-
Stand der Technik
-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren, bei welchem ein mittelviskoses bis hochviskoses Fluid und/oder eine mittelviskose bis hochviskose Suspension mittels einer Rührorganvorrichtung, welche über eine Antriebswelle angetrieben wird, durchmischt wird, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, sowie eine Rührorganvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 10.
-
Aus dem Stand der Technik ist bereits eine Vielzahl von Verfahren beziehungsweise Rührorganvorrichtungen zur Durchmischung von mittelviskosen bis hochviskosen Fluiden und/oder Suspensionen bekannt. Beispielsweise wird in der
DE 25 57 979 C2 eine Rührvorrichtung mit zwei äußeren Rührelementen verwendet, welche mit einer Antriebswelle verbunden sind, wobei zwischen den äußeren Rührelementen und der Antriebswelle jeweils ein inneres Rührelement angeordnet ist, welches dazu vorgesehen ist, eine aufwärts oder abwärts gerichtete Strömung in Axialrichtung der Antriebswelle zu erzeugen. Die inneren Rührelemente sind dabei in einem Anstellwinkel schräg zu einer Drehebene angeordnet. Ähnliche Anordnungen von Rührelementen sind zudem beispielsweise aus den Druckschriften
CH 593 711 A4 ,
CN 204 768 523 U ,
DE 603 17 772 T2 ,
DE 10 2007 054 428 A1 ,
EP 0 063 171 A2 oder
JP 44 32 438 B2 bekannt, wobei eine Geometrie und/oder ein Anstellwinkel der inneren Rührelemente auf verschiedenste Art und Weise verändert und weiterentwickelt wurde. Allen vorgenannten Veröffentlichungen ist jedoch gemein, dass eine Strömung in Axialrichtung mittels innerer Rührelemente erzeugt oder verstärkt werden soll, was zwangsläufig mit erhöhten Strömungswiderständen im Nahbereich der Antriebswelle und somit einem erhöhten Leistungsbedarf zur Drehmomenterzeugung einhergeht.
-
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, ein gattungsgemäßes Verfahren sowie eine gattungsgemäße Rührorganvorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Effizienz bereitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Patentansprüche 1 und 10 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
-
Vorteile der Erfindung
-
Die Erfindung geht aus von einem Verfahren, bei welchem ein mittelviskoses bis hochviskoses Fluid und/oder eine mittelviskose bis hochviskose Suspension, insbesondere eine mittelviskose bis hochviskose Paste, mittels einer Rührorganvorrichtung, welche über eine Antriebswelle angetrieben wird, durchmischt wird.
-
Es wird vorgeschlagen, dass das Fluid und/oder die Suspension mittels eines wandgängigen Rührblatts der Rührorganvorrichtung in eine mehrdimensionale Strömung versetzt wird und ein Strömungswiderstand entlang einer Wellenrichtung in einem Wellennahbereich minimiert wird.
-
Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft ein besonders effizientes Verfahren zur Durchmischung mittelviskoser bis hochviskoser Fluide und/oder Suspensionen bereitgestellt werden. Insbesondere kann vorteilhaft ein besonders energieeffizientes Verfahren bereitgestellt werden, indem durch die Minimierung des Strömungswiderstands entlang der Wellenrichtung in dem Wellennahbereich eine zu dem Antrieb der Rührorganvorrichtung benötigte elektrische Leistung bei zumindest gleichbleibender, insbesondere verbesserter Durchmischungsrate, verringert werden kann. Durch die gesteigerte Energieeffizienz kann, insbesondere bei einer Durchmischung hochviskoser Fluide und/oder Suspensionen, welche beispielsweise bei der Kunststoffherstellung anfallen, besonders vorteilhaft eine hohe Kostenersparnis erreicht werden. Experimentelle Untersuchungen der Anmelderin lieferten zudem Ergebnisse, welche in Anbetracht des Stands der Technik als völlig überraschend angesehen werden können: So konnte, entgegen bisheriger Annahmen, gezeigt werden, dass bei einem Verzicht auf innere Rührblätter, neben den vorgenannten energetischen Vorteilen, besonders vorteilhaft auch eine Durchmischungsrate des Fluids und/oder der Suspension in Axialrichtung signifikant verbessert werden kann. Insofern stellt die vorliegende Erfindung eine völlige Abkehr von der Herangehensweise bisheriger Verfahren beziehungsweise der Ausgestaltung bisheriger Rührorganvorrichtungen zur Durchmischung mittelviskoser bis hochviskoser Fluide und/oder Suspensionen dar.
