DE19720959A1

DE19720959A1 - Rotor-Stator-Maschine

Info

Publication number: DE19720959A1
Application number: DE19720959A
Authority: DE
Inventors: Hans Juergen Dipl Ing Mertens; Horst-Guenter Dipl Ing Noack; Hermann Swalve
Original assignee: Dorr Oliver Deutschland GmbH
Current assignee: BWS Technologie GmbH
Priority date: 1997-05-17
Filing date: 1997-05-17
Publication date: 1998-11-19
Anticipated expiration: 2017-05-18
Also published as: DE19720959B4

Description

Die Erfindung betrifft eine Rotor-Stator-Maschine zum Mahlen und Dispergieren, mit einem Gehäuse und darin gelagerter Rotorwelle, an deren gehäuseseitigen Ende ein mit konischer Oberfläche ausgebildeter Rotor befestigt ist, dem konzentrisch ein im Gehäuse befestigter Stator zugeordnet ist, wobei Rotor und Stator einen Spalt bilden, dem ein axialer Zuführstutzen vorgeschaltet und ein radialer Austrittsstutzen nachgeschaltet ist.

Derartige Maschinen wurden bisher als Homogenisier-, Auf schluß- und Reaktionsmaschinen eingesetzt. Sie arbeiten mit konzentrischen Werkzeugen, die radial geschlitzt und/oder ge bohrt sind. Während des Betriebes greifen die Werkzeuge von Rotor und Stator koaxial ineinander und laufen mit hoher Rela tivgeschwindigkeit berührungslos aneinander vorbei. Aufgrund der Ausbildung der Oberflächen von Rotor und Stator entste hen verschiedene physikalische Effekte, wie Scherung an den Kanten der Werkzeuge und im Ringspalt, sowie Druckwechseln beim Durchgang der Produkte durch das Rotor-Stator-System.

Zufolge der besonderen Ausbildung der Werkzeuge bilden sich Impulse aus, die sehr energieaufwendig wirken. Außerdem sind die Werkzeuge mit ihren Rillen, Schlitzen und Bohrungen sehr verschleißanfällig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Rotor-Stator- Maschine zu schaffen, mit der die Nachteile der bekannten Ma schinen vermieden werden und die bei der Behandlung hoch abrasiver Produkte mit einem geringen Energieaufwand hoch verschleißfest sind.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die zueinander ge kehrten Seiten von Rotor und Stator mit glatten Oberflächen ausgebildet sind, die einen veränderbaren Spalt bilden, daß die mit dem zu behandelnden Produkt in Berührung kommen den Teile, wie Gehäuse, Rotor, Stator, aus einem harzge bundenen Siliciumcarbid-Guß bestehen, und daß das Gehäuse als Blockform ausgebildet ist.

Mit der erfindungsgemäßen Rotor-Stator-Maschine können hochabrasive Produkte ohne Schwierigkeiten bei langer Stand zeit der gesamten Maschine behandelt werden. Der Einsatz des Siliciumcarbid-Gusses erbringt gegenüber den älteren Ma schinen, deren Werkzeuge teilweise aus Edelstahl bestehen, er hebliche Vorteile. So stellt sich eine wesentliche Gewichtser sparnis ein, wodurch die Lagerbelastung um 2/3 geringer ist. Auch die aufzuwendende Energie reduziert sich um 15%. Das verwendete Siliciumcarbid in Verbindung mit der einstellbaren Spaltbreite zwischen Rotor und Stator bewirkt selbst bei glatten Oberflächen von Rotor und Stator, daß hochabrasive Produkte im Rotor-Stator-Spalt gemahlen werden. Hochabrasive Produk te sind Kalkmilch, quarzähnliche Abplatzungen von Reaktor wänden, Abwässerschlämme, die stark mit Quarzsand versetzt sind, Rejektprodukte bei der Papieraufbereitung u. dgl.m.

Die Verwendung des Siliciumcarbid-Gusses erbringt auch eine Ersparnis bei der Fertigung einer Rotor-Stator-Maschinen mit den komplizierten Werkzeugen. Bisher mußten Rotor- und Statorwerkzeuge, sowie das Gehäuse aufwendig mechanisch bearbeitet werden. Der erfindungsgemäß eingesetzte Guß macht eine mechanische Bearbeitung überflüssig. Denn das Material kann so maßgenau gegossen werden, daß selbst H7- Passungen ohne nachträgliche Bearbeitung gegossen werden können.

Eine besonders vorteilhafter Siliciumcarbid-Guß für Rotor, Stator und Gehäuse wird in einer Mischung von SIC und Epoxidharz als Bindemittel gesehen. Bei der Herstellung der Rotor-Stator-Teile aus dem erfindungsgemäßen Material kön nen hochabrasive Produkte mit einer Temperatur bis zu 190°C behandelt werden.

