-
Die Erfindung betrifft allgemein eine in der industriellen Rührtechnik eingesetzte Rührvorrichtung und betrifft insbesondere ein Rührblatt für eine solche Rührvorrichtung.
-
In der industriellen Rührtechnik sind Rührorgane nach ihrer primären Fördertechnik klassifiziert. Es gibt beispielsweise Radialförderer und Axialförderer. Axialförderer erzeugen eine Strömung hauptsächlich parallel zur Rührwelle. Dabei hängt der erforderliche Energiebedarf zum Erzielen eines Prozessergebnisses durch das Vermischen von Flüssigkeiten oder das Suspendieren von Feststoffen vom Wirkungsgrad, nämlich dem Verhältnis von der Pumpleistung zu der Wellenleistung, des Rührorgans ab.
-
Bisherige Rührorgane weisen einfach ausgestaltete Rührblätter auf, die eine Form haben, die mit bestehenden Verfahren zur Bearbeitung und Verformung von Blechteilen realisierbar sind. Inzwischen gibt es neue Methoden zum Herstellen von Rührblättern auf der Basis numerisch gesteuerter Maschinen. Diese Methoden eröffnen ganz neue Möglichkeiten zur Gestaltung von Rührblättern.
-
Es ist die Aufgabe der Erfindung, unter Verwendung der neuen Methoden ein Rührblatt zur Verfügung zu stellen, dessen Form, wie Profilwölbung, Sehnenlänge, Blattstaffelungswinkel, Blattdicke usw., derart ist, dass der Wirkungsgrad eines Rührorgans bzw. seine aerodynamische Leistungsfähigkeit erhöht werden kann und dass das Rührorgan weniger anfällig für einen Verschleiß ist.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch das im Anspruch 1 angegebene Rührblatt gelöst. Die abhängigen Ansprüche 2 bis 5 zeigen spezielle Ausführungsformen des Rührblatts gemäß Anspruch 1. Der Anspruch 6 beschreibt eine Rührvorrichtung mit mindestens zwei erfindungsgemäßen Rührblättern und die Ansprüche 7 bis 9 zeigen spezielle Ausführungsformen der Rührvorrichtung gemäß Anspruch 6.
-
Das erfindungsgemäße Rührblatt, das insbesondere zum Einsatz in einer als Axialförderer ausgebildeten Rührvorrichtung geeignet ist, weist auf seiner gesamten Länge eine sich im Querschnitt verändernde Profilform auf, die an jedem Querschnitt eine abgerundete Vorderkante besitzt und dann in eine konvexe Druck- und Saugseite übergeht, die sich in einer stumpfen Hinterkante vereinen.
-
An der Spitze des Rührblatts sind vorzugsweise Winglets angebracht.
-
Bevorzugt basiert die Form der Querschnitte des Rührblatts auf der mathematischen Definition der NACA-Profile, wobei die Profilwölbung und die Dickenverteilung entlang der Skelettlinie gemäß einer rotationssymmetrischen Anströmung angepasst sind.
-
Die Profilform weist insbesondere eine über die Länge des Rührblatts veränderliche maximale Profildicke bezogen auf die Profillänge d/l zwischen 0,01 und 0,4, bevorzugt zwischen 0,03 und 0,2, eine Dickenrücklage bezogen auf die Profillänge xd/l zwischen 0,1 und 0,5, bevorzugt zwischen 0,2 und 0,4, eine Profilwölbung bezogen auf die Profillänge f/l zwischen 0,01 und 0,4, bevorzugt zwischen 0,05 und 0,2, und eine Wölbungsrücklage bezogen auf die Profillänge xf/l zwischen 0,1 und 0,75, bevorzugt zwischen 0,3 und 0,5, auf.