-
Das Verfahren und/oder die Rührorganvorrichtung ist für eine Durchmischung von mittelviskosen bis hochviskosen Fluiden und/oder Suspensionen mit einer dynamischen Viskosität von vorzugsweise zumindest 500 mPa s, insbesondere von zumindest 1.000 mPa s, vorteilhaft von zumindest 10.000 mPa s, besonders vorteilhaft von zumindest 20.000 mPa s, vorzugsweise von zumindest 40.000 mPa s und besonders bevorzugt von zumindest 50.000 mPa s vorgesehen.
-
Die Antriebswelle der Rührorganvorrichtung ist mit einer Antriebseinheit, welche beispielsweise einen Elektromotor zu einer Erzeugung eines Antriebsmoments, ein Kupplungs- und/oder Getriebeelement zu einer Übertragung des Antriebsmoments und weitere Elemente umfassen kann, verbindbar. Die Antriebseinheit kann Teil der Rührorganvorrichtung sein. Vorzugsweise ist die Antriebswelle der Rührorganvorrichtung mit einer Vielzahl unterschiedlicher externer Antriebseinheiten verbindbar.
-
Das wandgängige Rührblatt weist zumindest einen äußeren Teilbereich auf, welcher in einem Betriebszustand der Rührorganvorrichtung, mittels eines über die Antriebswelle bereitgestellten Antriebsmoments, auf einer Bewegungsbahn in einem Nahbereich einer Innenwandung, insbesondere einer Seitenwandung, eines Rührbehälters, in welchem das zu durchmischende Fluid und/oder die zu durchmischende Suspension angeordnet ist, bewegbar ist. Ein maximaler Abstand des Teilbereichs des wandgängigen Rührblatts zu der Innenwandung, insbesondere zu der Seitenwandung, des Rührbehälters entspricht dabei bevorzugt höchstens 10 %, vorzugsweise höchstens 8 % und besonders bevorzugt höchstens 5 % eines Durchmessers des Rührbehälters. Die Bewegungsbahn des Teilbereichs des wandgängigen Rührblatts ist insbesondere wenigstens im Wesentlichen parallel zu der Wandung, insbesondere zu der Seitenwandung, des Rührbehälters ausgerichtet und verläuft insbesondere in einem Nahbereich der Wandung, insbesondere der Seitenwandung, des Rührbehälters.
-
Die mehrdimensionale Strömung weist zumindest zwei Strömungskomponenten auf, welche in zueinander verschiedenen Raumrichtungen orientiert sind. Die mehrdimensionale Strömung weist zumindest eine axiale Strömungskomponente auf, welche zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckung der Antriebswelle orientiert ist. Zusätzlich zu der axialen Strömungskomponente kann die mehrdimensionale Strömung zumindest eine radiale Strömungskomponente, welche zu der axialen Strömungskomponente zumindest im Wesentlichen senkrecht orientiert ist, und/oder zumindest eine tangentiale Strömungskomponente, welche sowohl zu der axialen als auch zu der radialen Strömungskomponente zumindest im Wesentlichen senkrecht orientiert ist, aufweisen. Bevorzugt sind die Strömungskomponenten zueinander in einem zumindest im Wesentlichen senkrechten Winkel orientiert, welcher vorzugsweise von einem Winkel von 90° um einen Betrag von weniger als 8°, vorzugsweise weniger als 5° und besonders bevorzugt weniger als 2° abweicht. Die Wellenrichtung ist vorzugsweise zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Haupterstreckung der Antriebswelle orientiert, und weicht von einer Richtung der Haupterstreckung vorzugsweise um einen Winkel von maximal 8°, vorzugsweise um maximal 5° und besonders bevorzugt um maximal 2° ab. Unter einer „Haupterstreckung“ eines Objekts soll dabei eine längste Kante eines kleinsten geometrischen Quaders verstanden werden, welcher das Objekt gerade noch vollständig umschließt. Der Wellennahbereich erstreckt sich vorzugsweise über einen Bereich eines gedachten Zylinders, dessen Haupterstreckung im Wesentlichen parallel zu der Haupterstreckung der Antriebswelle verläuft und dessen Radius zumindest 10 %, vorteilhaft zumindest 20 %, vorzugsweise zumindest 30 % und besonders bevorzugt zumindest 40 % eines Radius des Rührbehälters entspricht.
