt eine Ausführungsform insbesondere nach Anspruch 9. Durch die strömungsgünstige kegelförmige Ausbildung der mitdrehenden Haube wird ein guter Wir­ kungsgrad beim Ableiten des Rührstrahles erzielt, durch die annähernd rechtwinklig zur Propellerachse stehende propellerabgewandte Begrenzungsfläche der mitdrehenden Haube wird bewirkt, daß die Luft vorzugsweise senkrecht zum Rührstrahl in diesen eingemischt wird. Damit werden größtmögliche hydraulische Scherkräfte und damit feine Bläschenverteilung in der Flüssigkeit erzielt. Fig. 4 shows an embodiment in particular according to claim 9. Due to the aerodynamic conical design of the rotating hood, a good We efficiency is achieved when the agitator jet is discharged, by the approximately perpendicular to the propeller-facing boundary surface of the rotating hood, which causes the air to be preferably vertical is mixed into the stirring jet. This achieves the greatest possible hydraulic shear forces and thus fine bubbles in the liquid.

Fig. 5 gibt eine Ausführungsform nach Anspruch 10 wieder. Die zweiteilig ausgeführte mitdrehende Haube besteht aus der propellerzugewandten kegelförmigen Haube (17), der formschlüssig z.B. über Nocken (18) mit dieser verbun­ denen Flügelscheibe (19) und einer Schraubenverbindung (20) beider Elemente. Fig. 5 shows an embodiment according to claim 10 again. The two-part rotating hood consists of the propeller-facing conical hood ( 17 ), the form-fitting, for example, via cams ( 18 ) with this verbun those wing disc ( 19 ) and a screw connection ( 20 ) of both elements.

Kegelförmige Haube und Flügelscheibe sind am Innen- und Außendurchmesser über Elastomerdichtungen (21) abgedichtet. Damit wird verhindert, daß Flüssigkeit in den Hohlraum (22) eindringen kann.The conical hood and wing disc are sealed on the inside and outside diameter via elastomer seals ( 21 ). This prevents liquid from entering the cavity ( 22 ).

Im Ausführungsbeispiel nach Fig. 6 ist das Rührwerk als Tauchrührwerk (23) ausgeführt.In the embodiment of Fig. 6, the stirrer is designed as a submersible agitator (23).

Das Tauchrührwerk ist an einem Schlitten (24) befestigt, der über eine vertikal im Vorratsbehälter angebrachte Vierkantschiene (25) geführt mittels eines Hebezeuges auf- und abgesenkt werden kann. Die Saugleitung (5) zum Zentrum der stillstehenden Scheibe (8) ist im Rührwerks­ bereich am Drahtseil (26) und am Halter (27) befestigt. Der Halter (27) ist mit dem Rührwerk fest verbunden, der Abstand zwischen stillstehender und mitdrehender Scheibe kann bei Montage eingestellt werden. Das Tauch­ rührwerk kann um den Drehpunkt (28) geschwenkt werden, wenn der Bolzen von der unteren Halterung (29) auf die obere (30) umgesteckt wird. Das ermöglicht den Einsatz des Gerätes in einer Schräglage bis zu 45°. Damit kann bei stark schäumenden Flüssigkeiten das Rührwerk knapp unter dem Flüssigkeitsspiegel betrieben werden und der Schaum von der Oberfläche durch den Propeller in die Flüssigkeit gerissen und zerschlagen werden.The submersible mixer is attached to a carriage ( 24 ) which can be raised and lowered by means of a lifting device via a square rail ( 25 ) mounted vertically in the storage container. The suction line ( 5 ) to the center of the stationary disc ( 8 ) is fixed in the agitator area on the wire rope ( 26 ) and on the holder ( 27 ). The holder ( 27 ) is firmly connected to the agitator, the distance between the stationary and rotating disc can be adjusted during assembly. The submersible agitator can be pivoted about the pivot point ( 28 ) when the bolt is moved from the lower bracket ( 29 ) to the upper bracket ( 30 ). This enables the device to be used in an inclined position of up to 45 °. In the case of strongly foaming liquids, the agitator can be operated just below the liquid level and the foam can be torn into the liquid by the propeller and broken up.

Alle in der Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeich­ nung beschriebenen Merkmale und Ausführungsformen können sowohl einzeln, als auch in beliebiger Kombination zuein­ ander erfindungswesentlich sein.All in the description, the claims and the drawing Features and embodiments described can both individually and in any combination other essential to the invention.

