CH671525A5 - - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf mechanische Mischeinrichtungen und betrifft insbesondere einen Apparat zum Mischen von heterogenen Medien.

Der erfindungsgemässe Apparat kann in der chemischen Industrie, beispielsweise bei der Düngemittelproduktion, in der Lebensmittelindustrie beim Konchieren der Schokolade, in der mikrobiologischen Industrie bei der Produktion von Futterhefe und Fermentpräparaten, in der erdölchemischen, medizinischen Industrie und anderen Industriezweigen eingesetzt werden.

Bekannt ist ein Apparat zum Mischen von heterogenen Medien «Kakao, Schokolade, Praline». Herausgegeben von G.P. Ermakova. M., «Pischevaya promyshlennost», 1966, S. 304).

Der Apparat enthält ein Gehäuse mit Stutzen für die Zu-und Abführung der Phasen, das einen Behälter hat, auf dessen Umfang drei mit einem Antrieb verbundene Wellen mit Rührern angeordnet sind.

Der Antrieb enthält eine Antriebswelle mit einem Mitnehmer, die mit den Wellen der Umlaufräder verbunden ist, auf denen die genannten Wellen mit den Rührern starr befestigt sind. Die Umlaufräder stehen mit einem unbeweglichen Zahnrad im Eingriff.

In diesem Apparat rotieren die drei Rührer mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit um ihre Achsen und bewegen sich mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit um die Gehäuselängsachse.

Durch die mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit rotierenden Rührer können hochturbulente Flüssigkeitsströme nicht erzeugt werden und als Folge ist die Verlaufgeschwindigkeit der Stoffaustauschprozesse gering, wodurch die spezifische Leistung des Apparats verringert und der Energieverbrauch erhöht wird.

Bekannt ist ebenfalls ein Mischapparat (US-PS Nr. 2 209 287, Kl. 259 —105,1938), der ein Gehäuse mit Stutzen für die Zu- und Abführung der Phasen enthält, das einen Behälter mit zwei auf dessen Achse koaxial angeordneten Wellen mit Rührern hat, die mit einem auf dem Gehäuse montierten Antrieb verbunden sind.

Der Antrieb enthält eine Antriebswelle, die mit der genannten inneren Welle mit dem Rührer starr verbunden ist und für deren Rotation mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit dient. Darin ist ebenfalls ein Zahnrad mit Aussenverzahnung vorhanden, auf dessen Welle die genannte Aussenwelle mit dem Rührer befestigt ist, sowie ein Zahnrad mit Innenverzahnung vorgesehen, das über einen L-förmigen Mitnehmer mit der Antriebswelle verbunden ist. Beide Räder stehen mit Zahnrädern im Eingriff und versetzen die Aussenwelle mit dem Rührer in Rotation mit einer konstanten Winkelgeschwindigkeit.

Die Rührer rotieren in entgegengesetzten Richtungen mit konstanten, jedoch unterschiedlich grossen Winkelgeschwindigkeiten.

Durch die Rotation der Rührer mit einer konstanten Geschwindigkeit können hochturbulente Ströme nicht erzeugt

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werden, wodurch die spezifische Leistung des Apparats verringert wird. Ausserdem wird der Strom im Apparaten zwei Zirkulationsströmungen getrennt, deren Stoffaustausch gering ist, wodurch die Reaktionsausbeute in diesen Bereichen unterschiedlich gross ist und die Mischdauer verlängert wird.

Bekannt ist ein Apparat zum Mischen von heterogenen Medien (SU-Urheberschein Nr. 829 154, Kl. B Ol F 7/18, 1981), der ein Gehäuse mit Stutzen für die Zu- und Abführung der Phasen enthält, das einen Behälter hat, in dem eine Welle mit einem Rührer angeordnet ist, die mit einem auf dem Gehäuse montierten Antrieb verbunden ist, der als Zahn- und Hebelgetriebe ausgebildet ist. Der Antrieb hat eine entlang der Gehäuselängsachse angeordnete Antriebswelle mit einem starr befestigten und koaxial damit angeordneten Mitnehmer, der mit der Welle eines Umlaufrades beweglich verbunden ist, wobei das Umlaufrad mit einer Pleuelstange verbundenen Kurbel versehen ist und die Pleuelstange ist mit einem zweiten Mitnehmer kinematisch verbunden.

Der zweite Mitnehmer ist auf der Rührerwelle starr befestigt und die Antriebswelle ist mit der Motorwelle verbunden. Das Umlaufrad steht mit einem unbeweglichen Zentralrad im Eingriff.

