DE1945319A1 - Paper slurry mixer - with stator and rotor passages assisting unobstructed flow - Google Patents

Abstract

A machine for breaking down, mixing, emulsifying, homogenising, dispersing and/or gassing organic and inorganic materials, e.g. paper slurries, comprising radially alternating stators and rotors has the stator passages formed so that they taper in the flow direction, with the smaller, outer end of each duct directed against the rotational direction of the roter. Specifically, the outlet ends of the stator ducts form a sharp angle with the walls of the rotor stage. The wide, inner ends of each stator duct extend over a number of duct widths of the inner rotor. The arrangement reduces power consumption, leads to high operating speed and, avoids interruption to the flow due to recycling.

Description

Maschine zum Zerkleinern, Mischen, Emulgieren oder dergleichen. Machine for grinding, mixing, emulsifying or the like.

Die Erfindung betrifft eine Maschine zum Zerkleinern, Mischen, Emulgieren, Homogenisieren, Dispergieren und/oder Begasen von organischen und anorganischen Stoffen, bspw.The invention relates to a machine for crushing, mixing, emulsifying, Homogenizing, dispersing and / or gassing organic and inorganic Fabrics, e.g.

Papieraufschwammungen, mit von mindestens einem Statorring und einem Rotorring gebildeten Durchströmkanälen, die sich, in radialer Wichtung gesehen, abwechselnd aneinander anschließen.Paper blooms, with at least one stator ring and one Flow channels formed by the rotor ring, which, seen in radial weighting, alternately connect to each other.

Es sind Maschinen dieser Art bekannti dieselben weisen zufolge Zentrifugalwirkung einen Durchlauf des zu verarbeitenden Mediums auf und erzielen ihre Wirkung gemäß bestehender Theorien im wesentlichen durch Druckimpulse im Medium und weniger durch Scherwirkung an den Rotor-und Statorringen. Bei einer bekannten Bauform dieser Maschinen sind die Rotor- und Statorringe mit radialgerichteten Kanälen gleichbleibenden Querschnittes ausgebildet. Dieselben benötigen für die Uberwindung der großen Reibungswiderstände, die während des Betriebes auftreten, sehr hohe Drehzahlen und weisen einen großen Kraftbedarf auf; auch sind relativ lange Bearbeitungszeiten nötig, da erfahrungsgemäß ein längeres Verweilen des Mediums in der Maschine erst die gewünschte Feinzerkleinerung bewirkt.Machines of this type are known according to the same ways Centrifugal action one pass of the medium to be processed and achieve their effect accordingly existing theories mainly through pressure impulses in the medium and less through Shear action on the rotor and stator rings. In a known design of these machines are the rotor and stator rings with radially directed channels of constant cross-section educated. They need to overcome the great frictional resistance, which occur during operation, very high speeds and have a large Power requirement on; relatively long processing times are also necessary, as experience has shown If the medium remains in the machine for a longer period of time, the desired fine comminution is achieved causes.

Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, eine gattungsgemäße Maschine zu schaffen, die bei einem geringen Kraftbedarf eine besonders hohe Arbeitsgeschwindigkeit ergibt und insbesondere Störungen des Mediumdurchlaufes zufolge Rückstrombildung und Ablösungserscheinungen in den Kanälen des Rotors und Stators sicher Vermeidet.The invention is based on the object of a generic machine to create a particularly high working speed with a low power requirement results and in particular disturbances of the medium flow due to backflow formation and detachment phenomena in the channels of the rotor and stator reliably avoided.

Erfindungsgemäß ist zu diesem Zweck der Querschnitt der Statorkanäle, in Durchströmrichtung gesehen, verjUngt und der querschnittskleinere Mllndungsabschnitt dieser Kanäle der Laufrichtung der äußeren Ratorstufe entgegengerichtet.According to the invention, the cross section of the stator channels is for this purpose, Seen in the flow direction, tapers and the cross-section smaller mouth section of these channels opposite to the direction of travel of the outer rator stage.

Hierbei werden besonders günstige Wirkungsverhältnisse erreicht, wenn gemäß der Erfindung der Mündungsabschnitt spitzwinklig auf die Kanalwände der äußeren Rotorstufe gerichtet ist.Particularly favorable ratios of action are achieved here if According to the invention, the mouth section at an acute angle to the channel walls of the outer Rotor stage is directed.