-
Ferner wird vorgeschlagen, dass die mehrdimensionale Strömung des Fluids und/oder der Suspension zumindest teilweise mittels zumindest eines entlang der Antriebswelle versetzt angeordneten, weiteren wandgängigen Rührblatts der Rührorganvorrichtung erzeugt wird. Hierdurch kann vorteilhaft eine besonders gleichmäßige Durchmischung des mittelviskosen bis hochviskosen Fluids und/oder der mittelviskosen bis hochviskosen Suspension erreicht werden. Für Anwendungen mit großen Volumina an zu durchmischenden mittelviskosen bis hochviskosen Fluiden und/oder der mittelviskosen bis hochviskosen Suspensionen ist denkbar, dass eine mehrdimensionale Strömung mittels einer Vielzahl von wandgängigen Rührblättern der Rührorganvorrichtung erzeugt wird, welche jeweils entlang der Antriebswelle jeweils zueinander versetzt angeordnet sind.
-
Zudem wird vorgeschlagen, dass das weitere wandgängige Rührblatt bezogen auf eine Umfangsrichtung der Antriebswelle winkelversetzt zu dem wandgängigen Rührblatt angetrieben wird. Hierdurch kann vorteilhaft eine besonders gleichmäßige Durchmischung des mittelviskosen bis hochviskosen Fluids und/oder der mittelviskosen bis hochviskosen Suspension erreicht werden. Zudem kann vorteilhaft eine Stabilität der Antriebswelle erhöht werden.
-
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass in Blickrichtung entlang der Antriebswelle eine Mehrzahl von zumindest vier wandgängigen Rührblättern gleichzeitig angetrieben wird, wobei die Rührblätter in Umfangsrichtung der Antriebswelle zueinander jeweils um einen Winkel entsprechend eines Quotienten aus 360° und einer Anzahl der Rührblätter versetzt angetrieben werden. Im Falle von genau vier wandgängigen Rührblättern, welche gleichzeitig angetrieben werden, sind diese entsprechend jeweils in Umfangsrichtung der Antriebswelle zueinander versetzt angeordnet. Hierdurch kann vorteilhaft eine besonders gleichmäßige Durchmischung des mittelviskosen bis hochviskosen Fluids und/oder der mittelviskosen bis hochviskosen Suspension in Umfangsrichtung der Antriebswelle erzielt werden.
-
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Rührblatt unter einem spitzen Anstellwinkel gegenüber einer zur Antriebswelle senkrechten Ebene angetrieben wird. Durch eine derartige Ausgestaltung kann vorteilhaft eine Durchmischung des mittelviskosen bis hochviskosen Fluids und/oder der mittelviskosen bis hochviskosen Suspension in Umfangsrichtung der Antriebswelle weiter verbessert werden. Der spitze Anstellwinkel kann hierbei ein Winkel von höchstens 80°, insbesondere von maximal 70°, besonders vorteilhaft von höchstens 60° und besonders bevorzugt zwischen 40° und 50° sein. Vorzugsweise wird das Rührblatt in einem spitzen Anstellwinkel von zumindest im Wesentlichen 45° zu der zur Antriebswelle senkrechten Ebene bewegt.
