NL8302678A

NL8302678A - Schuimgenerator.

Info

Publication number: NL8302678A
Application number: NL8302678A
Authority: NL
Original assignee: Stork Brabant Bv
Priority date: 1983-07-27
Filing date: 1983-07-27
Publication date: 1985-02-18
Also published as: JPS6064620A; EP0135219B1; IN161196B; BR8403735A; EP0135219A1; JP2572742B2; DE3466936D1; US4599208A; ATE30386T1

Description

• v.

83.5055/M/jz *

Korte aanduiding: Schuimgenerator.

Voor het maken van schuim uit een vloeistof en een gas, bij voorbeeld een drukpasta en lucht zijn verschillende typen schuimgeneratoren bekend. De meeste daarvan bestaan uit een cilindrisch statorlichaam met coaxiaal daarbinnen 5 een aangedreven rotorlichaam. De binnenzijde van de stator en de buitenkant van de rotor zijn voorzien van kransen radiale pennen met een meestal rechthoekige dwarsdoorsnede.

In axiale richting gezien, wisselen stator- en rotorkransen elkaar af. Het aantal pennen in elke stator- en rotorkrans 10 is gelijk.

Bij deze schuimgeneratoren is de verwerkingscapaciteit betrokken op de grootte van het apparaat gering. Voor het bereiden van een fijn schuim van + 200 gram per liter (soortelijk gewicht ongeveer 0,2) is bij een gebruikelijke 15 drukpasta vastgesteld dat bij de bekende schuimgeneratoren de verhouding (F) tussen de maximaal te verwerken hoeveelheid pasta in liters/min. en het volume van de generator,eveneens in liters, een waarde heeft van ongeveer 2,5.

Betrokken op de zeefdruktechniek, houdt het een en 20 ander in dat een drukinrichting bij voorbeeld maximaal 11 liter/min. drukpasta moet verwerken, er per drukeenheid een grotere of een aantal kleinere schuimgeneratoren met een totale inhoud van 11/2,5 = 4,4 liter moeten worden geïnstalleerd. Afgezien van de kosten hiervan, heeft de 25 relatief grote inhoud van de schuimgenerator het nadeel dat er tijdverlies optreedt voordat met drukken kan worden begonnen. Dit is een gevolg van de relatief lange doorlooptijd van de drukpasta, welke tijd groter wordt naar mate een kleinere dan de minimale capaciteit moet worden verwerkt. 30 Verder treedt er na het drukken, wanneer de schuimgenerator met toe- -en afvoerleidingen moet worden gereinigd voor een volgende drukgang, een aanzienlijk verlies aan drukpasta op, terwijl voor het reinigen relatief veel tijd nodig is.

De uitvinding gaat uit van een bekend te achten schuim-35 generator voor het verkrijgen van een vloeistof/gas emulsie S302678 »- * \ - 2 - met een soortelijk gewicht van tenminste 0,1, bestaande uit een holle cilindrische stator en een coaxiaal daarbinnen roteerbaar aangedreven cilindrische rotor, tezamen een mengkamer vormend, waarbinnen afwisselend in de richting van 5 de langsas, stator- en rotorkransen van pennen met een constante veelhoekige dwarsdoorsnede zijn aangebracht, welke mengkamer voorts aan het ene einde is voorzien van een inlaat voor de vloeistof en voor het gas, terwijl aan het andere uiteinde een afvoeropening voor de bereide emulsie aanwezig 10 is. De uitvinding beoogt deze schuimgenerator zodanig te verbeteren dat de verwerkingscapaciteit ervan belangrijk toeneemt waardoor de bovengenoemde nadelen aanzienlijk worden verminderd.

