DE102019102583A1 - Rotor für eine Vorrichtung zum Mischen von Pulver und Flüssigkeit und Vorrichtung zum Mischen von Pulver und Flüssigkeit - Google Patents
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Abstract
Bei einem Rotor (109) für eine einen mit dem Rotor (109) zusammenwirkenden Stator aufweisende Vorrichtung zum Mischen von Pulver und Flüssigkeit sind dass wenigstens einige Scherflügel (124) keilartig ausgebildet und mit einer Stirnseite (233) in Strömungsrichtung (239) angestellt. Dadurch ergibt sich bei einer effektiven Ablenkung an in Strömungsrichtung (239) vorne liegenden Seitenwänden (227) an den Stirnseiten (233) eine hohe Scherwirkung und eine verhältnismäßig geringe Gefahr des Ausbildens von Ablagerungen sowie Anhaftungen an den in Strömungsrichtung (239) hinten liegenden Seitenwänden (230).
Description
- Die Erfindung betrifft einen Rotor für eine Vorrichtung zum Mischen von Pulver und Flüssigkeit gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
- Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zum Mischen von Pulver und Flüssigkeit mit einem derartigen Rotor.
- Ein derartiger Rotor und eine derartige Vorrichtung sind aus
EP 3 069 786 A1 bekannt. Der vorbekannte Rotor verfügt als Trägerstruktur über eine Trägerscheibe, die mit einer zentrisch angeordneten Wellenaufnahme ausgebildet ist. Weiterhin ist eine Anzahl von sich in axialer Richtung erstreckenden, im Wesentlichen quaderförmige ausgebildeten Scherflügeln vorhanden, die an der Trägerscheibe angeformt sowie in einem radialen Abstand von der Wellenaufnahme angeordnet sind und sich in axialer Richtung von der Trägerscheibe weg erstrecken. Die Scherflügel weisen zwei sich in Richtung eines Mittenbereich erstreckende Seitenwände auf. Die Scherflügel dienen zum Erzeugen von hohen Scherkräften, um das Mischen zu fördern. - Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Rotor der eingangs genannten Art und eine mit einem derartigen Rotor ausgestattete Vorrichtung mit einem besonders effizienten Mischverhalten anzugeben.
- Diese Aufgabe wird bei einem Rotor der eingangs genannten Art erfindungsgemäß mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
- Diese Aufgabe wird bei einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 11 gelöst.
- Dadurch, dass bei den keilartig ausgebildeten Scherflügeln die Seitenwände spitzwinklig zueinander ausgerichtet sind sowie in Richtung der Wellenaufnahme aufeinander zu laufen und dass die keilartigen Scherflügel in dem Sinn von der Wellenaufnahme weg angestellt sind, dass bei bestimmungsgemäßem Betrieb des Rotors die Stirnseiten dieser Scherflügel in Strömungsrichtung vorne liegen, ergibt sich zum einen für ein gutes Mischverhalten an den keilartigen Scherflügeln radial innenseitig ein ausgeprägter Scherbereich, der insbesondere als scharfe Stirnkante ausgebildet ist, und zum anderen für einen möglichst störungsfreien Dauerbetrieb eine störenden Ablagerungen oder Anhaftungen vermeidende oder zumindest verringernde Hinterströmung der in Strömungsrichtung hinten liegenden Seitenwand.
- Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.
- Weitere zweckmäßige Ausgestaltungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung mit Bezug auf die Figuren der Zeichnung.
