DEP0014291DA - In beiden Achsrichtungen saugender Mischkreisel - Google Patents

Description

DÜSSELDORF
POSTSCHECK-KONTO: KOLNNT! 115911

P 14 291 IVb/12e D

Werner Herold in Düsseldoxf-Grafenberg.

In beiden Achsrichtungen saugender Mischkreisel«

Die Erfindung bezieht sich auf einen in
beiden Achsrichtungen saugenden Misch- oder Rührkreisei* der dünne bis dicke Flüssigkeiten mit festen* flüssigen und gasförmigen Stoffen schnell und völlig gleiohmässig vermischt* löst* an- und aufrührt sowie sättigt«

Es sind bereits Rührkreisel bekannt geworden* welche das Arbeitsgut in einer oder beiden Achsrichtungen ansaugen und seitlich zentrifugal auswerfen»
Die Hauptwirkung dieser Rührkreisel besteht darin* das Arbeitsgut in Rühr- und Mischbehälter umzuwälzen* um
hierdurch sowie durch Riehtungsänderungen* wie Prall an den Behälterviandungen oder an Einbauten* einen Rühroder Mischeffekt zu erzielen,, Die Kreisel sind hier
Laufräder nach Art der Kreiselpumpenräder zur Förderung von Flüssigkeiten* deren Rühr- und Mischwirkung entscheidend an die Form_f Grosse_s den Füllinhalt_? an Einbauten Uadgl« der Rühr- und Mischbehälter gebunden ist»

Es ist auch schon versucht worden* den

Kreisel selbst zur Erzielung einer besseren Mischwirkung auszunutzen* indem der Kreisel bei zweiseitigem Ansaugen an der Mischung teilnehmen sollte» Hierbei wurde durch verschieden auslaufende Kanal- oder Schaufelwinkel die Ausströmung der einen Laufradseite gegen die Ausströmung der anderen Laufradseite gerichtete Da jedoch infolge
einer Zwischen- oder Nabenscheibe die Kanäle der beiden Laufradseiten voneinander getrennt sind und daher unabhängig voneinander schleudern, sind die beiden Richtungs-

strahlen erst am Umfang^ also nach dem Austritt aus dem Bad, gegeneinander gerichtet* so dass nur geringere Teilmengen der beiden Förder ströme in nähere Berührung miteinander fcommen_s was auch durch Beobachtungen in der Fraxis bestätigt wird* Das Mischgut wird zum grössten Teil seitlich nach oben und unten weggedrückt und weicht in den freien Behälterraum aus. Demzufolge muss die Hauptmischung auch bei diesen verbesserten Kreiseln durch die Zahl der Umwälzungen im Bühr- und Mischbehälter sowie dessen Formgebung erreicht werden« Hinsichtlich der anwendbaren Schleuderkräfte sind enge Grenzen gezogen_? wenn eine Zentrifugierung anstelle der erstrebten Mischung zwischen Förderkreisel und Behälterwiderstand vermieden werden solle

Diesen bekannten Rühr- oder Mischkreiseln gegenüber wird durch die Erfindung innerhalb des Kreisels eine weitgehende Mischung erzielte Dies ist dadurch erreicht* dass bei in beiden Achsrichtungen ansaugendem Mischkreisel die Ansaugeöffnungen in den gleichen* für beide gemeinsamen Saugraum und eine ebensolche Badkammer übergeh©n_e Demzufolge prallen die beiden ankommenden Saugströme im Saugraum aufeinander und dringen ineinander, um einen Mischwirbel zu bilden^ der durch die Schaufelkanäle «a& sa@ä$g4§efee Ma@^aab®ea weitergeführt wird* wobei infolge dieses Umstandes₈ so durch eine wählbare Kanalform und !anallänge und zusätzliche Massnahmen* auch eine zeitliche Beeinflussung des Verlaufs des Mischwirbels möglich ist«

Durch Schrägstellung der Schaufeln zur Achsrichtung kann der Mischwirbel eine Verstärkung und der Mischweg eine Verlängerung erfahren* indem hierdurch Arbeitskräfte verschiedener Grosse auf das Mischgut wirksam werden» Zu dem gleichen Zweck können die Endkanten der Schaufeln am Kreiselumfang eine die Achse schneidende Richtung haben. Beide Massnahmen lassen sich auch gleichzeitig treffen^ so dass sie in Zusammenwirkung die Durchmischung verbessern«