Eine wirkungsvolle Strömung-des Mediums wird sodann erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß das querschnittsgrößere Eingangsende der Statorkanäle sich über mehrere Kanalbreiten der inneren Rotorstufe erstreckt.An effective flow of the medium is then according to the invention achieved in that the larger cross-sectional input end of the stator channels extends over several channel widths of the inner rotor stage.

Zwecks Erzielung einer hohen Gleichmäßigkeit der Arbeitsimpulse des Mediums sind erfindungsgemäß mindestens die Kanalwände der äußeren Statorstufe und die Kanalwände der angrenzenden Rotorstufe in entgegengesetztem Winkel zur Rotationsebene geneigt.In order to achieve a high uniformity of the work impulses of the According to the invention, at least the channel walls of the outer stator stage and the medium are medium the channel walls of the adjacent rotor stage at an angle opposite to the plane of rotation inclined.

Ferner erreicht man vorteilhafterweise eine Gleichförmigkeit der Einströmung erfindungsgemäß durch einen auf der zentralen Welle sitzenden, vor der innersten Rotorstufe umlaufenden, mit Schaufeln ausgestatteten Förderkegel.Furthermore, uniformity of the inflow is advantageously achieved according to the invention by a seated on the central shaft, in front of the innermost one Rotor stage revolving conveyor cone equipped with blades.

Eine zwecks Kraftersparnis vorteilhafte Regulierung der Spaltbreite zwischen Rotor- und Statorstirnflächen isterfindungsgemäß erzielbar durch eine Zustelleinrichtung zur Variation der Breite des Spaltes zwischen Rotor und Stator.An advantageous regulation of the gap width for the purpose of saving energy According to the invention, between rotor and stator end faces can be achieved by a feed device to vary the width of the gap between rotor and stator.

Außerdem ergibt sich eine sichere rückstromfreie Förderung im Rotor erfindungsgemäß dadurch, daß sich der Querschnitt der Kanäle der innersten Rotorstufe in Durchströmrichtung vergrößert.In addition, there is safe backflow-free conveyance in the rotor according to the invention in that the cross section of the channels of the innermost rotor stage enlarged in the direction of flow.

Zufolge der erfindungsgemäßen Ausbildung ergeben sich folgende Vorteile: Die Maschine arbeitet bei geringem Leistungsaufwand mit großem Leistungsfaktor, Es wird eine weitaus bessere Zerkleinerung und dadurch vorteilhaftere Dispersion erreicht0 Die Maschinen können für den kontinuierlichen Arbeitsprozeß eingesetzt werden; hierbei ist die Spaltbreitenverstellung dienlich. Die gewählte Umwandlung der kinetischen Energie im Arbeitsraum der Maschine erlaubt eine Bestimmung der TeilchengroS . Durch die in der Eingangs-Statorstufe ausgebildeten großräumigen Taschen, die ein Vielfaches des Querschnittes der vorhergehenden Rotorkanäle besitzen, und die austrittsseitig Düsen ausbilden, ist auch bei Erhöhung der Tourenzahlen ein stetiger Durchlauf gesichert. Es sind ferner Ablö, sungserscheinungen, die die Strömung drosseln, weitgehend ausgeschaltet0 Auf der Zeichnung ist die Erfindung in einer beispielsweisen Ausbildung dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht der Maschine, Fig. 2 in größerem Maßstab einen axialen Längsschnitt durch Rotor und Rotorgehäuse, Fig. 3 eine Ansicht der Rotor- und Statorstufen in der Rotationsebene, Fig0 4 eine Stirnansicht gegen die innere Statorstufe und Fig. 5 eine teilweise Draufsicht auf die äußere Stator-und Rotorstufe.The training according to the invention results in the following advantages: The machine works with a low power requirement with a large power factor, The result is a far better comminution and therefore a more advantageous dispersion achieved0 The machines can be used for the continuous work process will; the gap width adjustment is useful here. The chosen conversion the kinetic energy in the working area of the machine allows a determination of the Particle size. Due to the large-scale formed in the input stator stage Pockets that have a multiple of the cross-section of the preceding rotor ducts, and that form nozzles on the outlet side is also possible when the number of revolutions increases a steady flow ensured. There are also signs of detachment that the Throttle flow, largely switched off0 On the drawing is the invention shown in an exemplary training, namely shows: Fig. 1 shows a side view of the machine, FIG. 2 shows an axial longitudinal section on a larger scale through rotor and rotor housing, FIG. 3 is a view of the rotor and stator stages in FIG the plane of rotation, Fig0 4 an end view against the inner stator stage and Fig. Figure 5 is a partial top view of the outer stator and rotor stage.