Er zijn geen kwantitatieve ontwerpregels voor het 15 dimensioneren van een optimale schuimgenerator qua verwerkingscapaciteit en afmetingen bekend. De uitvinding berust op de gedachte dat de belangrijkste factor voor het vergroten van de werkingsgraad van een schuimgenerator gelegen zou kunnen zijn in het vergroten van het aantal wervels dat 20 door de roterende pennen in het vloeistof/luchtmengsel wordt gevormd. Uitgaande van die gedachtengang zou het mogelijk moeten zijn in de bestaande schuimgeneratoren de capaciteit op te voeren door de inwendige bezettingsgraad (aantal pennen per volume-eenheid van de mengkamer) te verhogen. Daarbij kan 25 het begrip "wervellijn dichtheidscoëfficient" VLDC worden geïntroduceerd, bestaande uit het quotient: totale wervellijn lengte (in cm.) - inhoud mengkamer (in cm ).

De totale wervellijnlengte wordt dan gevormd door de som 30 van de lengte van die ribben van alle rotorpennen, die tijdens rotatie een wervelspoor achter zich laten.

De uitvinding gaat uit van deze VLDC-hypothese en beoogt een schuimgenerator met een verhoogde verwerkingscapaciteit te verschaffen,. Dit oogmerk wordt volgens de uitvinding 35 bereikt doordat voor de hiervoor vermelde en bekend te achten 8302678 * « - 3 .- schuimgenerator en binnen een gebied voor het doorsnede p oppervlak van de mengkamer tussen 40 en 90 cm de wervellijn dichtheidscoëfficient (VLDC) tenminste 1,5 bedraagt.

Het verrassende resultaat van een aldus gedimensioneerde 5 schuimgenerator bestaat uit een beduidend grotere verwerkingscapaciteit dan kon worden voorzien uit een eenvoudige berekening op basis van de VLDC-hypothese. Uitgaande van een der bekende schuimgeneratoren (voorbeeld B in de hierna volgende TABEL) kan door het vergroten van het aantal pennen dan zoals 10 tot dusver werd toegepast, een capaciteitsverdubbeling worden voorspeld (voorbeeld C in de genoemde TABEL). De uitvinding verschaft een verviervoudiging, zoals aangegeven onder I in de TABEL. In dit verband wordt nog opgemerkt dat bij de berekening van de factor VLDC steeds wordt aangenomen dat 15 elke rotorpen over zijn gehele lengte is voorzien van twee ribben die tijdens bedrijf oorzaak zijn van een wervelspoor.

Bij voorkeur is bij een schuimgenerator volgens de uitvinding de wervellijn dichtheidscoëfficient gelegen tussen 2,4 en 3,0. Dit gebied is proefondervindelijk een 20 waarborg voor het bereiken van een capaciteitsverhoging die uitgaat boven de via een berekening te voorspellen waarde.

Voor het monteren en demonteren van de schuimgenerator volgens de uitvinding, mede gelet op de sterke bezetting van zowel rotor als stator met pennen, kan het gunstig zijn 25 zowel het rotorlichaam als het statorlichaam samen te stellen uit evenveel ringen als er pennenkransen zijn, waarbij elke ring met bijbehorende pennenkrans in steeds dezelfde relatieve stand ten opzichte van beide aangrenzende ringen is gefixeerd. Dit maakt tevens een aanpassing van de mengkamer mogelijk bij 30 een wijziging van de vloeistof en van het beoogde schuim.

De uitvinding zal nader worden toegelicht aan de hand van de tekening die een perspectivisch beeld en een vergroot detail toont van een schuimgenerator volgens de uitvinding.

Fig. 1 is een perspectivisch zijaanzicht met gedeeltelijk 35 weggebroken delen van een schuimgenerator.

Fig. 2 toont een beeld van het stromingspatroon binnen de generator.

8302678 - 4 - *·

De schuimgenerator volgens de uitvinding is op conventionele wijze opgebouwd uit een hol cilindrisch statorlichaam met een middellijn D· en een coaxiaal daarbinnen roteerbaar aangedreven cilindrisch rotorlichaam 2 met een middellijn d.

5 Deze lichamen 1 en 2 die een mengkamer begrenzen, zijn beide voorzien van kransen radiale, pennen 3 en 4 met constante dwarsdoorsnede. In de richting van de langsas 5 wisselen de stator- en rotorkransen elkaar af. De mengkamer heeft een lengte 1. De stator 1 is aan de twee uiteinden afgesloten 10 door een deksel 6 respectievelijk 7. In de ene deksel 6 bevindt zich een inlaat 8 voor vloeistof en een inlaat 9 voor gas. De deksel 7 aan het andere uiteinde van de stator 1 is voorzien van een afvoeropening 10 voor de bereide emulsie. Tot zover onderscheidt de schuimgenerator zich niet van de 15 op dit gebied bekende schuimmixers.