Es ist erfindungsgemäss möglich_s die Anordnung so zu treffen* dass auf eine geschlossene Arbeits-

schaufel offene Verteilerschaufeln folgen* wobei die Yerteilerschaufeln je nach ihrer Lage Saug- oder Druckschaufeln bilden» Die saugschaufeln können gegenüber den Druckschaufeln eine versetzte Lage haben ₉ wobei die inneren Teilschaufeln die Saugschaufeln und die äusseren Teilschaufeln die Druckse häufe In bilden* Die Wirkung hiervon ist? dass je zwei Druckkanäle ineinander laufen und dass die Gutströme infolge der unterschiedlichen ümfangskräfte an den verschieden langen und den an verschiedenen Stellen der Radialen angeordneten Schaufeln aufeinander stossen und ineinander strömen» Neben der hierdurch erzielten fortlaufenden lischung erstrebt diese Anordnung zusätzlich eine Steigerung des erzeugten Mischwirbels auf Mischturbulenz und eine Verhinderung der Rüekwandlung in laminare Strömung.» Zur weiteren Erhöhung der Mischwirkung

lassen sich an den Schaufeln Stau- und Prallflächen vorsehen* die recht- oder schiefwinklige Lage zu den Schaufeln und zum Mischstrom haben können. Vor und hinter diesen Stau- und PraLlflächen werden durch Stoss-_f Querschnitts- und &©^verursachter Geschwindigkeitsänderung zusätzliche Kleinwirbel* (infahr- und Stoppwirbel) sowie Ablenkungen der Kanalströme und eine Vermischung mit dem folgenden* also Mischeffekte in Vielzäal_? erreichte Bei Unterteilung sämtlicher Schaufeln in äussere und innere Schaufeln ist es möglich^ zwischen dem inneren Schaufelkranz und dem äusseren Schaufelkranz einen Ringspalt oder Ringkanal z&be lassen» Dies hat zur Folge, dass das aus den inneren Schaufelkanälen ausströmende Mischgut zum !Teil seinen Weg in den Ringspalt mimmt* in welchem es mit den letzteren querenden und durchströmenden Gut in stets wechselnde Berührung gelangte Sind ausserdem die Schaufeln des inneren Kransses gegenüber den Schaufeln des äusseren Kranzes versetzt^ so verteilt sich gleichzeitig das aus einem inneren Kanal ausströmende Gut zum Teil auf zwei oder mehrere Kanäle und steigert die durch den Rin^spalt erstrebte Wirkung« Je nach dem Kreiseldurehmesser lassen sich ein- oder mehrere Ringspalte bei entsprechender Schaufelzerlegung

vorsehen«, Diese Massnahmen vergrössern die Länge des Wirbelneges und die -Anzahl der Berühr ungsweehsel der Misohteilchen untereinander«

Es kann auch zweckmässig sein* zwischen "benachbarten Schaufeln nach der Eintrittsseite des Kranzes zu verkürzte Schaufeln anzuordnen_s so dass bereits im Innenkanal eine wirbelnde Aufteilung des wirbelnden Gut ströme s erfolgen kann«

Bei dem neuen Mischkreisel besteht das Wesen der Erfindung darin_f dass der erzeugte Mischstrom eine Umwandlung in eine Vielzahl kleiner Mischbereiche innerhalb des Mischkreisels erfährt* was durch die im einzelnen gekennzeichneten Massnahmen erreicht wird* die die Umsetzung der erzeugten vielzähligen Schleuderkraftkomponenten unmittelbar an und nach ihren Entstehungsorten in Mischeffekte durch Umlenkung^ Geschwindigkeit sander ungen_? Verzögerung^ Ablösung^ Stoss* Aufteilung«, Wirbel ^Turbulenz bewirken,, Die beiden ankommenden Hauftströme werden bereits im Saugraum miteinander verwirbelt und dann in viele Teilströme aufgeteilt,, Diese werden nacheinander mehrfach durch Querkräfte durchschnitten und gegenseitig über lagert_f indem Teilchen aus Bereichen hoher Geschwindigkeit in solche niedriger Geschwindigkeit dringen,, wodurch letztere wieder beschleunigt* dann durch Stoss und Umlenkung weiter verwirbelt und vermischt werden* Versuche in der Praxis zeigen eine über Erwarten hohe* von Behältergrösse und Form ganz unabhängige Mischwirkung₈ die sich noch weit über den eigentlichen Kreiselbereieh hinaus fortsetzt durch Bildung weiter laufender Mischwirbel (Karmannsche Wirbelstrasse)» Es ist hier das Strömungsgesetz innerhalb des Mischkreisels praktisch durchgeführt wcu&aeh die dynamische Geschwindigkeitshöhe aus den Geschwindigkeitsunterschieden in Kraftänderungen und zwar in Mischkräfte umgesetzt wird. Der erfindungsgemasse Mischkreisel arbeitet daher bei jeder Umfangsgeschwindigkeit auf Mischwirkungj ohne dass die Gefahr von Zentrifugierungen besteht» Er kann dahef> im Gegensatz zu den bekannten Sc hie ud er kr ei se In in weitem Drehzahlbereich angewandt werden«,

