DE3827659C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur Aufbe­ reitung von flüssigen bis dünnbreiigen Medien nach der Gattung des Hauptanspruchs.

Derartige Vorrichtungen werden dazu verwendet, verschiedene Medien flüssiger bis dünnbreiiger Konsistenz zu durch­ mischen. Hierbei können sowohl verschiedene Flüssigkeiten, als auch Flüssigkeiten und Feststoffe, beispielsweise beim Zementmischen, durchmischt werden.

Die einfachsten bekannten Vorrichtungen zur Durchmischung von verschiedenen Medien sind Rührgeräte mit einem Behälter und einem darin angeordneten Rührwerk, beispielsweise Betonmischer. Der mit diesen Vorrichtungen erzielbare Durchmischungsgrad ist relativ gering und die erforderliche Behandlungszeit relativ lang. Um eine bessere Durchmischung in kürzerer Zeit zu erzielen, werden sogenannte Fallmisch­ trommeln verwendet, bei denen das zu durchmischende Medium entgegen der Schwerkraft zur Einfüllöffnung einer Fall­ mischtrommel gefördert wird. Das Medium stürzt aufgrund der Schwerkraft von der oberen Einfüllöffnung der Fallmisch­ trommel zur unteren Auslaßöffnung, wobei es aufgrund der Formgebung der Fallmischtrommel in eine um die lotrechte Behälterachse rotierende Bewegung versetzt und dadurch durchmischt wird. Bei einer solchen, aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 32 41 011 bekannten Vorrichtung weist die Fallmischtrommel eine hyperboloidförmige Mantel­ fläche auf, um in dem die Fallmischtrommel durchströmenden Medium Spiralwirbel zur Durchmischung zu erzeugen. Diese Vorrichtung hat den Nachteil, daß auch hier lediglich eine Rotation des Mediums für die Durchmischung desselben sorgt. Auch hier bleibt daher der Durchmischungsgrad und die notwendige Behandlungsdauer unbefriedigend.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß in kurzer Zeit ein hoher Durchmischungsgrad erzielt wird. Dadurch daß das Medium in einer inneren Kammer des Behälters entgegen der Schwerkraft gefördert und durch ein mit seinem Ansaugstutzen in die innere Kammer ragendes, radiale Kanäle aufweisendes Schleuderrad in eine äußere Kammer geschleudert wird, in welcher das Medium aufgrund der Schwerkraft zur Einlaßöffnung der inneren Kammer zurück­ gefördert wird, ist ein hoher Energieeintrag in das Medium gegeben, woraus einerseits eine intensive Umwälzströmung resultiert und darüber hinaus gegebenenfalls vorhandene Feststoffanteile in dem zu durchmischenden Medium bei der Umlenkung im Schleuderrad und beim Aufprall auf die Be­ hälterwand zerkleinert werden.

Aus der deutschen Auslegeschrift 11 43 490 ist zwar eine Vorrichtung zur Aufbereitung von flüssigen bis dünnbreiigen Medien mit einem Behälter bekannt, der eine äußere Kammer mit einer Einlaß- und einer Auslaßöffnung aufweist sowie eine innere Kammer mit einer unteren Zulauföffnung und einer oberen Ablauföffnung und ein in der lotrechten Be­ hälterachse gelagertes Schleuderrad. Bei dieser Vorrichtung ist dieses Schleuderrad jedoch als Propeller ausgebildet, welcher lediglich dazu dient, das Medium in der inneren Kammer entgegen der Schwerkraft nach oben zu fördern, um eine Umwälzströmung zwischen innerer und äußerer Kammer zu erzielen. Der mit dieser Vorrichtung erzielbare maximale Energieeintrag ist durch die bei Propellern auftretende starke Materialbeanspruchung begrenzt. Darüber hinaus ist keine Umlenkung des Medienstroms im Schleuderrad gegeben und auch kein Schleudern des Mediums gegen die Behälterwand möglich, so daß keine Zerkleinerung von gegebenenfalls vorhandenen festen Stoffen im Medium erzielt wird. Auch mit dieser Vorrichtung ist daher keine ausreichend schnelle und intensive Durchmischung möglich.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt und anhand der Zeichnung be­ schrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Vertikalschnitt durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer zweigeteilten äußeren Kammer in schematischer Darstellung,

Fig. 2 einen Vertikalschnitt durch eine Variante einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einteiliger äußerer Kammer in schematischer Darstellung,

