DE2951937A1

DE2951937A1 - Impellerruehrer

Info

Publication number: DE2951937A1
Application number: DE19792951937
Authority: DE
Inventors: Franklyn J. Amorese; Erwin J. Penfield N.Y. Nunlist; Vincent J. Greece N.Y. Piarulli
Original assignee: Sybron Corp
Current assignee: Pfaudler Inc
Priority date: 1979-09-17
Filing date: 1979-12-22
Publication date: 1981-04-02
Also published as: GB2034187B; JPS5644034A; DE2951937C2; JPS6236734B2; BR8001978A; US4264215A; GB2034187A; MX150677A

Description

DlPL-PHYS. F. ENDLICH gearing 19. Dezember 1979 E AX

PATENTANWALT

TELEFON: MÖNCHEN M 36 38

• _ PHONE:

DIPL-PHYS. F. ENDLICH, POSTFACH, D-8034 GERMERING TELEX: 52 1730 pate D

Meine Akte: S-47OO

Anmelder: Sybron Corporation, 1100 Midtown Tower, Rochester,

N.Y. 14604,USA

Impe Her rührer

Die Erfindung betrifft einen Impe Her rührer, insbesondere einen emaillierten Impellerrührer für einstückige emaillierte Führwe rkbehälte r.

Einstückige emaillierte Rührwerkbehälter finden in der chemischen, der pharmazeutischen und in der Nahrungsmittelindustrie Verwendung und können einen Inhalt von 10 O00 oder mehr Litern besitzen. Derartige Rührwerkbehälter sind ferner oft für einen verhältnismäßig hohen Innendruck ausgelegt. In derartigen Rührwerkbehältern ist es wünschenswert, die Länge der Dichtungsflächen so klein wie möglich zu halten und deshalb auch die Abmessung der Einsetzöffnung für den Rührer so klein wie möglich zu halten.

In derartigen Rührwerkbehältern verwandte Impe1lerrührer können einen effektiven Durchmesser aufweisen, der etwa 40 bis 60% des Behälterdurchmessers beträgt. Deshalb besteht die praktische Schwierigkeit, einen verhältnismäßig großen Impellerrührer in eine Behälteröffnung einzuführen, die nicht größer als beispielsweise eine übliche Mannlochöffnung ist.

Zur Vermeidung dieser Schwierigkeit ist es bereits bekannt, getrennte Nabenelemente zu verwenden, von denen jedes einen oder zwei Rührflügel des impellerrührers aufweist, und welche Elemente durch ein Mannloch eingeführt werden können. Diese unterteilten Nabenelemente werden dann in dem Rührwerkbehälter an das Ende der Rührerwelle angebaut, indem sie damit

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verschraubt oder verklemmt werden. Diese Konstruktion bedingt jedoch gewisse Nachteile, insbesondere weil die Befestigungsmittel sich lockern können, und weil die dafür verwendbaren korrosionsbeständigen Metalle eine verhältnismäßig geringe mechanische Festigkeit aufweisen und im allgemeinen sehr teuer sind. Ferner bilden derartige vorspringende Befestigungselemente Ansatzstellen für das Produkt, was insbesondere in Polymerisationsbehältern nachteilig ist.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, mehrere Naben vorzusehen, von denen jede einen oder zwei Flügel des Impellerrührerε aufweist. Diese Elemente können durch ein Mannloch eingeführt werden und werden an der Führerwelle untereinander angeordnet, um einen ausgewuchteten Impellerrührer mit drei oder vier Führflügeln herzustellen (US-PS 2 811 339 und 3 494 7Ο8) . Ein Vorteil dieser Konstruktion ist darin zu sehen, daß die freiliegenden Oberflächen emailliert sind. Die dabei vorgesehene abdichtende Verbindung, die ohne die Verwendung von Dichtungen erfolgt, ist jedoch nur sehr schwierig herzustellen, weil dazu aufwendige mechanische Einrichtungen und besondere Maßnahmen zur Oberflächenbearbeitung erforderlich sind.

Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, einen Impellerrührer anzugeben, bei dessen Konstruktion die genannten Nachteile und Schwierigkeiten bekannter Konstruktion weitgehend vermieden werden können, und der ohne weiteres durch ein Mannloch in den Behälter eingeführt werden kann, obwohl sein effektiver Durchmesser beträchtlich größer als die größte Abmessung des Mannlochs ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.

Gemäß der Erfindung wird deshalb ein emaillierter Impellerrührer vorgesehen, der eine abtrennbare Führflügeleinheit aufweist, welche einstückig ausgebildet ist und aus einer Nabe und vier sich von der Nabe erstreckenden Führflügeln besteht, deren effektiver Durchmesser beträchtlich größer als die Abmessungen eines Mannlochs ist. Die vier Führflügel sind paarweise angeordnet und erstrecken sich von im wesentlichen gegenüberliegenden Seiten der Nabe, um eine ausgewuchtete Struktur zu erzielen,

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wobei der Winkel zwischen den Flügeln eines Flügelpaars etwa 60° und der Winkel zwischen den benachbarten Flügeln der beiden Flügelpaare etwa 120° beträgt.

Anhand der Zeichnung soll die Erfindung beispielsweise näher erläutert werden. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht eines einteiligen Rührwerkbehälters, von dem Wandteile weggebrochen sind, in dem ein Impellerrührer gemäß der Erfindung angeordnet ist;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine Führflügeleinheit eines Impellerrührers gemäß der Erfindung;

Fig. 3 eine Seitenansicht; und

Fig. 4 eine Darstellung, die zur Erläuterung der Einführung der Rührflügeleinheit durch ein Mannloch dient.

Fig. 1 zeigt einen Impellerrührer, der eine abtrennbare Rührflügeleinheit 10 mit vier Rührflügeln 26,28,30,32 aufweist. Die Rührflügeleinheit 10 ist an dem unteren Ende einer Rührerwelle 10 in einem einstückigen Druckgefäß 12 befestigt. Der Rührwerkbehälter kann ein üblicher emaillierter Rührwerkbehälter sein, der für einen verhältnismäßig hohen Innendruck ausgelegt ist und einen Inhalt von größenordnungsroäßig 10 000 Liter besitzt. An derartigen Rührwerkbehältern ist beispielsweise ein Stutzen 14 für einen Stromstörer oder ein Thermometerrohr angeordnet, sowie ein Stutzen 16 für die Aufnahme der Rührerwelle Derartige Rührwerkbehälter sind ferner durch einen Mannlochstutzen 20 zugänglich. Derartige Mannlochöffnungen sind meist oval ausgebildet und besitzen eine maximale Abmessung von 360 mm, oder besitzen einen Durchmesser bis zu 600 mm. Am Boden des Behälters ist normalerweise ein Auslaßstutzen 22 angeordnet. Alle Behälterstutzen können abgedichtet werden und als Dichtung für die Rührwelle 18 findet normalerweise eine nicht dargestellte Gleitringdichtung Verwendung.

Da der effektive Durchmesser der Rührflügels eines Impellerrührers vorzugsweise 40 - 60% des Behälterdurchmessers beträgt, ist es bei den bekannten Rührerkonstruktionen erforderlich, mehrteilige Rührflüge!elemente vorzusehen.

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-ft:

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist dagegen eine einteilige Rührflügeleinheit 10 vorgesehen, deren Ausbildung aus Fig. 2 ersichtlich ist. Die vier Rührflügel 26, 28,30 und 32 sind an einer Nabe 24 angeordnet. Vorzugsweise sind alle Rührflügel in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise gekrümmt ausgebildet. Die Rührflügel sind paarweise angeordnet, so daß sich jedes Flügelpaar im wesentlichen von entgegengesetzten Seiten der Nabe erstreckt. Bei Betrachtung von Fig. 2 verläuft die Drehrichtung des Rührers ira Gegenuhrzeigersinn.