Die Bewegung wird von der Antriebswelle auf den ersten Mitnehmer übertragen, der während der Rotation um seine Achse die Bewegung auf das Umlaufrad und über eine exzentrisch darauf angeordnete Kurbel auf die Pleuelstange und den zweiten Mitnehmer überträgt. Da die Kurbel auf dem mit dem unbeweglichen Zahnrad im Eingriff stehenden Umlaufrad exzentrisch angeordnet ist, ist die Winkelgeschwindigkeit der mit dem zweiten Mitnehmer verbundenen Welle mit dem Rührer zeitlich variabel, wodurch im Apparat ein hochturbulenter Strom erzeugt wird. Jedoch kann bei einem derartigen Antrieb nur eine Welle mit einem Rührer im Apparat angeordnet werden, wodurch das Mischen von Medien in grossen Mengen sowie eine wesentliche Beschleunigung der Stoffaustauschprozesse in heterogenen Medien verhindert wird. Der Einsatz eines Apparates mit grossdimen-sionierten Mischorganen ist wegen einer stark zunehmenden Leistungsaufnahme unzweckmässig.

Ausserdem ist der Anteil von wenig wirksamen und Stauzonen im Apparat gross.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen solchen Apparat zum Mischen von heterogenen Medien durch die Vervollkommnung der Antriebskonstruktion zu schaffen, durch den das Mischen von Medien in grossen Mengen bei einem beschleunigten Verlauf der Stoffaustauschprozesse ermöglicht wird, wodurch die Qualität des Endprodukts unter gleichzeitiger Verringerung des Energieaufwandes verbessert wird.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass ein Apparat zum Mischen von heterogenen Medien vorgeschlagen wird, der ein Gehäuse mit Stutzen für die Zu- und Abführung der Phasen enthält, das einen Behälter hat, in dem eine Welle mit einem Rührer angeordnet ist, die mit einem auf dem genannten Gehäuse montierten Antrieb verbunden ist, der in Form eines Zahn- und Hebelgetriebes ausgebildet ist, in dem eine entlang der Gehäuselängsachse angeordnete Antriebswelle mit einem starr befestigten und koaxial damit angeordneten Mitnehmer sowie ein zweiter Mitnehmer vorhanden sind, wobei jeder der Mitnehmer mit einem Umlaufrad beweglich verbunden ist, das parallel zur Antriebswelle liegt und mit einem zentralen Zahnrad im Eingriff steht, in dem erfmdungsgemäss noch mindestens eine Welle mit einem Rührer vorhanden ist und der genannte Antrieb mit noch mindestens einem Umlaufrad versehen ist, das mit dem genannten Zentralrad im Eingriff steht, wobei die genannten Umlaufräder mit einem gesicherten Luftspalt angeordnet und mit mindestens einer Kurbel versehen sind, die mit einer Pleuelstange beweglich verbunden ist, über die die Verbindung eines jeden Umlaufrades mit einem der genannten Mitnehmer hergestellt wird.

Aufgrund einer derartigen konstruktiven Vervollkommnung des Antriebs können im Apparat mehrere Wellen mit Rührern angeordnet werden, die mit einer innerhalb eines Zyklus variierenden Winkelgeschwindigkeit rotieren, wodurch eine hochturbulente Strömung im heterogenen Medium erzeugt wird und als Folge der Verlauf der Stoffaustauschprozesse beschleunigt wird sowie wenig wirksame und Stauzonen eliminiert werden. Im Apparat können grosse Mengen von Mischmedien bei einem gemässigten Energieverbrauch durch diesen bearbeitet werden.

Erfmdungsgemäss wird jedes der Umlaufräder im Antrieb über die Kurbel und die Pleuelstange mit dem zweiten Mitnehmer gekoppelt und die Welle jedes von diesen mit dem ersten Mitnehmer beweglich verbunden oder wird jedes der Umlaufräder über die Kurbel und die Pleuelstange mit dem ersten Mitnehmer gekoppelt und deren Wellen werden zusammen mit den darauf starr befestigten Wellen mit Rührern mit dem zweiten Mitnehmer beweglich verbunden.

Durch eine derartige Konstruktion des Antriebs wird eine Kreisbewegung der Rührer mit einer innerhalb eines Zyklus variierenden Winkelgeschwindigkeit ermöglicht, wodurch eine wesentliche Intensivierung des Mischvorganges erreicht wird.

Zweckmässigerweise werden im Behälter des Gehäuses durch eine entsprechende Anordnung der Umlaufradwellen relativ zur Antriebswelle drei Wellen mit Rührern radial auf dem gesamten Umfang untergebracht, um eine gleichmässi-gere Beeinflussung des zu mischenden heterogenen Mediums zu erzielen.

