DE3874790T2

DE3874790T2 - Ruehrvorrichtung.

Info

Publication number: DE3874790T2
Application number: DE8888850120T
Authority: DE
Inventors: Sven Hjort; Boerje Skanberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1987-04-10
Filing date: 1988-04-08
Publication date: 1993-01-28
Anticipated expiration: 2008-04-09
Also published as: SE460178B; EP0286617A1; EP0286617B1; DE3874790D1; SE8701508L; SE8701508D0

Description

Die Erfindung betrifft eine Rührvorrichtung derjenigen Art, wie man sie aus dem einleitenden Teil des anliegenden Anspruches 1 entnehmen kann, d.h. eine Rührvorrichtung, mit welcher in wirksamer Weise ein Fluid in einem Gefäß gerührt werden kann und zwar sowohl dann, wenn das Gefäß voll ist, als auch dann, wenn das Fluidniveau im Gefäß sehr niedrig ist.
Bei vielen chemischen Verfahren, bei denen ein Rühren erforderlich ist, entsteht oft das Erfordernis, daß man in der Lage sein will, ein Flüssigkeitsvolumen in einem Gefäß in geeigneter Weise sowohl dann zu rühren, wenn das Gefäß voll ist, als auch dann, wenn das Flüssigkeitsniveau sehr niedrig ist. Das Problem liegt teilweise in der Tatsache, daß ein Rührmittel, welches für ein wirksames Rühren bei sehr niedrigen Flüssigkeitsniveaus in einem Gefäß ausgestaltet ist, oft nur mäßig oder unwirtschaftlich im normalen Fall rührt, wenn das Flüssigkeitsniveau in dem Gefäß hoch ist, und teilweise, weil die Erfordernisse für eine geeignete Drehzahl und Leistung für das Rührmittel selten mit entsprechenden Erfordernissen kombiniert werden können, welche sich auf zusätzliche Rührmittel beziehen, die auf derselben Welle angeordnet sind wie diejenige, welche auch die zuerst erwähnten Rührmittel trägt. Beispiele von Rührmitteln, die oft ein aufwendiges und schwaches Rühren sowohl bei hohem Niveau als auch bei niedrigem Niveau vorsehen, sind sogenannte Ankerrührer, Gatterrührer sowie andere Arten von Apparaten, die mit Schabern versehen sind. Ein Rührmittel des letztgenannten Typs, welches Probleme mit sich bringt, ist eine Turbine, die unten im Gefäß angeordnet ist, um einen im wesentlichen radialen Fluß zu erzeugen. Um eine derartige Turbine in die Lage zu versetzen, ein gutes Rühren im gesamten Tankvolumen bis nach unten zu einem niedrigen Flüssigkeitsniveau vorzusehen, ist es erforderlich, daß der Unterschied zwischen dem Tankdurchmesser T und dem Turbinendurchmesser DT kleiner ist als 4Hmin, wobei Hmin die niedrigste Flüssigkeitshöhe ist, und daß auch die Höhe Bt der Turbinenschaufeln und der Durchmesser D der Turbine in vernünftigem Verhältnis zur Flüssigkeitshöhe liegen. Das letztgenannte Erfordernis kann etwa formuliert werden wie Hmin > 2 x Bt, und Hmin > 0,4 D. Diese Erfordernisse führen dann zu der Situation, daß das Flüssigkeitsniveau mindestens etwa 0,15 T sein muß für die gut zu rührende Flüssigkeit, und ferner muß der Turbinendurchmesser auf mindestens 0,4 T ausgewählt werden. Weil eine solche Turbine etwa zehnmal mehr Leistung benötigt als ein in gleicher Weise großer Propeller, der auf derselben Welle angebracht ist, versteht es sich, daß dies sehr oft zu einer unmöglichen Kombination in der Praxis beiträgt.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Rührvorrichtung vorzuschlagen, welche die vorerwähnten Beschränkungen bezüglich der niedrigsten Flüssigkeitshöhe und Auswahl kleinsten Turbinendurchmessers umgeht. Der Begriff "Turbine" ist hier verwendet worden, diesem Ausdruck muß man aber eine breite Interpretation geben, und es sollte daher klar sein, daß die Funktion der "Turbine" darin besteht, einen Fluidstrom in einer im allgemeinen radialen Richtung nach außen anzutreiben, wenn sie sich in einem Fluid dreht.
Eine Rührvorrichtung gemäß der Erfindung weist einen Behälter und einen Rotor im Bodenbereich des Behälters auf, wobei der Rotor um seine mindestens im wesentlichen vertikal ausgerichtete Welle drehbar ist, mit Schaufeln versehen ist, die für das Treiben des Fluids im allgemeinen radial nach außen angeordnet sind und der sich dadurch unterscheidet, daß der Rotor auf seiner Oberseite mit einer ringförmigen Scheibe versehen ist, welche eine Aufwärtsbewegung der im allgemeinen radialen Fluidströmung begrenzt, die von dem Rotor in der unmittelbaren Nachbarschaft des letzteren hervorgerufen wird. Eine solche ringförmige Scheibe hat weniger Wirkung auf den Energieverbrauch und die Pumpenkapazität des Rotors oder der Turbine, trennt aber das hereinkommende und hinausströmende Fluid derart, daß die Fluidbewegung von einer relativ kleinen Turbine oder einem kleinen Motor auch nach außen zu den Behälterecken hin gedrängt wird. Man erhält ein gutes Rühren von Fluid innerhalb des ganzen Volumens, wenn der Behälterdurchmesser T, die kleinste Fluidhöhe Hmin und der äußere und innere Durchmesser Dy und Di der Scheibe folgende Bedingungen erfüllen: T - Hmin > Dy > T - 6Hmin und 2Hmin < Di < 4Hmin.
