DE4020508A1

DE4020508A1 - Disperser bowl with propeller above base pump - and outer slotted stator ring minimises rotary potion and air entrainment

Info

Publication number: DE4020508A1
Application number: DE4020508A
Authority: DE
Inventors: Des Erfinders Auf Nennung Verzicht
Original assignee: EGGER MASCHF
Current assignee: EGGER MASCHF
Priority date: 1989-06-28
Filing date: 1990-06-27
Publication date: 1991-01-03

Abstract

Centrally in the base of a dispersion bowl is a pump unit for horizontally discharging in a radial direction, drawn down from the upper area of the bowl. A stator with guide fins surrounds the pump unit. Coaxial with the pump unit and axially above it is a propeller. At intervals round the bowl floor are guide fins disposed in planes passing through the pump axis. The bowl floor may have two or three conical sections differing in inclination. Openings in the stator ring are inclined from the purely radial direction by an angle dependent inter aliaa on viscosity of material being dispersed. ADVANTAGE - Material dispersed from stator ring has little or no velocity component in peripheral direction; consequently air take-up is lessened and efficiency is not reduced by rotating material.

Description

Die Erfindung betrifft eine Dispergieranlage mit einer nur von oben in axialer Richtung ansaugenden und an ihrem Umfang waagrecht, radial nach außen ausstoßenden Dispergierpumpe, die unmittelbar oberhalb des Behälterbo dens angeordnet und in Umfangsrichtung von einem leit schaufelringartigen Stator umgeben ist.The invention relates to a dispersing system one that only sucks in from the top in the axial direction their circumference horizontally, ejecting radially outwards Dispersing pump, which is located immediately above the tank bo dens arranged and in the circumferential direction of a leit is surrounded by a blade-ring-like stator.

Eine derartige Anlage ist aus der US-PS 18 66 535 bekannt und besteht im wesentlichen aus einem Behälter und einen in diesem Behälter untergebrachten Rühr- oder Pumpwerk, das mit der vertikalen Behälterachse fluchtend vorgesehen ist. Oberhalb des Pumpenrotors sind zur Ver besserung der Dispergierwirkung zylindrische Mantelflä chen koaxial mit der Behälterachse angeordnet, von denen jede zweite still steht und die dazwischenliegenden sich mit der Rotorachse bewegen.Such a system is from US-PS 18 66 535 known and consists essentially of a container and an agitator or Pumping station that is aligned with the vertical container axis is provided. Above the pump rotor are available for ver improvement of the dispersing effect cylindrical surface Chen arranged coaxially with the container axis, of which every second stands still and those in between move with the rotor axis.

Andere Dispergier- bzw. Mischanlagen sind beispiels weise aus den US-PSen 38 20 759, 45 92 658 und 47 38 543 und der DE-OS 21 29 549 bekannt. Diese Vorrichtungen sind kompliziert, störanfällig und zum Teil nur für Spezialan wendungen brauchbar.Other dispersing or mixing systems are an example from U.S. Patents 38 20 759, 45 92 658 and 47 38 543 and DE-OS 21 29 549 known. These devices are complicated, prone to failure and sometimes only for specialty usable.