Claims (10)

1. Belüftungseinrichtung für Rührgeräte zur zusätzlichen Belüftung von Flüssigkeiten mit einem unter dem Flüs­ sigkeitsspiegel motorisch angetriebenen Propeller (1), dadurch gekennzeichnet, daß in Strömungsrichtung hinter dem Propeller rota­ tionssymmetrisch zur Propellerachse ein etwa die Form eines aus der Strömungstechnik bekannten, offenen Laufrades einnehmenden Elementes angeordnet ist, des­ sen radiale Schaufeln (3) auf der propellerabgewandten Seite einer mitdrehenden Scheibe (2) angebracht sind und im Zentrum dessen stillstehender Wandung (4) die Luftzufuhr (5) vorgesehen ist.1. Aeration device for stirrers for additional ventilation of liquids with a motor-driven propeller under the liquid level ( 1 ), characterized in that in the direction of flow behind the propeller rotationally symmetrically to the propeller axis, an approximately the shape of an open impeller known from fluid technology, taking element is arranged, the sen radial blades ( 3 ) on the side facing away from the propeller of a rotating disc ( 2 ) are attached and in the center of the stationary wall ( 4 ) the air supply ( 5 ) is provided. 2. Belüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stillstehende Scheibe (4) mit der Halterung (27) am Lagergehäuse (6) der Propellerachse angebracht ist. 2. Ventilation device according to claim 1, characterized in that the stationary disc ( 4 ) with the holder ( 27 ) on the bearing housing ( 6 ) of the propeller axis is attached. 3. Belüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand A der stillstehenden Scheibe (4) zu den Schaufeln (2) der mitdrehenden Flügelscheibe (3) einstellbar ist.3. Ventilation device according to claim 1, characterized in that the distance A of the stationary disc ( 4 ) to the blades ( 2 ) of the rotating disc ( 3 ) is adjustable. 4. Belüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stillstehende Scheibe (4) und die mitdrehende Flügelscheibe (3) etwa mit dem gleichen Außendurchmesser ausgeführt sind.4. Ventilation device according to claim 1, characterized in that the stationary disc ( 4 ) and the rotating wing disc ( 3 ) are designed approximately with the same outer diameter. 5. Belüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchmesser der mitdrehenden Flügelscheibe (3) und der stillstehenden Scheibe (4) mit etwa 2/3 des Außendurchmessers des Propellers (1) ausgeführt sind.5. Ventilation device according to claim 1, characterized in that the diameter of the rotating wing disc ( 3 ) and the stationary disc ( 4 ) with about 2/3 of the outer diameter of the propeller ( 1 ) are executed. 6. Belüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die mitdrehende und die stillstehende Scheibe als kegelförmige Hauben (7, 8) ausgeführt sind und die gedachten Kegelspitzen beider Hauben (9) etwa auf der Propellerachse (10) liegen und zum Propeller hingewandt sind.6. Ventilation device according to claim 1, characterized in that the rotating and the stationary disc are designed as conical hoods ( 7 , 8 ) and the imaginary cone tips of both hoods ( 9 ) lie approximately on the propeller axis ( 10 ) and are turned towards the propeller . 7. Belüftungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (α 1) der stillstehenden Haube (11) kleiner ist als der Neigungswinkel (α 2) der mitdrehen­ den Flügelhaube und somit die Schaufeln im Radial­ schnitt etwa keilförmig ausgebildet sind (13). 7. Ventilation device according to claims 1 and 6, characterized in that the angle of inclination ( α 1 ) of the stationary hood ( 11 ) is smaller than the angle of inclination ( α 2 ) of the co-rotating the wing hood and thus the blades in the radial cut are approximately wedge-shaped ( 13 ). 8. Belüftungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Propeller und mit­ drehende Flügelscheibe mehrteilig ausgeführt sind, so daß es z.B. möglich ist, den Propeller wirtschaft­ lich als Schweißkonstruktion und die mitdrehende Haube als Gußkonstruktion zu fertigen.8. Ventilation device according to claim 1, characterized characterized that propeller and with rotating wing disc are made in several parts, so that e.g. is possible to economize the propeller Lich as a welded construction and the rotating hood to be manufactured as a cast construction. 9. Belüftungseinrichtung nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die propellerzugewandte Begrenzungsfläche der Wandung (14) der mitdrehenden kegelförmigen Haube nicht parallel ist zur propellerabgewandten Begrenzungsfläche (15) und die Erzeugende der propellerzugewandten Fläche einen kleineren Winkel (β 1) zur Achse einschließt, als die Erzeugende der mit radialen Schaufeln bestückten propellerabgewandten Fläche.9. Ventilation device according to claims 1 and 6, characterized in that the propeller-facing boundary surface of the wall ( 14 ) of the rotating conical hood is not parallel to the propeller-facing boundary surface ( 15 ) and the generatrix of the propeller-facing surface a smaller angle ( β 1 ) to the axis includes, as the generatrix of the surface facing away from the propeller equipped with radial blades. 10. Belüftungseinrichtung nach den Ansprüchen 1, 6 und 9 dadurch gekennzeichnet, daß die mitdrehende Haube zur Erzielung eines geringen Gewichtes und somit einer geringeren Drehmasse zweiteilig aus­ geführt ist.10. Ventilation device according to claims 1, 6 and 9 characterized in that the rotating hood to achieve a low weight and thus a lower rotating mass in two parts is led.
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