Der Durchmesser des Rührmittels oder der Turbine kann frei gewählt werden, um z.B. bei gegebener Drehzahl ein geeignetes Rühren und geeigneten Leistungsverbrauch vorzusehen. Diese freie Wahl wird durch den Durchmesser des Rührmittels oder der Turbine ausgedrückt, der in den gegebenen Bedingungen nicht enthalten ist. Da Di in der Praxis als nach unten durch den Durchmesser des Rührmittels/der Turbine beschränkt betrachtet werden kann und im allgemeinen der letztgenannte Durchmesser kaum als kleiner als 0,2T gewählt werden kann, kann das Rührmittel praktisch in günstigen Fällen für ein Rühren bis hinunter auf ein Fluidniveau von 0,05T benutzt werden.
Die Ringscheibe verhindert, daß der aus dem Rührmittel abgehende Fluß frei nach oben umgelenkt wird, so daß der Fluß bzw. die Strömung stattdessen zu den Ecken des Gefäßes hin gerichtet wird, wodurch das Fluid auch in diesen Bereichen gerührt wird, während gleichzeitig der Turbinendurchmesser relativ klein gehalten werden kann.
Die Erfindung wird nun im folgenden beispielsweise unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt ist.
Figur 1 ist ein schematischer Axialschnitt durch eine Vorrichtung gemäß der Erfindung.
Figur 2 ist eine Ansicht entlang der Linie II-II in Figur 1.
In den Zeichnungen ist ein Behälter 1 dargestellt, der ein kreiszylindrisches Gehäuse 2 mit einem Durchmesser T und einen flachen Kreisboden 3 aufweist. Eine angetriebene Welle 10 ist für die Drehung um ihre Achse angebracht, welche koaxial zu der des Behälters liegt. Die Welle 10 ist von dem gezeigten Motor 5 drehbar angetrieben. An ihrem unteren Ende trägt die Welle 10 eine offene Turbine 20. Diese hat eine Nabe 21 mit sechs gleichmäßig gegenseitig beabstandeten Schaufeln 22 wie Turbinenschaufeln, die sich jeweils in einer axialen Ebene zur Nabe 21 erstrecken. Eine ringförmige Scheibe 30 ist starr auf der Oberseite der Turbine 20 angebracht und liegt im wesentlichen koaxial zu dieser. Der Innendurchmesser Di der Scheibe 30 ist kleiner als der Außendurchmesser DT der Turbine, so daß die Scheibe auf den Turbinenschaufeln 22 ruht, insbesondere ihren äußeren oberen Endteilen, und mindestens mit einigen Schaufeln verbunden ist. Der größere Teil der radialen Erstreckung der Turbine ist somit offen belassen, um eine Fluidströmung in die Turbine hinein aufzunehmen.
Der Außendurchmesser Dy der Scheibe 30 ist wesentlich größer als der Außendurchmesser DT der Turbine, so daß die im wesentlichen radiale Strömung, die aus der Turbine abgeht, von der Scheibe 30 zu den Eckenbereichen des Behälters 1 hin geführt wird, um ein Rühren des Fluids auch in den Ecken des Behälters hervorzurufen, obwohl der Außendurchmesser der Turbine relativ klein ist. Wegen der ringförmigen Scheibe 30, die oben auf der Turbine angeordnet ist, wird ein wirksames Rühren der Flüssigkeit in dem Behälter begünstigt, und zwar sowohl dann, wenn das Flüssigkeitsniveau niedrig ist, als auch dann, wenn das Flüssigkeitsniveau in dem Behälter 1 hoch ist, während der Turbinendurchmesser frei gewählt werden kann, um z.B. für eine gegebene Drehzahl ein geeignetes Rühren und einen geeigneten Leistungsverbrauch vorzusehen.
Eine einfache Turbine ist bei der hier als Beispiel gewählten Ausführungsform gezeigt, es sollte aber klar sein, daß die Erfindung nicht auf die in den Figuren 1 und 2 veranschaulichte Turbine beschränkt ist, und die Turbine kann durch einige andere offene Rührmittel ersetzt werden, deren Schaufeln eine im wesentlichen radial nach auswärts gerichtete Fluidströmung hervorrufen, wobei das offene Rührmittel mit einer im wesentlichen konzentrischen ringförmigen Scheibe auf seiner Oberseite versehen ist. Die ringförmige Scheibe hat vorzugsweise konzentrische, runde Begrenzungslinien, z .B. Umrißlinien.
Die Vorrichtung ist praktisch bei einem Turbinendurchmesser verwendbar, der nicht größer als etwa 0,2T sein muß, bis hinunter zu einer kleinsten Flüssigkeitstiefe Hmin = 0,05T, wenn
T - Hmin > Dy > T - 6Hmin
2Hmin < Di < 4Hmin ist.
Der Innendurchmesser der Scheibe 30 muß einerseits ausreichend groß sein, um der Flüssigkeit die Möglichkeit zu geben, von oben und in die Mittelbereiche der Turbine zu gelangen, und muß andererseits ausreichend klein sein, um zu verhindern, daß die radiale Strömung aus der Turbine durch die Scheibe 30 zu einem erheblichen Maß direkt nach oben abgelenkt wird.
In der Praxis ist es zweckmäßig, den Innendurchmesser der Scheibe 30 etwas kleiner zu gestalten als den Außendurchmesser der Turbine, so daß die Scheibe 30 direkt von den Turbinenschaufeln getragen werden kann. Die Scheibe 30 ist vorzugsweise eine einzige wirkliche Platte zwischen ihrer äußeren und inneren Kante, d.h. sie ist nicht perforiert.
Der Außendurchmesser DT der Turbine ist zweckmäßigerweise kleiner als 0,6T, vorzugsweise kleiner als 0,4T. Außerdem ist der Außendurchmesser DT der Turbine in zweckmäßiger Weise größer als 0,1T, vorzugsweise größer als 0,2T.