Der Maschinenfuß 1 besitzt ein seitlich freitragend angeordnetes Rotorgehäuse 2 und enthält fjjr die Rotorwelle 3 eine Stopfbüchse 4 sowie entsprechende Wellenlager.The machine base 1 has a laterally self-supporting rotor housing 2 and contains a stuffing box 4 and corresponding shaft bearings for the rotor shaft 3.

Das Rotorgehäuse 2 weist an einem Gehäusedeckel 5 einen Rohrstutzen 6 zum Eintritt des zu verarbeitenden Mediums und, an einen spiralförmigen Sammelkanal 7 anschließend, einen Austritt-Rohrstutzen 8 auf.The rotor housing 2 has a pipe socket on a housing cover 5 6 to the entry of the medium to be processed and to a spiral-shaped collecting channel 7 then, an outlet pipe socket 8.

Auf der Rotorwelle 3 ist drehfest eine Rotorscheibe 9 aufgekeilt; letztere ist Träger einer oder mehrerer, Durchströmkanäle ausbildende Rotorstufen 10,11.A rotor disk 9 is keyed in a rotationally fixed manner on the rotor shaft 3; the latter is the carrier of one or more rotor stages that form through-flow channels 10.11.

Der Gehäusedeckel 5 trägt auf seiner dem Rotor zu gerichteten Stirnseite ebenfalls mit Durchströmkanälen ausgebildete Ringstufen 12,13. Die Durchströmkanäle der Rotor- und Statorstufen schließen sich, in radialer Richtung gesehen, abwechselnd aneinander an.The housing cover 5 carries on its end face facing the rotor also formed with through-flow channels Ring steps 12, 13. The flow channels of the rotor and stator stages close in the radial direction seen, alternately looking at each other.

Auf der zentralen Welle 3 sitzt vor der innersten Rotorstufe 10 ein mit schraubengangförmigen Förderschaufeln 14 ausgestatteter Förderkegel 15. Diesem Kegel gegenüber erstreckt sich eine mit Längsrippen 16 versehene Hohlkegelbüchse 17. Am inneren Ende bildet die Hohlkegelbüchse 17 die bereits oben erwähnte Ringstufe 12 aus (s. Fig. 4). Die Stirnfläche der Ringstufe 12 ist mit radialen Kanälen 18 gleichbleibenden Querschnittes versehen.On the central shaft 3 sits in front of the innermost rotor stage 10 Conveyor cone 15 equipped with helical conveyor blades 14 Opposite the cone, a hollow conical bushing provided with longitudinal ribs 16 extends 17. At the inner end, the hollow tapered bushing 17 forms the ring step already mentioned above 12 from (see Fig. 4). The end face of the annular step 12 is provided with radial channels 18 constant cross-section.

Der Statorstufe 12 liegt die Rotorstufe 10 gegenüber.The rotor stage 10 lies opposite the stator stage 12.

Letztere ist mit radialen Durchströmkanälen 19 versehen.The latter is provided with radial throughflow channels 19.

Der Querschnitt dieser Kanäle 19 der innersten Rotorstufe 10 vergrößert sich in Durchströmrichtung, wie es aus Abb. 2 ersichtlich ist.The cross section of these channels 19 of the innermost rotor stage 10 is enlarged in the direction of flow, as can be seen from Fig. 2.