Ein besonderer Vorteil liegt auch darin_s dass der Kraftaufwand je Einheit der Mischlänge und lisehzeit niedriger ist als bei den bekannten Systemen^ wo hohe Kräfte zum Abschleudern des Arbeitsgutes und Auf schleudern auf Behälterwandungen und eingebaute Widerstände erforderlich sind» Es wlxa also bei gleichem Kraftaufwand ein grösserer Misoheffekt und eine kürzere Mischzeit ohne Bücksicht auf Behältergrösse.und -form erzielt«

Die Zeichnung veranschaulicht schematisch verschiedene Ausführungsbeispiele der Erfindung im Vergleich zu vorbekannten Mischkreiselausführungen mit in beiden Achsrichtungen erfolgendem Ansaugen«

Fig« 1 lässt eine der vorbekannten Mischkreise lausführ ungen im Querschnitt erkennen»

pig» 2 zeigt einen Querschnitt des neuen MischkreiselSe

Fig« 3 gibt eine Aufrissansicht des neuen Mischkreisels mit zur Achse schräg gestellten Schaufeln wieder«,

Fig« 4 und 5 sind Querschnitte von Misch» kreiseln₈ deren Schaufel end kanten am Kreiselumfang eine die Achse schneidende Sichtung haben*

Fig« 6 bis Fig» 8 verdeutlichen im Grundriss die Ausrüstung des Mischkreisels mit zerlegten und unzer legten Schaufeln in miteinander abwechselnder Anordnung*

Fig« 9 bis Fig_e 14 stellen Grundrisse von Mischkreiseln mit zerlegten Schaufeln in versehiedenen Ausführungsformen dar»

Bei den bekannten_f in beiden Aohsrichtungen ansaugenden Mischkreiseln (vgl« Fig« 1) _s ist der Mischkreisel durch die Nabenscheibe 1 in zwei voneinander unabhängige Kammern mit je einem Saugraum für sich unterteilt* Aus den Kammern strömt das Gut in voneinander unabhängigen Strömen aus_s von denen der grösste Teil in Sichtung der Pfeile 3 und 2 nach oben und unten abgelenkt wird_? während nox der kleinere Teil die Sichtung der Pfeile 4 nimmt und aufeinander trifft,, Die durch die

doppelseitige Ansaugung unmittelbar von dem Kreisel herrührende Mischwirkung ist daher nur gering*

Demgegenüber gehen bei dem neuen Misehkreisel naoh Fig* 2 beide AnsaugeÖffnungen in den gleichen Saugraum 5 und in die gleiche Radkammer 6 über* so dass das Mischgut die angedeuteten Wege 7 und 8 nimmt* die sich mehrfach unter gegenseitiger Verwirbelung queren, Die Schaufeln können hierbei die in Fig* 3 gezeigte Lage haben« in welcher «die. Schaufeln schräg zur Achsrichtung stehen und in\a^^¥ersehiedenen Höhen äeg" längs der Schaufeln vom Gut zurückgelegte Weg verschieden lang ist_f so dass unterschiedliche Verzögerungen und Beschleunigungen der Gutteilchen längs der Schaufeln eintreten und die das Gut vermischende Verwirbelung gesteigert wird. In der gleichen Richtung wirkend ist es* wenn gemäss Pig«, 4 und 5 die Endkanten 9 der Schaufeln am Kr ei sei umfang eine die Achse 10 schneidende Eichtung haben,,