Vorteilhafterweise werden im Apparat zwei Wellen mit Rührern vorgesehen, die eine von denen auf der Antriebswelle befestigt und die andere koaxial mit der Antriebswelle angeordnet und an dem zweiten Mitnehmer starr befestigt ist, um im Behälter des Apparats in der meridionalen Ebene Zirkulationsströme zu erzeugen, durch die das gesamte Volumen des zu mischenden heterogenen Mediums erfasst und die Konzentration in dessen Volumen ausgeglichen wird.

Zweckmässigerweise werden im Antrieb zwei Umlaufräder und zwei Kurbeln auf jedem von ihnen vorgesehen, die Kurbeln mit unterschiedlichen Radien ausgebildet, die einen Winkel von 45 bis 180° bilden, und noch ein zweiter Mitnehmer angeordnet, wobei die Verbindung zwischen jedem der Umlaufräder und jedem der zweiten Mitnehmer über das genannte Paar der Kurbeln hergestellt, wird, die mit Pleuelstangen beweglich verbunden sind, und auf der Antriebswelle und den zweiten Mitnehmern Wellen mit Rührern starr befestigt.

Bei einer derartigen Konstruktion des Apparates werden Voraussetzungen für die Intensivierung des Mischvorganges und die Qualitätserhöhung des Endproduktes dadurch geschaffen, dass die Amplitude und die Frequenz der Winkelgeschwindigkeit der Rührer innerhalb eines Zyklus variiert und deren Drehrichtung periodisch geändert wird, wodurch umfassende Turbulenzströme erzeugt werden und die meridionale Zirkulation des heterogenen Mischmediums im Behälter verstärkt wird.

Vorzugsweise werden im Antrieb zwei mit den Zahnrädern verbundene Zahnsegmente vorgesehen, die an dem zweiten Mitnehmer starr befestigt und auf den gegenüberliegenden Seiten der Antriebswelle angeordnet sind, wobei das eine Zahnsegment mit dem einen der genannten Zahnräder in Aussenverzahnung und das andere mit dem anderen der genannten Zahnräder in Innenverzahnung steht, und die

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Zahnradwellen über ein Schraubenpaar mit den die Rührer tragenden Wellen verbunden.

Durch die umkehrende sowie die hin- und hergehende Bewegung der Rührer mit innerhalb eines Zyklus variierenden Winkel- und senkrechten Lineargeschwindigkeiten werden umfassende Turbulenzströme im Mischvolumen erzeugt. Durch die Turbulenz wird der Mischvorgang intensiviert.

Zweckmässigerweise werden die Wellen der genannten Zahnräder relativ zur Antriebswelle derart im Apparat angeordnet, dass die Wellen mit den Rührern radial auf dem Umfang des Behälters des Gehäuses liegen.

Durch eine derartige Anordnung der Rührer werden die Stoffaustauschprozesse infolge einer komplizierten Wechselwirkung der Ströme zwischen dem zentralen Rührer und den Umfangsrührern intensiviert.

Nachstehend wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen detailliert erläutert, in denen es zeigt:

Fig. 1 — die schaubildliche Darstellung eines Apparates zum Mischen von heterogenen Medien mit vier Rührern im Längsschnitt;

Fig. 2 — eine andere Ausführungsvariante des erfin-dungsgemässen Apparates im Längsschnitt;

Fig. 3 — den Getriebeplan der Antriebseinheit im Apparat mit drei koaxialen Wellen mit Rührern.

Der Apparat zum Mischen von heterogenen Medien (Fig. 1) enthält ein Gehäuse 1 mit Stutzen 2, 3 für die Zu-und Abführung der Phasen, in dem ein Behälter 4 vorhanden ist. Im Behälter 4 sind Wellen 5,6, 7, 8 mit Rührern angeordnet, die mit einem auf dem Gehäuse 1 montierten Antrieb 9 verbunden sind, der in Form eines Zahn- und Hebelgetriebes ausgebildet ist. Im Antrieb 9 ist eine entlang der Längsachse des Gehäuses 1 angeordnete Antriebswelle 10 mit einem starr befestigten und koaxial damit angeordneten Mitnehmer 11 vorgesehen. Parallel zur Antriebswelle 10 sind Wellen zweier Umlaufräder 12,13 angeordnet, die einen gesicherten Luftspalt haben und mit einem zentralen Zahnrad 14 im Eingriff stehen und deren Wellen mit einem zweiten Mitnehmer 15 beweglich verbunden sind. An den Wellen der Umlaufräder 12,13 sind Wellen 5, 6 mit Rührern starr befestigt. Die Wellen der Umlaufräder sind relativ zur Antriebswelle derart angeordnet, dass die Wellen 5, 6 im Behälter 1 des Gehäuses 1 radial auf dem gesamten Umfang liegen. Die Welle 7 mit dem Rührer ist an der Antriebswelle 10 befestigt. Koaxial mit der Antriebswelle 10 ist die Welle 8 mit dem Rührer angeordnet, die an dem zweiten Mitnehmer 15 befestigt ist. Das Umlaufrad 12 ist mit einer Kurbel 16 versehen, die mit einer Pleuelstange 17 beweglich verbunden ist, und das Umlaufrad 13 ist mit einer Kurbel 18 versehen, die mit einer Pleuelstange 19 beweglich verbunden ist. Die Umlaufräder 12,13 sind über diese kinematischen Paare mit dem ersten Mitnehmer 11 verbunden. Die Anzahl der Umlaufräder und entsprechend der Wellen mit den Rührern wird in Abhängigkeit von dem Volumen der zu mischenden heterogenen Medien, ihrer Struktur, der Verlaufgeschwindigkeit der chemischen Reaktionen und der Stoffaustauschprozesse gewählt.