Infolge der Einstellung der Spaltbreite zwischen Rotor und Stator kann die Rotor-Stator-Maschine auf jedes gewünschte Maß eingestellt und damit jedem Produkt, insbesondere jeder Korngröße des zu vermahlenden Produktes angepaßt werden.

Das eingesetzte Material hat selbst bei den glatten Oberflä chen von Rotor und Stator den Vorteil, daß das zu behandeln de Produkt durch den Rotor-Stator-Spalt transportiert wird. Zur Unterstützung des Transportes ist die Befestigungs- und Dich tungskappe mit sternförmig angeordneten Flügeln versehen die das Produkt in den Rotor-Stator-Spalt hineindrücken.

Die radial an der Umfangsfläche des Rotors vorgesehen Schaufeln unterstützen den Transport der Produkte durch den Rotor-Stator-Spalt dadurch, daß sie das Produkt in den Rotor- Stator-Spalt einziehen.

Die Verstellung des Rotor-Stator-Spaltes kann durch axiale Bewegung des Stators und/oder des Rotors vorgenommen werden. Die axiale Verstellung des Stators mittels Schrauben hat den Nachteil, daß die Rohrleitung zum Zuführen des Pro duktes in die Rotor-Stator-Maschine demontiert werden muß. Bei einer hydraulisch oder pneumatisch betätigten axialen Be wegung der Rotorwelle und damit des Rotors, kann auf die Rohrdemontage verzichtet werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und wird nachfolgend näher beschrei ben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch die Rotor-Stator- Maschine,

Fig. 2 eine vergrößerte Ansicht von Rotor und Stator,

Fig. 3 einen Schnitt gemäß Linie A-B in Fig. 2,

Fig. 4 einen Schnitt gemäß Linie C-D in Fig. 2.

Eine Rotor-Stator-Maschine 1 besteht aus einem Gehäuse 2 und einem, mit einem Stützfuß 4 versehenen Lagerbock 3, der über ein Verbindungsteil 5 mit dem Gehäuse 2 verbunden ist. Der Lagerbock 4 ist mit Lagern 6 und 7 ausgerüstet, in denen eine Rotorwelle 8 drehbar gelagert ist. Das außenseitige Ende der Rotorwelle 8 weist, zum Anschluß an einen nicht dargestell ten Antrieb, einen Wellenstumpf 9 auf. Das gehäuseseitige Wellenende 10 trägt als Werkzeug einen, mit einer glatten nach außen gerichteten, kegelförmigen Oberfläche 12 verse henen Rotor 11, der mittels einer Befestigungs- und Dichtungs kappe 13 mit der Rotorwelle 8 verbunden ist. Auf der Oberseite der Kappe 13 sind sternförmig angeordnete Flügel 14 ange bracht, die in die Zuführöffnung für das Produkt hineinragen. Dem Rotor 11 ist als zweites Werkzeug ein Stator 18 zugeord net, der eine glatte, nach innen gerichtete kegelförmige Ober fläche 21 aufweist. Die Oberfläche 12 des Rotors 11 und die Oberfläche 21 des Stators 18 bilden einen gleichmäßigen, ver änderbaren Spalt 23. Der Stator 18 wird mit einem Statorhalter 15 mittels Schrauben 36 mit dem Gehäuse 2 verbunden und ist mit seiner Umfangsfläche 28 in einer Bohrung 30 des Gehäu ses 2 verschiebbar geführt. Der Statorhalter 15 ist mit einem Zufuhrstutzen 16 mit zentraler Bohrung 17, zum Anschluß an eine nicht dargestellte Zufuhrleitung, versehen, wobei ein axia ler, mit Bohrung 20 versehener Stutzen 19 des Stators 18 in die Bohrung 17 hineinragt und mittels Schrauben 32 und 33 verschiebbar ist. Das Gehäuse 2 bildet zur Aufnahme des Ro tors 11 und des Stators 18 eine Gehäusekammer 37, an die sich ein Austrittskanal 22 anschließt. Zur Abdichtung der Rotor- Stator-Maschine 1 sind mehrere Dichtungen vorgesehen und zwar eine die Rotorwelle 8 abdichtende Stopfbuchse 24, sowie Dichtungsringe 25 bis 27, die den Stator 18 und den Rotor 11 abdichten. Der Dichtungsring 25 ist in die Außenfläche des axialen Stutzens 19, der Dichtungsring 26 ist in die Umfangs fläche 31 des Stators 18 und der Dichtungsring 27 ist zwischen dem Rotor 11 und der Befestigungs- und Dichtungskappe 13 eingelassen. Die Umfangsfläche 28 des Rotors 11 ist mit meh reren gleichmäßig über den Umfang verteilten Schaufeln 29 versehen. Der Lagerbock 4 weist an beiden Enden jeweils ei nen Dichtdeckel 34 und 35 auf. Diese Deckel können mit nicht dargestellten, mit der Rotorwelle 8 verbundenen Nadel-Ventil- Hydraulikzylindern ausgerüstet werden, mit denen die Rotor welle 8 axial verschoben werden kann.

