DE1078544B

DE1078544B - Mixing head for mixing and homogenizing liquid media

Info

Publication number: DE1078544B
Application number: DEE12271A
Authority: DE
Inventors: George Wilfred Edwards; Roger Sevin
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1955-04-20
Filing date: 1956-04-20
Publication date: 1960-03-31

Description

Mischkopf zum Mischen und Homogenisieren flüssiger Medien Die Erfindung betrifft einen Mischkopf zum Mischen und Homogenisieren flüssiger Medien. Mixing head for mixing and homogenizing liquid media The invention relates to a mixing head for mixing and homogenizing liquid media.

Es ist bereits ein Mischkopf dieser Art mit einem innerhalb. eines scheibenringförmigen Stators umlaufenden Laufrad bekanntgewofden, das mehrere von einem mittleren nabenartigen Teil des Laufrades ausgehende senkrecht stehende Flügelblätter mit in solcher Weise am oberen und unteren Rand angeordneten Leitblechen aufweist, daß das Mischgut axial von den gegenüberliegenden Stirnseiten des Laufrades her in dieses eingesaugt wird, dann den senkrechten Stegen der Flügelblätter entlang nach dem Umfang des Laufrades zu strömt und dort in radialer Richtung aus diesem austritt. It is already a mixing head of this type with one inside. one Disc ring-shaped stator rotating impeller known, the several of a central hub-like part of the impeller extending vertically upright blades with baffles arranged in such a way at the upper and lower edge, that the mix axially from the opposite end faces of the impeller is sucked into this, then along the vertical webs of the blades after the circumference of the impeller flows and there in the radial direction from this exit.

Die Erfindung bezweckt, einen solchen Mischkopf in der Weise weiterzubilden, daß außer der infolge der Strömung auftretenden Reibungswirkung noch eine Scherwirkung in dem Mischgut hervorgerufen und die Güte der erreichten Mischung verbessert wird. Bei dem bereits erwähnten bekannten Mischkopf ist es zwar auch möglich, die Mischwirkung in gewissem Umfang zu verbessern, indem das aus dem Laufrad in radialer Richtung austretende Mischgut gezwungen wird, zwischen Stangen hindurchzuströmen, die am Umfang des Laufrades in geringem Abstand voneinander parallel zur Laufradachse angeordnet sind. Eine wesentliche Verbesserung der Mischung kann dabei aber nur erreicht werden, wenn die Stangen oder Stäbe einen solch engen Abstand voneinander haben, daß das Ausströmen des Mischgutes aus dem Laufrad merklich abgebremst wird. Hierdurch wird aber die in der Zeiteinheit das Laufrad durchströmende Mischgutmenge wesentlich herabgesetzt mit der Wirkung, daß die Verwirbelung in dem Trog oder Behälter, in dem der Mischkopf angeordnet ist, verringert wird und in dem Trog bzw. Behälter tote Zonen entstehen. The aim of the invention is to develop such a mixing head in such a way that that in addition to the frictional effect occurring as a result of the flow, there is also a shear effect caused in the mix and the quality of the mixture achieved is improved. In the case of the known mixing head already mentioned, it is also possible to use the mixing action improve to some extent by pulling the out of the impeller in the radial direction emerging mix is forced to flow through between bars that are on Perimeter of the impeller arranged at a small distance from each other parallel to the impeller axis are. However, a significant improvement in the mixture can only be achieved if when the bars or rods are so closely spaced that the The outflow of the mix from the impeller is noticeably slowed down. This will but the amount of mix flowing through the impeller in the unit of time is essential reduced with the effect that the turbulence in the trough or container in which the mixing head is arranged, is reduced and in the trough or container dead zones arise.

Durch die vorliegende Erfindung sollen diese Schwierigkeiten des bekannten Mischkopfes beseitigt werden, indem statt einer Abbremsung des aus dem Mischkopf ausströmenden Gemisches, die gegebenenfalls auch in gewissem Umfang beibehalten werden kann, zur Verbesserung der Mischung eine Scherwirkung angewendet wird, die dadurch erzeugt wird, daß an den äußeren Enden der einzelnen Flügelblätter am oberen und/oder unteren Rand Scherflügel angeordnet sind, die zu einer senkrecht zur Drehachse des Laufrades verlaufenden Ebene-geneigt stehen und denen die beiden stirnseitigen Ringflächen des Stators als feststehende Scherflächen zugeordnet sind. The present invention is intended to address these difficulties known mixing head can be eliminated by instead of braking the from the Mixing head flowing out mixture, which may also be retained to a certain extent shear is applied to improve the mixture is generated in that at the outer ends of the individual blades on the upper and / or lower edge shear vanes are arranged, which are perpendicular to the axis of rotation of the impeller running plane-inclined and which the two face sides Annular surfaces of the stator are assigned as fixed shear surfaces.