Fig. 3 einen Horizontalschnitt durch ein Schleuderrad einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in schematischer Dar­ stellung und

Fig. 4 ein Horizontalschnitt durch eine Variante des Schleuderrads einer erfindungsgemäßen Vorrichtung ebenfalls in schematischer Darstellung.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung weist einen Behälter mit einer flaschenförmigen, nach oben sich verjüngenden inneren Kammer 3 und einer um diese angeordneten, durch einen Innenbund 9 zweigeteilten äußeren Kammer 4, 10 auf, die beide rotationssymmetrisch um eine lotrechte Symmetrie­ achse angeordnet sind. In den oberen, quasi den Flaschen­ hals bildenden Bereich der inneren Kammer 3 ist ein Ansaug­ stutzen 21 eingetaucht, der mit seinem aus dem Flaschenhals der inneren Kammer 3 herausragenden Ende mit einem Schleuderrad 2 formschlüssig verbunden ist. Das Schleuder­ rad 2 ist ebenfalls rotationssymmetrisch zur Symmetrieachse der beiden Kammern 3 und 4, 10 angeordnet und mit radialen Kanälen 6 versehen, welche vom Bereich um die Rotations­ achse zur äußeren Begrenzung des Schleuderrades 2 verlaufen und dort in Austrittsöffnungen münden. Andernends münden die radialen Kanäle 6 in den Ansaugstutzen 21, wozu sie in Richtung auf die Symmetrieachse abgewinkelt sind.

Auf seiner der inneren Kammer 3 abgewandten Flachseite ist an das Schleuderrad 2 eine Antriebswelle 18 angelenkt, die mit einem nicht dargestellten Antriebsaggregat in Ver­ bindung steht. Die Antriebswelle 18 ist durch eine Aus­ nehmung 17 in der Außenwand der äußeren Kammer 10 in den Außenraum geführt, wobei zwischen Welle 18 und Außenwand eine Dichtung vorsehbar ist. In ihrem oberen Bereich ist die Außenwand mit einem Überdruckventil 11 und einem Unter­ druckventil 12 zur Druckregulierung der äußeren Kammer 4, 10 versehen. Zwei Stutzen 13 und 14 dienen zum Anschluß einer Überdruck- bzw. Unterdruckleitung (nicht darge­ stellt).

In ihrem unteren Bereich weist die Außenwand zwei weitere Ausnehmungen auf, nämlich eine Einlaßöffnung 15 und eine Auslaßöffnung 16. Die flaschenförmige Außenwand der inneren Kammer 3 ist fest mit der Außenwand der äußeren Kammer 4, 10 verbunden, jedoch ist zwischen der inneren Kammer 3 und der äußeren Kammer 4 mindestens eine Durchlaßöffnung vor­ gesehen, über welche die innere Kammer 3 und die äußere Kammer 4 in Verbindung stehen. An der Unterseite des Schleuderrads 2 sind Flügel 8 vorhanden, die eine Rotation des in der äußeren Kammer 4 vorhandenen Mediums hervorrufen bzw. unterstützen.

Die in Fig. 2 dargestellte Variante weist ebenfalls einen Behälter mit einer flaschenförmigen, nach oben sich ver­ jüngenden inneren Kammer 3 und einer um diese angeordneten glockenförmigen äußeren Kammer 4 auf, die ebenfalls beide rotationssymmetrisch um eine Symmetrieachse angeordnet sind. In den oberen, den Flaschenhals bildenden Bereich der inneren Kammer 3 ist wiederum der Ansaugstutzen eines Schleuderrades 2 mit radialen Kanälen 6 eingetaucht. Auf der Oberseite des Schleuderrades 6 ist eine Antriebswelle 18 angelenkt, die durch eine Ausnehmung 17 in der Außenwand der äußeren Kammer 4 geführt ist. Desweiteren weist die äußere Kammer je ein Überdruckventil 11 und ein Unterdruck­ ventil 12 sowie Anschlußstutzen 13 und 14 für je eine Unterdruck- bzw. Überdruckleitung auf (nicht dargestellt). Die äußere Kammer 4 ist in ihrem unteren Bereich mit einer Einlaßöffnung 15 und einer Auslaßöffnung 16 versehen. Innere Kammer 3 und äußere Kammer 4 stehen über Durchlaß­ öffnungen miteinander in Verbinden, vor denen Strömungs­ bleche 19 angeordnet sind.

