Riihreinrichtung fiir Flüssigkeiten.
R hreinrichtungen oder Rührwerke für Flüssigkeiten werden bekanntlich verwendet, um in einem Behälter versehiedene Flüssigkeiten schnell zu mischen, um die Mischung von Flüssigkeitssehiehten versehiedener Tem peratur zu beschleunigen, um eine chemische Reaktion zwischen einem festen Stoff und einer Plüssigkeit oder zwischen zwei Flüssig- keiten zu beschleunigen, um die Lösung eines festen Stoffes in einer Fliissigkeit oder einer Flüssigkeit in einer andern Flüssigkeit zu be schleunigen, um feste Teilehen in Aufschlämmungen in der AufschlÏmmungsfl ssigkeit sehwebend zu halten, und zu andern Ïhnlichen Zwecken.
Als Rührorgane werden bei mechanischen Rühreinrichtungen gewöhnlieh Armkreuze verwendet, welche in dem die Flüssigkeit enthaltenden Gefäss zur Rotation gebracht wer- den, oder auch ein oder mehrere in der Flüssigkeit rotierende Propeller. Mit rotierbaren Armkreuzen versehene Riihreinrichtungen fordern jedoch gewohnlieh sehr kräftige Wel- len und Wellenlagerungen, oft mit einem Lager im Boden des Flüssigkeitsbehälters, um die vom Rührorgan hervorgerufenen unausgeglichenen radialen KrÏfte aufnehmen zu können. Dies ist ein grosser Nachteil, besonders wenn feste Teilchen in der Fl ssigkeit vorliegen oder die Plüssigkeit kein Schmier- vermögen hat.
R hreinrichtungen mit rotierbaren Propellern fordern keine Bodenlagerung. Statt radialer KrÏfte treten sehr grosse axiale KrÏfte auf, welche insbesondere bei langen Propellerwellen starke Wellen und Wellenlagerungen erfordern.
Um diese Nachteile zu vermeiden, ist vorgeschlagen worden, ein Rad in der Form eines Zentrifugal-Pumpenrades als Rührorgan zu verwenden. Bei der Verwendung eines solchen Rades als Rührorgan tritt keine radiale Kraft auf, weshalb eine Bodenlagerung der Welle in der Regel überflüssig ist ; gleieh- zeitig werden die axialen KrÏfte klein und können sich bei Verwendung eines Pumpen- rades mit Einsaugen in axialer Richtung von beiden Seiten sogar gänzlich aufheben.
Rühreinrichtungen mit einem Rührorgan in der Form eines Zentrifugal-Pumpenrades haben jedoch, so wie die andern bekannten mechanischen Rühreinriehtungen mit dreh- baren Riihrorganen, den Nachteil, dass das Rührorgan bestrebt ist, die ganze Flüssig keitsmenge im Behälter in eine rotierende Bewegung zu versetzen, die in gewissen Fällen eine Drehzahl erreichen kann, die nur un- wesentlich kleiner ist als die Drehzahl des Rührorgans. Diese Erscheinung verringert die Wirkung des Rührens stark, weil diese vom Drehzahlenunterschied zwischen Rührorgan und Flüssigkeit abhängig ist.
Bei einer kräftigen Rotation der Flüssigkeit entsteht ferner ein Krater, durch welchen Luft in diellüs sigkeit eingesaugt wird, was in manchen FÏllen nicht erwünseht ist. In denjenigen Fällen, in welchen das Rühren vorgenommen wird, um feste'Teilchen in einer Flüssigkeit schwebend zu halten, bringt die Rotation der Fliissigkeit den besonderen Nachteil mit sich, dass auf Grund der Zentrifugalkraft die schwebenden Teilchen an der Wandung des Flüssigkeitsbehälters angereichert werden.
Die e Erfindung ermöglieht, die eingangs erwähnten Mängel meehanischer R hreinrichtungen zu beseitigen, und zwar mit Hilfe eines Rührorgans in der Form eines auf einer rotierbaren, frei hängenden Welle angeordneten Zentrifugal-Pumpenrades, das von einem GehÏuse umgeben ist, welches mehrere e vertikal und radial gestellte Leitschaufeln enthält. Die erfindungsgemässe Einrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass das die Leitsehaufeln enthaltende Gehäuse eine ringför- mige Ausströmöffnung mit einer Querschnitts- fläche hat, die mindestens so gross ist wie die Austrittsfläehe des Pumpenrades, und dass das Gehäuse sich mit Abstand an das Pumpenrad anschliesst.
Die Erfindung wird nachstehend unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen beispielsweise erläutert.
Fig. 1 zeigt eine erste Ausführungsform der Erfindung im Längsschnitt.
Fig. ? ist ein Querschnitt in grösserem Massstab durch das Pumpenrad und dessen Gehäuse in Fig. 1.
Fig. 3 ist ein Querschnitt nach den Linien . in Fig. 2.
Fig. 4 ist eine Bodenansicht entsprechend Fig. 2.
Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsform.
