CN110621395B - 搅拌元件装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种搅拌元件装置，其特别地用于混合具有宽范围的粘度的介质，特别是用于缩聚反应器，所述装置包括至少一个内部搅拌叶片(10a‑e)和至少一个外部搅拌叶片(12a‑e)，所述至少一个内部搅拌叶片(10a‑e)和所述至少一个外部搅拌叶片(12a‑e)可绕共同的旋转轴线(14a‑e)旋转，所述内部搅拌叶片(10a‑e)的至少局部地相对于所述旋转轴线(14a‑e)倾斜。根据本发明，至少所述内部搅拌叶片(10a‑e)完全位于围绕所述旋转轴线(14a‑e)的区域(16a‑e)中，所述区域对应于扇形圆柱(18a‑e)，所述扇形圆柱的底面积具有小于360°的扇形。

Description

搅拌元件装置
技术领域
本发明涉及根据相应的特征的搅拌元件装置。
背景技术
已经提出了具有内部搅拌叶片和外部搅拌叶片的搅拌元件装置。日本专利JP1996150330公开了一种搅拌元件，所述搅拌元件具有螺旋形的内部搅拌叶片，所述内部搅拌叶片产生用于从下到上混合的介质的移动；以及两个外部搅拌叶片，所述外部搅拌叶片相对于旋转轴线成角度并产生用于从上到下混合的介质的移动。在此，螺旋围绕旋转轴线多次循环并且在绕旋转轴线的区域上延伸达360°。
本发明的目的尤其是提供一种具有改进的搅拌特性的通用装置。根据本发明，该目的通过相应的特征来实现，而本发明的有利实施例和改进方案从其它相应特征中得出。
发明内容
本发明涉及一种搅拌元件装置，特别是用于混合具有宽范围的粘度的介质，特别是用于缩聚反应器，所述搅拌元件装置具有至少一个内部搅拌叶片和至少一个外部搅拌叶片，所述至少一个内部搅拌叶片和所述至少一个外部搅拌叶片可绕共同的旋转轴线旋转，其中至少内部搅拌叶片相对于旋转轴线至少局部倾斜。
提出将至少内部搅拌叶片整个布置在围绕旋转轴线的子区域中，所述子区域对应于具有小于360°、特别是具有小于180°且优选地具有小于90°的扇形作为底面积的扇形圆柱。以这种方式，可以有利地实现改进的搅拌特性。可以有利地实现特别是在旋转操作模式下被搅拌元件装置扫过的整个体积区域上的用于混合的介质的良好的完全可混溶性。有利的是，可以优化在内部区域中平行于旋转轴线的轴向流动，特别是竖直流动，由此可以有利地进一步改进用于混合的介质的循环，特别是在靠近旋转轴线的中央区域中。此外，特别是通过被扇形圆柱限制的内部搅拌叶片的设计可以有利地避免例如由于部分垂直于所产生的竖直流动的表面而阻碍竖直流动的区域。
“宽范围的粘度”尤其应理解为意指至少在200Pas以上，优选地至少在400Pas以上，并且优选在至少600Pas以上的范围内的粘度。粘度范围特别优选至少从5Pas延伸至750Pas。“搅拌叶片”尤其应理解为意指搅拌元件装置的具有连续表面的部件，所述连续表面特别是被构造成用于加速混合介质，所述介质在搅拌叶片绕旋转轴线旋转期间撞击在形成为搅拌叶片表面的搅拌面上。搅拌元件装置的每个搅拌叶片特别地至少基本上为壳状和/或一体形式。搅拌叶片优选地具有连贯的自由表面，特别是搅拌面，其优选没有凹槽和/或间断。特别地，搅拌叶片被构造成用于在围绕旋转轴线旋转期间在混合的介质中产生流动。
“一体”尤其应理解为意指至少结合地连接，例如通过焊接工艺、粘接工艺、注射成型工艺和/或对于本领域技术人员而言是合适的一些其他工艺，和/或有利地由单个坯料的生产以一件式有利地形成，例如通过一次浇铸的生产和/或通过单部件或多部件注射成型工艺的生产。搅拌叶片“相对于旋转轴线倾斜”的陈述尤其应理解为意指搅拌叶片，特别是搅拌面，具有至少一个切向平面，所述切向平面包括至少一条法线，所述法线包围与旋转轴线的倾斜角，所述倾斜角小于90°、优选地小于89°或优选地小于87°。“倾斜角”尤其应理解为意指包围在至少一个切向平面的至少一条表面法线与旋转轴线之间的角度，所述法线位于部件的一个面（例如，搅拌叶片的搅拌面）上的一个点上。特别地，内部搅拌叶片，特别是内部搅拌叶片的搅拌面的最小倾斜角在50°与90°之间、优选地在60°与90°之间、优选地在70°与90°之间、或特别优选地在80°与90°之间。特别地，外部搅拌叶片，特别是外部搅拌叶片的搅拌面的最小倾斜角在10°与90°之间、优选地在20°与90°之间、优选地在30°与90°之间或特别优选地在40°与90°之间。扇形圆柱的圆柱轴线优选地与旋转轴线相同。
此外提出，搅拌元件装置具有至少一个对应的内部搅拌叶片，所述至少一个对应的内部搅拌叶片围绕旋转轴线整个布置在对应的子区域中，所述子区域对应于具有扇形作为底面积的对应的扇形圆柱，其中子区域和对应的子区域不重叠。以此方式，可以进一步改进搅拌特性。可以有利地实现特别是在旋转操作模式下被搅拌元件装置扫过的整个体积区域上混合的介质的良好的完全可混溶性。有利的是，可以优化在内部区域中平行于旋转轴线的轴向流动，特别是竖直流动，由此可以有利地进一步改进用于混合的介质的循环，特别是在靠近旋转轴线的中央区域中。此外，借助于对应的搅拌叶片，可以有利地优化搅拌元件装置的质量分布，由此可以改进搅拌元件装置的平稳运行。