lach Pig» 6 bis 8 wechseln schaufeln 11 geschlossener Fläche mit Schaufeln geöffneter Fläche ab_s wobei die Anordnung so ist* dass die Schaufeln mit geöffneter Fläche sich als in Innenschaufeln 12 und Aussenschaufeln 13 zerlegte Schaufeln darstellen von denen die Aussenschaufein gegenüber den Innenschaufeln versetzt sind und beide gegenseitig in die von ihnen gebildeten Kanäle eingreifen. Die Innenschaufeln bilden Saugschaufein während die AussensehäufeIn sich als DrucksehäufeIn bezeichnen lassen,, In Fig» 7 und 8 sind die sich zugewandten Enden der Innen- und Aus sen se häuf ein mit Stauoder Prallflächen 14 versehen«

Solche Stau- oder Prallflächen 14 finden sich auch bei den Ausführungsbeispielen nach Pig« 9 bis 14» in denen sämtliche Schaufeln in innere und äussere Schaufeln 12 und 13 zerlegt sind? die in den verschiedensten leisen mit stau- oder Prallflächen 14 versehen sind»

Bei den Ausführungsbeispielen nach Pig„ 9* 13 und 14 ist zwischen den äusseren und inneren Schaufeln ein Ringspalt oder Ringkanal 15 belassen* wobei Pig» 13 und 14 die zusätzliche Anordnung von noch kürzeren

Schaufeln 16 zwischen den inneren Schaufeln 12 erkennen lassen* Die Verkürzung der Schaufeln 16 ist auf der Eintrittsseite vorgenommen*

Das Ausführungsbeispiel nach Pig_e 11

zeigt Innen- und Aussenschaufeln* deren sich zugewandt© Schaufelenden auf der gleichen Kreislinie liegen,, während in Fig« IO und Pig« 12 die Schaufeln des Aussenkranzes in die durch die Schaufeln des Innenkranzes gebildeten Kanäle eingreifen und umgekehrt«

Claims (1)

1. Pa tentansprüche♦

   Ie) In beiden Achsrichtungen saugender Miao hkreiselj dadurch gekennzeichnet^ dass die Ansaugeöffnungen in den gleichen* für beide gemeinsamen Saugraum und eine ebensolche Baffkammer übergehen,,

   2„) Mischkreisel nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet! dass die Schaufeln schräge Lage zur Achsrichtung haben«

   3«) Mischkreisel nach Anspruch 1 oder Anspruch 1 und 2 ₉ dadurch gekennzeichnet_g dass die Endkanten der Schaufeln am Kreiselumfang eine die Achse schneidende Bichtung haben*

   4*) Mischkreisel nach einem der Ansprüche 1 bis 3? dadurch gekennzeichnet* dass die Schaufeln alle oder zum Teil in auf der Seite des Innenkranzes und in auf der Seite des Aussenkranzes liegende kürzere Schaufeln zerlegt sind_e

   5«) Mischkreisel nach Anspruch 4₉ dadurch ge kennzeichnet, dass die auf der Seite des Innenkrmzes und die auf der Seite des Aussenkranzes liegenden Schaufeln gegeneinander versetzt sind,

   6_e) Mischkreisel nach Anspruch 4 oder

   Anspruch 4 und 5ι dadurch gekennzeichnet^ dass bei Verlegung aller Schaufeln in äussere und innere Schaufeln zwischen dem inneren Schaufelkranz und dem äusseren Schaufelkranz ein Ringspalt oder Bingkanal belassen ist*

   7β) Mischkreisel nach Anspruch 5* dadurch gekennzeichnet* dass die Schaufeln des Aassenkranzes in die durch die schaufeln des Innenkranzes gebildeten Kanäle eingreifen und umgekehrt*

   8») Mischkreisel nach einem der Ansprüche 1 bis 7j dadurch gekennzeichnet _P dass an den Schaufeln Stau- und Prallflächen vorgesehen sind»

   9e) Mischkreisel nach einem der Ansprüche 5 und 6, dadurch gekennzeichnet* dass zwischen benachbarten Schaufeln nach der Eintrittsseite des Kranzes 2u verkürzte Schaufeln angeordnet sind*

   10») Mischkreisel naoh Anspruch 6₉ dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Bingspalte oder Bingkanäle bei entsprechender Schaufelzerlegung vorgesehen sind_e