DE102010049034A1 - Stirrer of stirring device for mixing and homogenizing flowable mediums, has tubular body, which has inlet opening and outlet opening for flowable medium, where tubular body is connected with another tubular body through wall piece - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Rührorgan eines Rührwerks zum Mischen und/oder Homogenisieren strömungsfähiger Medien mit den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung ein Rührwerk zum Mischen und/oder Homogenisieren strömungsfähiger Medien mit wenigstens zwei derartigen Rührorganen.The invention relates to a stirrer of an agitator for mixing and / or homogenizing fluid media with the features of the preamble of claim 1. Furthermore, the invention relates to an agitator for mixing and / or homogenizing fluid media with at least two such stirrers.
Rührwerke finden in den verschiedensten Anwendungsbereichen Einsatz. Als mögliche Anwendungsbereiche seien hier beispielhaft die Herstellung von Farben und Lacken oder die Herstellung von Getränken und Nahrungsmitteln genannt. Auch bei der Herstellung von Pharmaprodukten und Kosmetika bedarf es regelmäßig des Einsatzes von Rührwerken, so auch bei der Papier- und Keramikherstellung. Entsprechend dem jeweiligen Anwendungsbereich werden zum Mischen und/oder Homogenisieren der jeweiligen Stoffe verschiedene Rührwerksanordnungen eingesetzt. Bekannt sind beispielsweise Fass- und Container-Rührwerke, die in oder an dem jeweiligen Behälter angeordnet werden, oder selbsttragende Stativ-Rührwerke. Auch klein- bis großvolumige Behälter zur Lagerung oder für den Transport von Stoffmischungen können mit einem Rührwerk ausgestattet sein, um eine Entmischung während der Lagerung oder des Transports zu verhindern. Das Rührwerk wird auf das jeweilige Rührgut sowie die Form und die Größe des jeweiligen Behälters abgestimmt.Agitators are used in a wide variety of applications. Examples of possible fields of application include the production of paints and varnishes or the production of beverages and foodstuffs. Also in the production of pharmaceutical products and cosmetics it regularly requires the use of agitators, so also in the paper and ceramic production. Depending on the particular field of application, different agitator arrangements are used for mixing and / or homogenizing the respective substances. Known are, for example, drum and container stirrers, which are arranged in or on the respective container, or self-supporting tripod stirrers. Even small to large-volume containers for storage or for the transport of mixtures may be equipped with a stirrer to prevent segregation during storage or transport. The agitator is adapted to the respective material to be stirred and the shape and size of the respective container.
Rührwerke umfassen in der Regel eine elektromotorisch antreibbare Welle, mittels deren ein oder mehrere drehfest mit der Welle verbundene Rührorgane auf einer Kreisbahn bewegt werden. Eingesetzt in einen Behälter mit einem strömungsfähigen Medium werden die Rührorgane aufgrund ihrer Bewegung von dem Medium umströmt. In Abhängigkeit von der Form der Rührorgane, deren Anordnung im Behälter und der Geschwindigkeit, mit der die Rührorgane bewegt werden, stellen sich in dem Rührgut bestimmte Strömungsverhältnisse ein, die eine Durchmischung des Rührgutes bewirken.Stirrers usually comprise a motor driven shaft, by means of which one or more rotatably connected to the shaft agitators are moved on a circular path. Used in a container with a flowable medium, the stirring elements are flowed around because of their movement of the medium. Depending on the shape of the stirrers, their arrangement in the container and the speed at which the stirrers are moved, set in the mix certain flow conditions, which cause a mixing of the material to be stirred.