特别地，内部搅拌叶片和对应的内部搅拌叶片具有至少基本上相同的设计，其中，特别地，对应的内部搅拌叶片被布置成相对于内部搅拌叶片旋转偏移一个角度，所述角度优选地等于180°。“基本上相同”尤其应理解为意指一致的，特别是忽略了尤其是在制造引入的公差范围内的小的形状偏差。优选地，对应的扇形圆柱的圆柱轴线与旋转轴线相同。可以设想，在子区域与对应的子区域之间，围绕旋转轴线存在至少一个第一子区域和/或至少一个第二子区域，所述至少一个第一子区域和/或至少一个第二子区域在每种情况下对应于具有等于具有小于360°、特别地小于180、优选地小于90°的扇形作为底面积的扇形圆柱，其中子区域、对应的子区域以及至少第一子区域和/或第二子区域不重叠。优选地，第一子区域和第二子区域具有相对于彼此一致的底面积。特别地，第一子区域和第二子区域的底面积对应于大于45°、优选地大于70°、有利地大于100°、优选地大于120°、且特别低大于130°的扇形。
此外提出，搅拌元件装置具有旋转轴，所述旋转轴以旋转轴线为中心，并且沿着旋转轴线的纵向方向至少局部与内部搅拌叶片接触。以这种方式可以实现力的有利传递。特别是由搅拌的介质产生的反作用力可以有利地分布在多个接触区域上和/或在延伸的接触区域上，由此可以有利地使质量更轻的结构成为可能。此外有利的是，可以避免特别是在旋转轴与内部搅拌叶片之间的死区，在所述死区中，用于搅拌的介质在搅拌操作模式下基本上是静止的。旋转轴特别地具有旋转对称的设计。特别地，旋转轴以旋转轴线为中心，其中旋转轴的旋转对称轴线与旋转轴线相同。特别地，内部搅拌叶片（优选地内部搅拌叶片的搅拌面的边缘）和/或对应的内部搅拌叶片（优选地对应的内部搅拌叶片的搅拌面的边缘）与旋转轴直接接触，特别是以没有支撑臂和/或单独的连接元件的方式与旋转轴直接接触。特别地，旋转轴与内部搅拌叶片和/或与对应的内部搅拌叶片一体地形成。
此外提出，将外部搅拌叶片整个布置在围绕旋转轴线的另一子区域中，所述另一子区域对应于具有小于360°、特别具有小于180°且优选具有小于90°的扇形作为底面积的另一扇形圆柱。以这种方式，可以提供特别有利的搅拌特性。可以有利地实现特别是在旋转操作模式下被搅拌元件装置扫过的整个体积区域上用于混合的介质的良好的完全可混溶性。有利的是，可以优化在中心之外的区域中平行于旋转轴线的轴向流动，尤其是竖直流动，由此可以有利地进一步改进用于混合的介质的循环。
特别地，外部搅拌叶片在径向方向上与旋转轴线间隔开。优选地，外部搅拌叶片与旋转轴线的间距在每个点处大于内部搅拌叶片和/或对应的内部搅拌叶片在每个点处的间距。特别地，在旋转操作模式下由内部搅拌叶片扫过的区域不与由外部搅拌叶片扫过的区域重叠。外部搅拌叶片优选地相对于旋转轴线倾斜。特别地，搅拌元件装置具有至少一个对应的外部搅拌叶片，所述至少一个对应的外部搅拌叶片围绕旋转轴线整个布置在对应的另一子区域中，所述另一子区域对应于具有扇形作为底面积的对应的另一扇形圆柱，其中另一子区域和对应的另一子区域不重叠。可以设想，所述另一子区域和/或所述对应的另一子区域不与所述子区域和/或所述对应的子区域重叠，或者子区域至少部分地彼此重叠。此外可以设想，所述另一子区域与所述子区域相同和/或所述对应的另一子区域与所述对应的子区域相同。外部搅拌叶片和/或对应的外部搅拌叶片特别地通过搅拌元件装置的至少一个支撑臂连接到搅拌轴。优选地，外部搅拌叶片和/或对应的外部搅拌叶片在操作状态下在至少一端（优选在竖直方向上的上端）处紧固到支撑臂，特别是以非锁紧锁定、锁紧锁定和/或粘合的方式。
如果内部搅拌叶片和外部搅拌叶片，特别是所有搅拌叶片在至少一种旋转操作模式下都具有相同的角速度，则有利地可以实现简单的构造。有利的是，可以使用单个驱动器来产生内部搅拌叶片和外部搅拌叶片、优选地所有搅拌叶片的旋转移动。此外，有利地可以实现均匀的循环。特别地，内部搅拌叶片和外部搅拌叶片的角速度对应于旋转轴的角速度，所述旋转轴线的角速度尤其可以可变地可调节。特别地，所有搅拌叶片优选地通过旋转轴和/或至少一个支撑臂彼此刚性连接。
此外提出，内部搅拌叶片和外部搅拌叶片不同地弯曲。以这种方式，有利地可以在混合的介质的不同子区域中产生不同的流动方向，由此可以提供有利的搅拌特性。有利地，可以在搅拌操作模式下实现混合的介质的改进的循环。“不同地弯曲”尤其应理解为意指，搅拌叶片的曲率，优选地曲率方向基本上不同。“基本上不同的曲率”尤其应理解为意指，一个搅拌叶片在两端（例如在操作状态下的上端和在操作状态下的下端）之间具有特别平均的、优选整个方向的变化，所述变化比另一个搅拌叶片的特别平均的、优选整个方向的变化大至少30%、优选地至少60%、优选地至少90%或特别优选地至少120%。“基本上不同的曲率方向”尤其应理解为意指，内部搅拌叶片和/或外部搅拌叶片中的至少一者具有左旋曲率，而与所述搅拌叶片不同的至少一个内部搅拌叶片和/或外部搅拌叶片具有右旋曲率。