-
Zudem wird vorgeschlagen, dass die mehrdimensionale Strömung des Fluids und/oder der Suspension zumindest teilweise mittels zumindest eines entlang der Antriebswelle betrachtet auf gleicher Höhe angeordneten, dem wandgängigen Rührblatt gegenüberliegenden wandgängigen Gegenrührblatt erzeugt wird. Hierdurch kann vorteilhaft eine Durchmischung des Fluids und/oder der Suspension in radialer und/oder tangentialer Strömungsrichtung verbessert und ein besonders gleichmäßiger und stabiler Antrieb durch die Antriebswelle erreicht werden. In einer vorteilhaften Ausgestaltung wird das wandgängige Gegenrührblatt unter einem weiteren spitzen Anstellwinkel gegenüber der zur Antriebswelle senkrechten Ebene angetrieben. Vorzugsweise entspricht ein Betrag des weiteren spitzen Anstellwinkels im Wesentlichen dem Betrag des spitzen Anstellwinkels des wandgängigen Rührblatts gegenüber der zur Antriebswelle senkrechten Ebene. Vorzugsweise weisen das wandgängige Rührblatt und das wandgängige Gegenrührblatt eine zueinander im Wesentlichen identische Geometrie und zueinander im Wesentlichen identische Maße auf. Vorzugsweise sind das wandgängige Rührblatt und das weitere wandgängige Rührblatt durch eine Drehung um 180° in Umfangsrichtung der Antriebswelle ineinander überführbar.
-
Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass ein Antriebsmoment von der Antriebswelle auf das Rührblatt mittels eines Verbindungselements der Rührorganvorrichtung übertragen wird, dessen, insbesondere im Wesentlichen ovaler, vorzugsweise kreisförmiger, Querschnitt den Strömungswiderstand entlang der Wellenrichtung in dem Wellennahbereich minimiert. Durch eine Verwendung eines Verbindungselements, dessen Außenkontur aufgrund seines ovalen, insbesondere kreisförmigen Querschnitts den Strömungswiderstand entlang der Wellenrichtung in dem Wellennahbereich minimiert, kann vorteilhaft ein besonders energieeffizientes Verfahren zur Durchmischung von mittelviskosen bis hochviskosen Fluiden und/oder Suspensionen bereitgestellt werden. Zugleich kann eine zuverlässige Übertragung des Antriebsmoments von der Antriebswelle auf das zumindest eine wandgängige Rührblatt erreicht werden.
-
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Verbindungselement, bedingt durch den minimierten Strömungswiderstand, mit einem Anteil von kleiner als 10 %, vorzugsweise von weniger als 5 % des von der Antriebswelle auf das wandgängige Rührblatt übertragenen Antriebsmoments bewegt wird. Hierdurch kann ein besonders effizientes Verfahren zur Durchmischung von mittelviskosen bis hochviskosen Fluiden und/oder Suspensionen bereitgestellt werden. Insbesondere zur Durchmischung von hochviskosen Fluiden und/oder Suspensionen, mit einer dynamischen Viskosität von 50.000 mPa s oder mehr, kann ein Energieaufwand, zur Erzeugung eines für die Durchmischung erforderlichen Antriebsmoments, besonders vorteilhaft reduziert und somit eine signifikante Kostenersparnis erreicht werden.
-
Zudem wird vorgeschlagen, dass eine bodennahe Schicht des Fluids und/oder der Suspension mittels eines Bodenrührblatts der Rührorganvorrichtung in eine Strömung versetzt wird. Hierdurch kann vorteilhaft eine besonders gleichmäßige Durchmischung auch in der bodennahen Schicht des Fluids und/oder der Suspension erreicht werden. Zudem kann einer in vielen Anwendungsfällen unerwünschten Sedimentation von in dem Fluid zu suspendierenden und/oder in der Suspension suspendierten Partikeln vorteilhaft entgegengewirkt werden. Vorzugsweise umfasst die bodennahe Schicht des Fluids und/oder der Suspension eine Teilmenge des Fluids und/oder der Suspension, welche ausgehend von einem Rührbehälterboden eines Rührbehälters zumindest 15 % eines Gesamtfassungsvolumens des Rührbehälters einnimmt.