Het bijzondere van de schuimgenerator volgens de uitvinding is gelegen in de formatie van de rotorpennen 3 en de statorpennen 4 en in het daarbij optredende bijzondere effect van capaciteitsverhoging. Voor het bereiden van het 20 schuim zijn vooral de rotorpennen 3 werkzaam en wel doordat deze pennen in hoöfdzaak verantwoordelijk zijn voor het verkregen wervelspoor in de zich binnen de mengkamer bevindende vloeistof. Elke rotorpen 3 zal tijdens het draaien van de rotor langs de gehele lengte van twee ribben 25 11 een wervelspoor 12 doen ontstaan, hetgeen sterk bijdraagt tot de bereiding van de beoogde emulsie. De formatie van de rotorpennen 3 is nu zodanig dat de wervellijn-dichtheids-coëfficient VLDC een waarde heeft van tenminste 1,5 en bij voorkeur ligt tussen 2,4 en 3,0. Het begrip VLDC kan worden 30 opgevat als de totale, binnen de mengkamer beschikbare lengte aan wervelvormende ribben van de rotorpennen per volume van de mengkamer, d.w.z. de ringvormige ruimte tussen rotor en stator. De lengte van de ribben wordt daarbij berekend in centimeters en het volume in centimeters . Het 35 dwarsdoorsnede-oppervlak van de mengkamer dient daarbij te 2 liggen tussen 40 en 90 cm .

9302678 * - 5 -

In concreto komt de aangegeven waarde van VLDC neer op een vrij dichte bezetting van de rotor 2 met pennen 3 met een corresponderende bezetting aan de binnenzijde van de stator 1 met vaste pennen 4.

5 Wanneer wordt uitgegaan van een schuimkwaliteit van 200 gram/liter dat moet worden bereid uit een drukpasta op waterbasis gemengd met lucht, dan blijkt de specifieke capaciteit F van de bestaande schuimmixers, d.w.z.. het quotiënt tussen de maximale capaciteit uitgedrukt in liters/min. en 10 de inhoud van de mixer, eveneens uitgedrukt in liters te liggen in een gebied van +2,5. In de schuimgenerator volgens de uitvinding ligt de berekende waarde van F boven het cijfer 10 zoals blijkt uit de TABEL voor een tweetal in het verdere deel van deze beschrijving gegeven constructieve uitvoerings-15 vormen I en II van de schuimgenerator.

Daarbij blijkt tevens dat voor de schuimgenerator volgens 2 de uitvinding het aantal pennen 3 dat gemiddeld per dm rotor-oppervlak aanwezig is, tenminste 100 bedraagt. De dwarsdoorsnede van althans de rotorpennen 3 is vierhoekig, zie fig. 2 20 en de breedte en dikte der pennen bedraagt niet meer dan 3 mm. Ter plaatse van de voet der rotorpennen 3 is de tussenruimte tussen twee in eenzelfde krans naast elkaar gelegen pennen gelijk aan de breedte van één pen, vermeerderd met niet meer dan twee millimeter. De tussenruimte e tussen 25 een rotor- en een statorkrans bedraagt niet meer dan 0,75 mm.

De constructie van het rotorlichaam 2 en het stator-lichaam 1 kan zijn opgebouwd uit evenveel ringen 13 respectievelijk 14 als er pennenkransen zijn. Daarbij is elke ring met bijbehorende pennenkrans in steeds dezelfde rela-30 tieve stand ten opzichte van beide aangrenzende ringen gefixeerd. Dit laatste is van belang voor het en bloc uitnemen van het aldus opgebouwde rotorlichaam 2, 3, 13 uit het statorlichaam 1,4, 14.