-
Die erfindungsgemäße spezielle Ausgestaltung der Profilform des Rührblatts führt, anstatt zu einem nahezu linearen Verlauf bei bisherigen Ausgestaltungen, zu einem konkaven Verlauf der (dimensionslosen) Form der spezifischen Schaufelarbeit über dem Radius. Die damit einhergehende reduzierte Belastung des Spitzenabschnitts, d. h. geringere Strömungsumlenkung an der Blattspitze, unterstützt die Wirkung des an der Blattspitze zur Unterdrückung der Druckausgleichswirbel angebrachten Winglets. Die damit erzielte stärkere Reduktion der Sekundärwirbel führt im Verein mit dem verbesserten radialen Verlauf der spezifischen Schaufelarbeit zur Strahlbündelung. Durch diese Maßnahme wird gleichzeitig die Verschleißanfälligkeit des Blattspitzenbereichs reduziert.
-
Eine Belastungszahl (cA*t/s, wobei CA der Auftriebsbeiwert, t/s das Teilungsverhältnis, t die Teilung und s die Sehnenlänge ist) ist insbesondere zwischen 0,1 und 7, bevorzugt zwischen 0,4 und 4, gewählt. Ihr Verlauf entlang des Rührblatts weist insbesondere eine logarithmische Form auf. Somit ist die Profilform so gestaltet, dass eine ablösefreie Überströmung des gesamten Rührblatts erzielt wird.
-
Weiterhin weist eine erfindungsgemäße Rührvorrichtung einen Rührbehälter und mindestens ein Rührorgan auf, wobei das Rührorgan eine Welle mit Nabe und wenigstens zwei an der Nabe angebrachte Rührblatter gemäß der Erfindung aufweist.
-
Dabei ist insbesondere eine Blattanstellung an der vorlaufenden Kante so ausgebildet, dass über den gesamten Radius eine ideale Anströmung gewährleistet ist.
-
Das Rührblatt geht insbesondere so in eine Nabe der Rührvorrichtung über, dass die Steigung an der Anbindung zwischen 0,5 und 5 liegt. Der Radius der Nabe beträgt insbesondere unter 20%, bevorzugt unter 12%, des Durchmessers eines Rührorgans der Rührvorrichtung. Durch Wahl einer solchen speziellen Nabenform wird eine axialfördernde Wirkung über einen möglichst großen Bereich des Rührblatts erzielt.
-
Die angegebenen und weitere Merkmale und Einzelheiten der Erfindung werden einem Fachmann auf dem Gebiet aus der folgenden detaillierten Beschreibung und der beigefügten Zeichnung klarer werden, die Merkmale der vorliegenden Erfindung anhand eines Beispiels darstellt und wobei:
-
1 eine Geometrie eines Profils eines Rührblatts zeigt.
-
Im Folgenden wird die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung detailliert erklärt.
-
Die 1 zeigt die Geometrie eines Profils eines erfindungsgemäßen Rührblatts in einem xy-Koordinatensystem. Wie es in der 1 angegeben ist, ist dabei eine Dickenrücklage mit xd, eine Wölbungsrücklage mit xf, eine Profillänge mit l, eine maximale Profildicke mit d und eine Profilwölbung mit f bezeichnet.
-
Das Rührblatt gemäß der 1 weist auf seiner gesamten Länge l eine sich ändernde Profildicke auf. Über den Radius weist das Rührblatt unterschiedliche Querschnitte gemäß 1 auf, wobei jeder Querschnitt eine abgerundete Vorderkante besitzt und dann in eine konvexe Druck- und Saugseite übergeht, die sich in einer stumpfen Hinterkante vereinen.
-
Es ist anzumerken, dass an der Spitze des Rührblatts vorzugsweise Winglets angebracht sind.
-
Die in 1 dargestellten Größen sind für die Eigenschaften eines Profils ausschlaggebend, weshalb NACH-Profile anhand dieser Größen beschrieben werden. Die Form der Querschnitte des Rührblatts basiert jeweils auf der mathematischen Definition der NACH-Profile. Allerdings sind sie nicht auf bereits existierende NACH-Profile zurückzuführen, sondern erfindungsgemäß sind die Profilwölbung und die Dickenverteilung entlang der Skelettlinie gemäß ihrer strömungstechnischen Aufgabe als Axialförderer ausgelegt.