-
Die Erfindung geht ferner aus von einer Rührorganvorrichtung, welche zur Durchmischung eines mittelviskosen bis hochviskosen Fluids und/oder einer mittelviskosen bis hochviskosen Suspension vorgesehen ist, umfassend zumindest ein wandgängiges Rührblatt, eine Antriebswelle und ein Verbindungselement, welches das Rührblatt mit der Antriebswelle verbindet.
-
Es wird vorgeschlagen, dass das Verbindungselement eine Außenkontur aufweist, welche dazu vorgesehen ist, einen Strömungswiderstand einer in einem Betriebszustand durch das Rührblatt erzeugten mehrdimensionalen Strömung des Fluids und/oder der Suspension entlang einer Wellenrichtung und in einem Wellennahbereich zu minimieren. Hierdurch kann vorteilhaft eine Rührorganvorrichtung mit einer besonders hohen Energieeffizienz bereitgestellt werden. Das Verbindungselement könnte stoffschlüssig, beispielsweise mittels einer Schweiß- und/oder Löt- und/oder Klebeverbindung mit der Antriebswelle verbunden sein. Vorzugsweise ist das Verbindungselement über eine form- und/oder kraftschlüssige Verbindung, insbesondere über eine Welle-Nabe-Verbindung, mit der Antriebswelle verbunden. Das wandgängige Rührblatt könnte einstückig mit dem Verbindungselement ausgebildet sein. Unter „einstückig“ soll zumindest stoffschlüssig verbunden, wie beispielsweise durch einen Schweißprozess und/oder Klebeprozess usw., und besonders vorteilhaft angeformt verstanden werden, wie durch die Herstellung aus einem Guss und/oder durch die Herstellung in einem Ein- oder Mehrkomponentenspritzverfahren. Vorzugsweise ist das wandgängige Rührblatt form- und/oder kraftschlüssig, beispielsweise über eine Steckverbindung, eine Schraubverbindung oder dergleichen, mit dem Verbindungselement verbunden.
-
Unter „vorgesehen“ soll speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt.
-
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Verbindungselement einen zumindest im Wesentlichen ovalen, vorzugsweise kreisförmigen, Querschnitt aufweist. Hierdurch kann vorteilhaft der Strömungswiderstand entlang der Wellenrichtung in dem Wellennahbereich mit besonders einfachen technischen Mitteln minimiert werden. Zugleich kann vorteilhaft eine zuverlässige Übertragung eines Antriebsmoments von der Antriebswelle auf das zumindest eine wandgängige Rührblatt erreicht werden. Das Verbindungselement könnte entlang seiner Haupterstreckung zumindest eine Querschnittsveränderung, etwa eine Querschnittsverjüngung und/oder eine Veränderung der Form des Querschnitts, beispielsweise einen Übergang von einem ovalen Querschnitt zu einem kreisförmigen Querschnitt oder dergleichen, aufweisen. Vorzugsweise sind eine Form und ein Flächeninhalt des Querschnitts des Verbindungselements entlang der Haupterstreckung des Verbindungselements zumindest im Wesentlichen konstant. Hierdurch kann vorteilhaft ein Herstellungsprozess vereinfacht und somit eine Kostenersparnis erreicht werden.
-
Zudem wird ein Rührsystem mit einem Rührbehälter und mit einer Rührorganvorrichtung vorgeschlagen, wobei das wandgängige Rührblatt innerhalb des Rührbehälters zumindest teilweise in einem Nahbereich einer Innenwandung des Rührbehälters bewegbar angeordnet ist. Hierdurch kann vorteilhaft ein besonders effizientes und zuverlässiges Rührsystem mit vorteilhaften Strömungseigenschaften bereitgestellt werden.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Rührorganvorrichtung sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können das erfindungsgemäße Verfahren sowie die erfindungsgemäße Rührorganvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten sowie Verfahrensschritten abweichende Anzahl aufweisen.