如果内部搅拌叶片至少部分地形成为以旋转轴线为中心的螺旋桨（Schraube），则在搅拌操作模式下可以在混合的介质中实现有利的流动条件。此外，在搅拌操作模式下在螺旋桨的区域中可以有利地实现对混合的介质的均匀的、独立于竖直位置的力作用。特别地，内部搅拌叶片具有呈螺旋面形式的至少一个表面。特别地，内部搅拌叶片在经安装的状态下在最靠近旋转轴的内边缘处具有90°的倾斜角，而内部搅拌叶片的与内边缘相反的外边缘具有搅拌叶片的最小倾斜角。内搅拌叶片在内边缘和外边缘之间的所有倾斜角特别地在最小倾斜角与90°之间。可以设想，对应的内部搅拌叶片至少部分地设计为螺旋桨，所述螺旋桨相对于内部搅拌叶片偏移并且以旋转轴线为中心。特别地，可以设想，内部搅拌叶片和对应的内部搅拌叶片一起形成双螺旋桨（zwei gängige Schraube），特别是两个一致的螺旋，它们之间偏移半个螺距的和/或半周，且特别地具有相同的螺纹方向。此外可以设想，外部搅拌叶片、对应的外部搅拌叶片和/或至少一个不同于外部搅拌叶片和内部搅拌叶片的另一搅拌叶片被设计为以旋转轴线为中心的螺旋桨，其中最靠近旋转轴线的相应内边缘可与旋转轴间隔开。
此外提出，内部搅拌叶片的螺距等于内部搅拌叶片的平行于旋转轴线的总范围的至少三倍、优选地至少四倍、优选地至少五倍、特别优选地至少六倍。因此可以有利地优化混合的介质的流动。可以有利地使得在内部搅拌叶片的区域中平行于旋转轴线的无中断流动成为可能。“螺距”尤其应理解为意指平行于旋转轴线的范围，在所述范围内螺旋桨和/或螺旋覆盖一个完整的旋转。特别地，对应的内部搅拌叶片具有与螺距相同的对应螺距。特别地，螺距在整个内部搅拌叶片和/或整个对应的内部搅拌叶片上是恒定的。可以设想，外部搅拌叶片、对应的外部搅拌叶片和/或至少一个不同于外部搅拌叶片和内部搅拌叶片的另一搅拌叶片的螺距大于相应的搅拌叶片的平行于旋转轴线的总范围，特别等于其至少两倍、优选地等于至少三倍。特别地，外部搅拌叶片和对应的外部搅拌叶片具有相同的螺距。特别地，内部搅拌叶片和/或对应的内部搅拌叶片的螺距比外部搅拌叶片、对应的外部搅拌叶片和/或至少一个不同于所述外部搅拌叶片和所述内部搅拌叶片的另一搅拌叶片大至少20%、优选地30%、特别优选地40%。
此外提出，搅拌元件装置具有至少一个表面搅拌叶片，所述至少一个表面搅拌叶片在至少一种操作状态下至少部分地、优选地整个布置在外部搅拌叶片和/或内部搅拌叶片和/或至少一个不同于所述外部搅拌叶片和所述内部搅拌叶片的另一搅拌叶片上方。以这种方式可以有利地实现了用于混合的介质的良好的充分混合。可以有利地避免内部和/或外部搅拌叶片上方的死区。可以设想，表面搅拌叶片适合于混合的介质的、特别是预期的填充水平。特别地，表面搅拌叶片被构造成用于在搅拌操作模式下在混合的介质的表面下方短距离旋转，由此可以有利地改进用于混合的介质的表面交换，这对于有效缩聚尤其必要。表面搅拌叶片可以特别地设计成可拆卸的，特别是可从支撑臂拆卸的，由此可以有利地实现对不同的预期填充水平和/或不同容器的模块化适应性。表面搅拌叶片优选地设计成相对于旋转轴线倾斜，由此可以有利地进一步改进表面交换。
此外提出，搅拌元件装置具有至少一个对应的外部搅拌叶片和至少一个锚固元件，所述锚固元件将至少外部搅拌叶片、特别是在至少下端特别是以粘合方式连接到对应的外部搅拌叶片，其中锚固元件具有锚固搅拌面，所述锚固搅拌面相对于旋转轴线定向。以这种方式，特别是在容器底部的区域中，有利地可以改进搅拌特性，由此可以有利地增加总搅拌功率。此外有利地可以提高搅拌元件装置的稳定性。“下端”尤其应理解为意指外部搅拌叶片的边缘，所述边缘在搅拌操作模式下位于距搅拌的介质表面最远的位置。锚固搅拌面可以相对于旋转轴线垂直地和/或以倾斜方式定向。术语“相对于旋转面定向”尤其应理解为意指，锚固搅拌面具有相对于旋转轴线成一定角度的表面法线。特别地，锚固搅拌面的表面法线与旋转轴线之间的角度等于至少45°、优选地至少60°、优选地至少75°或特别优选地至少90°。
如果旋转轴与锚固元件接触并且固定地连接到锚固元件，则可以有利地增加搅拌元件装置的稳定性，由此可以有利地延长使用寿命。此外，有利的是，例如通过作用在外部搅拌叶片上和作用在对应的外部搅拌叶片上的力有利地分布在多个连接点之间，可以改进力的分布和/或传递。特别地，锚固元件和旋转轴以锁紧锁定、非锁紧锁定和/或粘合方式连接和/或有利地一体地形成。
此外提出，搅拌元件装置具有至少一个另外的外部搅拌叶片，所述另外的外部搅拌叶片比外部搅拌叶片在径向方向上与旋转轴线的间距更大。以这种方式，可以有利地扩大可以通过搅拌元件装置充分混合的区域，由此可以有利地同时混合大量的混合介质。以这种方式，可以有利地提高效率。优选地，另外的外部搅拌叶片与旋转轴线的间距在每个点处大于外部搅拌叶片和/或对应的外部搅拌叶片在每个点处的间距。特别地，在旋转操作模式下由另外的外部搅拌叶片扫过的区域不与由外部搅拌叶片和/或对应的外部搅拌叶片扫过的区域重叠。另外的外部搅拌叶片优选地相对于旋转轴线倾斜。特别地，搅拌元件装置具有至少一个对应的另外的外部搅拌叶片，所述另外的外部搅拌叶片在旋转操作模式下穿过与另外的外部搅拌叶片至少基本上相同的区域。另外的外部搅拌叶片和/或对应的另外的外部搅拌叶片特别是通过支撑臂连接到搅拌轴。优选地，外部搅拌叶片和/或对应的外部搅拌叶片在操作状态下在至少一端（优选在竖直方向上的上端）处紧固到支撑臂，特别是以非锁紧锁定、锁紧锁定和/或粘合方式。另外的外部搅拌叶片和/或对应的另外的外部搅拌叶片优选地具有螺旋曲率。特别地，另外的外部搅拌叶片和对应的另外的外部搅拌叶片具有相同的螺纹方向和/或曲率。
