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PATENTANSPRÜCHE
1. Rühranordnung zum Mischen einer Flüssigkeit mit festen Bestandteilen, bestehend aus einem Behälter mit halbkugelförmigem Boden, einer die Wand des Behälters in abgedichteten Drehlagern durchstossenden Rührwelle und einem an der Rühnvelle gehalterten Rührer, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührwelle (9, 26, 27) horizontal angeordnet ist und die Wand des Behälters (1) in sich diametral gegenüberliegenden Stellen durchdringt und dass der die halbkugelige Bodenfläche (2) des Behälters berührende Rührer (15) in einer die Achse der Rührwelle enthaltenden Ebene angeordnet ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der wenigstens angenähert kreisförmig ausgestaltete Rührer (15) ein Paar im wesentlichen halbkreisförmige Rührerblätter (18, 19) aufweist.
3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Rührerblätter (18, 19) rund um eine kegelstumpfförmige Fläche, deren Rotationsachse im Zentrum des Kreises senkrecht auf der Rührwelle (9) steht, angeordnet ist.
4. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass ein segmentförmiger Steg (20) in der Hauptebene des Rührers (15) auf der Innenseite der Rührerblätter (18, 19) angeordnet ist.
5. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei koaxiale Rührwellen (26, 27) mit einem Antrieb zur gegenläufigen Rotation und dadurch, dass der Rührer (15) zweiteilig (24, 25) ausgebildet ist und dass je eines der beiden Teile (24, 25) mit einer der beiden Rührwellen (26, 27) verbunden ist.
6. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der äussere Rand des Rührers (15) mit Schabern (21) versehen ist, die eine der Form des Bodens (2) des Gefässes entsprechende Kurvenform aufweisen und am Rührer (15) durch Mittel (22) befestigt sind, die eine begrenzte Drehbewegung der Schaber gegenüber dem Rührer erlauben.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Rühranordnung zum Mischen einer Flüssigkeit mit festen Bestandteilen, bestehend aus einem Behälter mit halbkugelförmigem Boden, einer die Wand des Behälters in abgedichteten Drehlagern durchstossenden Rührwelle und einem an der Rührwelle gehalterten Rührer.
Ein derartiger Rührer ist insbesondere für Güter der Nahrungsmittel-, der pharmazeutischen und der Kosmetikundustrie vorgesehen.
Eine der Operationen ist das Umrühren einer Flüssigkeit, die Teile aus festem Material enthält. Dies geschieht durch Rotieren eines Rührers im Gefäss.
Bekannte Rühranordnungen benützen Rührer, die um eine vertikale Achse rotiert werden und diese Rührer, ausser sie werden mit hoher Geschwindigkeit rotiert, erlauben ein Absetzen der Festkörper und verteilen sie nicht in der Flüssigkeit. Darüber hinaus üben die bekannten Rührer einen beträchtlichen Schereffekt auf die Mischung aus und wenn die Festkörper aus empfindlichem Material bestehen, das leicht zerbricht, führt diese starke Scherung eher zu einer Zerstörung der Festkörper als zu einer gleichmässigen Verteilung der ursprünglichen Festkörper in der Flüssigkeit, wie erwünscht wäre.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine Rühranordnung zum Mischen von Festkörpern und Flüssigkeiten zu schaffen, ohne dass die Festkörper verdorben werden.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch ereicht, dass die Rührwelle horizontal angeordnet ist und die Wand des Behälters in sich diametral gegenüberliegenden Stellen durchdringt, und dass der die halbkugelige Bodenfläche des Behälters berührende Rührer in einer die Achse der Rührwelle enthaltenden Ebene angeordnet ist.
Der Rührer ist vorzugsweise wenigstens angenähert kreisförmig und besteht aus zwei halbkreisförmigen Rührerblättem, die vorteilhafterweise rund um eine kugelstumpfförmige Fläche angeordnet sind. Dabei ist vorgesehen, dass die Rotationsachse des Kegelstumpfes in der Mitte des Kreises senkrecht auf der Achse der Rührwelle steht.
Gemäss einer Ausführungsform der Erfindung weist die Anordnung zwei koaxiale Rührwellen auf, die in gegenläufigem Drehsinn angetrieben sind. Der Rührer weist zwei Teile auf, von denen je eines mit einer der beiden Rührwellen verbunden ist.