Die Anwendung einer Scherwirkung, der das Mischgut innerhalb eines Mischkopfes mit sich drehendem Laufrad unterworfen wird, ist zwar an sich bekannt. The application of a shear effect that keeps the mix within a Mixing head is subjected to a rotating impeller, is known per se.

Sie ist aber nur zum Zwecke der Mischung überhaupt und nur in der Form bekannt, daß sie zwischen einer mit Rippen oder Graten und nicht mit Mischflügeln versehenen Laufradscheibe und Rippen oder Graten von zwei feststehenden Ringscheiben erzeugt wird.But it is only for the purpose of mixing in general and only in that Form known to be between one with ridges or ridges and not with mixing blades provided impeller disk and ribs or ridges of two fixed ring disks is produced.

Bei dem Mischkopf nach der Erfindung wird aber die Scherwirkung nicht für sich allein, sondern in Verbindung mit einer Mischwirkung bestimmter Art zusätzlich zu dieser durch Mittel erreicht, die zusätzlich zu den die bestimmte Mischwirkung erzeugenden Mischflügeln des Laufrades angewendet werden und aus in bestimmter Weise angeordneten Scherflügeln bestehen, denen eine feststehende Scherfläche in Form einer ununterbrochenen Ringfläche zugeordnet ist.In the mixing head according to the invention, however, the shear effect is not on its own, but also in conjunction with a mixed effect of a certain kind to this achieved by means which in addition to the the certain mixing effect generating mixing blades of the impeller are applied and made in a certain way arranged shear blades exist, which have a fixed shear surface in the form is assigned to an uninterrupted ring surface.

Durch diese bisher nicht bekannte Ausbildung wird auf das Mischgut eine in neuartiger Weise zusätzlich auftretende Scherwirkung ausgeübt, die ohne Beeinträchtigung der Mischmenge in der Zeiteinheit eine wesentliche Verbesserung der Mischung ergibt.This previously unknown training affects the mix exerted a new type of additional shear effect that without Impairment of the mixed amount in the unit of time is a significant improvement the mixture results.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben -sich aus der nachstehenden Beschreibung der in der Zeichnung als Beispiele dargestellten Ausführungsformen des Mischkopfes. Es zeigt Fig. 1 die Hauptteile eines Mischkopfes im Axialschnitt, teilweise in Seitenansicht, Fig. 2 die Draufsicht zu Fig. 1, Fig. 3 einen Mischkopf mit den ihn haltenden Teilen in Seitenansicht, teilweise im senkrechten Schnitt, und Fig. 4 einen Schnitt nach derLinieIV-IV der Fig. 3. Further features of the invention emerge from the following Description of the embodiments shown as examples in the drawing of the mixing head. It shows Fig. 1 the main parts of a mixing head in axial section, partially in side view, FIG. 2 shows the plan view of FIG. 1, FIG. 3 shows a mixing head with the parts holding it in side view, partly in vertical section, and FIG. 4 shows a section along the line IV-IV of FIG.

In den Fig. 1 und 2 ist mit 1 die Nabe des Laufrades bezeichnet, die im Grundriß rechteckig bzw. quadratisch gestaltet ist -An der Nabe 1 ist an jeder ihrer vier Seiten ein senkrechtes Flügelblatt 3 befestigt, das seitlich über die Nabe hinausragt. Am oberen und unteren Rand- eines jeden Flügelblattes 3 sind Leitbleche4, 5 derart angeordnet, daß bei einer Drehung des Laufrades Flüssigkeit von oben und unten her eingesaugt wird. Dadurch ergeben sich zwei Flüssigkeitsströmungen, und zwar eine in Richtung der eingeZeichneten Pfeile-6 uiid - die andere in Richtung der Pfeile 7. Diese beiden Flüssigkeitsströmungen treffen einander-im mittleren Teil des Flügelblattes 3 und werden anschließend radikal nach auswärts getrieben. In Figs. 1 and 2, 1 denotes the hub of the impeller, which are rectangular or is designed to be square Hub 1 is attached to each of its four sides a vertical blade 3, the protrudes laterally over the hub. At the top and bottom of each leaf 3 baffles 4, 5 are arranged in such a way that when the impeller rotates, liquid is sucked in from above and below. This results in two liquid flows, namely one in the direction of the arrows drawn -6 uiid - the other in the direction of arrows 7. These two flows of liquid meet in the middle Part of the blade 3 and are then driven radically outward.