此外提出，如沿着旋转轴线观察，外部搅拌叶片的曲率方向与另外的外部搅拌叶片的曲率方向相反。以这种方式，特别是关于在外部搅拌叶片与另外的外部搅拌叶片之间的，特别是外部区域中的循环，可以有利地改进搅拌特性。特别地，另外的外部搅拌叶片和/或对应的另外的外部搅拌叶片至少部分地设计为右旋螺旋，而外部搅拌叶片和/或对应的外部搅拌叶片至少部分地设计为左旋螺旋。
可替代地，可以设想，另外的外部搅拌叶片和/或对应的另外的外部搅拌叶片具有与外部搅拌叶片和/或对应的外部搅拌叶片相同的曲率和/或螺纹方向。以这种方式，特别是关于在外部搅拌叶片与内部搅拌叶片之间的，特别是内部区域中的循环，可以有利地改进搅拌特性。特别地，另外的外部搅拌叶片、对应的另外的外部搅拌叶片、外部搅拌叶片和/或对应的外部搅拌叶片至少部分地设计为右旋螺旋。
此外提出，在旋转操作模式下由外部搅拌叶片扫过的区域和在旋转操作模式下由另外的外部搅拌叶片扫过的另一区域在径向上彼此间隔开，从而形成被构造成用于接收加热和/或冷却调节器的中间空间，所述中间空间特别是相对于旋转轴线基本上径向对称的设计。以这种方式，例如通过在旋转操作模式下在中间空间的一侧上至少部分竖直向上延伸并且在相对侧上至少部分竖直向下延伸的循环流动，可以有利地产生有利于温度控制的流动条件。以这种方式，可以有利地优化和/或简化混合的介质的温度控制。特别地，在旋转操作模式下的所有角度位置中，中间空间均未被搅拌元件装置的部件，特别是搅拌叶片覆盖。
此外提出，另外的外部搅拌叶片具有自由端，所述自由端渐缩到一点。以这种方式，有利地可以优化在旋转操作模式下由搅拌叶片、特别另外的外部搅拌叶片扫过的区域。有利的是，可以避免死区。用于混合的介质的混合可以有利地在容器壁附近优化。
此外提出，内部搅拌叶片和/或对应的内部搅拌叶片具有至少一个凹槽。“凹槽”尤其应理解为意指内部搅拌叶片的子区域，其限定了没有内部搅拌叶片的材料的体积，并且布置在尽可能小的凸壳中，所述凸壳仍然包围着内部搅拌叶片。例如，凹槽可以具有内部搅拌叶片的至少一个凹陷和/或凸起。凹槽优选形成为内部搅拌叶片的孔口。内部搅拌叶片和/或对应的内部搅拌叶片有利地具有多个相同的，优选地周期性布置的凹槽。以这种方式，尤其可以实现内部搅拌叶片和/或对应的内部搅拌叶片的柔性设计。内部搅拌叶片和/或对应的内部搅拌叶片可以有利地设计成适于在特定的粘度范围内使用。
此外提出，锚固元件被设计成沿着其主延伸方向弯曲。物体的“主延伸方向”在此尤其应理解为意指平行于恰好完整地包围物体的最小几何长方体的最长边缘的方向。特别地，锚固元件的曲率具有至少一个拐点。在本文中，“拐点”应理解为意指锚固元件的曲率在方向上发生变化的点。锚固元件优选地具有S形弯曲。锚固元件的曲率的拐点特别优选地位于旋转轴线上。特别地，锚固元件的曲率具有至少5°、有利地至少10°、特别有利地至少15°并且优选地至少20°的曲率角。在此，“曲率角”在本文中尤其应理解为意指沿着锚固元件的外端的取向延伸的第一直线与在拐点处沿着锚固元件的取向延伸的第二直线之间的角度跨度。以这种方式，特别是在容器底部的区域中，尤其可以进一步改进搅拌特性。可以有利地改进搅拌元件装置的总搅拌功率。
搅拌元件装置有利地具有至少一个叶轮元件，所述至少一个叶轮元件布置在锚固元件上和/或外部搅拌叶片上。“叶轮元件”尤其应理解为意指形成叶轮的至少一部分的元件。“叶轮”尤其应理解为意指搅拌元件装置的限定至少一个连贯表面的子区域，所述表面在搅拌元件装置的旋转移动期间影响了用于混合的介质的移位。特别地，所述表面可以是弯曲的，有利地是凹形弯曲的。优选的是，叶轮元件与至少一个搅拌叶片的至少一个子区域一起形成叶轮。特别地，叶轮元件具有板状设计。叶轮元件的主延伸方向有利地至少基本上垂直于锚固元件的主延伸方向延伸。“板状物体”尤其应理解为意指这样的物体，其恰好刚完整地包围物体的最小几何长方体的厚度是长方体的长度和/或宽度的至多为50%、特别地至多20%、有利地至多10%并且优选地至多5%。表述“至少基本上垂直”在此旨在特别地限定方向相对于参考方向的定向，其中方向和参考方向，特别是在平面中观察时，围成90°角，并且角度的最大偏差特别地小于45°、有利地小于35°、特别有利地小于25°以及优选地小于20°。叶轮元件优选地固定地连接到锚固元件和/或外部搅拌叶片。叶轮元件特别优选地与锚固元件和/或与外部搅拌叶片一体形成，并且特别地，叶轮元件被焊接到锚固元件和/或外部搅拌叶片。可替代地，叶轮元件可以粘接和/或螺纹连接和/或铆接到锚固元件和/或外部搅拌叶片。特别地，叶轮元件由相对于锚固元件和/或外部搅拌叶片的材料相同的材料形成。可替代地，叶轮元件可以由与锚固元件和/或外部搅拌叶片的材料不同的材料形成。叶轮元件特别优选地在锚固元件的与旋转轴线间隔最大的子区域处连接到锚固元件。特别地，叶轮元件连接到锚固元件的外边缘，所述外边缘有利地沿旋转轴线的方向弯曲。叶轮元件有利地呈至少基本上三角形的形式。“至少基本上三角形的”尤其应理解为意指，物体在其主范围平面上的投影区域为至少一个几何三角形的至少70%、有利地至少80%、特别有利地至少90%、并且优选地与其完全一致。可替代地，叶轮元件可以具有至少基本上部分圆形的形式。特别地，叶轮元件的第一侧，主要优选完全连接到锚固元件和/或外部搅拌叶片。优选的是，叶轮元件与锚固元件的子区域和外部搅拌叶片的子区域一起形成叶轮。搅拌元件装置有利地具有另一叶轮元件，所述另一叶轮元件连接到锚固元件的相对设置的另一子区域和/或连接到对应的外部搅拌叶片。以这种方式，尤其可以实现搅拌元件装置的有利的流动特性。可以有利地实现在锚固元件上的低流量。