Aus der
Aus der
Aus der
Ausgehend vom vorstehend genannten Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Rührorgan bzw. ein Rührwerk mit solchen Rührorganen anzugeben, das insbesondere zum Mischen und/oder Homogenisieren hochviskoser strömungsfähiger Medien, wie beispielsweise Spachtelmassen, Offset-Druckfarben, Dichtungsmassen, Klebstoffe oder dergleichen, geeignet ist. Da es sich hier bei derartigen hochviskosen Produkten in der Regel um eine Suspension handelt, soll das Rührorgan bzw. das Rührwerk ferner zum Einrühren von pulverförmigen Feststoffen in Flüssigkeiten geeignet sein.Based on the above-mentioned prior art, the present invention seeks to provide an agitator or an agitator with such Rührorganen, in particular for mixing and / or homogenizing highly viscous flowable media, such as fillers, offset printing inks, sealants, adhesives or the like, is suitable. Since such high-viscosity products are generally a suspension, the agitator or agitator should also be suitable for stirring in powdered solids in liquids.
Zur Lösung der Aufgabe wird ein Rührorgan mit den Merkmalen des Anspruchs 1 sowie ein Rührwerk mit den Merkmalen des Anspruchs 7 vorgeschlagen. Vorteilhafte Weiterbildungen eines erfindungsgemäßen Rührorgans bzw. eines erfindungsgemäßen Rührwerks werden in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.To solve the problem, an agitator with the features of claim 1 and an agitator with the features of
Das Rührorgan gemäß Anspruch 1 umfasst einen Rohrkörper, der eine Eintrittsöffnung und eine Austrittsöffnung für ein strömungsfähiges Medium aufweist. Erfindungsgemäß ist der Rohrkörper über ein Wandstück mit wenigstens einem weiteren Rohrkörper verbunden, dessen Eintrittsöffnung und dessen Austrittsöffnung jeweils kleiner als die Eintrittsöffnung und die Austrittsöffnung des ersten Rohrkörpers gewählt sind. Der weitere Rohrkörper ist in Strömungsrichtung des Rührgutes hinter dem ersten Rohrkörper angeordnet, so dass dieser in Strömungsrichtung eine Verringerung des Strömungsquerschnitts bewirkt. Die Verringerung des Strömungsquerschnitts führt zu einem Anstieg der Strömungsgeschwindigkeit, wenn das Rührgut den weiteren Rührkörper passiert. Neben Rührorganen mit zwei Rührkörpern sind auch Rührorgane mit drei oder mehr hintereinander geschalteten Rührkörpern ausführbar, wobei der Strömungsquerschnitt eines nachfolgenden Rührkörpers jeweils kleiner als der Strömungsquerschnitt des vorhergehenden Rührkörpers gewählt ist. Jeder Rührkörper bildet zudem eine Eintrittsöffnung und ein Austrittsöffnung aus, welche von Seitenwänden begrenzt werden, die wiederum Kanten zur Erzeugung einer Scherwirkung besitzen. Die über die Kanten in das Rührgut eingetragenen Scherkräfte bewirken eine Zerkleinerung etwaiger sich in der Flüssigkeit gebildeter Pulveragglomerate, so dass die aus mehreren Rührkörpern bestehenden Rührorgane zu einer guten Homogenisierung des Rührgutes beitragen. Demzufolge kann bereits mit geringen Bewegungsgeschwindigkeiten der Rührorgane bzw. bei niedrigen Drehzahlen eines mit solchen Rührorganen ausgestatteten Rührwerks eine gute und damit effiziente Durchmischung sowie Homogenisierung des Rührgutes bewirkt werden.The stirring element according to claim 1 comprises a tubular body having an inlet opening and an outlet opening for a flowable medium. According to the invention, the tubular body is connected via a wall piece to at least one further tubular body, the inlet opening and the outlet opening of which are respectively selected smaller than the inlet opening and the outlet opening of the first tubular body. The further tubular body is arranged behind the first tubular body in the direction of flow of the material to be stirred, so that this causes a reduction in the flow cross-section in the flow direction. The reduction in the flow cross-section leads to an increase in the flow velocity when the stirred material passes through the further stirring body. In addition to stirrers with two stirrers and stirrers with three or more successively stirred bodies are executable, the flow cross-section of a subsequent stirring body is selected to be smaller than the flow cross-section of the previous stirring body. Each stirring body also forms an inlet opening and an outlet opening, which are bounded by side walls, which in turn have edges for generating a shearing action. The shear forces introduced into the material to be stirred via the edges cause comminution of any powder agglomerates formed in the liquid, so that the stirring elements consisting of a plurality of stirring bodies contribute to good homogenization of the material to be stirred. Consequently, a good and thus efficient mixing and homogenization of the material to be stirred can be effected even with low speeds of movement of the stirring or at low speeds of an equipped with such stirrers agitator.