Eine wesentlich grössere Geschwindigkeit der Stoffaustauschprozesse kann bei einer minimalen Anzahl der Umlaufräder im Antrieb und einer maximalen Anzahl der Wellen mit den Rührern erzielt werden. Erfmdungsgemäss wird eine weitere Ausführungsvariante der Verbindung des Umlaufrades mit den Mitnehmern und der Befestigung der Welmen mit den Rührern (Fig. 2) vorgeschlagen.

Die Anordnung der übrigen Umlaufräder im Antrieb und deren Verbindung mit den Mitnehmern, ähnlich wie nachstehend dargestellt, ist in der Zeichnung wegen Vereinfachung nicht gezeigt. Das Umlaufrad 13 ist über die Kurbel 18 und die Pleuelstange 19 mit dem zweiten Mitnehmer 15 verbunden. Die Welle des Umlaufrades 13 ist mit dem ersten Mitnehmer 11 beweglich verbunden. Das Umlaufrad 13 steht mit dem zentralen unbeweglichen Rad 14 im Eingriff. In diesem Fall können die Wellen mit den Rührern an dem zweiten Mitnehmer (in Fig. 2 nicht gezeigt) befestigt werden. Um jedoch die freie Oberfläche des heterogenen Mischmediums zu eliminieren und die Stoffaustauschprozesse zu intensivieren, wird zweckmässigerweise neben der Umkehrbewegung auch eine hin- und hergehende Bewegung der Wellen mit den Rührern bewerkstelligt.

Dazu wird der zweite Mitnehmer 15 mit zwei Zahnsegmenten 20, 21 starr verbunden, die auf den gegenüberliegenden Seiten der Antriebswelle 10 angeordnet sind. Das Segment 20 steht in Aussenverzahnung mit einem Zahnrad 22 und das Segment 21 in Innenverzahnung mit einem Zahnrad 23. Die Welle 24 des Zahnrades 22 ist über ein Schraubenpaar 24,25 mit einer Welle 26 verbunden, die einen Rührer trägt.

Die Verbindung des Zahnrades 21 mit der den Rührer tragenden Welle ist in Fig. nicht gezeigt.

Die mit Aussengewinde versehene Mutter 25 des Schraubenpaares ist in einer Hülse 27 angeordnet, auf deren Innenfläche ebenfalls ein Gewinde vorgesehen ist. Die Welle 24 des Zahnrades 22 stellt die Schraubenspindel des genannten Paares dar. Die Mutter 25 ist mit der Welle 26 mit dem Rührer starr verbunden. An dem Mitnehmer 15 ist die Welle 8 mit dem Rührer starr befestigt.

Erfmdungsgemäss wird noch eine Ausführungsvariante der Verbindung der Umlaufräder mit den Mitnehmern und der Befestigung der Wellen mit den Rührern (Fig. 3, Getriebeplan) vorgeschlagen. Die Wellen der Umlaufräder 12,13 sind mit dem Mitnehmer 11 beweglich verbunden und stehen mit dem unbeweglichen zentralen Rad 14 im Eingriff. Das Umlaufrad 12 ist mit einem Paar Kurbeln 28,29 versehen, die mit Pleuelstangen 30, 31 beweglich verbunden sind, und das Umlaufrad 13 ist mit einem Paar Kurbeln 32, 33 versehen, die mit den Pleuelstangen 34, 35 beweglich verbunden sind. Die Kurbeln 28,29 32, 33 sind mit unterschiedlichen Radien ausgebildet, die paarweise einen Winkel von 45 bis 180° bilden. Im Antrieb 9 sind zwei zweite Mitnehmer 15, 36 vorhanden. Das Umlaufrad 12 ist mit dem Mitnehmer 15 über das kinematische Paar Kurbel 29 — Pleuelstange 30 und mit dem Mitnehmer 36 über das kinematische Paar Kurbel 29 — Pleuelstange 31 verbunden. Das Umlaufrad 13 ist mit dem Mitnehmer 15 über das kinematische Paar Kurbel 33 — Pleuelstange 35 und mit dem Mitnehmer 36 über das kinematische Paar Kurbel 32 — Pleuelstange 34 verbunden. Die Pleuelstangen 30, 31, 34, 36 sind mit den zweiten Mitnehmern 15, 36 beweglich verbunden.