还提出了一种系统，特别是搅拌和/或反应器系统，其具有搅拌元件装置，并且具有容器，所述容器至少部分地围绕所述搅拌元件装置接合。特别地，容器和搅拌元件装置在其尺寸上相互协调。优选地，在旋转操作模式下由搅拌叶片描述的区域基本上等于填充有用于混合的介质的容器的内部尺寸。容器“至少部分地接合围绕”搅拌元件装置的陈述尤其应理解为意指，搅拌元件装置的至少80%、优选地至少90%或优选地100%在经安装的状态下被容器围绕。通过这样的系统，可以有利地提供有利的搅拌特性，特别是对于缩聚反应器的内容物的混合。
所述系统有利地包括加热和/或冷却调节器，其中至少外部搅拌叶片和至少另外的外部搅拌叶片在至少一种操作状态下在至少两个相互不同的侧上围绕加热和/或冷却调节器循环。以这种方式，可以有利地优化用于在容器中混合的介质的温度控制。通过加热和/或冷却调节器传递给混合介质的热能可以有利地以特别均匀的方式分布在容器中。以这种方式，可以在整个容器体积中有利地实现均匀的化学反应条件。“围绕...循环”尤其应理解为意指，搅拌叶片围绕加热和/或冷却调节器形成一个外接圆或一个内切圆。特别地，另外的外部搅拌叶片和/或对应的另外的外部搅拌叶片围绕加热和/或冷却调节器形成一个外接圆，而外部搅拌叶片和/或对应的外部搅拌叶片围绕冷却和/或加热调节器形成一个内接圆。
在此，根据本发明的搅拌元件装置不旨在限于上述用途和实施例。特别地，根据本发明的搅拌元件装置为了执行本文所述的功能，可以具有与本文所述的数量不同的多个单独的元件、部件和单元。
附图说明
其他优点将从图示的以下描述显露出来。图示说明本发明的示例性实施例。图示和描述含有众多组合特征。方便地，本领域技术人员还将考虑各个特征并将它们组合以形成有意义的进一步的组合。
在图示中：
图1示出了搅拌元件装置的示意性平面图，
图2示出了搅拌元件装置的示意性侧视图，
图3示出了搅拌元件装置的另一示意性侧视图，
图4示出了搅拌元件装置的示意性透视图，
图5示出了系统的示意性侧视图，所述系统具有搅拌元件装置，并具有驱动轴并具有以截面示出的容器，并具有以截面示出的加热和/或冷却调节器，
图6示出了替代性的搅拌元件装置的示意性平面图，
图7示出了替代性的搅拌元件装置的示意性透视图，
图8示出了另一替代性的搅拌元件装置的示意性侧视图的细节，
图9示出了另一替代性的搅拌元件装置的示意性平面图，
图10示出了另一替代性的搅拌元件装置的示意性透视图，并且
图11示出了另一替代性的搅拌元件装置的示意性平面图。
具体实施方式
图1示出了具有内部搅拌叶片10a和对应的内部搅拌叶片22a的搅拌元件装置。搅拌元件装置被构造成用于混合具有宽范围的粘度的介质，特别是在缩聚反应器中。内部搅拌叶片10a整个布置在围绕旋转轴线14a的子区域16a中，所述子区域对应于具有小于360°的扇形作为底面积的扇形圆柱18a。对应的内部搅拌叶片22a整个布置在围绕旋转轴线14a的对应的子区域24a中，所述子区域对应于具有小于360°的对应的扇形作为底面积的对应的扇形圆柱26a。子区域16a和对应的子区域24a不重叠。
内部搅拌叶片10a相对于旋转轴线14a倾斜。对应的内部搅拌叶片22a相对于旋转轴线14a倾斜。内部搅拌叶片10a和对应的内部搅拌叶片22a的倾斜角在每种情况下等于60°至90°。内部搅拌叶片10a和对应的内部搅拌叶片22a被设计为螺旋桨34a，所述螺旋桨以旋转轴线14a为中心（见图4）。内部搅拌叶片10a和对应的内部搅拌叶片22a被设计为左旋螺旋。内部搅拌叶片10a的螺距至少是内部搅拌叶片10a的平行于旋转轴线14a的总范围36a的六倍（见图2）。对应的内部搅拌叶片22a具有与内部搅拌叶片10a相同的螺距。对应的内部搅拌叶片22a具有与内部搅拌叶片10a相同的设计，并且被布置成绕旋转轴线14a旋转偏移180°。
搅拌元件装置具有以旋转轴线14a为中心的旋转轴20a。内部搅拌叶片10a在一个纵向侧上沿着旋转轴20a的纵向方向与旋转轴20a接触。接触不间断并且在内部搅拌叶片10a的总范围36a上延伸。对应的内部搅拌叶片22a在一个纵向侧上沿着旋转轴20a的纵向方向与旋转轴20a接触。
搅拌元件装置具有外部搅拌叶片12a和对应的外部搅拌叶片40a。外部搅拌叶片12a整个布置在围绕旋转轴线14a的另一子区域30a中，所述子区域对应于具有小于360°的扇形作为底面积的另一扇形圆柱32a。外部搅拌叶片12a和对应的外部搅拌叶片40a相较于内部搅拌叶片10a和/或对应的内部搅拌叶片22a在径向方向48a上相对于旋转轴线14a具有更大的间距。