Je nach zu verarbeitendem Produkt wird der Spalt 23, durch axiales Verschieben des Rotors 11 und/oder des Stators 18, auf ein bestimmtes Maß eingestellt. Das über die Bohrung 20 eingeführte Produkt wird von den Flügeln 14 in den Spalt 23 hineingedrückt und gleichzeitig wird das Produkt von den Schaufeln 29 angesaugt. Demzufolge wandert das Produkt unterstützt von den aus Siliciumcarbid gebildeten glatten Flä chen 12 und 21 durch den Spalt 23, wird dabei zermahlen und dispergiert, und wird sodann zur Druckerhöhung über die als Ringspirale ausgeführte Gehäusekammer 37 und den Austritts kanal 22 weitergeleitet.

Claims

1. Rotor-Stator-Maschine zum Mahlen und Dispergieren, mit einem Gehäuse und darin gelagerter Rotorwelle, an deren ge häuseseitigen Ende ein mit konischer Oberfläche ausgebildeter Rotor befestigt ist, dem konzentrisch ein im Gehäuse befestig ter Stator zugeordnet ist, wobei Rotor und Stator einen Spalt bilden, dem ein axialer Zuführstutzen vorgeschaltet und ein radialer Austrittskanal nachgeschaltet ist, dadurch gekenn zeichnet, daß die zueinander gekehrten Seiten von Rotor (11) und Stator (18) mit glatten Oberflächen (12, 21) ausgebildet sind, die einen veränderbaren Spalt (23) bilden, daß die mit dem zu behandelnden Produkt in Berührung kommenden Teile, wie Gehäuse (2), Rotor (11), Stator (18), aus einem harzge bundenen Siliciumcarbid-Guß bestehen, und daß das Gehäuse (2) als Blockform ausgebildet ist.

2. Rotor-Stator-Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß dem Siliciumcarbid-Guß ein Epoxidharz als Bin demittel zugesetzt ist.

3. Rotor-Stator-Maschine nach den Ansprüchen 1 und 2, da durch gekennzeichnet, daß der Rotor (11) und/oder der Stator (18) axial beweglich gelagert sind.

4. Rotor-Stator-Maschine nach den Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (11) mittels einer Befestigungs- und Dichtungskappe (13) mit einem Dichtungsring (27) am Stirnende (10) der Rotorwelle (8) befestigt ist, und die Befesti gungs- und Dichtungskappe (13) mit in den Zufuhrstutzen (16) hineinragenden sternförmigen Flügeln (14) versehen ist.

5. Rotor-Stator-Maschine nach den Ansprüchen 1 bis 4, da durch gekennzeichnet, daß die radiale Umfangsfläche (28) des Rotors (11) mit gleichmäßig verteilten Schaufeln (29) versehen ist.

6. Rotor-Stator-Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß der Stator (18) mit einem axialen Stutzen (19) versehen ist, der in eine Bohrung (17) des Zufuhrstutzens (16) eines mit dem Gehäuse (2) verbundenen Statorhalter (15) hin einragt, und daß die Umfangsfläche (31) des Stators (18) in ei ner Bohrung (30) des Gehäuses (2) geführt ist, so daß der Stator (18) axial geführt und mittels Schrauben (32, 33) axial verstellbar ist.

7. Rotor-Stator-Maschine nach Anspruch 6, dadurch gekenn zeichnet, daß in dem axialen Stutzen (19) und in der Umfangs fläche (31) des Stators (18) Dichtungsringe (25, 26) eingelegt sind, die mit dem Zuführstutzen (16) und der Gehäusebohrung (30) Dichtungen bilden.

8. Rotor-Stator-Maschine mit einem Lagerbock, in dem die Rotorwelle mit Lagern drehbar abgestützt ist und die beiden Enden des Lagerbockes mit Dichtdeckeln versehen sind, da durch gekennzeichnet, daß die Dichtdeckel (34, 35) zum axia len Verschieben der Rotorwelle (8) mit Nadel-Ventil-Hydraulik zylindern versehen sind.