An den zweiten Mitnehmern 15, 36 sind Wellen 37, 38 mit Rührern starr befestigt und koaxial angeordnet, koaxial mit welchen eine Welle 39 mit einem Rührer liegt, die mit der Antriebswelle 10 starr verbunden ist. Bei einer derartigen Anordnung der Wellen 37, 38 mit den Rührern, die an verschiedenen Mitnehmern 15, 36 befestigt sind, die durch das eine Umlaufrad 12 oder 13 angetrieben werden, werden die Spitzen der Winkelgeschwindigkeiten relativ zueinander zeitlich versetzt. Das bedeutet, dass der Ungleichmässigkeitszy-klus der Winkelgeschwindigkeiten der Rührer phasenverschoben wird. Dadurch wird eine kontinuierlich variierende Turbulenz und Zirkulation im Volumen der heterogenen Mischmedien sichergestellt, wodurch der Mischvorgang wesentlich intensiviert wird.

Der Apparat zum Mischen von heterogenen Medien funktioniert folgenderweise.

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Der Behälter 4 des Gehäuses 1 wird mit einem heterogenen Medium über den Stutzen 2 für die Zuführung der Phasen gefüllt. Die Drehung wird von einem Motor auf die Antriebswelle 10 und von dieser auf den Mitnehmer 11 übertragen, der bei der Rotation um seine Achse die Bewegung auf die Pleuelstangen 17,19 und über die Kurbeln 16,18 auf die mit diesen kinematisch verbundenen gezahnten Umlaufräder 13,13 entsprechend und auf den zweiten Mitnehmer 15 überträgt, die mit den Wellen der Umlaufräder 12, 13 beweglich verbunden sind. Dadurch, dass die Kurbeln 16,18 auf den Umlaufrädern 12, 13 exentisch angeordnet sind, die mit dem unbeweglichen Zahnrad 14 im Eingriff stehen, werden die Winkelgeschwindigkeit und die Beschleunigung des zweiten Mitnehmers 15 zeitlich variabel. Die Rotation der Umlaufräder 12, 13 um ihre Achsen wird ebenfalls zeitlich variabel. Die Bewegung der Umlaufräder 12,13 mit einer innerhalb eines Zyklus variierenden Amplitude und Frequenz der Winkelgeschwindigkeit wird auf die Wellen der Rührer 5, 6 übertragen. Das heterogene Mischmedium wird über den Stutzen 3 abgeführt.

Somit wird im Apparat eine Kreisbewegung der Rührer zustandegebracht, wobei die Rührer sich im Kreis mit einer innerhalb eines Zyklus kontinuierlich variierenden Winkelgeschwindigkeit bewegen, wodurch eine zusätzliche Turbulenz mit vorherrschenden weitgreifenden Geschwindigkeitspulsationen erzeugt und die Vergleichmässigung der Konzentrationen im gesamten Volumen beschleunigt wird. Ausserdem kommen die Rührer bei ihrer Kreisbewegung periodisch in jeden Punkt der Strömung. Die Rührer rotieren um ihre Achse ebenfalls mit einer innerhalb eines Zyklus kontinuierlich variierenden Winkelgeschwindigkeit, wodurch der Strom noch mehr verwirbelt wird. Ausserdem entsteht um die Rührer eine Zone, in der die Strahlen zusammenprallen, die unter den Rührern hervorströmen, wodurch eine Stromturbulenz erzeugt wird. Das alles führt zu einer wesentlichen Beschleunigung des Stoffaustausches.

Die Welle 7 mit dem Rührer wird von der Antriebswelle angetrieben und der Rührer hat eine konstante Winkelgeschwindigkeit. Die Welle 8 mit dem Rührer wird vom zweiten Mitnehmer 15 in Bewegung gesetzt und der Rührer rotiert mit einer innerhalb eines Zyklus variierenden Winkelgeschwindigkeit.