外部搅拌叶片12a相对于旋转轴线14a倾斜。对应的外部搅拌叶片40a相对于旋转轴线14a倾斜。外部搅拌叶片12a和对应的外部搅拌叶片40a的最小倾斜角等于30°。外部搅拌叶片12a和对应的外部搅拌叶片40a被设计为螺旋，所述螺旋以旋转轴线14a为中心（见图4）。外部搅拌叶片12a和对应的外部搅拌叶片40a被设计为左旋螺旋。外部搅拌叶片12a的螺距至少是外部搅拌叶片12a的平行于旋转轴线14a的总范围80a的四倍（见图2）。对应的外部搅拌叶片40a具有与外部搅拌叶片12a相同的螺距。对应的外部搅拌叶片40a具有与外部搅拌叶片12a相同的设计，并且被布置成绕旋转轴线14a旋转偏移180°。
搅拌元件装置具有支撑臂28a。支撑臂28a布置在旋转轴20a上。支撑臂28a和旋转轴20a彼此旋转结合地连接。外部搅拌叶片12a布置在支撑臂28a上。外部搅拌叶片12a的上端82a旋转结合地连接到支撑臂28a。搅拌元件装置具有对应的支撑臂58a。对应的支撑臂58a布置在旋转轴20a上。对应的支撑臂58a和旋转轴20a彼此旋转结合地连接。对应的外部搅拌叶片40a布置在对应的支撑臂58a上。对应的外部搅拌叶片40a的上端84a旋转结合地连接到对应的支撑臂58a。
搅拌元件装置具有锚固元件42a。锚固元件42a将外部搅拌叶片12a连接到对应的外部搅拌叶片40a。锚固元件42a固定地连接到外部搅拌叶片12a的下端96a和对应的外部搅拌叶片40a的下端98a（见图3）。锚固元件42a具有锚固搅拌表面44a和对应的锚固搅拌表面64a。锚固搅拌表面44a和对应的锚固搅拌表面64a相对于旋转轴线14a垂直定向。锚固搅拌表面44a、64a被构造成用于在旋转操作模式下将用于混合的介质推向自身。旋转轴20a与锚固元件42a接触。旋转轴20a固定地连接到锚固元件42a。
搅拌元件装置具有另外的外部搅拌叶片46a和对应的另外的外部搅拌叶片62a。另外的外部搅拌叶片46a和对应的另外的外部搅拌叶片62a相较于外部搅拌叶片12a和/或对应的外部搅拌叶片40a在径向方向48上相对于旋转轴线14a具有更大的间距。另外的外部搅拌叶片46a和对应的另外的外部搅拌叶片62a具有自由端54a，所述自由端减缩到一点。
另外的外部搅拌叶片46a相对于旋转轴线14a倾斜。对应的另外的外部搅拌叶片62a相对于旋转轴线14a倾斜。另外的外部搅拌叶片46a和对应的另外的外部搅拌叶片62a的最小倾斜角等于35°。另外的外部搅拌叶片46a和对应的另外的外部搅拌叶片62a被设计为螺旋，所述螺旋以旋转轴线14a为中心（见图4）。另外的外部搅拌叶片46a和对应的外部搅拌叶片62a被设计为右旋螺旋。另外的外部搅拌叶片46a的螺距至少是另外的外部搅拌叶片46a的平行于旋转轴线14a的总范围80a的四倍，特别是至少六倍（见图2）。对应的另外的外部搅拌叶片62a具有与另外的外部搅拌叶片46a相同的螺距。对应的另外的外部搅拌叶片62a具有与另外的外部搅拌叶片46a相同的设计，并且被布置成绕旋转轴线14a旋转偏移180°。
另外的外部搅拌叶片46a布置在支撑臂28a上。另外的外部搅拌叶片46a的上端86a旋转结合地连接到支撑臂28a。对应的另外的外部搅拌叶片62a布置在对应的支撑臂58a上。对应的另外的外部搅拌叶片62a的上端88a旋转结合地连接到对应的支撑臂58a。
如沿着旋转轴线14a观察，外部搅拌叶片12a和对应的外部搅拌叶片40a的曲率方向与另外的外部搅拌叶片46a和对应的外部搅拌叶片62a的曲率方向相反。
搅拌元件装置具有表面搅拌叶片38a。搅拌元件装置具有对应的表面搅拌叶片60a。在至少一种操作状态下，表面搅拌叶片38a和/或对应的表面搅拌叶片60a整个布置在内部搅拌叶片10a和/或对应的内部搅拌叶片22a上方。在一种操作状态下，表面搅拌叶片38a和/或对应的表面搅拌叶片60a整个布置在外部搅拌叶片12a和/或对应的外部搅拌叶片40a上方。
表面搅拌叶片38a相对于旋转轴线14a倾斜。对应的表面搅拌叶片60a相对于旋转轴线14a倾斜。表面搅拌叶片38a的表面切线与对应的表面搅拌叶片60a的表面切线之间的角度78a等于55°。表面搅拌叶片38a和对应的表面搅拌叶片60a是平面的，特别是无曲率的设计。
表面搅拌叶片38a在表面搅拌叶片38a的下端90a处连接到支撑臂28a。对应的表面搅拌叶片60a在对应的表面搅拌叶片60a的下端92a处连接到对应的支撑臂58a。表面搅拌叶片38a和/或对应的表面搅拌叶片60a被设计为可互换的，由此表面搅拌叶片38a和/或对应的表面搅拌叶片60a的平行于旋转轴线14a的范围94a对用于混合的介质的填充水平的适应性可以有利地成为可能。
内部搅拌叶片10a、对应的内部搅拌叶片22a、外部搅拌叶片12a和对应的外部搅拌叶片40a可绕共同的旋转轴线14a旋转。内部搅拌叶片10和外部搅拌叶片12a在旋转操作模式下具有相同的角速度。另外的外部搅拌叶片46a和对应的另外的外部搅拌叶片62a可绕共同的旋转轴线14a旋转。表面搅拌叶片38a和对应的表面搅拌叶片60a可绕共同的旋转轴线14a旋转。在旋转操作模式下，搅拌叶片10a、12a、38a、40a、46a、60a、62a中的每一个具有相同的角速度。
内部搅拌叶片10a和对应的内部搅拌叶片22a在旋转期间在每种情况下通过圆柱体积74a的一个区域。外部搅拌叶片12a和对应的外部搅拌叶片40a在旋转期间在每种情况下通过中空的圆柱壁体积76a的一个区域。另外的外部搅拌叶片46a和对应的另外的外部搅拌叶片62a在旋转期间在每种情况下通过另一体积100a的一个区域。圆柱体积74a、中空的圆柱壁体积76a和另一体积100a彼此不重叠。