Alle derartige Anlagen, ob mit oder ohne die Mantel flächen, weisen im Betrieb einige Nachteile auf: Es kommt immer wieder zur Ausbildung eines Luftschlauches, der schließlich bis zum Mischaggregat reicht und den Wir kungsgrad wesentlich herabsetzt. Bei viskosen Mischungen ist der Lufteintrag besonders unangenehm, da die im Ag gregat fein verteilte Luft nur langsam oder gar nicht entweicht und eine Nachbehandlung der Dispersion notwen dig macht. Nach einiger Zeit ist das gesamte Mischgut in einer Umfangsbewegung begriffen, die gleichsinnig mit dem Mischaggregat erfolgt und die den Wirkungsgrad des Aggre gates ebenfalls herabsetzt. Die von den zweiseitig ansau genden Mischaggregaten behandelten Teilvolumina des Be hälters sind extrem ungleich groß, es kommt daher zu un terschiedlichen dynamischen und strömungstechnischen Zu ständen oberhalb und unterhalb der Mittelebene des Misch aggregates, was zu ungleichmäßiger Durchmischung führt, was eine Verlängerung der Mischungsdauer notwendig macht.All such systems, whether with or without the jacket surfaces, have some disadvantages in operation: it comes again and again to form an air hose that finally extends to the mixing unit and the we efficiency significantly reduced. For viscous mixtures the air entry is particularly unpleasant, since the in the Ag gregat finely divided air slowly or not at all escapes and a post-treatment of the dispersion is necessary dig makes. After a while, the entire mix is in understood a circumferential movement that is in the same direction as the Mixing unit is carried out and the efficiency of the aggregate gates also lowers. The one of the two-sided intake Mixing units treated partial volumes of the loading containers are extremely unequal in size, so it comes to un Different dynamic and fluidic additions stood above and below the median plane of the mix aggregates, which leads to uneven mixing, which makes it necessary to extend the mixing time.

Die Erfindung hat das Ziel, die genannten Unzuläng lichkeiten zu beseitigen und eine Dispergiervorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Luft einbringung sicher vermieden wird, bei der das Behälter volumen einheitlich durchmischt wird und bei der eine Verschlechterung des Wirkungsgrades, insbesondere bei hö herviskosen Fluiden zuverlässig verhindert wird.The aim of the invention is to address the deficiencies mentioned elimination and a dispersing device to create the type mentioned in which the air insertion is avoided in the case of the container volume is mixed uniformly and with one Deterioration in efficiency, especially at high fluids are reliably prevented.

Dies geschieht erfindungsgemäß dadurch, daß axial oberhalb des Dispergierpumpenaggregates ein Propeller koaxial angeordnet ist, und daß im Inneren des Behälters an der Behälterwand Leitflügel angebracht sind, die bei Behältern mit einer vertikalen Rotationsachse in Ebenen durch die Behälterachse liegen, und daß bei Behältern ohne Rotationsachse die Schnittlinien zwischen Flügel und Behälterboden bzw. Behältermantel entlang Fallinien ver laufen.This happens according to the invention in that axially a propeller above the dispersing pump unit is arranged coaxially, and that inside the container on the container wall guide vanes are attached, which at Containers with a vertical axis of rotation in planes through the container axis, and that with containers without axis of rotation, the cutting lines between wing and Verify the tank bottom or jacket along fall lines to run.

Diese Maßnahmen bringen es überraschenderweise mit sich, daß die aus dem Stator austretende dispergierte Mi schung in Umfangsrichtung keine oder nur mehr eine ver nachlässigbare Geschwindigkeitskomponente aufweist, wo durch es zu keiner Umfangsbewegung des Gutes mehr kommt, was den Lufteintritt und die Verringerung des Wirkungs grades durch das Mitrotieren des Gutes verhindert.Surprisingly, these measures bring it along that the dispersed Mi no or only a ver in the circumferential direction has negligible speed component where there is no more circumferential movement of the goods, what the air entry and the reduction in effectiveness degree prevented by rotating the goods.

Es ist in Kenntnis der zu dispergierenden Materia lien auch möglich, die Austrittsrichtung des dispergier ten Gutes aus dem Stator so zu wählen, daß seine Umfangs geschwindigkeit der Ausbildung eines Luftschlauches zum Dispergieraggregat entgegenwirkt.It is aware of the matter to be dispersed lien also possible to disperse the exit direction of the ten good to choose from the stator so that its scope speed of the formation of an air hose to Dispersing unit counteracts.

Eventuell durch den Propeller eingebrachte Bewe gungskomponenten in Umfangsrichtung können vom Fachmann in Kenntnis der Erfindung durch eine geeignete Wahl der Winkel der Flügel des Stators bezüglich der radialen Richtung leicht kompensiert werden.Eventually introduced by the propeller supply components in the circumferential direction can be done by a person skilled in the art with knowledge of the invention by a suitable choice of Angle of the wings of the stator with respect to the radial Direction can be easily compensated.