Somit wird im Apparat eine komplizierte Bewegung der Flüssigkeit zustandegebracht, die durch die Zusammenwirkung der hydrodynamischen Ströme, die durch die Rotation der Umfangsrührer um ihre Achsen und durch ihre Kreisbewegung erzeugt sind, und der durch die Zentralrührer erzeugten Ströme bedingt ist. Im erfindungsgemässen Apparat wird der Energieverbrauch für den Prozess verringert, weil durch die Rührer mit einem kleineren Durchmesser eine höhere Wirksamkeit des Mischens erzielt wird, da die für den Mischvorgang zu verbrauchende Leistung mit dem Rührerdurchmesser in fünfter Potenz proportional ist.

Durch die koaxiale Anordnung der zwei Wellen mit den Rührern (der untere Rührer vom Propellertyp und obere als Schaufel oder Turbine) wird eine Zweizirkulationsströmung in der axialen Ebene erzeugt. Die in der Flüssigkeit schwebenden Festteilchen werden sukzessiv die Wirkungsbereiche der Zentral- und der Umfangsrührer passieren. Da die Geschwindigkeiten dieser Rührer unterschiedlich sind, entsteht eine zusätzliche Differenz zwischen der Geschwindigkeit der Festteilchen und der Flüssigkeit, wodurch ein intensiverer Stoffaustausch herbeigeführt wird. So gelangt ein Festteilchen, das sich in dem durch die Umfangsrührer erzeugten Strom befindet, in den Strom des unteren Zentralrührers, der eine andere Drehgeschwindigkeit als die Umfangsrührer hat, und weiter gelangt es in den Wirkungsbereich des oberen Rührers, dessen Drehgeschwindigkeit sich ebenfalls von der Drehgeschwindigkeit des unteren Rührers unterscheidet. Dann kommt das Teilchen wiederum in den Wirkungsbereich des Umfangsrührers.

Im Apparat mit einem hohen Verwirbelungsgrad der Ströme wird die Rotation beim Einschalten des Elektromotors auf die Antriebswelle 10 mit dem daran befestigten Mitnehmer 11 übertragen. Bei seiner Rotation wird das Umlaufrad 13 vom Mitnehmer 11 zur Rotation um die Gehäuselängsachse gebracht, das infolge der Verzahnung mit dem unbeweglichen Zentralrad 14 gleichzeitig um seine Achse zu rotieren beginnt. Von dem Umlaufrad 13 wird auf die darauf exzentrisch angeordnete Kurbel 18 eine hypotrachoidale Bewegung übertragen, für die eine innerhalb eines Zyklus variierende Geschwindigkeit typisch ist. Von der Kurbel 18 wird die innerhalb eines Zyklus variierende Bewegung über die Pleuelstange 19 in der einen Richtung auf den Mitnehmer 15 übertragen, durch den die darauf befestigte Welle 8 mit dem Rührer in Bewegung gesetzt wird. Von dem Mitnehmer 15 wird die Bewegung auf die Zahnsegmente 20,21 Übertragern, die die mit ihnen im Eingriff stehenden Zahnräder 22,23 zur Rotation bringen. Die Welle des Zahnrades 20, die gleichzeitig als Spindel im Schraubenpaar wirkt, überträgt eine hin-und hergehende sowie eine ungleichmässige umkehrende Bewegung über die mit der Hülse 27 im Eingriff stehende Mutter 25 auf die Welle 26 mit dem Rührer. Bei der Aussenverzahnung des Zahnsegments 20 mit dem Zahnrad 22 rotiert die Welle 26 mit dem Rührer in Bewegungsrichtung der Kurbel 18. Vom Zahnrad 23, das mit dem Segment 21 in Innenverzahnung steht, wird eine hin- und hergehende sowie eine ungleichmässige umkehrende Rotation über das Schraubenpaar in der entgegengesetzten Richtung und mit einer geringeren Geschwindigkeit auf die Welle mit dem Rührer (in Fig. 2 nicht gezeigt) übertragen. Die anderen Umlaufräder 13 und deren kinematische Bindung mit den Mitnehmern 11,15 sind in Fig. 1 nicht gezeigt.

Somit rotiert der Zentralrührer in der einen Richtung mit einer kontinuierlich variierenden Winkelgeschwindigkeit. Die Umfangsrührer vollführen eine Umkehrrotation und eine hin- und hergehende Bewegung mit innerhalb eines Zyklus variierenden und unterschiedlich grossen Winkel- und senkrechten Lineargeschwindigkeiten, wobei eine kontinuierlich variierende Turbulenz und Zirkulation der Ströme im Volumen des Apparats erzeugt wird.