In de thans volgende tabel zijn waarden aangegeven van 35 de afmetingen en bedrijfscondities van bekend te achten schuira-mixers (Aen B), van een derde berekende verbeterde mixer (C) uitgaande van B, terwijl de TABEL voorts twee uitvoeringsvormen van de schuimgenerator volgens de uitvinding I en II aangeeft, dit a"1 les onder toevoeging van de berekende waarden voor F en VLDC.

8302678 - 6 -

TABEL

omschrijving dimensie A B C I II

2 doorsnede van pen 3 en 4 mm 6x65x53x33x33x3 tussenruimte e mm 1,5 1,0 0,75 0,75 0,75 pennen 3 resp. 4 per rotoren statorkrans — 30 28 42 40 24 aantal rotorkransen — 9 12 17 17 15 aantal statorkransen — 10 11 18 18 16 diameter rotor 2 (d) mm 144 108 108 100 60 diameter stator 1 (D) mm 222 150 150 142 100 lengte mengkamer (1) mm 141 137 137 130 1 15 inhoud mengkamer (V) liter 3,157 1,16 1 ,16 0,979 0,580 toerental RPM 400 525 525 300 570 tangent iele snelheid T cm/sec. 6,35 5,86 5,86 3,14 3,93 (straal D/2) verhouding T/Tg — 1,08 1 ,00 1,00 0 ,54 0,67 maximale capaciteit c 1/min. 8 3 6,39 1 1 6 specifieke capaciteit 1/min. 2,53 2,59 5,51 11,24 10,34

F = c/V

totale lengte S van alle cm 2106 1411 2998 2856 1440 wervelvormende ribben 11 wervellijn dichtheids- ? coëfficiënt VLDC = S/V 1/cnT 0,670 1,216 2,58 2,917 2,483 dwarsdoorsnede meng- ? kamer Q = V/l αα 223 84 84 75 50 -conclusies- 8302678

Claims

1. Schuimgenerator voor het verkrijgen van een vloeistof/ gas emulsie met een soortelijk gewicht van tenminste 0,1 , bestaande uit een holle cilindrische stator en een coaxiaal daarbinnen roteerbaar aangedreven cilindrische rotor, 5 tezamen een mengkamer vormend, waarbinnen afwisselend in de richting van de langsas, stator- en rotorkransen van pennen met een constante veelhoekige dwarsdoorsnede zijn aangebracht, welke mengkamer voorts aan het ene einde is voorzien van een inlaat voor de vloeistof en voor het gas, terwijl aan het v 10 andere uiteinde een afvoeropening voor de bereide emulsie aanwezig is,met het kenmerk, dat voor een dergelijke schuimgenerator binnen een gebied voor het doorsnede oppervlak (,Q) van de mengkamer tussen 40 en o 90 cm', de wervellijn-dichtheidscoëfficient (VLDC) tenminste 15 1,5 bedraagt.

2. Schuimgenerator volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de wervellijn-dichtheidscoëfficient (VLDC) gelegen is tussen 2,4 en 3,0.

3. Schuimgenerator volgens conclusie 1 of 2, m e t 20 het kenmerk, dat de dwarsdoorsnede van althans de rotorpennen (3) vierhoekig is en dat de breedte en dikte der pennen niet meer dan 3 mm bedraagt.

4. Schuimgenerator volgens conclusie 3, m e t het kenmerk, dat ter plaatse van de voet der rotorpennen 25 (3) de tussenruimte tussen twee in eenzelfde krans naast elkaar gelegen pennen gelijk is aan de breedte van één pen, vermeerderd met niet meer dan 2 mm.

5. Schuimgenerator volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de tussen- 30 ruimte (e) tussen een rotor- en een statorkrans niet meer dan 0,75 mm bedraagt. 8302678 - 8 - *

6. Schuimgenerator volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat zowel het rotorlichaam (2) als het statorlichaam (1) is samengesteld uit evenveel ringen (13, 14) als er 5 pennenkransen zijn, waarbij elke ring met bijbehorende pennenkrans in steeds dezelfde relatieve stand ten opzichte van beide aangrenzende ringen is gefixeerd. 8302678