Gemäß der Erfindung sind an den äußeren Enden der einzelnen Flügelblätter 3 am oberen und/oder unteren Rand Scherflügel 8, 9 angeordnet, die in einem Winkel zu einer Ebene, die senkrecht zur Drehachse des Laufrades verläuft, geneigt sind. Dieser Winkel ist in der Zeichnung mit 10 bezeichnet. According to the invention are at the outer ends of the individual blades 3 at the upper and / or lower edge of the shear blades 8, 9 arranged at an angle are inclined to a plane which is perpendicular to the axis of rotation of the impeller. This angle is denoted by 10 in the drawing.

Der Mischkopf weist ferner zwei feststehende Scherflächen 11,12 12 auf, die durch die beiden stirnseitigen Ringflächen des Stators gebildet sind und der Drehungsebene der Scherflügel 8, 9 gegenüberliegen. The mixing head also has two fixed shear surfaces 11, 12, 12 which are formed by the two end-face annular surfaces of the stator and the plane of rotation of the shear blades 8, 9 are opposite.

Die Anordnung ist so getroffen, daß bei der Drehung des Laufrades ein Teil des den Mischkopf durchströmenden Gutes durch die Scherflächenii, 12 in die durch den Anstellwinkel 10 gebildete Verengung hineingedrückt wird, so daß es zwischen die Scherflächen 11, 12 und die ihnen am nächsten liegenden Scherflügel gedrängt wird, wodurch es einem wirksamen Schereffekt ausgesetzt wird. Außer den eine gute Vermischung bewirkenden Flüssigkeitsströmungen entsprechend den Pfeilen 6, 7 ergeben sich somit weitere Flüssigkeitsströmungen entsprechend den Pfeilen 13, 14, in denen durch die Scherwirkung zwischen den feststehenden Scherflächen und den Scherflügeln des Laufrades eine Homogenisierung durch Feinzerreibung des Mischgutes erreicht wird.The arrangement is such that when the impeller rotates part of the material flowing through the mixing head through the shear surfacesii, 12 in the constriction formed by the angle of attack 10 is pressed in so that it between the shear surfaces 11, 12 and the shear blades closest to them is urged, exposing it to an effective shear effect. Except the a good mixing causing liquid flows according to the arrows 6, 7 thus result in further liquid flows according to the arrows 13, 14, in which by the shear action between the fixed shear surfaces and the shear blades of the impeller homogenization by fine grinding of the Mixture is achieved.

Um die Scherwirkung zu erhöhen, können die Scherflächen 11, 12, wie in der Zeichnung dargestellt, z. B. mit Aufrauhungen in Form von Vorsprüngen oder Einschnitten versehen sein, die kreisförmig oder besser in Spiralform verlaufen. Die Scherflächen 11, 12 können erforderlichenfalls aus sehr hartem Material, wie Korund od. dgl., hergestellt sein. Auch kann die Oberfläche der Scherflügel 8, 9 aus hartem Material, beispielsweise aus Wolframcarbid od. dgl.. hergestellt sein. To increase the shear effect, the shear surfaces 11, 12, such as shown in the drawing, e.g. B. with roughening in the form of projections or Be provided incisions that are circular or better in a spiral shape. The shear surfaces 11, 12 can, if necessary, made of very hard material, such as Corundum or the like. Be made. The surface of the shear blades 8, 9 made of hard material such as tungsten carbide or the like.

Wie insbesondere aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die Scherflügel 8, 9 in entgegengesetzter Richtung zu den Leitblenden 4, 5 angeordnet. Außerdem sind die Flügelblätter 3 in ihrem mittleren Teil mit runden Offnungen 21 versehen, durch welche ein - Teil des in Richtung der Pfeile 6,7 strömenden Gutes beim Aufeinanderstoßen der beiden Flüssigkeitsströme vor dem Verlassen des Mischkopfes hindurchströmentkann, wodurch die Mischwirkung noch weiter erhöht wird. As can be seen in particular from FIG. 1, the shear blades are 8, 9 arranged in the opposite direction to the guide diaphragms 4, 5. aside from that the blades 3 are provided in their central part with round openings 21, through which a - part of the material flowing in the direction of the arrows 6.7 when colliding of the two liquid streams can flow through before leaving the mixing head, whereby the mixing effect is increased even further.

Obgleich bei Anordnung von zwei Scherflächen, 11, 12 im Sinne der Fig. 1 die Beanspruchung des Mischkopfes am günstigsten ist, weil sich die auftretenden seitlichen Drücke ausgleichen, könnten gegebenenfalls die Scherflächen und die Scherflügel nur an einer Stirnseite des Laufrades angeordneot sein. Although with the arrangement of two shear surfaces, 11, 12 in the sense of Fig. 1, the stress on the mixing head is most favorable because the occurring The shear surfaces and the shear vanes could compensate for lateral pressures only be arranged on one face of the impeller.