Die Intensität des Stoffaustausches zwischen den Phasen im Mischmedium nimmt infolge einer wesentlichen Differenz zwischen den Geschwindigkeiten der festen und der flüssigen Teilchen im Mischvolumen stark zu.

Der erfmdungsgemässe Apparat, jedes der Umlaufräder in dessen Antrieb mit mehreren Kurbeln versehen ist, funktioniert folgenderweise.

Vom eingeschalteten Elektromotor wird eine gleichmäs-sige Drehbewegung auf die Antriebswelle 10 und den daran befestigten Mitnehmer 11 übertragen. Der Mitnehmer 11 setzt die Umlaufräder 12,13 um die Längsachse des Gehäuses 1 in Bewegung. Gleichzeitig rotieren die Umlaufräder 12, 13 infolge Verzahnung mit dem unbeweglichen zentralen Zahnrad 14 um ihre Achsen. Von den Umlaufrädern 12, 13 wird die Bewegung auf die Kurbeln 29, 32 übertragen, die mit den Pleuelstangen 31, 34 kinematisch verbunden sind. Die Pleuelstangen 31, 34 übertragen die Bewegung mit einer innerhalb eines Zyklus variierenden Winkelgeschwindigkeit auf den zweiten Mitnehmer 36, der mit der den Rührer tragenden Welle 38 starr verbunden ist. Auf den Umlaufrädern 12,13 sind ebenfalls Kurbeln 28, 33 vorhanden, deren Radien sich von den Radien der Kurbeln 29, 32 unterscheiden, wobei der von den Kurbeln 28, 29 (32, 33) gebildete Winkel in einem Bereich von 45 bis 180° gewählt wird. Von den

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Kurbeln 28, 33 wird die Bewegung über die Pleuelstangen 30, 35 auf den Mitnehmer 15 und die damit starr verbundene Welle 37 mit dem Rührer übertragen. Die Wellen 37, 38 rotieren mit innerhalb eines Zyklus variierenden Winkelgeschwindigkeiten, deren Spitzen infolge der Winkel a, die durch das Kurbelpaar auf jedem der Umlaufräder 12,13 gebildet werden, relativ zueinander phasenverschoben sind. Die unterschiedlichen Radien der Kurbeln 32, 33 (28,29) führen zu unterschiedlich grossen Spitzen der Winkelgeschwindigkeiten der Wellen 37, 38 mit den Rührern.

Durch die koaxiale Anordnung der Wellen 36, 37, 38 mit Propellerrührern wird in der Querschnittsebene eine Zirkulationsbewegung des heterogenen Mediums erzeugt, wobei sein gesamtes Volumen durch den Wirkungsbereich sämtlicher Rührer sukzessiv passiert. Die Festteilchen passieren periodisch die Wirkungsbereiche der Rührer auf den Wellen 37, 38, 39, die mit unterschiedlichen Momentangeschwindigkeiten rotieren. Dadurch werden die Relativgeschwindigkeiten der Festteilchen stark vergrössert, was zur Vergrösserung der Geschwindigkeit der Wärme- und Stoffaustauschprozesse führt.

Im erfmdungsgemässen Apparat bewegen sich die Rührer mit einer innerhalb eines Zyklus variierenden Amplitude und Frequenz der Winkelgeschwindigkeit, wobei die Krafteinwirkung der Schaufel auf das Mischmaterial kontinuierlich variiert und die im Mischvolumen entstehenden Trägheitskräfte wirksamer ausgenutzt werden.

Bei einer innerhalb eines Zyklus variierenden Drehfrequenz der Rührer kommen die Trägheitskräfte zur Geltung, unter deren Einwirkung die Festteilchen, die eine grössere Trägheit als die Flüssigkeit besitzen, bei einer Vergrösserung der Rührergeschwindigkeit von der Flüssigkeit zurückbleiben und umgekehrt bei einer Verringerung der Drehgeschwindigkeit die Flüssigkeit überholen. Durch die Vergrösserung der Relativgeschwindigkeiten der Phasen wird der Wärme- und Stoffaustauschprozess bedeutend intensiviert und die Phasen im Volumen des Mediums werden gleich-mässig verteilt. Ausserdem wird durch eine innerhalb eines Zyklus variierende Amplitude und Frequenz der Winkelgeschwindigkeit des Rührers die Energie der Turbulenzpulsationen vergrössert und eine Trichterbildung auf der Flüssigkeitsoberfläche verhindert.