-
Zeichnungen
-
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
-
Es zeigen:
- 1 ein Rührsystem mit einem Rührbehälter und einer in dem Rührbehälter angeordneten Rührorganvorrichtung,
- 2 die Rührorganvorrichtung in Blickrichtung entlang einer Antriebswelle der Rührorganvorrichtung,
- 3 ein wandgängiges Rührblatt der Rührorganvorrichtung und
- 4 ein schematisches Fließbild zu einem Verfahren, bei welchem ein mittelviskoses bis hochviskoses Fluid und/oder eine mittelviskose bis hochviskose Suspension mittels einer Rührorganvorrichtung durchmischt wird.
-
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
-
1 zeigt ein Rührsystem 40. Das Rührsystem 40 umfasst einen Rührbehälter 42 und eine Rührorganvorrichtung 10. Das Rührsystem 40 umfasst eine Antriebseinheit 52. Die Antriebseinheit 52 ist dazu vorgesehen, ein Antriebsmoment bereitzustellen und auf eine Antriebswelle 12 der Rührorganvorrichtung 10 zu übertragen.
-
Die Rührorganvorrichtung 10 ist zur Durchmischung eines mittelviskosen bis hochviskosen Fluids und/oder einer mittelviskosen bis hochviskosen Suspension vorgesehen. Die Rührorganvorrichtung 10 umfasst die Antriebswelle 12 und ein wandgängiges Rührblatt 14. Die Rührorganvorrichtung 10 umfasst ein Verbindungselement 34, welches das wandgängige Rührblatt 14 mit der Antriebswelle 12 verbindet. Das wandgängige Rührblatt 14 ist innerhalb des Rührbehälters 42 zumindest teilweise in einem Nahbereich 44 einer Innenwandung 46 des Rührbehälters 42 bewegbar angeordnet. In einem Betriebszustand der Rührorganvorrichtung 10 ist das wandgängige Rührblatt 14 in einer Umfangsrichtung 22 um die Antriebswelle 12 bewegbar.
-
Das Verbindungselement 34 weist eine Außenkontur 38 auf. Die Außenkontur 38 ist dazu vorgesehen, einen Strömungswiderstand einer in einem Betriebszustand durch das Rührblatt 14 erzeugten mehrdimensionalen Strömung (nicht dargestellt) des Fluids und/oder der Suspension entlang einer Wellenrichtung 16 in einem Wellennahbereich 18 zu minimieren. Das Verbindungselement 34 weist einen zumindest im Wesentlichen ovalen Querschnitt 56 auf. Vorliegend ist der Querschnitt des Verbindungselements 34 im Wesentlichen kreisförmig.
-
Die Rührorganvorrichtung 10 umfasst ein weiteres wandgängiges Rührblatt 20. Das weitere wandgängige Rührblatt 20 ist entlang der Antriebswelle 12 versetzt zu dem wandgängigen Rührblatt 14 angeordnet. Die Rührorganvorrichtung 10 umfasst ein weiteres Verbindungselement 48, welches das weitere wandgängige Rührblatt 20 mit der Antriebswelle 12 verbindet. In dem Betriebszustand der Rührorganvorrichtung 10 ist das weitere wandgängige Rührblatt 20 bezogen auf eine Umfangsrichtung 22 der Antriebswelle winkelversetzt zu dem wandgängigen Rührblatt 14 antreibbar.
-
Die Rührorganvorrichtung 10 umfasst ein wandgängiges Gegenrührblatt 24. Das wandgängige Gegenrührblatt 24 ist entlang der Antriebswelle 12 betrachtet auf gleicher Höhe gegenüberliegend zu dem wandgängigen Rührblatt 14 angeordnet. Das wandgängige Gegenrührblatt 24 ist mittels eines weiteren Verbindungselements 50 der Rührorganvorrichtung 10 mit der Antriebswelle 12 verbunden.
-
Die Rührorganvorrichtung 10 umfasst ein weiteres wandgängiges Gegenrührblatt 26. Das weitere wandgängige Gegenrührblatt 26 ist entlang der Antriebswelle 12 betrachtet auf gleicher Höhe gegenüberliegend zu dem weiteren wandgängigen Rührblatt 20 angeordnet. Das weitere wandgängige Gegenrührblatt 24 ist mittels eines weiteren Verbindungselements 54 der Rührorganvorrichtung 10 mit der Antriebswelle 12 verbunden.