Der radiale Austritt des Fluides unmittelbar am Be hälterboden bringt unerwarteterweise eine Reihe von Vor teilen mit sich. So wird auch nach längerem Stillstand der Anlage im gefüllten Zustand eine rasche Homogenisie rung des gesamten Volumens erreicht, ohne daß, wie bei bekannten Anlagen der Fall, die während des Stillstandes abgesunkenen Bestandteile im unteren Volumensbereich ent lang geschlossener Bewegungsbahnen gefangen sind.The radial exit of the fluid directly at the loading Halterboden unexpectedly brings a number of advantages share with yourself. This is also the case after a long standstill the system quickly filled when filled tion of the entire volume without, as in known plants the case during the standstill sunken components in the lower volume range ent long trajectories are trapped.

Das Ausströmen entlang des Tankbodens bringt es bei den üblicherweise verwendeten halbkugelförmigen oder korbbogenförmigen Behälterböden mit sich, daß die Misch bewegung an der Behälterwand beginnt und die an der Be hälterwand festsitzenden Partikel, die erfahrungsgemäß immer dazu neigen, nur schwer einmischbar zu sein, am längsten dem Mischvorgang ausgesetzt sind, wodurch das Mischergebnis weiter verbessert wird.It flows out along the bottom of the tank the commonly used hemispherical or basket-shaped container bottoms with that the mixing movement on the container wall begins and that on the loading container wall stuck particles, which according to experience always tend to be difficult to mix, on longest exposed to the mixing process, which means that Mixing result is further improved.

In einer Weiterbildung der Grundidee der Erfindung ist vorgesehen, den Behälterboden konisch, vorzugsweise aus zwei oder drei konischen Abschnitten mit verschiede ner Neigung auszubilden. Überraschenderweise bringt diese Ausgestaltung gegenüber Böden mit gleitendem Übergang zum zylindrischen Behältermantel Vorteile bei der Durchmi schung mit sich.In a further development of the basic idea of the invention it is provided that the container bottom is conical, preferably from two or three conical sections with different ones to develop an inclination. Surprisingly, this brings Design compared to floors with a smooth transition to cylindrical container jacket advantages in di with itself.

Die Erfindung wird an Hand der beiliegenden Zeich nung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläu tert. Dabei zeigt dieThe invention is based on the accompanying drawing tion, which represents an embodiment, explained in more detail tert. The shows

Fig. 1 einen Dispergierbehälter mit darin unterge brachtem erfindungsgemäßen Dispergierpumpenaggregat im Schnitt mit eingebautem und in Draufsicht mit entferntem Pumpenaggregat, die Fig. 1 is a dispersion tank with housed therein dispersing pump unit according to the invention in section with built-in and in plan view with the pump unit removed, the

Fig. 2 zeigt ein Dispergierpumpenrad im Schnitt und in Draufsicht mit teilweiser entfernter Deckscheibe und die Fig. 2 shows a dispersing pump in section and in plan view with the cover plate partially removed and the

Fig. 3 zeigt einen Stator im Schnitt und in Drauf sicht. Fig. 3 shows a stator in section and in plan view.

Ein Dispergierbehälter 1 ist an seinem unteren Ende mit einem Boden 2 versehen. Dieser Boden besteht im dar gestellten Ausführungsbeispiel aus zwei konischen Schüs sen 3 bzw. 4 und einem ebenen Zentralstück 5. Im koni schen Bereich sind Leitbleche 6 angeordnet, die wie aus der Draufsicht der Fig. 1 ersichtlich, in radialer Rich tung verlaufen.A dispersion container 1 is provided with a bottom 2 at its lower end. This floor consists in the exemplary embodiment presented from two conical shots sen 3 and 4 and a flat central piece 5th In the conical area baffles 6 are arranged which, as can be seen from the plan view of FIG. 1, extend in the radial direction.