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3 Blatt Zeichnungen

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671 525 PATENTANSPRÜCHE

1. Apparat zum Mischen von heterogenen Medien, der ein Gehäuse (1) mit Stutzen (2, 3) für die Zu- und Abführung der Phasen enthält, das einen Behälter (4) hat, in dem eine Welle (5) mit einem Rührer angeordnet ist, die mit einem auf dem genannten Gehäuse montierten Antrieb (9) verbunden ist, in dem eine entlang der Längsachse des Gehäuses (1) angeordnete Antriebswelle (10) mit einem starr befestigten und damit koaxial liegenden Mitnehmer (11) sowie ein zweiter Mitnehmer (15) vorhanden sind, wobei jeder der Mitnehmer (11,15) mit einem Umlaufrad (12) beweglich verbunden ist, das parallel zur Antriebswelle (10) angeordnet ist und mit einem zentralen Zahnrad (14) im Eingriff steht, dadurch gekennzeichnet, dass im diesem noch mindestens eineWelle (6) mit einem Rührer vorgesehen und der genannte Antrieb (9) mit noch mindestens einem Umlaufrad (13) versehen ist, das mit dem genannten zentralen Zahnrad (14) im Eingriff steht, wobei die genannten Umlaufräder (12,13) mit einem gesicherten Luftspalt angeordnet und mit mindestens einer Kurbel (16,18) versehen sind, die mit einer Pleuelstange (17,19) beweglich verbunden ist, über die die Verbindung eines jeden Umlaufrades (12,13) mit einem der genannten Mitnehmer (11,15) hergestellt wird.

2. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass (9) jedes der Umlaufräder (12,13) im Antrieb über die Kurbel (16,18) und die Pleuelstange (17,19) mit dem ersten Mitnehmer (11) gekoppelt ist und deren Wellen zusammen mit den daran starr befestigten Wellen (5, 6) mit den Rührern mit dem zweiten Mitnehmer (15) beweglich verbunden sind.

3. Apparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jedes der Umlaufräder (12,13) im Antrieb über die Kurbel (16,18) und die Pleuelstange (17,19) mit dem zweiten Mitnehmer (15) gekoppelt und die Welle jeder von ihnen mit dem ersten Mitnehmer (11) beweglich verbunden ist.

4. Apparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass bei Vorhandensein von drei Wellen (5,6) mit den Rührern in diesem die Wellen 5 der Umlaufräder (12,13) relativ zur Antriebswele (10) derart angeordnet sind, dass die Wellen (5, 6) mit den Rührern im Behälter (4) des Gehäuses (1) radial auf dem gesamten Umfang liegen.

5. Apparat nach Ansprüchen 2 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass darin noch zwei Wellen (7,8) mit Rührern vorhanden sind, die eine (7) denen an der Antriebswelle (10) befestigt ist und die andere (8) koaxial mit der Antriebswelle (10) angeordnet und an dem zweiten Mitnehmer (15) starr befestigt ist.

6. Apparat nach Ansprüchen 1, 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Antrieb bei Vorhandensein von zwei Umlaufrädern (12,13) und zwei Kurbeln (28,29, 32, 33) auf jedem von ihnen die Kurbeln paarweise (28,29, 32, 33) mit unterschiedlichen Radien ausgebildet sind, die einen Winkel von 45 bis 180° bilden, und noch ein zweiter Mitnehmer (36) vorgesehen ist, wobei die Verbindung zwischen jedem der Umlaufräder (12,13) und jedem der zweiten Mitnehmer (15, 36) über das genannte Paar der Kurbeln (28,29) (32, 33) hergestellt wird, die mit Pleuelstangen (30, 31) (34, 35) beweglich verbunden sind, und an der Antriebswelle (10) und den zweiten Mitnehmern (15, 36) Wellen (38, 39) mit Rührern starr befestigt sind.

7. Apparat nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass im Antrieb (9) zwei mit Zahnrädern (22,23) im Eingriff stehende Zahnsegmente (20,21) vorgesehen sind, die an dem zweiten Mitnehmer (15) befestigt und auf den gegenüberliegenden Seiten der Antriebswelle (10) angeordnet sind, wobei das eine der Zahnsegmente (21) mit dem einen der genannten Zahnräder (23) in Aussenverzahnung und das andere (20) mit dem anderen der genannten Zahnräder (22) in Innenverzahnung steht, und die Wellen der Zahnräder (22, 23) über ein Schraubenpaar (24,25) mit den die Rührer tragenden Wellen (26) verbunden sind.

8. Apparat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen der genannten Zahnräder (22, 23) relativ zur Antriebswelle (10) derart angeordnet sind, dass die Wellen (26) mit den Rührern radial auf dem Umfang des Behälters (4) des Gehäuses (1) liegen.