Die dargestellte Anordnung der Rührflügel an der Nabe ergibt eine ausgewuchtete Struktur. Der Winkel B zwischen dem vorlaufenden Rührflügel 26 beziehungsweise 30 und dem nachlaufenden Flügel 28 beziehungsweise 32 des anderen Flügelpaars liegt zwischen 105 und 130 und beträgt vorzugsweise etwa 120 . Der Winkel A zwischen den beiden Flügeln eines Flügelpaars liegt zwischen 50 und 75 und beträgt vorzugsweise etwa 60 .

Bei einer derartigen Anordnung der Rührflügel an der Nabe 24 ergibt sich ein im wesentlichen rechteckförmiger Grundriß der Rührflügeleinheit. Die äußeren Enden 36,38,40 und 42 jedes Rührflügels liegen in den Ecken eines Rechtecks und der effektive Durchmesser der Rührflügel entspricht der Länge der Diagonalen dieses Rechtecks. Dieser effektive Durchmesser kann wesentlich größer als die größte Mannlochöffnung sein, weil es ohne weiteres möglich ist, diese Rührflügeleinheit durch eine Öffnung mit relativ kleineren Abmessungen einzuführen.

Vorzugsweise sind die Rührflügel wie in Fig. 2 derart gekrümmt ausgebildet, daß die größte vorhandene Mannlochöffnung ausreicht, die RührflügeIeinheit einzuführen. Diese Mannlochöffnung muß eine Abmessung aufweisen, die etwa gleich dem Abstand 44 entspricht, der zwischen dem Ende des führenden Flügels jedes Flügelpaars und dem nachlaufenden Flügel vorhanden ist.

Bei gekrümmten Rührflügeln muß der tatsächliche Innendurchmesser der Mannlochöffnung etwas größer als theoretisch sein, um die Wanddicke des Behälters zu berücksichtigen und die Tiefe irgendeines um die Mannlochöffnung 20 angeordneten Bunds. Dies ist deshalb der Fall, weil die Rührflügeleinheit gedreht wird, wenn sie durch die Mannlochöffnung eingeführt wird.

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Um die in Fig. 2 dargestellte Rührflügeleinheit durch eine Mannlochöffnung 20 einzuführen, wird sie in die in Fig. 4 dargestellte Lage gebracht und bei gleichzeitiger Durchführung einer Drehbewegung hineinbewegt. Dabei wird zuerst das Ende 38 des Flügels 28 an einer Seite der Mannlochöffnung eingesetzt und die Rührflügeleinheit wird im Uhrzeigersinn gedreht, während das Ende 38 und ein Teil des Flügels 28 eingeführt werden. Das Ende 36 des Flügels 26 gelangt dabei durch die gegenüberliegende Seite der Mannlochöffnung. Die Rührflügeleinheit wird weiter in die Mannlochöffnung 20 im Uhrzeigersinn hineingedreht, bis die Nabe 24 eingetreten ist. Danach erfolgt ein Verkippen im Gegenuhrzeigersinn, um zuerst den Flügel 30 und dann den Flügel 32 einzuführen.

Bei dem in Fig. 2 dargestellten bevorzugten Ausführungsbeispiel hat jeder Rührflügel einen konstanten Krümmungsradius von seiner Befestigungsstelle an der Nabe bis zum äußeren Ende. Versuche haben gezeigt, daß bei einer derartigen Rührerkonstruktion, bei der die Winkel A und B 60° bzw. 120° betragen, mehr Leistung verbraucht wird und deshalb ein stärkerer Rühreffekt als bei Impellerrührern mit der gleichen Spannweite, welche nur drei Rührflügel aufweisen, die in einem Winkelabstand von jeweils 120° angeordnet sind. Diese bevorzugte Konstruktion mit vier Rührflügeln verbraucht jedoch nicht so viel Leistung wie ein Impellerrührer mit vier Rührflügeln, die jeweils um 90 gegeneinander versetzt sind und denselben effektiven Durchmesser aufweisen. Wie bereits oben erwähnt wurde, können insbesondere derartige bekannte Konstruktionen mit drei oder vier Rührflügeln bei einstückiger Ausführung nicht in ein Mannloch eingeführt werden, dessen Durchmesser beträchtlich kleiner als der effektive Durchmesser der Rührflügel ist. Deshalb ist es ein besonderer Vorteil der Erfindung, daß trotz einstückiger Ausführung der Rührflügeleinheit eine Einführung in ein Mannloch durchführbar ist, dessen Durchmesser wesentlich kleiner als der effektive Durchmesser der Rührflügel ist, wie die in Tabelle 1 enthaltenen Werte zeigen.