In radialer Richtung anschließend sind die Statorkanäle 20 vorgesehen. Dieselben bilden großräumige Taschen aus (vergl. Fig. 3), welche, in Durchströmrichtung gesehen, sich im Querschnitt verjüngen. Der querschnittskleinere Mündungsabschnitt 20' dieser Kanäle 20 ist der Laufrichtung "AW der äußeren Rotorstufe 11 entgegengeneigt, und zwar so, daß er im spitzen Winkel 73 auf die radialen Kanalwände der äußeren Rotorstufe 11 gerichtet ist.The stator channels 20 are then provided in the radial direction. The same form large pockets (see FIG. 3), which, in the direction of flow seen to taper in cross-section. The mouth section with the smaller cross-section 20 'of these channels 20 is the direction of travel "AW of the outer rotor stage 11 inclined in the opposite direction, in such a way that it hits the radial channel walls at an acute angle 73 the outer rotor stage 11 is directed.

Das querschnittsgrößere Eingangsende der Statorkanäle 20 erstreckt sich über mehrere Kanäle 19 der inneren Rotorstufe 10. Die Breite der Mündung der Kanäle 20 entspricht hinegen etwa der Breite der in der Rotorstufe 11 vorgesehenen radialen Kanäle 21.The larger cross-sectional input end of the stator channels 20 extends over several channels 19 of the inner rotor stage 10. The width of the mouth of the Channels 20 corresponds approximately to the width of those provided in the rotor stage 11 radial channels 21.

Die Rotorstufe 11 ist vorzugsweise von der Statorstufe 13 umfangen, welche ebenfalls mit radialen Kanälen 22 versehen ist. Diese beiden Kanalreien sind so angeordnet, daß die radialen Kanalwände der äußeren Statorstufe 13 und die radialen Kanalwände der angrenzenden Rotorstufe 11 in entgegengesetzten Winkeln %N , (1 zur Rotationsebene geneigt sind. (vergl. Fig. 5). ierbei entstehen während der Drehung ich langsam öffnende und ebenso schließende rautenförmige Durchlässe "x". Die Umfläche der Rotorstufe 11 und die umschliezende Innenfläche der Statorstufe 13 sind vorzugsweise kegelf<5rmig ausgebildet.The rotor stage 11 is preferably surrounded by the stator stage 13, which is also provided with radial channels 22. These two canal lines are arranged so that the radial channel walls of the outer stator stage 13 and the radial Channel walls of the adjacent rotor stage 11 at opposite angles% N, (1 to Plane of rotation are inclined. (see Fig. 5). at the same time arise during the rotation I slowly opening and also closing diamond-shaped passages "x". The surrounding area the rotor stage 11 and the surrounding inner surface of the stator stage 13 are preferred conical shape <5 armed.

!S. Fig. 2).! S. Fig. 2).

Zwischen Rotor und Stator sind Spalten y ausgebildet, um auch unter Berücksichtigung des sich bildenden Emulsionsfilmes genügendes Berührungsspiel zu erreichen. Damit eine Regelung dieses Spaltes ohne Betriebsunterbrechung ermöglicht ist, ist eine Zustelleinrichtung zur Variation der Breite des Spaltes zwischen Rotor und Stator vorgesehen. Hierbei ändert sich auch in entsprechendem Maße der Durchströsquerschnitt, was ebenfalls für eine Regulierung nutzbar ist. Die Zustelleinrichtung besteht aus einem im Deckel 5 gelagerten Handrad 23, auf dessen Welle ein Zahnritzel 24 festsitzt, welches in die Umfangszahnung einer Schraubmuffe 25 eingreift. Letztere ist mittels eines-Stellgewindes mit der Stellmuffe 26 gekuppelt, die mit den Statorstufen 12,13 verbunden ist.Gaps y are formed between the rotor and the stator, in order to also underneath Consideration of the emulsion film that is being formed, sufficient contact clearance reach. In order to a regulation of this gap without business interruption is made possible is a feed device for varying the width of the gap provided between rotor and stator. This also changes accordingly Dimensions of the flow cross-section, which can also be used for regulation. The feed device consists of a handwheel 23 mounted in the cover 5 whose shaft a pinion 24 is stuck, which in the circumferential teeth of a screw socket 25 intervenes. The latter is coupled to the adjusting sleeve 26 by means of an adjusting thread, which is connected to the stator stages 12, 13.