Vorzugsweise dient das Wandstück, das den ersten Rohrkörper mit dem wenigstens einen weiteren Rohrkörper verbindet, als Abstandshalter. Die Eintrittsöffnung des weiteren Rohrkörpers ist demnach zur Austrittsöffnung des ersten Rohrkörpers beabstandet. Gleiches gilt in Bezug auf weitere Rohrkörper, sofern mehr als zwei Rohrkörper vorgesehen sind, wobei die Eintrittsöffnung des jeweils nachfolgenden Rohrkörpers beabstandet zur Austrittsöffnung des vorhergehenden Rohrkörpers ist. Weiterhin vorzugsweise ist der Abstand zwischen zwei Rohrkörpern umlaufend gleich groß. Alternativ kann ein Abstand gewählt werden, der über den Umfang variiert. Dies ist der Fall, wenn die Ebene der Eintrittsöffnung eines nachfolgenden Rohrkörpers geneigt zur Ebene der Austrittsöffnung des vorangehenden Rohrkörpers ausgebildet ist. Betrachtet man die Kreisbahn, entlang welcher das Rührorgan bewegbar ist, ist das verbindende Wandstück bevorzugt radial innenliegend angeordnet. Es dient somit gleichermaßen als Leitblech und wirkt zudem einem Lufteinzug entgegen. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Bewegungsgeschwindigkeit des Rührorgans hoch ist bzw. das mit einem solchen Rührorgan ausgestattete Rührwerk mit hoher Drehzahl betrieben wird, da dann die Gefahr eines Lufteinzuges besonders groß ist. Hohe Bewegungsgeschwindigkeiten können beim Dispergieren eines Pulvers in eine Flüssigkeit erforderlich sein, d. h. für gewöhnlich während einer ersten Phase des Rührvorgangs. Da das Wandstück zwischen den Rührkörpern einen unerwünschten Lufteinzug zu verhindern hilft, kann ein mit einem solchen Rührorgan ausgestattetes Rührwerk auch mit hohen Drehzahlen betrieben werden, sofern dies erforderlich sein sollte. Während einer zweiten Phase des Rührvorgangs, welche dem Homogenisieren des Rührgutes dient, kann dann die Drehzahl reduziert werden. Die beanspruchte Ausführung des Rührorgans stellt jedoch bereits bei niedrigen Drehzahlen eine gute Durchmischung und Homogenisierung des Rührgutes sicher. Das beanspruchte Rührorgan ist somit sowohl zum Mischen bzw. Dispergieren, als auch zum Homogenisieren einsetzbar. Ferner verhindern die hintereinander geschalteten Rührkörper eines Rührorgans die Bildung von Agglomeraten innerhalb einer Suspension, da mittels der Kanten der die Eintrittsöffnung begrenzenden Seitenwände eine Scherwirkung erzielbar ist, mittels welcher etwaige Agglomerate zerschlagen werden.Preferably, the wall piece connecting the first tubular body to the at least one further tubular body serves as a spacer. The inlet opening of the further tubular body is accordingly spaced from the outlet opening of the first tubular body. The same applies with regard to further tubular bodies, if more than two tubular bodies are provided, wherein the inlet opening of the respectively following tubular body is spaced from the outlet opening of the preceding tubular body. Further preferably, the distance between two tubular bodies circumferentially the same size. Alternatively, a distance may be chosen that varies over the circumference. This is the case when the plane of the inlet opening of a subsequent tubular body is inclined to the plane of the outlet opening of the preceding tubular body. If one considers the circular path along which the stirring element is movable, the connecting wall piece is preferably arranged radially inward. It thus serves equally as baffle and also counteracts an air intake. This is particularly advantageous if the speed of movement of the stirring member is high or the agitator equipped with such a stirring element is operated at high speed, since then the risk of