中空的圆柱体壁体积76a在旋转操作模式下由外部搅拌叶片12a扫过的区域和中空的圆柱体壁体积76a在旋转操作模式下由另外的外部搅拌叶片46a扫过的区域彼此径向间隔开，从而形成中间空间50a。中间空间50a被构造成用于接收加热和/或冷却调节器52a（见图5）。
图5示意性地示出了系统104a，所述系统具有搅拌元件装置、驱动轴114a、加热和/或冷却调节器52a以及容器56a。容器56a和加热和/或冷却调节器52a以截面示出。容器56a具有盖70a。容器56a完全围绕搅拌元件装置接合。容器56a的内部形状适于在旋转操作模式下由搅拌元件装置形成的旋转体，以使容器56a的内壁102a与旋转体之间的间距最小。容器56a具有填充水平标记68。填充水平标记68a指示在操作模式下的预期填充水平。表面搅拌叶片38a的范围94a适于工作模式下的预期填充水平。驱动轴114a旋转结合地连接到旋转轴20a。驱动轴114a被构造成用于将旋转移动传递到旋转轴20a。驱动轴114a由外部驱动单元（未示出）驱动。
系统104a具有加热和/或冷却调节器52a。加热和/或冷却调节器52a布置在容器56a内。加热和/或冷却调节器52a具有径向对称的设计。加热和/或冷却调节器52a被设计为中空的圆柱体。加热和/或冷却调节器52a通过连接件72a安装在内壁102a上。至少一个连接件72a具有用于至少一种冷却和/或加热介质的至少一条供给管线和/或排放管线（未示出）。
在旋转操作模式下，搅拌元件装置被构造成用于顺时针旋转，如从上方观察时，例如如图1所示。在此，内部搅拌叶片10a和对应的内部搅拌叶片22a在用于混合的介质中产生具有平行于旋转轴线14a指向下方的流动分量的流动。在旋转操作模式下，外部搅拌叶片12a和对应的外部搅拌叶片40a在用于混合的介质中产生具有平行于旋转轴线14a指向下方的流动分量的流动。在旋转操作模式下，另外的外部搅拌叶片46a和对应的另外的外部搅拌叶片62a在用于混合的介质中产生具有平行于旋转轴线14a指向上方的流动分量的流动。
在操作状态下，外部搅拌叶片12a和至少另外的外部搅拌叶片46a在加热和/或冷却调节器52a的两个相互相对侧上绕加热和/或冷却调节器52a循环。另外的外部搅拌叶片46a绕加热和/或冷却调节器52a的外侧108a形成外接圆。外部搅拌叶片12a绕加热和/或冷却调节器52a的内侧106a形成内切圆。
图6至图11示出了本发明的另外四个示例性实施例。以下描述和图示基本上限于示例性实施例之间的差异，其中，关于相同指定的部件，特别是关于具有相同附图标记的部件，基本上也可以参考图示和/或参考其他示例性实施例，特别是图1至图5的描述。为了在示例性实施例之间进行区分，已经在图1至图5中将字母字符a作为后缀添加到示例性实施例的附图标记。在图6至图8的示例性实施例中，字母字符a已被替换为字母字符b至e。
图6示出了替代性搅拌元件装置的示意性平面图，所述搅拌元件装置具有内部搅拌叶片10b、对应的内部搅拌叶片22b、外部搅拌叶片12b、对应的外部搅拌叶片40b、另外的外部搅拌叶片46b以及对应的另外的外部搅拌叶片62b。内部搅拌叶片10b整个布置在围绕旋转轴线14b的子区域16b中，所述子区域对应于具有小于360°的扇形作为底面积的扇形圆柱18b。对应的内部搅拌叶片22b整个布置在围绕旋转轴线14b的对应的子区域24b中，所述子区域对应于具有小于360°的对应的扇形作为底面积的对应的扇形圆柱26b。外部搅拌叶片12b整个布置在围绕旋转轴线14b的另一子区域30b中，所述子区域对应于具有小于360°的扇形作为底面积的另一扇形圆柱32b。
子区域16b和另一子区域30b部分重叠。内部搅拌叶片10b和外部搅拌叶片12b不同地弯曲。外部搅拌叶片12b和对应的外部搅拌叶片40b的螺纹方向各自与另外的外部搅拌叶片46b和对应的另一搅拌叶片62b的螺纹方向相同（见图7）。外部搅拌叶片12b和对应的外部搅拌叶片40b特别是在操作安装方向的侧视图中具有右旋曲率。内部搅拌叶片10b和对应的内部搅拌叶片22b特别是在操作安装方向的侧视图中具有左旋曲率。
图8示出了另一替代性搅拌元件装置的锚固元件42c的示意性侧视图的细节。锚固元件42c具有锚固搅拌面44c，所述锚固搅拌面相对于旋转轴线14c成一定角度定向。锚固元件42c和旋转轴线14c跨越角度66c。在旋转操作模式下，锚固元件42c的下边缘110c引导锚固元件42c的上边缘112c。以这种方式，可以有利地实现搅拌元件装置的进一步改进的混合特性。优选地，锚固元件42c的整个布置在旋转轴20c一侧上的一半空间中的一部分相对于锚固元件42c的相反地布置的部分相对成角度，所述锚固元件的相反地布置的部分整个布置在与所述半空间不同的半空间上，使得在旋转操作模式下，下边缘110c在锚固元件42c的每个部分中引导上边缘112c。
图9和图10示出了另一替代性搅拌元件装置。锚固元件42d沿着其主延伸方向弯曲。锚固元件42d具有S形弯曲。锚固元件42d的曲率具有拐点116d。内部搅拌叶片10d和对应的内部搅拌叶片22d在每种情况下具有四个凹槽118d。凹槽118d在每种情况下具有内部搅拌叶片或对应的内部搅拌叶片22d的一个弯曲孔。凹槽118d周期性地布置。