Fig. 3 zeigt einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Schleuderrad mit bogenförmig von innen nach außen ver­ laufenden radialen Kanälen 6.

Fig. 4 zeigt eine Variante des Schleuderrades 2 mit in sich gewundenen radialen Kanälen.

Das aus den radialen Kanälen 6 des Schleuderrades 2 heraus­ geschleuderte Medium gelangt bei der in Fig. 1 darge­ stellten Variante teilweise in den unteren Teil 4 und teilweise in den oberen Teil 10 der äußeren Kammer. Sowohl im oberen Teil 10 als auch im unteren Teil 4 wird das Medium dadurch umgewälzt und rotiert um die lotrechte Be­ hälterachse. Durch die Schwerkraft gelangt das Medium vom oberen Teil 10 in den unteren Teil 4 und von dort durch die durch das Schleuderrad 2 hervorgerufene Sogwirkung in die innere Kammer 3, um vom Ansaugstutzen 21 wieder angesaugt und durch das Schleuderrad 2 wieder herausgeschleudert zu werden.

Entsprechend gelangt das aus den radialen Kanälen 6 des Schleuderrads 2 herausgeschleuderte Medium bei der in der Fig. 2 dargestellten Variante in die äußere Kammer 4 und von dort aufgrund der Schwerkraft und durch die Sogwirkung in die innere Kammer 3, um ebenfalls erneut über den An­ saugstutzen 21 angesaugt und durch die radialen Kanäle 6 des Schleuderrads herausgeschleudert zu werden. In beiden Fällen kann das Schleuderrad 2 in das flüssige bis dünn­ breiige Medium eingetaucht sein, oder aber sich oberhalb des Spiegels des Mediums befinden. Der oberhalb des Spiegels des Mediums vorhandene Raum kann mit Luft oder einem anderen geeigneten Gas gefüllt sein, dessen Druck­ verhältnisse über die Ventile 11 und 12 und/oder durch die an die Stutzen 13 und 14 angeschlossene Überdruck- bzw. Unterdruckleitung gesteuert werden.

Claims (12)

1. Vorrichtung zur Aufbereitung von flüssigen bis dünn­ breiigen Medien mit einem Behälter, mit einer äußeren Kammer in dem Behälter, der eine Einlaßöffnung und eine Auslaßöffnung aufweist, mit einer inneren Kammer in dem Behälter, die eine untere Zulauföffnung und eine obere Ablauföffnung aufweist, und mit einem in der lotrechten Behälterachse gelagerten Schleuderrad, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schleuderrad (2) radiale Kanäle (6) und einen nach unten in die Ablauföffnung ragenden Ansaugstutzen (21) aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Kammer (4) von außen gesehen konvex ausgebildet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die innere Kammer (3) flaschenförmig ausgebildet ist, wobei der flaschenhalsförmige Teil den Ansaugstutzen (21) umgibt.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnung (15) in die innere Kammer (3), die Auslaßöffnung (16) hingegen in die äußere Kammer (4) mündet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ein- und Auslaßöffnungen (15, 16) mit Absperrvorrichtungen versehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen äußerer (4) und innerer Kammer (3) im Bodenbereich mindestens eine Durchlaßöffnung vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Kammer (4) zweiteilig ausgebildet ist, mit einer oberen (10) und einer unteren Kammer (4′), die über eine bevorzugt kreisförmige Öffnung miteinander in Verbindung stehen.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß das Schleuderrad (2) im Übergangsbereich der beiden Außenkammern (4′, 10) angeordnet ist, und daß das aus dem Schleuderrad (2) austretende Medium durch einen die kreisförmige Öffnung umge­ benden Führungskranz (9) auf die beiden Außenkammern (4′, 10) mit gegensätzlicher Umwälzrichtung verteilt wird.

9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Schleuderrad (2) zusätzliche schräg von oben nach unten außen verlaufende Kanäle (7) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß am Schleuderrad (2) Flügel (8) vorgesehen sind, die die Rotation des Mediums um die senkrechte Symmetrieachse unterstützen.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen Kanäle (6) des Schleuderrads (2) zur Umlenkung des durchströmenden Mediums in sich gewunden sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-11, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Behälter ein Überdruck- und ein Unterdruckventil zur Druckregulierung vorgesehen sind.