Im ebenen Bodenabschnitt 5 ist ein Dispergierpumpen aggregat 11 eingebaut, dessen radial nach außen gerichte te Auslaßstrahlen, angedeutet durch den Pfeil A, dem Be hälterboden 5 unmittelbar benachbart sind. Das Disper gierpumpenaggregat saugt die zu dispergierende Mischung entlang der Pfeile E in axialer Richtung und ausschließ lich von oben an.In the flat bottom section 5 , a dispersing pump unit 11 is installed, the radially outward te outlet jets, indicated by the arrow A, the container bottom 5 are immediately adjacent. The dispersing pump unit sucks the mixture to be dispersed along the arrows E in the axial direction and exclusively from above.

Ein Propeller 12 unterstützt die Ansaugbewegung des Dispergierpumpenrades. Unterhalb des Behälterbodens 5 ist die Lagerung unter Antrieb des Aggregates vorgesehen. Nicht dargestellt ist in der Fig. 1 die Lagerung des Be hälters, die jedoch auf die Erfindung keinen Einfluß ausübt.A propeller 12 supports the suction movement of the dispersion pump wheel. Below the container bottom 5 , the storage is provided with the drive of the unit. Not shown in Fig. 1, the storage of the loading container, which, however, has no influence on the invention.

In der Fig. 2 ist ein Dispergierpumpenrad in zwei Varianten dargestellt. Beide Varianten weisen erfindungs gemäß eine Deckscheibe 13′, 13′′ auf, wobei die Deckscheibe 13′ rechtwinkelig auf die Radachse 14 steht, während die Deckscheibe 13′′ Konusform aufweist und besonders das Dis pergieren hochviskoser Flüssigkeiten erleichtert, da die Flüssigkeit bereits unter einem gewissen, von Null abwei chendem, Winkel zur Radachse 14 in den Bereich der Schau felräder eintritt.In FIG. 2, a Dispergierpumpenrad is shown in two variants. Both variants have a cover plate 13 ', 13 ''according to the invention, the cover plate 13 ' being at right angles to the wheel axle 14 , while the cover plate 13 '' has a conical shape and, in particular, facilitates the dispersion of highly viscous liquids, since the liquid is already under one certain, deviating from zero, angle to the wheel axis 14 in the area of the rocker wheels occurs.

Die ebene Deckscheibe 13′, die auf der linken Seite der Fig. 2 dargestellt ist, fördert im Vergleich dazu die Dispersion bei Flüssigkeiten mit nicht zu hoher Viskosi tät und beim Dispergieren pulverförmiger, insbesondere klumpender, Feststoffe. Dies wird dadurch erreicht, daß die ebene Deckscheibe 13′ eine scharfe Umlenkung der Strömungslinien bewirkt, wobei an der Umlenkstelle er höhte Scherkräfte wirksam werden, die den Wirkungsgrad des Dispersionsvorganges erhöhen. The flat cover plate 13 ', which is shown on the left side of FIG. 2, in comparison promotes the dispersion in liquids with not too high viscosity and when dispersing powdery, especially clumping, solids. This is achieved in that the flat cover plate 13 'causes a sharp deflection of the flow lines, with he heightened shear forces acting at the deflection point, which increase the efficiency of the dispersion process.

In einer Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß einige der Pumpenradflügel 15 ins Innere vorspringen. Diese Flügel sind in der Draufsicht der Fig. 2 mit 16 be zeichnet. Es ist darauf Bedacht zu nehmen, daß unabhängig von der Ausbildung der Deckscheibe 13′, 13′′ kein Spalt zwischen dem oberen Rand der Flügel 15 und der Unterseite der Deckscheiben 13′, 13′′ freibleibt.In an embodiment of the invention it is provided that some of the impeller blades 15 protrude inside. These wings are in the top view of FIG. 2 with 16 be distinguished. It is important to take into account that regardless of the design of the cover plate 13 ', 13 ''no gap between the upper edge of the wing 15 and the underside of the cover plates 13 ', 13 '' remains free.