- Es zeigen:
-
1 in einer perspektivischen, teilgeschnittenen Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung mit einem Ausführungsbeispiel eines Rotors gemäß der Erfindung, -
2 in einer perspektivischen Darstellung ein Ausführungsbeispiel eines Rotors gemäß der Erfindung, -
3 in einer Draufsicht das Ausführungsbeispiel des Rotors gemäß2 , -
4 in einer perspektivischen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rotors gemäß der Erfindung und -
5 in einer perspektivischen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rotors gemäß der Erfindung. -
1 zeigt in einer perspektivischen, teilgeschnittenen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Mischen von Pulver und Flüssigkeit gemäß der Erfindung. Das Ausführungsbeispiel gemäß1 ist mit einem Prozesskammergehäuse103 ausgestattet, in dem ein gegenüber dem Prozesskammergehäuse103 feststehender Stator106 und ein gegenüber dem Stator106 drehbarer Rotor109 angeordnet ist. - Der Stator
106 weist eine umfänglich geschlossene, zylinderartig ausgebildete Ringwand112 auf, die mit Mischungsdurchtrittsausnehmungen115 ausgebildet ist. - Der Rotor
109 ist über eine im Bereich einer mittig liegenden Wellenaufnahme117 angeordnete Rotorbefestigungsschraube118 mit einer motorisch antreibbaren Antriebswelle121 verbunden. Der Rotor109 verfügt über eine Anzahl von radial innenseitig liegenden Scherflügeln124 und über eine Anzahl von radial außenseitig liegenden Außenflügeln127 , die sich jeweils in etwa in axialer Richtung erstrecken und zwischen denen ein Ringwandaufnahmespalt130 ausgebildet ist, in dem bei bestimmungsgemäßer Anordnung des Stators106 und des Rotors109 die Ringwand112 eingefügt ist. - Weiterhin lässt sich
1 entnehmen, dass die Antriebswelle121 abschnittsweise von einer Flüssigkeitszufuhrkammergehäuse133 umgeben ist, das an das Prozesskammergehäuse103 dicht angeflanscht und mit einem radial ausgerichteten Flüssigkeitszufuhrstutzen136 ausgebildet ist. Bei Anschluss des Flüssigkeitszufuhrstutzen136 an eine in1 nicht dargestellte Flüssigkeitszufuhrleitung ist Flüssigkeit auf der den Scherflügeln124 abgewandte Seite in das Prozesskammergehäuse103 einspeisbar. - Auf der dem Flüssigkeitszufuhrkammergehäuse
133 abgewandten Seite ist an das Prozesskammergehäuse103 ein Prozesskammerdeckel139 angeflanscht, der mit einem axial ausgerichteten Pulverzufuhrstutzen142 ausgebildet ist. Bei Anschluss des Pulverzufuhrstutzens142 an eine in1 nicht dargestellte Pulverzufuhrleitung ist auf der den Scherflügeln124 zugewandten Seite dem Prozesskammergehäuse103 Pulver zuführbar. - Das Prozesskammergehäuse
103 wiederum ist mit einem radial ausgerichteten Gemischauslassstutzen145 ausgebildet, über den die in dem Prozesskammergehäuse103 unter Zusammenwirken des Stators106 und des Rotors109 ausgebildete Mischung von Pulver und Flüssigkeit über eine in1 nicht dargestellte Mischungsabführleitung abführbar ist. -
2 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel eines Rotors109 gemäß der Erfindung, der bei einer Vorrichtung gemäß der Erfindung und dabei insbesondere bei einem dementsprechenden Ausführungsbeispiel gemäß1 einsetzbar ist. Das in2 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Rotors109 gemäß der Erfindung verfügt neben den bereits im Zusammenhang mit1 erläuterten Elementen als Trägerstruktur über eine im Wesentlichen kreisförmige Trägerscheibe203 , in deren Mittenbereich die Rotorbefestigungsschraube118 angeordnet ist und an der radial außenseitig die Scherflügel124 angeformt sind, die sich in einer axialen Richtung von der Trägerscheibe203 weg erstrecken. - Die Trägerscheibe
203 ist an ihrer radialen Außenseite mit einer Anzahl von sich nach radial innen erstreckenden Flüssigkeitsaustrittsausnehmungen206 versehen, die sich jeweils über gleiche Winkelabschnitte erstrecken und regelmäßig über den Umfang der Trägerscheibe203 verteilt sind. Zwischen den Flüssigkeitsaustrittsausnehmungen206 verbleiben Radialvorsprünge209 , die jeweils einem Außenflügel127 gegenüberliegen. - Im Bereich der Radialvorsprünge