air intake is particularly great. High speeds of movement may be required when dispersing a powder into a liquid, i. H. usually during a first phase of the stirring process. Since the wall piece between the stirrer helps to prevent unwanted air intake, a stirrer equipped with such a stirrer can also be operated at high speeds, if necessary. During a second phase of the stirring process, which serves to homogenize the material to be stirred, then the speed can be reduced. However, the claimed design of the stirring element ensures good mixing and homogenization of the material to be stirred even at low speeds. The claimed stirring element can thus be used both for mixing or dispersing and for homogenizing. Furthermore, the stirring bodies of an agitator connected one behind the other prevent the formation of agglomerates within a suspension, since by means of the edges of the side walls delimiting the inlet opening a shearing action can be achieved by means of which any agglomerates are shattered.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das Wandstück, das die Rohrkörper verbindet, Bestandteil des ersten Rohrkörpers und/oder des weiteren Rohrkörpers. Das Wandstück kann somit bereits eine Seitenwand eines Rohrkörpers ausbilden. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung bildet das Wandstück eine gemeinsame Seitenwand der über das Wandstück verbundenen Rohrkörper.According to a preferred embodiment of the invention, the wall piece that connects the tubular body, part of the first tubular body and / or the other tubular body. The wall piece can thus already form a side wall of a tubular body. According to a preferred embodiment of the invention, the wall piece forms a common side wall of the connected via the wall piece tubular body.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass der erste Rohrkörper und/oder wenigstens ein weiterer Rohrkörper eine mehreckige, vorzugsweise eine rechteckige Querschnittsform besitzen. Vorteilhafterweise sind dann die Ecken gerundet ausgebildet. Alternativ kann auch eine runde Querschnittsform gewählt werden.Furthermore, it is proposed that the first tubular body and / or at least one further tubular body have a polygonal, preferably a rectangular cross-sectional shape. Advantageously, then the corners are rounded. Alternatively, a round cross-sectional shape can also be selected.
Unabhängig von der Querschnittsform ist der Strömungsquerschnitt über die axiale Erstreckung eines Rohrkörpers vorzugsweise gleichbleibend gewählt, d. h., dass die Eintrittsöffnung eines Rohrkörpers gleich groß der Austrittsöffnung ist. Hieran schließt sich dann in Strömungsrichtung ein weiterer Rohrkörper an, dessen Strömungsquerschnitt über seine axiale Erstreckung ebenfalls gleichbleibend jedoch kleiner als der des vorhergehenden Rohrkörpers ist. Alternativ kann ein Rohrkörper auch derart ausgebildet sein, dass sich sein Strömungsquerschnitt in Strömungsrichtung verringert. In diesem Fall weist der Rohrkörper eine konisch zulaufende Form auf. Regardless of the cross-sectional shape of the flow cross-section over the axial extent of a tubular body is preferably chosen to be consistent, ie, that the inlet opening of a tubular body is the same size of the outlet opening. This is then followed in the flow direction by another tubular body whose flow cross-section is likewise constant over its axial extension but smaller than that of the preceding tubular body. Alternatively, a tubular body may also be designed such that its flow cross-section is reduced in the flow direction. In this case, the tubular body has a tapered shape.