Die Fig;;3- und 4 zeigen eine etwas abgeänderte Ausführungsform der Erfindung. Das Laufrad ist hierbei direkt auf der durch einen Motor angetriebenen Welle 15 angeordnet. 16 bezeichnet eine Ringplatte, welche vorn drei Stangen 17 gehalten wird. Die Ringplatte ist über eine Lagerung an der Welle 15 befestigt, so daß die Platte als solche feststehend ist. Figures 3 and 4 show a somewhat modified embodiment of FIG Invention. The impeller is directly on top of that driven by a motor Shaft 15 arranged. 16 denotes an annular plate which has three rods 17 in front is held. The ring plate is attached to the shaft 15 via a bearing, so that the plate as such is stationary.

Die Welle 15 ist gegenüber der Platte 16 durch eine von drei Armen 19 gehaltene Nabenbuchse 18 zentriert und geführt. An der unteren Seite der Platte 16 ist eine der Scherfläche 11 nach Fig. 1. entsprechende Ringscheibe angeordnet, die mit ihrer aufgerauhten Fläche gegenüber den Scherflügeln 8 der Flügelblätter 3 liegt. Die Auilduö'g und Anordnung der Scherteile entspricht dabei der Fig. 1. Die die Scherfläche 11 bildende Ringscheibe ist mittels mehrerer Bolzen 20 od. dgl. an der Scheibe 16 befestigt. Diese Bolzen können zugleich dazü dienen, eine die Scherfläche 12 nach Fig. 1 bildende Ringscheibe zu befestigen.The shaft 15 is opposite the plate 16 by one of three arms 19 held hub bushing 18 centered and guided. On the lower side of the plate 16 an annular disk corresponding to the shear surface 11 according to FIG. 1 is arranged, with their roughened surface opposite the shear blades 8 of the blades 3 lies. The design and arrangement of the shear parts corresponds to FIG. 1. The ring disk forming the shear surface 11 is or by means of several bolts 20. attached to the disk 16. These bolts can also serve a die Shear surface 12 according to Fig. 1 forming washer.

Der beschriebene und dargestellte Mischkopf kann mit - besonderem Vorteil benutzt werden, zum irgendwelche Pigmente oder pulverförmiges Material in einer Flüssigkeit homogen zu verteilen, wie es beispielsweise bei der Herstellung von Farben, Emaillen, Tinten oder anderen Farbstoffen der Fall ist. The mixing head described and shown can with - special Advantageously, any pigments or powdered material can be used in to distribute a liquid homogeneously, as is the case, for example, in production of paints, enamels, inks or other dyes is the case.

PATENTANSPRtJCHE 1. Mischkopf zum Mischen und Homogenisieren flüssiger Medien mit einem innerhalb eines scheibenringförmigen Stators umlaufenden Laufrad, das mehrere von einem mittleren nabenartigen Teil des Laufrades ausgehende senkrecht stehende Flügelblätter mit am oberen und unteren Rand angeprdneten Lejtblechenaufweist, -dadurdi gekennzeidinet, daß an den'äußeren Enden der einzelnen Flügelblätter (3) am oberen und/oder unteren Rand Scherflügel (8, 9) angeordnet sind, die zu einer senkrecht zur Drehachse des Laufrades verlaufenden Ebenegeneigt stehen und denen die beiden stirnseitigen Ringflä,chen des Stators als feststehende Scherflächen(11,12) zugeordnet sind. PATENT CLAIMS 1. Mixing head for mixing and homogenizing liquids Media with an impeller rotating within a disc-shaped stator, the several starting from a central hub-like part of the impeller vertically has upright blades with laminations attached to the upper and lower edge, -dadurdi gekennzeidinet that at the 'outer ends of the individual wing blades (3) at the upper and / or lower edge of the shear blades (8, 9) are arranged, which become a perpendicular to the axis of rotation of the impeller are inclined and those the two end-face annular surfaces of the stator as fixed shear surfaces (11, 12) assigned.

Claims

2. Mixing head according to claim 1, characterized in that the fixed Shear surfaces (11, 12) - are roughened to increase the shear effect.

3. Mixing head according to claim 2, characterized in that the fixed Shear surfaces (11, 12) with a roughening in the form of close to close and continuous extending circular or spiral projections or incisions are provided. -4. Mixing head according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the at the ends of the individual blades (3) seated shear blades (8, 9) in opposite directions Direction to the baffles (4, 5) are arranged.

Documents considered: French patent specification No. 1083 889; U.S. Patent No. 2 Z12 261.