209 sind an die Trägerscheibe203 auf der den Scherflügeln124 gegenüberliegenden Seite sich in axialer Richtung erstreckende Verbindungsstege212 angeformt, an deren von der Trägerscheibe203 abgewandten Enden eine Außenflügelträgerplatte215 angeformt ist. Die Außenflügelträgerplatte215 hat die Gestalt eines Kreisrings und ist in einer gegenüber der Trägerscheibe203 axial parallel versetzten Ebene angeordnet, so dass zwischen benachbarten Verbindungsstegen212 jeweils ein Flüssigkeitsdurchtrittskanal218 ausgebildet ist. - Die Außenflügelträgerplatte
215 trägt die Außenflügel127 , die im Wesentlichen quaderförmig ausgebildet sind, sich mit ihren langen Seiten in radialer Richtung und sich in axialer Richtung von der Außenflügelträgerplatte215 bis in die Ebene erstrecken, in der die von der Trägerscheibe203 abgewandten Oberseiten221 der Scherflügel124 liegen. - Die Scherflügel
124 sind bei diesem Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung jeweils in der Grundgestalt eines spitzwinklig dreiecksartigen Keiles ausgebildet, dessen Spitzenbereich nach radial innen weist. Eine nach radial außen weisende Abschlusswand224 jedes keilartigen Scherflügels124 ist dabei abgerundet mit einem dem Umfang der Trägerscheibe203 entsprechenden Radius ausgebildet. Seitenwände227 ,230 jedes derartigen Scherflügels124 sind plan ausgebildet und laufen spitzwinklig zu einer sich in axialer Richtung erstreckenden scharfen Stirn kante233 als Stirnseite zusammen. - Wie aus
2 ersichtlich ist, sind die keilartigen Scherflügel124 gegenüber der radialen Richtung so angestellt, dass die Stirnkanten233 bei einer durch einen durchgezogenen Pfeil236 angedeuteten bestimmungsgemäßen Drehrichtung R des Rotors109 in Bezug auf eine durch strichlinierte Pfeile239 in einer Hauptkomponente angedeutete, der Drehrichtung R ergänzt um eine Radialkomponente gegenläufigen Strömungsrichtung F beim Mischen vorne liegt. - Dadurch ergibt sich eine effektive Hinterströmung der strömungsdynamisch auf der Leeseite, also auf der in Bezug auf eine Hauptströmungsrichtung rückseitigen Seite, liegenden hinteren Seitenwand
230 mit laminaren Anteilen und damit ein Verringern der Gefahr von störenden Ablagerungen und Anhaftungen an der hinteren Seitenwand230 . - Zum weiteren Verringern der Gefahr von störenden Ablagerungen und Anhaftungen an der hinteren Seitenwand
230 und für ein effektives Ablenken der Mischung von Pulver und Flüssigkeit beim Durchführen eines Mischvorgangs in Richtung der Ringwand112 ist es zweckmäßig, dass die in Strömungsrichtung F vordere Seitenwand227 in Bezug auf den durch die Stirnkante233 laufenden Durchmesser flacher als die in Strömungsrichtung F hintere Seitenwand230 ausgerichtet ist. - Zum weiteren Verbessern der Ablagerungsresistenz und Widerstandsfähigkeit gegen Anhaftungen ist der Übergang von der hinteren Seitenwand
230 zu der Trägerscheibe203 in einem Übergangsbereich242 abgerundet ausgebildet. - Bei dem in
2 dargestellten Ausführungsbeispiel liegen die keilartigen Scherflügel124 zwischen den Verbindungsstegen212 und damit in Umfangsrichtung zwischen den Außenflügeln127 sowie in die Flüssigkeitsaustrittsausnehmungen206 nach radial außen vorstehend über den Flüssigkeitsdurchtrittskanälen218 . Dadurch ergibt sich eine verhältnismäßig hohe Pulvereinsaugrate durch die den Außenflügeln127 in Drehrichtung R des Rotors109 nachgeordnete Anordnung der keilartigen Scherflügel124 . -
3 zeigt in einer Draufsicht das in2 dargestellte Ausführungsbeispiel eines Rotors109 gemäß der Erfindung. Aus3 ist ersichtlich, dass die keilartig ausgebildeten Scherflügel124 mit der Stirnkante233 in Drehrichtung R und zu der Strömungsrichtung F vorne liegend angestellt sind, so dass die in Strömungsrichtung F hinten liegenden Seitenwand230 bezogen auf den durch eine strichpunktierte Linie303 dargestellten Durchmesser D der Trägerscheibe203 durch die Wellenaufnahme117 und durch die Stirnkante233 mit einem relativ großen Winkel α, beispielsweise in etwa rechtwinklig, ausgerichtet ist, während die in Strömungsrichtung F vordere Seitenwand227 mit einem gegenüber dem Winkel α kleineren Winkel β schräg zu diesem Durchmesser D der Trägerscheibe203 und damit flacher gegen die Strömungsrichtung F angestellt ist. - Dadurch ergibt sich an der vorderen Seitenwand