Anhand der beiliegenden Zeichnung werden nachfolgend Ausführungsbeispiele der Erfindung erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 einen schematischen Seitenriss, zum Teil im Schnitt, einer Rühranordnung nach der Erfindung,
Fig. 2 einen perspektivischen Grundriss einer Rühranordnung gemäss Fig. 1, wobei die Deckelhälften des Gefässes weggelassen sind,
Fig. 3 einen schematischen Seitenriss, zum Teil im Schnitt, einer andem Rühranordnung nach der Erfindung.
Fig. 1 und 2 zeigen eine Anordnung nach der Erfindung mit einem Gefäss 1 zur Aufnahme von Gut, das zu verarbeiten ist. Das Gefäss 1 besteht aus einem halbkugelförmigen Boden 2 und einem zylindrischen Oberteil 3 mit einer obenliegenden Öffnung. Ein angelenkter und leicht gewölbter Deckel 4 zum Verschliessen der obenliegenden Öffnung des Gefässes 1 ist an einem Betätigungshebel 5 befestigt, der am Oberteil 3 des Gefässes drehbar gelagert ist und der ein Gegengewicht 6 zum Halten des Deckels in geöffneter Lage trägt.
Der halbkugelförmige Boden 2 des Gefässes ist mit einer Doppelwand 7 versehen, mittels welcher ein Heiz- oder Kühlmedium in Umlauf gebracht werden kann, um das Gut im Gefäss mit Wärme zu behandeln. Das Gefäss ist auf vier unter sich gleich distanzierten rohrförmigen Beinen 8 abgestützt, von denen in Fig. 1 nur zwei dargestellt sind.
Diametral im Oberteil 3 durchstösst eine Rührwelle 9 das Gefäss 1, und zwar in der Nähe der Verbindungsstelle zwischen.
Boden 2 und Oberteil 3, und die Welle ist an den Durchdringungsstellen durch die Wand mittels Lager 10 und 11 drehbar gehaltert und abgedichtet. Ausserhalb des Gefässes 1 ist die Welle über eine Kupplung 12 mit einem Getriebe 13 verbunden, das seinerseits durch einen Elektromotor 14 angetrieben ist.
Ein im wesentlichen kreisförmiger Rührer 15 weist eine Form auf, mit der er die halbkugelförmige Fläche des Bodens 2 des Gefässes 1 berühren und diese abschaben kann und ist an der Welle 9 im Innern des Gefässes 1 befestigt. Der Rührer 15 weist ein Paar Montagehülsen 16 und 17 auf, durch die die Welle 9 durchgestossen ist und die mit Halteschrauben (nicht dargestellt in Fig. 1) zur Befestigung des Rührers an der Welle versehen sind.
Der Rührer 15 weist ein Paar wenigstens angenähert halbkreisförmige Ringblätter 18 und 19 auf, die mit den Montagehülsen einstückig verbunden sind. Die Blätter 18 und 19 sind bezüglich einer Hauptebene des Rührers 15 geneigt angeordnet und jedes Blatt bildet ein Teil einer Mantelfläche eines Kegelstumpfes, dessen Rotationsachse in radialer Richtung auf der Welle im Zentrum des Rührers steht.
Ein zentraler segmentförmiger Steg 20 in der Hauptebene des Rührers befindet sich auf der Innenseite jedes Blattes des Rührers. Der Steg 20 besitzt eine innere gerade Kante, die
mit einem senkrecht auf der Ebene des Steges stehenden Flansch versehen ist. Im äusseren Rand jedes Blattes sind mittels Bolzenschrauben 22, die eine begrenzte Drehbewegung erlauben Schaber 21 befestigt. Die Aussenkante 23 jedes Schabers ist gekrümmt und hat die Form des sphärischen Teils 2 des Gefässes.
Im Betrieb wird bei der Anordnung nach Fig. 1 und 2 der Rührer 15 mit sehr geringer Drehgeschwindigkeit rotiert, so dass sich eine wirkungsvolle Verteilung von festen Bestandteilen in einer Flüssigkeit ergibt. Die festen Bestandteile werden aus dem unteren Teil des Gefässes mittels der Blätter und Stege sanft in den oberen Teil des Gefässes gehoben, wo sie dann freigelassen werden. Die Scherwirkung der Blätter ist minimal, so dass die Zerstörung der festen Körper gering ist.