-
Die Profilform des Rührblatts der Erfindung weist insbesondere eine über die Länge des Rührblatts veränderliche maximale Profildicke bezogen auf die Profillänge d/l zwischen 0,01 und 0,4, bevorzugt zwischen 0,03 und 0,2, eine Dickenrücklage bezogen auf die Profillänge xd/l zwischen 0,1 und 0,5, bevorzugt zwischen 0,2 und 0,4, eine Profilwölbung bezogen auf die Profillänge f/l zwischen 0,01 und 0,4, bevorzugt zwischen 0,05 und 0,2, und eine Wölbungsrücklage bezogen auf die Profillänge xf/l zwischen 0,1 und 0,75, bevorzugt zwischen 0,3 und 0,5, auf.
-
Anstatt zu einem nahezu linearen Verlauf bei bisherigen Ausgestaltungen, führt diese spezielle Profilform des Rührblatts der Erfindung zu einem konkaven Verlauf der (dimensionslosen) Form der spezifischen Schaufelarbeit über dem Radius. Damit wird die Belastung des Spitzenabschnitts reduziert, d. h. es erfolgt eine geringere Strömungsumlenkung an der Blattspitze. Dies unterstützt die Wirkung des an der Blattspitze zur Unterdrückung der Druckausgleichswirbel angebrachten Winglets. Damit wird eine stärkere Reduktion der Sekundärwirbel erreicht und dies führt zusammen mit dem verbesserten radialen Verlauf der spezifischen Schaufelarbeit zur Strahlbündelung. Dadurch wird auch gleichzeitig die Verschleißanfälligkeit des Blattspitzenbereichs reduziert.
-
Weiterhin ist eine Belastungszahl (cA*t/s, wobei CA der Auftriebsbeiwert, t/s das Teilungsverhältnis, t die Teilung und s die Sehnenlänge ist) insbesondere zwischen 0,1 und 7, bevorzugt zwischen 0,4 und 4, gewählt. Ihr Verlauf entlang des Rührblatts weist insbesondere eine logarithmische Form auf. Die Profilform ist somit so gestaltet, dass eine ablösefreie Überströmung des gesamten Rührblatts erzielt wird.
-
Ein Rührblatt mit einer Profilform, wie sie in 1 gezeigt und vorangehend beschrieben ist, wird insbesondere bei einer als Axialförderer ausgebildeten Rührvorrichtung eingesetzt, die einen Rührbehälter und mindestens ein Rührorgan aufweist, wobei das Rührorgan eine Welle mit Nabe und wenigstens zwei an der Nabe angebrachte Rührblätter aufweist.
-
Zur Verbesserung der Rührvorrichtung ist eine Blattanstellung an der vorlaufenden Kante so gestaltet, dass über den gesamten Radius eine ideale Anströmung gewährleistet ist.
-
Das Rührblatt soll insbesondere so in eine Nabe der Rührvorrichtung übergehen, dass die Steigung an der Anbindung zwischen 0,5 und 5 liegt. Der Radius der Nabe beträgt insbesondere unter 20%, bevorzugt unter 12%, des Durchmessers eines Rührorgans der Rührvorrichtung. Durch die Wahl einer solchen speziellen Nabenform wird eine axialfördernde Wirkung über einen möglichst großen Bereich des Rührblatts erzielt.
-
Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Rührblatts gemäß der Erfindung kann eine axiale Förderung mit stark gebündeltem Strahl und entsprechender Reichweite erzielt werden. Der Wirkungsgrad als das Verhältnis von Pumpleistung zu Wellenleistung eines Rührorgans kann gegenüber dem Stand der Technik um 10–20% erhöht werden. Zusätzlich zur verbesserten aerodynamischen Leistungsfähigkeit des Rührblatts der Erfindung wird erfindungsgemäß die Verschleißanfälligkeit des Rührblatts reduziert.
-
Beim Einsatz des erfindungsgemäßen Rührblatts in einer Rührvorrichtung kann somit eine wirkungsstarke Rührvorrichtung zur Verfügung gestellt werden. Diese Wirkung kann noch weiter verbessert werden, indem die Vorrichtung selbst speziell ausgebildet wird.