Fig. 6 zeigt eine dritte Ausführungsform.
In Fig. 1 ist ein F'diissigkeitsbehälter B ersichtlich, auf dessen obere Kante zwei Balken 11 aufgelegt sind, welche einen elektrisehen Antriebsmotor 1'2 mit vertikaler Welle tragen. Mit der Welle des Antriebsmotors ist eine vertikale Verlängerungswelle 13 zusam- mengekuppelt, die an ihrem untern Ende ein Zentrifugal-Pumpenrad 14 mit zentraler Einsaugoffnung an der Unterseite trägt. Über die Pumpenradwelle 13 ist ein Rohr 15 ge schoben, das an dem Balken 11 hängt und beinahe an die obere Seite des Pumpenrades 14 heranreicht.
Das Pumpenrad 14 ist von einem Gehäuse umgeben, welches die Form eines mit dem Pumpenrad koaxialen, oben offenen Zylinders 16 hat, der am Rohr 15 durch mehrere vertikal und radial gestellte Leitsehaufeln 17 befestigt ist. Unten ragt der Zylinder 16 mit eingezogenen Ablenkungs- fläohen 18 mit grossem Spiel an das Pumpenrad 14 heran.
Das Pumpenrad 14 besitzt sechs radial gerichtete Schaufeln 9. Es ist konstruiert für die'Passage einer verhältnismässig grossen Menge von Flüssigkeit bei einer niedrigen Ge schwindigkeit, ohne dass ein beträchtlicher Druck entsteht. Die H¯he der ringförmigen Ausflussöffnung ist dabei zum Beispiel ein Zehntel des grössten Durchmessers des Pumpenrades. Die zentrale Einsaugöffnung des Pumpenrades hat dieselbe Grösse wie die ringförmige Ausflussöffnung.
Der Abstand zwischen dem Pumpenrad 14 und der benachbarten gante des Gehäuses 16, 18 ist genügend gross, um zu erlauben, dampa das Pumpenrad seitwärts schwingen kann, und zwar mit einer Amplitude, die von der Grössenordnung eines Zehntels vom Durehmes- ser des Pumpenrades ist. Derartige Schwin gungen können während des Inbetriebsetzens und des Stoppens des Antriebsmotors entstehen, für den Fall, dass kritische Geschwin- digkeiten der Motorwelle und der Wellen- verlängerung 13 niedriger sind als die Be triebsgeschwindigkeit des Motors, besonders wenn der Motor langsam angelaufen werden muss.
In der in Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungsform sind im Zylinder 16 des Ge häuses sechzehn radial gerichtete Leitsehau- feln 17 vorgesehen. Die Area der Ausfluss- öffnung des Gehäuses ist von derselben Grösse oder grösser als die Area der Ausflussöffnung des Pumpenrades. Der grösste Abstand zwischen zwei benachbarten Leitschaufeln 17 ist kleiner gewählt als die Breite der Ixeitsehau- feln in der Strömungsrichtung.
Die beschriebene Riihreinrichtung arbeitet in folgender Weise : Wenn der Antriebsmotor 12 das Pumpenrad 14 in Rotation versetzt, wird Flüssigkeit durch die nach unten gerichtete zentrale Öffnung des Pumpen- rades eingesaugt und von den Schaufeln des Pumpenrades in radialer Richtung in das GehÏuse 16, 18 eingepresst, strömt durch das GehÏuse, und zwar zunächst lÏngs den Ablenkungsfläehen 18 und dann in axialer Rich- tung nach oben, und tritt durch die ringf¯rmige öffnung, die zwischen der Wand des Gehäusezylinders 116 und dem Tragrohr 16 gebildet wird, in den Behälter B, wobei die Rotation, in welche die Flüssigkeit durch das Pumpenrad beim Hindurchfliessen versetzt worden ist,
von den in der Ausströmungsfüh- rung angeordneten, zur Rotationsrichtung quergestellten Leitschaufeln 17 gebremst wird. Von der Ausströmungsführung steigt die Flüssigkeit im wesentlichen nach oben, verteilt sich allmählich radial gegen die Seiten des Behälters B, str¯mt in der Hauptsache parallel an den Seitenwänden nach unten, dann am Boden des Behälters entlang zu dessen Mitte, wo die. Flüssigkeit wieder in das Pumpenrad eingesaugt wird, wonach sich der Umlauf wiederholt. Die be schriebene, vom Rührerrad hervorgerufene Flüssigkeitsströmung im Behälter ist in der Zeichnung durch Pfeile angedeutet. Damit die im Tragrohr 15 stehende Flüssigkeit an der Strömung teilnehmen kann, wird das Tragrohr zweckmässig mit Perforierungen versehen.
