DE2951937A1 - Impellerruehrer - Google Patents
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- B01F27/05—Stirrers
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Description
DlPL-PHYS. F. ENDLICH gearing 19. Dezember 1979 E AX
PATENTANWALT
• _ PHONE:
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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- tr-
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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Leerseite
Claims (2)
- Anmelder: Sybron Corporation, Rochester, New York, USAPatentansprüche.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.1 3001 A/0905ORIGINAL INSPECTEDIinpellerrührer 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.1300U/0905
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