-
Das wandgängige Rührblatt 14, das weitere wandgängige Rührblatt 20, das wandgängige Gegenrührblatt 24 und das weitere wandgängige Gegenrührblatt 26 weisen eine zueinander im Wesentlichen identische Geometrie und zueinander im Wesentlichen identische Abmessungen auf.
-
Die weiteren Verbindungselemente 48, 50, 54 weisen jeweils eine Geometrie und Abmessung auf, welche zu dem Verbindungselement 34 im Wesentlichen identisch ist, und sind ebenfalls dazu vorgesehen, einen Strömungswiderstand des Fluids und/oder der Suspension entlang der Wellenrichtung 16 in einem Wellennahbereich 18 zu minimieren.
-
Die Rührorganvorrichtung 10 umfasst ein Bodenrührblatt 36. Das Bodenrührblatt 36 ist mit der Antriebswelle 12 verbunden und dazu vorgesehen, eine bodennahe Schicht des Fluids und/oder der Suspension in eine Strömung zu versetzen.
-
2 zeigt eine schematische Darstellung der Rührorganvorrichtung 10 in einer Blickrichtung entlang der Antriebswelle 12. Die Rührorganvorrichtung 10 weist eine Mehrzahl von wandgängigen Rührblättern 14, 20, 24, 26 auf, welche in Umfangsrichtung 22 der Antriebswelle 12 zueinander jeweils um einen Winkel 28 versetzt angeordnet sind. Der Winkel 28 entspricht einem Quotienten aus 360° und einer Anzahl der Rührblätter. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Rührorganvorrichtung 10 eine Anzahl von genau vier wandgängigen Rührblättern auf, und zwar das wandgängige Rührblatt 14, das weitere wandgängige Rührblatt 20, das wandgängige Gegenrührblatt 24 und das weitere wandgängige Gegenrührblatt 26, sodass der Winkel 28 vorliegend einem Winkel von 90° entspricht.
-
3 zeigt eine schematische Teilansicht der Rührorganvorrichtung 10 mit Blickrichtung auf das wandgängige Rührblatt 14 entlang einer zu der Antriebswelle 12 senkrechten Ebene 32. Das Rührblatt 14 ist unter einem spitzen Anstellwinkel 30 gegenüber der zur Antriebswelle 12 senkrechten Ebene 32 angeordnet. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel entspricht der spitze Anstellwinkel 30 einem Winkel von 45°. Das wandgängige Gegenrührblatt 24 ist unter einem weiteren spitzen Anstellwinkel 64 gegenüber der zur Antriebswelle 12 senkrechten Ebene 32 angeordnet. Der weitere spitze Anstellwinkel 64 ist identisch zu dem spitzen Anstellwinkel 30 und hat vorliegend ebenfalls einen Betrag von 45°.
-
4 zeigt ein schematisches Fließbild eines Verfahrens, bei welchem ein mittelviskoses bis hochviskoses Fluid und/oder eine mittelviskose bis hochviskose Suspension mittels der Rührorganvorrichtung 10, welche über die Antriebswelle 12 angetrieben wird, durchmischt wird. In einem ersten Verfahrensschritt 58 wird der Rührbehälter 42 mit dem zu durchmischenden mittelviskosen bis hochviskosen Fluid und/oder der zu durchmischenden mittelviskosen bis hochviskosen Suspension befüllt. In einem weiteren Verfahrensschritt 60 wird die Rührorganvorrichtung 10 in dem Rührbehälter 42 angeordnet. In einem weiteren Verfahrensschritt 62 wird die Rührorganvorrichtung 10 in Betrieb genommen. Ein von der Antriebseinheit 52 bereitgestelltes Antriebsmoment wird auf die Antriebswelle 12 übertragen und versetzt diese zu dem Antrieb der Rührorganvorrichtung 10 in eine Drehbewegung in Umfangsrichtung 22. Das Antriebsmoment wird von der Antriebswelle 12 mittels des Verbindungselements 34 der Rührorganvorrichtung 10 auf das wandgängige Rührblatt 14 