Wird eine mehreckige, insbesondere rechteckige Querschnittsform der Rohrkörper gewählt, besitzen diese jeweils eine parallel zum Wandstück ausgerichtete Seitenwand, wobei die Seitenwände der mehreren Rohrkörper versetzt zueinander angeordnet sind. Der Versatz ist derart gewählt, dass die Seitenwand eines nachfolgenden Rohrkörpers gegenüber der eines vorhergehenden Rohrkörper in Bezug auf die Kreisbahn, entlang welcher das Rührorgan bewegt wird, nach radial innen versetzt ist. Die nach radial innen versetzte Seitenwand eines nachfolgenden Rohrkörpers bildet somit in Strömungsrichtung eine Kante aus, mittels welcher eine Scherwirkung im Rührgut erzielbar. Diese Scherwirkung unterstützt das Zerschlagen von Agglomeraten.If a polygonal, in particular rectangular, cross-sectional shape of the tubular body is selected, these each have a side wall oriented parallel to the wall piece, wherein the side walls of the plurality of tubular bodies are arranged offset from one another. The offset is selected so that the side wall of a subsequent tubular body relative to that of a preceding tubular body with respect to the circular path, along which the stirring member is moved, is offset radially inward. The radially inwardly offset side wall of a subsequent tubular body thus forms an edge in the flow direction, by means of which a shearing action in the stirring material can be achieved. This shearing action helps break up agglomerates.
Weiterhin bevorzugt besitzen die Rohrkörper jeweils zwei weitere parallele Seitenwände, wobei die Seitenwände eines nachfolgenden Rohrkörpers parallel und versetzt zu den Seitenwände eines vorhergehenden Rohrkörpers angeordnet sind. Der Versatz ist wiederum derart gewählt, dass die parallelen Seitenwände eines nachfolgenden Rohrkörpers nach innen, d. h. den Strömungsquerschnitt verkleinernd, versetzt sind. Auch diese Seitenwände bilden somit Kanten aus, welche Scherkräfte im Rührgut bewirken.Further preferably, the tubular bodies each have two further parallel side walls, wherein the side walls of a subsequent tubular body are arranged parallel and offset from the side walls of a preceding tubular body. The offset is in turn chosen such that the parallel side walls of a subsequent tubular body inwardly, d. H. reduce the flow cross-section, are offset. These side walls thus also form edges which cause shear forces in the material to be stirred.
Ferner wird ein Rührwerk zum Mischen und/oder Homogenisieren strömungsfähiger Medien mit wenigstens zwei erfindungsgemäßen Rührorganen vorgeschlagen, wobei jedes Rührorgan über einen Tragarm mit einer Nabe zur Verbindung mit einer antreibbaren Welle verbunden ist. Ein solches Rührwerk kann 2, 3 oder 4 hintereinandergeschaltete Rohrkörper umfassen. Darüber hinaus sind auch Rührorgane denkbar, die mehr als vier Rohrkörper umfassen. Die zur Verbindung einer antreibbaren Welle vorgesehenen Tragarme sind vorzugsweise im gleichen Winkelabstand zueinander und in einer gemeinsamen. Radialebene angeordnet. D. h., dass die Tragarme vorzugsweise radial verlaufen. Die Tragarme können einen runden Querschnitt besitzen oder mehreckig, beispielsweise rechteckig, zur Erzielung einer Scherwirkung ausgebildet sein.Further, an agitator for mixing and / or homogenizing fluid media is proposed with at least two Rührorganen invention, each stirring member is connected via a support arm with a hub for connection to a driven shaft. Such an agitator may comprise 2, 3 or 4 tubular bodies connected in series. In addition, stirrers are conceivable, which include more than four tubular body. The provided for connecting a driven shaft support arms are preferably at the same angular distance from each other and in a common. Radial level arranged. D. h., That the support arms preferably extend radially. The support arms may have a round cross section or be polygonal, for example rectangular, designed to achieve a shearing action.