Die gesamte Innenfläche des unteren Teils des Gefässes, das vom Wärmemantel umgeben ist, wird durch die Schaber auf den Rührerblättern abgekratzt, so dass eine Materialansammlung verhindert wird und eine gute Wärmeleitung verbleibt.
Fig. 3 zeigt ein anderes Gefäss einer Ausführungsform nach der Erfindung, die ähnlich der Ausführungsform, die anhand der Fig. 1 und 2 beschrieben wurde, ist, mit der Ausnahme, dass der kreisförmige Rührer radial bezüglich der Rührwelle in ein erstes und ein zweites Rührerteil 24 und 25 geteilt ist, welche Teile in Gegenrichtung zueinander rotiert werden. Die Rührerteile 24 und 25 sind dazu an koaxial angeordneten Rührwellen 26 und 27 befestigt, die durch den Motor 28 über das Getriebe 29 und die Kupplung 30 in Gegenrichtung rotiert werden. Um die Mischung zu fördern, sind die Rührerteile 24 und 25 nach Fig. 3 mit ineinandergreifenden geraden Blättern 31 und 32 versehen, die ebenfalls in der Ebene liegen, die die Achse der Rührwellen und die kreisförmigen Rührerteile enthält.
Es ist vorgesehen, dass das Gefäss gemäss den Ausführungsformen nach der Erfindung mit einem dichtenden Deckel versehen sein kann, wenn das Gut unter Druck oder unter Vakuum behandelt werden muss.
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PATENT CLAIMS
1. Stirrer arrangement for mixing a liquid with solid components, consisting of a container with a hemispherical bottom, an agitator shaft penetrating the wall of the container in sealed pivot bearings and an agitator held on the agitator shaft, characterized in that the agitator shaft (9, 26, 27) is arranged horizontally and penetrates the wall of the container (1) in diametrically opposite positions and that the stirrer (15) touching the hemispherical bottom surface (2) of the container is arranged in a plane containing the axis of the stirring shaft.
2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the at least approximately circular stirrer (15) has a pair of substantially semicircular stirrer blades (18, 19).
3. Arrangement according to claim 2, characterized in that each of the stirrer blades (18, 19) is arranged around a frustoconical surface, the axis of rotation of which is perpendicular to the stirrer shaft (9) in the center of the circle.
4. Arrangement according to one of claims 2 or 3, characterized in that a segment-shaped web (20) is arranged in the main plane of the stirrer (15) on the inside of the stirrer blades (18, 19).
5. Arrangement according to claim 1, characterized by two coaxial stirrer shafts (26, 27) with a drive for counter-rotating rotation and in that the stirrer (15) is formed in two parts (24, 25) and that one of the two parts (24, 25) is connected to one of the two agitator shafts (26, 27).
6. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that the outer edge of the stirrer (15) is provided with scrapers (21) which have a curve shape corresponding to the shape of the bottom (2) of the vessel and on the stirrer (15) Means (22) are attached which allow a limited rotational movement of the scraper relative to the stirrer.
The present invention relates to a stirring arrangement for mixing a liquid with solid constituents, consisting of a container with a hemispherical base, an agitator shaft penetrating the wall of the container in sealed pivot bearings and an agitator held on the agitator shaft.
Such a stirrer is intended in particular for goods in the food, pharmaceutical and cosmetics industries.
One of the operations is to stir a liquid containing parts made of solid material. This is done by rotating a stirrer in the vessel.
Known stirring arrangements use stirrers which are rotated about a vertical axis and these stirrers, unless they are rotated at high speed, allow the solids to settle and do not distribute them in the liquid. In addition, the known stirrers exert a considerable shear effect on the mixture and if the solids are made of sensitive material that breaks easily, this strong shear leads to destruction of the solids rather than even distribution of the original solids in the liquid as desired would.
It is an object of the invention to provide a stirring arrangement for mixing solids and liquids without the solids being spoiled.
According to the invention, this is achieved in that the agitator shaft is arranged horizontally and penetrates the wall of the container in diametrically opposite locations, and in that the stirrer touching the hemispherical bottom surface of the container is arranged in a plane containing the axis of the agitator shaft.