图11示出了另一替代性搅拌元件装置。搅拌元件装置具有叶轮元件120e。叶轮元件120e布置在锚固元件42e的子区域中，所述子区域与旋转轴线14e最大程度地间隔开。叶轮元件120e具有板状形式。叶轮元件120e具有另一主延伸平面（未示出），所述主延伸平面垂直于锚固元件42e的主延伸平面（未示出）延伸。叶轮元件120e被设计为至少基本上三角形的金属板。叶轮元件120e连接到锚固元件42e。叶轮元件120e连接到锚固元件42e的朝向旋转轴线14e弯曲的边缘。叶轮元件120e连接到外部搅拌叶片12e。叶轮元件120e在第一侧122e处完全焊接到锚固元件42e。叶轮元件120e在第二侧124e处完全焊接到外部搅拌叶片12e。搅拌元件装置具有另一叶轮元件126e。另一叶轮元件126e布置在锚固元件42e的相对设置的边缘处。另一叶轮元件126e连接到对应的外部搅拌叶片40e。另一叶轮元件126e就其其他特性而言，具有与叶轮元件120e相同的设计，因此，在此关头将不再给出对另一叶轮元件126e的进一步描述。

Claims (18)

1.一种搅拌元件装置，所述搅拌元件装置具有至少一个内部搅拌叶片和至少一个外部搅拌叶片，所述至少一个内部搅拌叶片和所述至少一个外部搅拌叶片能够围绕共同的旋转轴线旋转，其中至少所述内部搅拌叶片相对于所述旋转轴线至少局部倾斜，其中，至少所述内部搅拌叶片整个布置在围绕所述旋转轴线的子区域中，所述子区域对应于具有小于360°的扇形作为底面积的扇形圆柱，其中所述内部搅拌叶片至少部分地形成为以所述旋转轴线为中心的螺旋桨，并且其中所述内部搅拌叶片的螺距等于或者大于所述内部搅拌叶片的平行于所旋转轴线的总范围的三倍，至少一个另外的外部搅拌叶片相比所述外部搅拌叶片在径向方向上与所述旋转轴线具有更大的间距，其特征在于，在旋转操作模式下由所述外部搅拌叶片扫过的区域和在旋转操作模式下由所述另外的外部搅拌叶片扫过的另一区域在径向上彼此间隔开，并形成中间空间，所述中间空间被构造成用于接收加热和/或冷却调节器。
2.根据权利要求1所述的搅拌元件装置，其特征在于，所述搅拌元件装置还包括至少一个对应的内部搅拌叶片，所述至少一个对应的内部搅拌叶片被设置为围绕所述旋转轴线整个布置在对应的子区域中，所述子区域对应于具有扇形作为底面积的对应的扇形圆柱，其中所述子区域和所述对应的子区域不重叠。
3.根据权利要求1或2所述的搅拌元件装置，其特征在于，所述搅拌元件装置还包括旋转轴，所述旋转轴以所述旋转轴线为中心，并且沿着所述旋转轴的纵向方向至少局部地与所述内部搅拌叶片接触。
4.根据权利要求1或2所述的搅拌元件装置，其特征在于，所述外部搅拌叶片整个布置在围绕所述旋转轴线的另一子区域中，所述另一子区域对应于具有小于360°的扇形作为底面积的另一扇形圆柱。
5.根据权利要求1或2所述的搅拌元件装置，其特征在于，所述内部搅拌叶片和所述外部搅拌叶片在至少一种旋转操作模式下具有相同的角速度。
6.根据权利要求1或2所述的搅拌元件装置，其特征在于，所述内部搅拌叶片和所述外部搅拌叶片不同地弯曲。
7.根据权利要求1或2所述的搅拌元件装置，其特征在于，至少一个表面搅拌叶片在至少一种操作状态下至少部分地布置在所述外部搅拌叶片上方。
8.根据权利要求1或2所述的搅拌元件装置，其特征在于，还包括至少一个对应的外部搅拌叶片和至少将所述外部搅拌叶片连接到所述对应的外部搅拌叶片的锚固元件，其中所述锚固元件具有锚固搅拌表面，所述锚固搅拌表面相对于所述旋转轴线定向。
9.根据权利要求8所述的搅拌元件装置，其特征在于，所述旋转轴与所述锚固元件接触并且固定地连接到所述锚固元件。
10.根据权利要求1所述的搅拌元件装置，其特征在于，沿着所述旋转轴线观察，所述外部搅拌叶片的曲率方向与所述另外的外部搅拌叶片的曲率方向相反。
11.根据权利要求1所述的搅拌元件装置，其特征在于，所述另外的外部搅拌叶片具有渐缩到一点的自由端。
12.根据权利要求1或2所述的搅拌元件装置，其特征在于，所述内部搅拌叶片具有至少一个凹槽。
13.根据权利要求8所述的搅拌元件装置，其特征在于，所述锚固元件沿着其主延伸方向弯曲。
14.根据权利要求8所述的搅拌元件装置，其特征在于，至少一个叶轮元件布置在所述锚固元件和/或所述外部搅拌叶片上。
15.根据权利要求1或2所述的搅拌元件装置，其特征在于，所述搅拌元件装置用于混合具有宽范围的粘度的介质，所述宽范围的粘度至少在200Pas以上。
16.根据权利要求1或2所述的搅拌元件装置，其特征在于，所述搅拌元件装置用于缩聚反应器。
17.一种用于反应器的搅拌系统，其特征在于，所述搅拌系统具有根据权利要求1-16中任一项所述的搅拌元件装置，和至少部分地围绕所述搅拌元件装置接合的容器。
18.一种用于反应器的搅拌系统，具有根据权利要求1所述的搅拌元件装置，并具有至少部分地围绕所述搅拌元件装置接合的容器，其特征在于，至少所述外部搅拌叶片和至少所述另外的外部搅拌叶片在至少一种操作状态下在至少两个相互不同的侧上围绕加热和/或冷却调节器循环。
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