Claims

1. Vorrichtung zum Rühren eines Fluids mit einem Behälter (1) für das Fluid, einem Rotor (20), der mittig im Bodenbereich des Behälters angeordnet ist und mit Schaufeln (22) versehen ist und um seine mindestens im wesentlichen vertikal ausgerichtete Welle (10) dreht, um das Fluid im wesentlichen radial nach außen zu treiben, dadurch gekennzeichnet daß der Rotor (20) an seiner oberen Seite mit einer ringförmigen Scheibe (30) versehen ist, die mindestens im wesentlichen koaxial zu dem Rotor liegt und einen Außendurchmesser (Dy) hat, der größer ist als der Außendurchmesser (DT) des Rotors, daß der Innendurchmesser (Di) der Scheibe so ist, daß die Fluidströmung von der Oberseite durch das mittige Loch in der Scheibe und in den Rotor hinein in die Lage versetzt und derart vorgesehen ist, daß die radiale Fluidströmung vom Rotor daran gehindert wird, in wesentlichem Maß direkt nach oben durch die Scheibe abgelenkt zu werden, und daß

T - Hmin > Dy > T - 6Hmin

und

2Hmin < Di < 4Hmin

wobei T der Durchmesser des Behälters ist,

Hmin die kleinste Fluidhöhe in dem Behälter für ein gutes Rühren des Fluids in dem gesamten Fluidvolumen im Behälter ist,

Dy und Di der äußere und der innere Durchmesser der ringförmigen Scheibe sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (20) eine Nabe (21) aufweist und daß der Innendurchmesser (Di) der ringförmigen Scheibe (30) größer ist als der Außendurchmesser (DN) der Nabe.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Innendurchmesser (Di) der ringförmigen Scheibe (30) kleiner ist als der Außendurchmesser (DT) des Rotors (20).

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser (DT) des Rotors (20) kleiner ist als 0,6T, vorzugsweise kleiner als 0,4T.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser (DT) des Rotors größer oder gleich 0,1T, vorzugsweise größer als 0,2T ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die ringförmige Scheibe (30) auf den Schaufeln (22) des Rotors (20) ruht und an diesen angebracht ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenkante der ringförmigen Scheibe (30) auf äußeren oberen Endteilen der Schaufeln (22) des Rotors (20) aufsitzt.