227 für die Mischung aus Pulver und Flüssigkeit eine effektive Ablenkung nach radial außen zum Durchtritt durch die Mischungsdurchtrittsausnehmungen115 der Ringwand112 des Stators106 und damit ein sehr wirksames Mischverhalten, während die Strömung entlang der hinteren Seitenwand230 nicht unerhebliche laminare Anteile aufweist, die Ablagerungen und Anhaftungen in diesem Bereich zu vermeiden oder zu reduzieren helfen. -
4 zeigt in einer perspektivischen Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rotors109 gemäß der Erfindung, wobei sich bei dem in2 sowie3 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Rotors109 gemäß der Erfindung und bei dem in4 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Rotors109 gemäß der Erfindung einander entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen und im Weiteren nicht nochmals näher erläutert sind. Bei dem in4 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Rotors109 gemäß der Erfindung sind gegenüber dem in2 sowie3 dargestellten Ausführungsbeispiel eines Rotors109 gemäß der Erfindung die radial außenseitig vorgesehenen Flüssigkeitsaustrittsausnehmungen206 nach radial innen soweit vertieft, dass in axialer Richtung ein direkter Flüssigkeitsdurchtrittsbereich403 von der Seite der Antriebswelle121 auf die andere Seite der als Trägerarme406 ausgebildeten Trägerstruktur geschaffen ist. - Dadurch ergibt sich eine gegenüber dem anhand
2 und3 erläuterten Ausführungsbeispiel eines Rotors109 gemäß der Erfindung gesteigerter Flüssigkeitsdurchtrittsrate. -
5 zeigt in einer perspektivischen Ansicht ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rotors109 gemäß der Erfindung, wobei sich bei den anhand2 ,3 sowie4 erläuterten Ausführungsbeispielen von Rotoren109 gemäß der Erfindung und bei dem anhand5 erläuterten Ausführungsbeispiel eines Rotors109 gemäß der Erfindung einander entsprechende Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen und im Weiteren nicht näher erläutert sind. - Das anhand
5 erläuterte Ausführungsbeispiel eines Rotors109 gemäß der Erfindung ist gegenüber dem anhand4 erläuterten Ausführungsbeispiel eines Rotors109 gemäß der Erfindung dahingehend abgewandelt, dass die keilartigen Scherflügel124 in radialer Richtung den Außenflügeln127 direkt gegenüberliegen. Dadurch ist gegenüber dem anhand4 erläuterten Ausführungsbeispiel eines Rotors109 gemäß der Erfindung bei dem anhand5 erläuterten Ausführungsbeispiel eines Rotors109 gemäß der Erfindung die Scherwirkung erhöht. - Die anhand
2 bis5 erläuterten Ausführungsbeispiele von Rotoren109 gemäß der Erfindung weisen ein Verhältnis von keilartigen Scherflügeln124 zu Außenflügeln127 von 1:2 auf. Dies ergibt für viele Einsatzbedingungen eine gute Mischung von Pulver und Flüssigkeit. Es versteht sich jedoch, dass für bestimmte Einsatzbedingungen auch andere Verhältnisse von keilartigen Scherflügeln124 zu Außenflügeln127 vorgesehen sein können. - ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
- Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
- Zitierte Patentliteratur
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- EP 3069786 A1 [0003]
Claims (12)
- Rotor für eine Vorrichtung zum Mischen von Pulver und Flüssigkeit mit einer Trägerstruktur (203, 406), die mit einer in einem Mittenbereich angeordneten Wellenaufnahme (117) ausgebildet ist, mit einer Anzahl von sich in axialer Richtung erstreckenden Scherflügeln (124), die an der Trägerstruktur (203, 406) angeformt sowie in einem radialen Abstand von der Wellenaufnahme (117) angeordnet sind und sich in axialer Richtung von der Trägerstruktur (203, 406) weg erstrecken, wobei Scherflügel (124) zwei sich jeweils Richtung des Mittenbereichs der Trägerstruktur (203, 406) erstreckende Seitenwände (227, 230) aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einige Scherflügel (124) keilartig mit spitzwinklig zueinander ausgerichteten Seitenwänden (227, 230) ausgebildet sind, die nach radial innen aufeinander zu laufen, und dass die keilartigen Scherflügel (124) mit nach radial innen weisenden Stirnseiten (233) von der Wellenaufnahme (117) weg angestellt sind.
