DE68906484T2 - Strahlring für Mischer. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft einen Strahlring des Typs, der dazu ausgelegt ist, einen Propeller in einem sogenannten Propeller-Rührwerk zu umgeben.
• Rührwerke des vorstehend genannten Typs beinhalten eine Antriebseinheit, einen Elektromotor, einen Propeller sowie eine Antriebswelle zwischen letzteren beiden. Der Propeller kann zwei oder mehr Flügel aufweisen und dazu ausgelegt sein, mit verschiedenen Drehzahlen angetrieben zu werden, wobei all dies von seiner Verwendung abhängt.
• Rührwerke werden in verschiedenen Einsatzgebieten zum Homogenisieren sowie zum Aufrechterhalten der Suspension von Flüssigkeiten für verschiedene industrielle Prozesse, für Gülle, Abwasser usw. verwendet. Das Rührwerk kann horizontal oder vertikal oder in verschiedenen Winkeln dazwischen angeordnet werden. Er kann auch beweglich angeordnet werden, so daß die das Rührwerk verlassende Strömung über größere Bereiche verteilt wird oder in Richtung auf bestimmte Stellen innerhalb des Flüssigkeitsbehälters gerichtet wird.
• Ein weiteres Gebiet, in dem ein Rührwerk verwendet werden kann, besteht in der Erzeugung von Strömungen in einem See, um die Bildung von Eis zu verhindern.
• Zur Erzeugung einer wirksamen Rührwirkung oder Strömung besteht normalerweise eine Bedingung darin, daß der Propeller von einem Strahlring umgeben sein muß, dessen Durchmesser etwas größer ist als der Durchmesser des Propellers und der eine normalerweise begrenzte axiale Erstreckung besitzt. Wird der Strahlring weggelassen, würde eine radiale Strömung auftreten, die die axiale Strömung durch die Maschine hindurch begrenzt, da ein Teil der Flüssigkeitsmenge zurück in den Propeller gesaugt würde sowie ein gewisses Ausmaß an Leckage zwischen der Druckseite und der Ansaugseite des Propellers auftreten würde.
• Gemäß einer bekannten Technik ist der Strahlring zylindrisch ausgebildet und mit einem etwas nach außen gebogenen Kragen versehen, um das Einströmen zu erleichtern. Solche Strahlringe sind gezeigt in den Schwedischen Geschmacksmustereintragungen Nr. 34601 und 39392.
• Ein Nachteil besteht bei diesen bekannten Ausbildungen darin, daß die Strömung in der Nähe des Ringes turbulent sein kann, und zwar aufgrund einer zu scharfen Veränderung. Dies führt zu einem sogenannten Abreißen der Grenzschicht, woraus sich häufig ein unstabiles Blockieren ergibt. Die Strömung durch die Maschine und somit die Rührfähigkeit nehmen dann ab.
• Ein weiterer Nachteil bei einer unbeständigen oder aussetzenden Strömung (Blockieren) nahe dem Ring besteht darin, daß es leicht möglich ist, daß Vibrationen verstärkt werden, da die Spitzen der Propellerflügel unter Bedingungen arbeiten, für die sich nicht ausgelegt sind. Wenn außerdem der zylindrische Teil des Rings hinter dem Propeller verlängert wird, ist eine relativ große Fläche vorhanden, die großen Druckschwankungen ausgesetzt ist, wodurch in dem Material Spannungen hervorgerufen werden.
• Die US-A-3 365 178 zeigt eine Maschine, bei der Vibrationen durch Ausbilden des Strahlrings mit einem sanften Übergangsbereich vermieden werden sollen. Der Ring ist jedoch mit einer Vorrichtung zum Ansaugen von Luft kombiniert und besitzt aufgrund der langen Ausbildung des konzentrischen Elements einen extrem niedrigen Wirkungsgrad.
• Gemäß der Erfindung sind die vorstehend genannten Nachteile durch eine spezielle Ausbildung des Strahlrings reduziert, wie sie im Anspruch angegeben ist.
• Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlicher beschrieben. Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Rührwerks, der mit einem Strahlring gemäß der Erfindung ausgestattet ist. Fig. 2 zeigt den Strahlring in Axialrichtung gesehen, und Fig. 3 zeigt ein Diagramm der Fluidverluste in Abhängigkeit von dem Verhältnis zwischen dem Übergangskurvenradius F(r) und dem Durchmesser (D) des Strahlrings.
• In den Zeichnungen bezeichnet 1 einen Elektromotor, 2 eine Antriebswelle, 3 einen Propeller mit Flügeln 4, 5 einen Strahlring mit einem Eintrittsrand und einem Austrittsrand 6 bzw. 7.
• Zur Erzielung einer effektiven Rührwirkung muß also ein Strahlring 5 um den Propeller 3 herum angeordnet sein. Dadurch erzielt man einen axial gerichteten Strahl, der bei seiner Drehung Teile der umgebenden Fluidmasse einbringt. Die Strömung in Richtung auf und in den Propeller besitzt in erster Linie eine senkrecht zur Rotationsachse verlaufende Richtung.
• Zur Sicherstellung einer guten Strömung nahe der Innenseite des Strahl rings ist der Ring gemäß der Erfindung speziell ausgebildet.
• Der herkömmliche, im großen und ganzen zylindrische Ring ist ersetzt durch einen trichterförmigen Ring mit einer beträchtlichen radialen Erstreckung. Der Übergang zwischen seinem Eintrittsrand, der im wesentlichen senkrecht zu der Rotationsachse ist, und seinem Austrittsrand, der axial gerichtet ist, findet entlang einer gleichmäßigen Kurve mit relativ großem Radius (r) statt.
• Das Verhältnis zwischen axialer und radialer Erstreckung des Strahlrings kann in Abhängigkeit von der Drehzahl, der Art des Rührwerks, den Eigenschaften der durchzurührenden Flüssigkeit usw. etwas variieren. Es ist jedoch wichtig, daß der Eintrittsrand hauptsächlich radial gerichtet ist und daß der Übergang von Eintritt zu Austritt entlang einer gleichmäßigen Kurve stattfindet, die einen relativ großen Radius besitzt.
• Letzteres hängt natürlich von dem Durchmesser des Rings ab. Je größer das Verhältnis zwischen dem Übergangsradius und dem Ringdurchmesser ist, desto geringer sind die Strömungsverluste und somit die Störungen (in gewissen Grenzen). Ein Verhältnis zwischen 0,1 und 0,3 ist normalerweise ausreichend. Größere Verhältnisse können zu Herstellungsproblemen führen.
• Gemäß der Erfindung ist ein Strahlring für Rührwerke unterschiedlicher Typen geschaffen, der in einfacher und wirksamer Weise den Wirkungsgrad des Rührwerks erhöht und gleichzeitig zu einer Verminderung der Vibrationsprobleme beiträgt. Letztere Probleme werden weiter vermindert, da der trichterförmig ausgebildete Ring starrer ist als die früher verwendete Rohrform.

Claims (1)

1. Vorrichtung für Rührwerke, mit einem Antriebsmotor (1), einer rotierenden Antriebswelle (2) und einem Propeller (4), dessen Umfang von einem Strahlring (5) umgeben ist, der eine kurze axiale Erstreckung aufweist und trichterförmig ausgebildet ist, wobei sich sein größerer Durchmesser an seinem Eintrittsrand (6) und sein kieinerer Durchmesser an seinem Austrittsrand (7) befindet und wobei der Übergang zwischen Eintritts- und Austrittsrand (5 bzw. 6) entlang einer sanften Kurve stattfindet, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsrand (6) im wesentlichen senkrecht zu der Rotationsachse (2) angeordnet ist, und daß die den Eintrittsund den Austrittsrand (5 bzw. 6) verbindende Übergangskurve einen Radius (r) von nicht weniger als 10 % des Durchmessers (D) des Strahlrings (5) besitzt.