Im montierten Zustand befindet sich radial außerhalb des Dispergierpumpenrades 12 ein Stator 21, der fest am Boden 5 des Behälters 1 befestigt ist. In diesem Stator 21 sind Öffnungen 22 vorgesehen, deren Höhe in Richtung der Achse 14 der Höhe der Öffnungen 17 im Dispergierpum penrad 12 entspricht. Die zwischen den Öffnungen 22 lie genden Statorwände 23 wirken ähnlich einem Leitschaufel kranz. Die Öffnungen 22 verlaufen in radialer Richtung nicht genau radial, sondern sind um einen Winkel α, ge messen am Mittenkreis 24 des Stators gegen den Radius ge neigt. Die Größe des Winkels α ist dabei so zu wählen, daß bei vorgegebenem Dispersionsgut und bei vorgegebenen Abmessungen und Drehgeschwindigkeiten des Dispergierpum penrades und des Stators die austretende Flüssigkeit eine Umfangsgeschwindigkeit aufweist, die entweder Null ist, oder die nach Größe und Richtung die Bildung eines Luft schlauches an der Oberfläche der Flüssigkeit in Richtung zum Dispergieraggregat verhindert. Der dafür notwendige Winkel ist für den Fachmann auf dem Gebiete des Strö mungsmaschinenbaues in Kenntnis der Erfindung aus den ge gebenen Stoffdaten und Abmessungen leicht zu bestimmen.In the assembled state, there is a stator 21 radially outside the dispersion pump wheel 12 , which is fixedly attached to the bottom 5 of the container 1 . In this stator 21 openings 22 are provided, the height of which in the direction of the axis 14 corresponds to the height of the openings 17 in the dispersion wheel 12 . The lying between the openings 22 lying stator walls 23 act similarly to a vane ring. The openings 22 do not extend exactly radially in the radial direction, but rather are inclined by an angle α, ge at the center circle 24 of the stator against the radius. The size of the angle α is to be chosen so that for a given dispersion material and given dimensions and rotational speeds of the dispersing pump and the stator, the emerging liquid has a peripheral speed that is either zero, or the size and direction of the formation of an air hose prevented on the surface of the liquid towards the dispersing unit. The angle required for this is easily determined for the person skilled in the field of flow mechanical engineering with knowledge of the invention from the given material data and dimensions.

Die Erfindung kann verschiedentlich geändert und an bestehende Gegebenheiten angepaßt werden. So ist es bei spielsweise möglich, den Stator kammartig auszubilden und auf den in der Fig. 3 mit 25 bezeichneten unteren Rand zu verzichten, um die resultierende Strömung noch näher an den Behälterboden zu bringen. Es ist selbstverständlich auch möglich, den Stator, wie gezeichnet, auszubilden und in einer nutförmigen Vertiefung oder Ausnehmung des Be hälterbodens 5 unterzubingen, um das gleiche Ziel zu er reichen.The invention can be changed in various ways and adapted to existing circumstances. For example, it is possible to form the stator in a comb-like manner and to dispense with the lower edge labeled 25 in FIG. 3 in order to bring the resulting flow even closer to the bottom of the container. It is of course also possible to train the stator as drawn and to accommodate it in a groove-shaped recess or recess in the container bottom 5 in order to achieve the same goal.