Durch Betätigung des Handrades 23, welches zweckmäßig einen Nonius aufweist, kann der in der Rotationsebene ausgebildete Spalt variiert werden. Es wird eine genaue Festlegung der Querschnitte ermöglicht.By operating the handwheel 23, which is expediently a vernier has, the gap formed in the plane of rotation can be varied. It a precise definition of the cross-sections is made possible.

Die Maschine arbeitet mit sehr hohen Drehzahlen. Hierbei bewirkt die auftretende Zentrifugalkraft eine kreiselpumpenartige Förderung des zu verarbeitenden Mediums, z.B, -in der Naßzerkleinerung von spröden, faserigen oder klumpigen Aufschwemmungen, wie Papier oder dergleichen.The machine works at very high speeds. Here the occurring centrifugal force a centrifugal pump-like conveyance of the to be processed Medium, e.g. in the wet grinding of brittle, fibrous or lumpy suspensions, like paper or the like.

Durch die besondere Ausbildung der Durchströmkanäle wird der für die Feinstzerkleinerung wesentliche Geschwindigkeitsverlauf bei optimalem Durchfluß des Mediums effektvoll gesteigert.Due to the special design of the flow channels, the for Fine comminution, substantial speed curve with optimal flow of the medium effectively increased.

Claims (6)

PatentansprücheClaims 1.) Maschine zum Zerkleinern, Mischen, Emulgieren, Homogenisieren, Dispergieren und/oder Begasen von organischen und anorganischen Stoffen, bspwO Papieraufschwemzungen, mit von mindestens einem Statorring und einem Rotorring gebildeten Durchströmkanälen, die sich, in radialer Richtung gesehen, abwechselnd aneinander anschließen, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt der Statorkanäle (20), in Durchströmrichtung gesehen, verjüngt und der querschnittskleinere Mündungsabschnitt (20') dieser Kanäle der Laufrichtung der äußeren Rotorstufe (10) entgegengerichtet ist.1.) Machine for grinding, mixing, emulsifying, homogenizing, Dispersing and / or gassing of organic and inorganic substances, e.g. paper bloom, with flow channels formed by at least one stator ring and one rotor ring, which, seen in the radial direction, alternately adjoin one another, thereby characterized in that the cross section of the stator channels (20), in the flow direction seen, tapered and the smaller cross-section mouth portion (20 ') of these channels the direction of travel of the outer rotor stage (10) is opposite. 2.) Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Mündungsabsohnitt (20') spitzwinklig auf die Kanalwände der äußeren Rotorstufe (11) gerichtet ist.2.) Machine according to claim 1, characterized in that the Mündungsabsohnitt (20 ') is directed at an acute angle to the channel walls of the outer rotor stage (11). 3.) Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das querschnittsgrößere Eingangsende der Statorkanäle (20) sich über mehrere Kanalbreiten der inneren Rotorstufe (10) erstreckt.3.) Machine according to claim 1, characterized in that the larger cross-section The input end of the stator channels (20) extends over several channel widths of the inner rotor stage (10) extends. 4.) Maschine, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens die Kanalwände der äußeren Statorstufe (13) und die Kanalwände der angrenzenden Rotorstufe (11) in entgegengesetzten Winkeln (α , α') zur Rotationsebene geneigt sind.4.) Machine, in particular according to claim 1, characterized in that that at least the channel walls of the outer stator stage (13) and the channel walls of the adjacent Rotor stage (11) at opposite angles (α , α ') are inclined to the plane of rotation. 5.) Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen auf der zentralen Welle (3) sitzenden vor, der innersten Rotorstufe (10) umlaufenden, mit Schaufeln (14) ausgestatteten Förderkegel (15).5.) Machine according to claim 1, characterized by one on the central Shaft (3) seated in front, the innermost rotor stage (10) revolving, with blades (14) equipped conveyor cone (15). 6.) Maschine nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Zustelleinrichtung (23) zur Variation der Breite des Spaltes (y) zwischen Rotor und Stator.6.) Machine according to claim 1, characterized by an infeed device (23) to vary the width of the gap (y) between rotor and stator. 5.) ) Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Querschnitt der Kanäle (19) der innersten Rotorstufe (10) in Durchströmrichtung vergrößert.5.)) Machine according to claim 1, characterized in that the Cross section of the channels (19) of the innermost rotor stage (10) in the direction of flow enlarged. L e e r s e i t eL e r s e i t e