Es ist besonders zu bemerken, dass die Leitschaufeln 17, welche in der ringförmigen Ausströmungsführung angeordnet sind, nur die Aufgabe haben, zu verhindern, dass die Flüssigkeit im Behälter in Rotation versetzt wird, während dagegen eine gleichmässige Strömung der Flüssigkeit an den Leitsehau- feln vorbei nicht erstrebt wird. Dadurch, dass bei der gezeigten Ausführungsform die Leitschaufeln aus radial gestellten ebenen Platten bestehen-also nicht hydrodynamisch richtig ausgeformt sind-, entstehen in der Flüssigkeit beim Entlangströmen an den Leitschaufeln Wirbel, welche eine vorteilhafte Wirkung haben, weil sie das Umriihren verstärken und beschleunigen.
Die Ausführungsform gemma3 Fig. 5 unterscheidet sich von der in Fig. 1 bis 4 gezeigten Ausführungsform vor allem dadurch, dass die zentrale Einsaugöffnung des Pumpenrades 14 nach oben gerichtet und das Gehäuse 16, 18 entsprechend umgedreht ist. Ferner steht das Tragrohr 15 für die Leitschaufeln 17 und das Gehäuse 16, 18 auf dem Boden des Behäl- ters B.
Durch die nach unten gerichtete Ausströmungsführung, welche die Leitschaufeln 17 enthält, str¯mt die Flüssigkeit in axialer Richtung naeh unten, dann am Boden des Behälters entlang gegen die Seitenwände des Behälters, dann an den Wänden entlang und schliesslich radial naeh innen zur Einsaug ¯ffnung des Pumpenrades 14 zurück. Um die Strömung in den obern Flüssigkeitssehich- ten im Behälter lebhafter zu machen, ist der zylindrische Gehäuseteil 16 mit einer nach oben gerichteten Verlängerung 19 versehen.
Die in Fig. 5 gezeigte Ausführungsform, bei welcher die Flüssigkeit von oben in das Pumpenrad eingesaugt und aus dem Gehäuse nach unten gegen den Boden des Flüssigkeits- behälters gepresst wird, ist besonders zweck- mässig, wenn es erwiinscht ist, die Teilchen einer Aufschlämmung in der Aufschläm- mungsflüssigkeit schwebend zu halten oder feste'Teilchen in einer Flüssigkeit zu l¯sen.
In Fig. 6 ist eine Ausführungsform dargestellt, bei welcher die Fliissigkeit sowohl von oben als auch von unten axial in das Pumpenrad 14 eingesaugt wird. Das Gehäuse ist aus zwei an beiden Enden offenen Zylindern 2A0 und'21 zusammengesetzt, die oberhalb und unterhalb des Pumpenrades angeordnet und je mit einem Flansch 22 versehen sind, so dass zwischen den Flanschen eine radial gerichtete ringförmige Flüssigkeitsaus- strömungsführung gebildet wird, in welcher eine Reihe von vertikal gestellten und radial gerichteten Leitschaufeln 17 angeordnet ist.
Das Gehäuse 20, 21 hängt an mehreren vertikalen Stangen23, welche an ihren obern Enden an den beiden Balken 11 befestigt sind, auf welchen auch der Antriebsmotor 12 f r das Pumpenrad montiert ist, und ihre untern Enden sind mit dem obern Flansch 22 verbunden
Bei der Ausführungsform gemäss Fig. 6 wird die Flüssigkeit sowohl von oben als auch von unten in das GehÏuse 2A0, 21 eingesaugt und aus dem Gehäuse radial durch die ring. förmige Führung ausgepresst, deren Leitschau- feln 17 die Rotation der Fliissigkeit bremsen.
Diese Ausführungsform ist besonders dann zweckmϯig, wenn zum Beispiel erwünseht ; ist, Flüssigkeiten von versehiedenen spezifischen Gewichten, welche zur Schichtenbildung neigen, zu misehen. Bei sämtlichen Ausführungsformen sind sämtliche Merkmale des Pa tentanspruchs vorhanden.
Die Kräfte, welche bei den verschiedenen Ausführungsformen auf das Pumpenrad wirken, sind, wie schon angedeutet, teils radial nach innen, teils axial, das heisst vertikal, gerichtet. Die radialen Kräfte heben sich ge- genseitig auf, weshalb keine radial gerichtete resultierende Kraft auftritt, und somit ist keine Lagerung der Pumpenradwelle an deren unterem Ende erforderlich. Die axialen Kräfte können durch zweckmässige Ausge- staltung des Pumpenrades so niedrig gehalten werden, dass die Pumpenradwelle 13 in der Regel, wie dargestellt, direkt mit der Welle des Antriebsmotors 12 zusammengekuppelt werden kann und die Lager des Antriebsmotors allein die Lagerung für das ganze rotierende System bilden können.
Die R hreinrichtung kann deshalb mit Vorteil als eine Einheit ausgeführt werden, welche abwechselnd in versehiedene Behälter eingesetzt werden kann, wodurch die Anzahl der erfor- derlichen Rührer auf eine gewisse Anlage klein gehalten werden kann.
Die Erfindung ist natiirlich nicht auf die in den Zeichnungen gezeigten und oben näher beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ; Modifikationen versehiedener Art sind im Rahmen der Erfindung denkbar.