The stirrer is preferably at least approximately circular and consists of two semi-circular stirrer blades, which are advantageously arranged around a frustoconical surface. It is provided that the axis of rotation of the truncated cone in the center of the circle is perpendicular to the axis of the agitator shaft.
According to one embodiment of the invention, the arrangement has two coaxial agitator shafts which are driven in opposite directions. The stirrer has two parts, one of which is connected to one of the two stirrer shafts.
Exemplary embodiments of the invention are explained below with the aid of the accompanying drawing. It shows:
1 is a schematic side elevation, partly in section, of a stirring arrangement according to the invention,
2 shows a perspective plan view of a stirring arrangement according to FIG. 1, the lid halves of the vessel being omitted,
Fig. 3 is a schematic side elevation, partly in section, of another stirring arrangement according to the invention.
1 and 2 show an arrangement according to the invention with a vessel 1 for receiving material that is to be processed. The vessel 1 consists of a hemispherical base 2 and a cylindrical upper part 3 with an opening at the top. An articulated and slightly curved lid 4 for closing the opening of the vessel 1 above is fastened to an actuating lever 5 which is rotatably mounted on the upper part 3 of the vessel and which carries a counterweight 6 for holding the lid in the open position.
The hemispherical bottom 2 of the vessel is provided with a double wall 7, by means of which a heating or cooling medium can be circulated in order to treat the material in the vessel with heat. The vessel is supported on four tubular legs 8 equally spaced apart, only two of which are shown in FIG. 1.
Diametrically in the upper part 3, a stirring shaft 9 pierces the vessel 1, namely in the vicinity of the connection point between.
Bottom 2 and upper part 3, and the shaft is rotatably supported and sealed at the penetration points through the wall by means of bearings 10 and 11. Outside the vessel 1, the shaft is connected via a coupling 12 to a gear 13, which in turn is driven by an electric motor 14.
An essentially circular stirrer 15 has a shape with which it can touch and scrape the hemispherical surface of the bottom 2 of the vessel 1 and is fastened to the shaft 9 in the interior of the vessel 1. The stirrer 15 has a pair of mounting sleeves 16 and 17 through which the shaft 9 is pierced and which are provided with retaining screws (not shown in FIG. 1) for fastening the stirrer to the shaft.
The stirrer 15 has a pair of at least approximately semicircular ring blades 18 and 19 which are connected in one piece to the mounting sleeves. The blades 18 and 19 are arranged inclined with respect to a main plane of the stirrer 15 and each blade forms part of an outer surface of a truncated cone, the axis of rotation of which is in the radial direction on the shaft in the center of the stirrer.
A central segment-shaped web 20 in the main plane of the stirrer is located on the inside of each blade of the stirrer. The web 20 has an inner straight edge that
is provided with a flange standing vertically on the plane of the web. Scrapers 21 are fastened in the outer edge of each sheet by means of stud screws 22, which allow limited rotational movement. The outer edge 23 of each scraper is curved and has the shape of the spherical part 2 of the vessel.
1 and 2, the stirrer 15 is rotated at a very low rotational speed, so that there is an effective distribution of solid constituents in a liquid. The solid components are gently lifted from the lower part of the vessel using the leaves and webs into the upper part of the vessel, where they are then released. The shear effect of the leaves is minimal, so that the destruction of the solid bodies is minimal.
The entire inner surface of the lower part of the vessel, which is surrounded by the heat jacket, is scraped off by the scrapers on the agitator blades, so that material accumulation is prevented and good heat conduction remains.
Fig. 3 shows another vessel of an embodiment according to the invention, which is similar to the embodiment described with reference to Figs. 1 and 2, except that the circular stirrer radially with respect to the stirrer shaft into a first and a second stirrer part 24 and 25 is divided, which parts are rotated in the opposite direction to each other. For this purpose, the stirrer parts 24 and 25 are fastened to coaxially arranged stirrer shafts 26 and 27 which are rotated in the opposite direction by the motor 28 via the gear 29 and the clutch 30. In order to promote the mixture, the stirrer parts 24 and 25 according to FIG. 3 are provided with interlocking straight blades 31 and 32, which also lie in the plane which contains the axis of the stirrer shafts and the circular stirrer parts.
It is envisaged that the vessel according to the embodiments according to the invention can be provided with a sealing lid if the material has to be treated under pressure or under vacuum.