Die Befestigung eines Rührorgans an einem Tragarm erfolgt vorzugsweise im Bereich des die Rohrkörper verbindenden Wandstücks. Dieses ist vorzugsweise derart ausgerichtet, dass es in Bezug auf eine Tangente T, welche an einer zur Bewegungskreisbahn konzentrischen Kreislinie anliegt, in einem Winkel α angestellt ist. Der Winkel α liegt vorzugsweise zwischen 5° und 25°, weiterhin vorzugsweise zwischen 10° und 20°. Dadurch ist das Rührorgan in Strömungsrichtung nach radial außen geschwenkt.The attachment of a stirring element on a support arm is preferably carried out in the region of the wall piece connecting the tubular body. This is preferably oriented in such a way that it is set at an angle α with respect to a tangent T, which bears against a circle concentric with the movement circle path. The angle α is preferably between 5 ° and 25 °, more preferably between 10 ° and 20 °. As a result, the stirring element is pivoted in the flow direction radially outward.
Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die Rührorgane gegenüber einer Radialebene E senkrecht zur Drehachse A in einem Winkel β angestellt sind. Der Winkel β liegt vorzugsweise zwischen 5° und 25°, weiterhin vorzugsweise zwischen 10° und 20°. Der Anstellwinkel β bewirkt, dass das sich in einem Behälter befindende Rührgut auch über die Höhe des Behälters eine gute Durchmischung erfährt.Furthermore, it is proposed that the stirring elements are set at a β angle with respect to a radial plane E perpendicular to the axis of rotation A. The angle β is preferably between 5 ° and 25 °, more preferably between 10 ° and 20 °. The angle of attack β causes the material to be stirred in a container to undergo thorough mixing even over the height of the container.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert. Diese zeigen:A preferred embodiment of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. These show:
Das Rührwerk der
Die über die Tragarme
Wie insbesondere aus den
Wie ferner aus
Das dargestellte Rührwerk eignet sich insbesondere zur Herstellung von Spachtelmassen, insbesondere Autospachtelmassen, welche hochviskose Suspensionen sind. Das Rührwerk ermöglicht zum einen das Einrühren des Pulvers in die Flüssigkeit, wobei in dieser Phase des Vorgangs das Rührwerk mit einer höheren Drehzahl betrieben werden kann. Während einer zweiten Phase des Rührvorgangs kann dann zur Homogenisierung des Produktes das Rührwerk mit einer geringeren Drehzahl betrieben werden, so dass der Energieaufwand verringert wird. Somit erfüllt das Rührwerk zwei Funktionen, nämlich die eines Dispergierwerks und eines Rührwerks zur Homogenisierung, dass auf dem System der Hohlkörper-Rührorgane basiert. Durch die hohe Scherwirkung der rippenartigen Rührorgane kann ferner ein Dispergieren des einzurührenden Pulvers bereits bei geringer Drehzahl des Rührwerks bewirkt werden, so dass der Energieaufwand weiter verringert und die Gefahr des Lufteinzuges gemindert wird. Für den vorstehend genannten Anwendungsbereich kann das Rührwerk der
Die Erfindung ist nicht auf die in den
Bezugszeichenliste LIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- Rohrkörperpipe body
- 22
- Eintrittsöffnunginlet opening
- 33
- Austrittsöffnungoutlet opening
- 44
- Wandstückwall piece
- 55
- weiterer Rohrkörperfurther tubular body
- 66
- Eintrittsöffnunginlet opening
- 77
- Austrittsöffnungoutlet opening
- 88th
- SeitenwandSide wall
- 99
- Eckencorners
- 1010
- SeitenwandSide wall
- 1111
- SeitenwandSide wall
- 1212
- SeitenwandSide wall
- 1313
- SeitenwandSide wall
- 1414
- SeitenwandSide wall
- 1515
- SeitenwandSide wall
- 1616
- TragarmBeam
- 1717
- Nabehub
- 1818
- Kreisbahnorbit
- 1919
- Bewegungsrichtungmovement direction
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
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