Es können selbstverständlich die vorspringenden Flü gel 16 des Pumpenrades eine andere Form, Neigung oder Dicke, als dargestellt aufweisen, auch kann die Zahl dieser Flügel variiert werden, wenn auch bevorzugt zwi schen vier und acht anzubringen sind. Bei der Ausfüh rungsform gemäß der Fig. 1 wird der Propeller 12 von der gleichen Achse angetrieben wie das Pumpenrad 18, doch ist es auch denkbar, den Propeller 12 durch eine Hohlwelle hindurch mit einer Drehzahl und/oder Drehrichtung anzu treiben, die von der des Dispergierpumpenrades abweicht.Of course, the projecting wings 16 of the pump wheel can have a different shape, inclination or thickness than shown, and the number of these wings can also be varied, although preferably between four and eight are to be attached. When exporting according approximate shape of FIG. 1, the propeller 12 is driven by the same axis as the impeller 18, but it is also conceivable to drive to the propeller 12 through a hollow shaft through a speed and / or direction of rotation from that of the Dispersion pump wheel deviates.

Es kann selbstverständlich auch die Anzahl der koni schen Schüsse geändert werden, doch hat es sich als vor teilhaft erwiesen, den Übergang von der ebenen Platte 5 zum Zylinderabschnitt 7 des Behälters 1 mit zwei oder drei Schüssen zu bilden, da dadurch einerseits genügend Scherkräfte und Turbulenzen eingebracht werden, die eine genügend dicke Grenzschicht schaffen, um das gesamte Be hältervolumen in die Durchmischung einzubeziehen, ande rerseits aber die Ausbildung toter Ecken und das Auftre ten von Stoßverlusten noch zuverlässig vermieden wird.It can of course also be changed the number of tapered shots, but it has proven to be geous before, to form the transition from the flat plate 5 to the cylinder section 7 of the container 1 with two or three shots, because on the one hand enough shear forces and turbulence are introduced, which create a sufficiently thick boundary layer to include the entire container volume in the mixing, but on the other hand the formation of dead corners and the occurrence of impact losses is reliably avoided.

Ähnliches gilt für die Anzahl der Flügel 6, die in den zylindrischen Bereich 7 geführt sein können, oder aber auch nicht bis zum Ende des konischen Teils 3 rei chen müssen und deren Anzahl selbstverständlich variiert werden kann. Es ist auch dabei jeweils ein Kompromiß zwi schen dem notwendigen Aufwand bei der Errichtung der War tung und Reparatur bzw. Reinigung und der Wirkung dieser Flügel zu finden. Üblicherweise sind in Abhängigkeit von der Größe des Behälters 1 sechs bis zehn Fügel durchaus ausreichend.The same applies to the number of vanes 6 , which can be guided into the cylindrical region 7 , or also do not have to reach the end of the conical part 3 and the number of which can of course be varied. It is also a compromise between the necessary effort in the establishment of the maintenance and repair or cleaning and the effect of these wings to find. Depending on the size of the container 1, six to ten wings are usually sufficient.

Claims

1.Dispersing system with a suction pump that sucks only from above in the axial direction and horizontally on its circumference, radially ejecting radially outwards, which is arranged directly above the bottom of the container and is surrounded in the circumferential direction by a stator ring-like stator, characterized in that axially above the dispersing pump unit ( 11 ) a propeller ( 12 ) is arranged coaxially, and that in the interior of the container ( 1 ) on the container wall guide vanes ( 6 ) are attached, which lie in containers with a vertical axis of rotation in planes through the container axis, and that in containers without The axis of rotation, the lines of intersection between the wing and the container bottom or container casing run along the inline case.

2. Dispersing system according to claim 1, characterized in that the container bottom ( 5 ) is conical, preferably consisting of two or three conical sections ( 3 , 4 ) with different inclinations, the guide vanes ( 6 ) optionally in the conical Reach container section or are limited to it.

3. Dispersing system according to one of claims 1 or 2, characterized in that the dispersing pump wheel ( 18 ) wing ( 15 ) and a cover plate ( 13 ', 13 '') has, which forms an annular or frustoconical shape, the latter If the cone tip is above half of the pump wheel ( 18 ) on the axis ( 14 ), the upper edge of the wing ( 15 ) adjoining the underside of the cover plate ( 13 ', 13 '').

4. Dispersing system according to claim 4, characterized in that some of the impeller blades ( 16 ) project into the interior of the impeller ( 18 ).