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	Inhalt (D	Tabelle I	Rührerdurch messer (mm)
Behälter durchmesser (mm)	1900	erforderliche Größe des Mannlochs (mm)	813
1220	2 800	305 χ 406 (oval)	838
1525	7600	356 χ 457 (oval)	86 4
19 80	15000	356 χ 457 (oval)	1067
2440	38000	457 (rund)	1422
3350	610 (rund)

Im Vergleich dazu zeigt Tabelle II die Durchmesser von Mannlochöffnungen, die bei bekannten einstückigen Impellerrührern mit drei Flügel erforderlich sind.

	Tabelle II	Stutzen durchmesser (mm)
Behälter durchmesser (mm)	Rührer- durchiriesser (mm)	610
1220	914	762
1525	1118	762
1980	1118	914
2440	1372	1372
3350	182 8

Aus einem Vergleich von Tabelle I und II ist ersichtlich, daß ein vier Rührflügel aufweisender Impellerrührer gemäß der Erfindung durch eine beträchtlich kleinere runde oder ovale Mannlochöffnung als ein bekannter einstückiger Impellerrührer mit drei Flügeln und gleichem Rührerdurchmesser eingeführt werden kann. Beispielsweise kann eine Rührflügeleinheit gemäß der Erfindung mit vier Rührflügeln mit einem Rührerdurchmesser von 1422 mm in ein Mannloch eingeführt werden, das einen Durchmesser von 610 mm hat und für das Einführen eines bekannten einstückigen I mpe Herrühre rs mit drei Flügeln erforderlich ist, der einen Rührerdurchmesser von nur 914 mm hat.

Vorzugsweise beträgt der Winkel A zwischen 50 und 75° und der Winkel B zwischen 105 und 130 . Eine Vergrößerung des Winkels A (oder eine Verkleinerung des Winkels B) auf etwa 90 führt zu einer beträchtlichen Erhöhung des erforderlichen Durchmessers der Behälteröffnung, durch die der Rührer einge-

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führt werden kann. Andererseits führt eine Verringerung des Winkels A (oder Vergrößerung des Winkels B) zu einer Annäherung der Flügel der beiden Flügelpaare, so daß also bei einem Winkel von 180° der Rührer nur zwei gegenüberliegende Flügel aufweisen würde. Mit einem Rührer mit nur zwei Flügeln kann aber nur ein wesentlich schlechterer Rühreffekt erzielt werden.

Zur Befestigung der Rührflügeleinheit 10 an der Rührerwelle 18 in einem einstückigen Behälter 12 ist die Nabe 24 mit einer axialen Bohrung 46 versehen, mit der die Nabe über das untere Ende der Rührerwelle 18 geschoben werden kann. Die Befestigung der Rührflügeleinheit an der Rührerwelle kann in an sich bekannter Weise erfolgen. Vorzugsweise erfolgt jedoch die Verbindung mit Hilfe eines Festsitzes oder einer Passung mit Übermaß, beispielsweise in dem das untere 3nde der Welle 18 zum Zwecke der Verringerung ihres Durchmessers abgekühlt wird, bis die Rührerwelle in die Bohrung 46 eingeführt werden kann. Wenn sich dann die Rührerwelle auf Umgebungstemperatur erwärmt und ausdehnt, ergibt sich ein Paßsitz zwischen der Rührerwelle und der Nabe. Um einen derartigen Paßsitz zu erzielen, muß der Außendurchmesser zumindest des unteren Teils der Rührerwelle 18 und der Innendurchmesser der Bohrung 16 auf enge Toleranzen bearbeitet werden. Praktische Versuche haben gezeigt, daß ein Paßsitz von etwa 0,00025 bis 0,00075" pro Zoll Durchmesser ausreicht, eine starke Paßsitzverbindung zu erzielen.