- Rotor nach
Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Seitenwände (227, 230) der keilartigen Scherflügel (124) zu einer in Richtung des Mittenbereichs weisenden Stirnkante (233) als Stirnseite aufeinander zu laufen. - Rotor nach
Anspruch 2 , dadurch gekennzeichnet, dass bei den keilartigen Scherflügel (124) die in einer Strömungsrichtung beim Mischen von Pulver und Flüssigkeit vordere Seitenwand (227) flacher als die in Strömungsrichtung hintere Seitenwand (230) ausgerichtet ist. - Rotor nach einem der
Ansprüche 1 bis3 , dadurch gekennzeichnet, dass bei wenigstens einigen keilartigen Scherflügeln (124) der Übergangsbereich der hinteren Seitenwand (230) zu der Trägerstruktur (203, 406) abgerundet ist. - Rotor nach einem der
Ansprüche 1 bis4 , dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerstruktur (203, 406) im Bereich der keilartigen Scherflügel (124) nach radial innen einkragende Randausnehmungen (218) aufweist. - Rotor nach
Anspruch 5 , dadurch gekennzeichnet, dass keilartige Scherflügel (124) zwischen Randseiten der Randausnehmungen (218) angeordnet sind. - Rotor nach einem der
Ansprüche 1 bis6 , dadurch gekennzeichnet, dass an die Trägerstruktur (203, 406) auf der den keilartigen Scherflügeln (124) abgewandten Seite eine Anzahl von Verbindungsstegen (212) angeformt sind, dass an den der Trägerstruktur (203, 406) abgewandten Enden der Verbindungsstege (212) eine Außenflügelträgerplatte (215) angeformt ist, die sich in radialer Richtung über die Trägerstruktur (203, 406) erstreckt, und dass Außenflügel (127) vorhanden sind, die an der Außenflügelträgerplatte (215) angeformt sind. - Rotor nach
Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (212) und die Außenflügel (127) in radialer Richtung einander gegenüberliegend angeordnet sind. - Rotor nach
Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungsstege (212) und keilartige Scherflügel (124) in axialer Richtung ineinander übergehen. - Rotor nach
Anspruch 7 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsstege (212) und die Außenflügel (127) in Umfangsrichtung zueinander versetzt sind und dass Verbindungsstege (212) sowie keilartige Scherflügel (124) in axialer Richtung ineinander übergehen. - Vorrichtung zum Mischen von Pulver und Flüssigkeit mit einem mit einer Ringwand (212) ausgebildeten Stator (106) und mit einem Rotor (109) nach einem der
Ansprüche 1 bis10 , wobei die keilartigen Scherflügel (124) des Rotors (109) radial innenseitig der Ringwand (112) des Stators (106) angeordnet sind. - Vorrichtung nach
Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Zufuhr von Pulver und Flüssigkeit auf verschiedenen Seiten der Trägerstruktur (203, 406) erfolgt.
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