Ein weiterer Vorteil einer einstückigen Konstruktion der Rührflügeleinheit ist darin zu sehen, daß die gesamte Aussenfläche der Rührflügeleinheit und die Innenfläche der Bohrung 46 mit einer kontinuierlichen Emailschicht überzogen werden können, die einen Korrosionsschutz gewährleistet.

Im Fälle eines gewölbten Behälterbodens (Fig. 3) können die Rührflügel von der Nabe 24 nach oben abgewinkelt sein, so daß die gesamte Länge der Rührflügel in einem kurzen Abstand von er Bodenfläche liegt. Eine bevorzugte Abwinkelung dieser Art beträgt etwa 15 . Auf diese Weise kann ein gutes Umrühren und Vermischen von Material erfolgen, das sich in der Nähe des Bodens befhdetoder auf diesem liegt.

Obwohl bei dem bevorzugten Ausführungsbeispiel jeder der

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vier Rührflügel kreibogenförinig gekrümmt ist/ können auch andere Krümmungen vorgesehen werden. Gewünschtenfalls können auch gradliniege Rührflügel 26,2 8,30 und 32 vorgesehen werden. Bei gradliniegen Rührflügeln ist jedoch eine größere Mannlochöffnung zum Einführen in den Behählter erforderlich, weil dann der Abstand 44 in Fig. 2 größer ist.

Zusammenfassend sind deshalb die wesentlichen Merkmale der Erfindung in einer einstückigen Rührflügeleinheit mit vier Rührflügeln zu sehen, welche Einheit eine symmetrische und ausgewuchtete Konstruktion aufweist, die emailliert ist, so daß ein Einführen durch ein verhältnismäßig kleines Mannloch möglich ist, obwohl der effektive Durchmesser der Rührflügel beträchtlich größer als der Durchmesser etc. des Mannlochs ist.

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Claims

Anmelder: Sybron Corporation, Rochester, New York, USA

Patentansprüche

.jlmpellerrührer, der durch ein Mannloch eines einstückigen Rührwerkbehälters einsetzbar ist, dadurch g e kennzei chnet, daß eine einstückige Rührflügeleinheit (10) mit einer Nabe (24) mit einer zentralen Bohrung (46) vorgesehen ist, die an der Rührerwelle (18) befestigbar ist und vier Rührflügel (26,28,30,32) aufweist, daß die Rührflügel paarweise (26,28;30,32) auf gegenüberliegenden Seiten der Nabe angeordnet sind, daß jeweils ein Rührflügel (26;30) jedes Flügelpaars in Drehrichtung führend ist, daß der Winkel (A) zwischen dem führenden und dem nachlaufenden Flügel zwischen etwa 50 und 70° und der Winkel (B) zwischen den anderen Flügeln zwischen etwa 105 und 130 beträgt, daß die Spannweite der Rührflügeleinheit (10) größer als der Durchmesser des Mannlochs (20) ist, und daß der Abstand (44) zwischen dem Ende (36) des führenden Flügels und dem nachlaufenden Flügel kleiner als der Durchmesser des Mannlochs (20) ist.
2. Impellerrührer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Rührflügel (26,28,30,32) gekrümmt ausgebildet ist.

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ORIGINAL INSPECTED

Iinpellerrührer nach Anspruch 2 , dadurch gekenn zeichnet, daß der Krümmungsradius jedes Rührflügels entlang dessen gesamter Länge konstant ist.

Impellerrührer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel (A) zwischen den beiden Rührflügeln jedes Flügelpaars etwa 60° ist.

Iinpellerrührer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die gesamte Außenfläche der Rührflügeleinheit (10) emailliert ist.

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