übertragen und versetzt dieses in eine Drehbewegung in Umfangsrichtung 22. Das Rührblatt 14 wird unter dem spitzen Anstellwinkel 30 gegenüber der zur Antriebswelle 12 senkrechten Ebene 32 angetrieben. Dabei wird das Fluid und/oder die Suspension in eine mehrdimensionale Strömung versetzt. Ein Strömungswiderstand der mehrdimensionalen Strömung wird dabei entlang der Wellenrichtung 16 in dem Wellennahbereich 18 minimiert. Der Strömungswiderstand entlang der Wellenrichtung 16 in dem Wellennahbereich 18 wird dabei aufgrund des kreisförmigen Querschnitts 56 des Verbindungselements 34 minimiert. Das Verbindungselement 34 wird, bedingt durch den minimierten Strömungswiderstand, mit einem Anteil von kleiner als 5 % des von der Antriebswelle auf das wandgängige Rührblatt 14 übertragenen Antriebsmoments angetrieben. Die mehrdimensionale Strömung des Fluids und/oder der Suspension wird zumindest teilweise mittels des entlang der Antriebswelle betrachtet auf gleicher Höhe angeordneten, dem wandgängigen Rührblatt 14 gegenüberliegenden wandgängigen Gegenrührblatt 24 erzeugt. Die mehrdimensionale Strömung des Fluids und/oder der Suspension wird zudem zumindest teilweise mittels des entlang der Antriebswelle 12 versetzt angeordneten, weiteren wandgängigen Rührblatt 20 der Rührorganvorrichtung 10 erzeugt. Das weitere wandgängige Rührblatt 20 wird bezogen auf eine Umfangsrichtung 22 der Antriebswelle 12 winkelversetzt zu dem wandgängigen Rührblatt 14 angetrieben. In Blickrichtung entlang der Antriebswelle 12 werden die vier wandgängigen Rührblätter 14, 20, 24, 26 gleichzeitig angetrieben, wobei die wandgängigen Rührblätter 14, 20, 24, 26 in der Umfangsrichtung 22 der Antriebswelle 12 zueinander jeweils den Winkel 28 versetzt angetrieben werden. Die bodennahe Schicht des Fluids und/oder der Suspension wird mittels des Bodenrührblatts 36 der Rührorganvorrichtung 10 in eine Strömung versetzt. In einem weiteren Verfahrensschritt 62 wird, nach ausreichender Durchmischung des mittelviskosen bis hochviskosen Fluids und/oder der mittelviskosen bis hochviskosen Suspension, die Rührorganvorrichtung 10 ausgeschaltet und aus dem Rührbehälter 42 entnommen. Das durchmischte mittelviskose bis hochviskose Fluid und/oder die mittelviskose bis hochviskose Suspension kann anschließend aus dem Rührbehälter 42 entnommen und beispielsweise einem weiteren Verarbeitungsprozess zugeführt oder als ein Endprodukt verpackt werden. Das Verfahren kann als ein Batch-Prozess ausgelegt sein, wobei die Verfahrensschritte 58, 60, 62 diskontinuierlich wiederholt werden. Es wäre aber auch denkbar, dass der weitere Verfahrensschritt 60 kontinuierlich durchgeführt wird, wobei kontinuierlich eine Teilmenge an durchmischtem Fluid und/oder durchmischter Suspension aus dem Rührbehälter 42 abgeführt und eine zu durchmischende Menge an Fluid und/oder Suspension dem Rührbehälter 42 zugeführt werden.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Rührorganvorrichtung
- 12
- Antriebswelle
- 14
- wandgängiges Rührblatt
- 16
- Wellenrichtung
- 18
- Wellennahbereich
- 20
- weiteres wandgängiges Rührblatt
- 22
- Umfangsrichtung
- 24
- wandgängiges Gegenrührblatt
- 26
- weiteres wandgängiges Gegenrührblatt
- 28
- Winkel
- 30
- spitzer Anstellwinkel
- 32
- senkrechte Ebene
- 34
- Verbindungselement
- 36
- Bodenrührblatt
- 38
- Außenkontur
- 40
- Rührsystem
- 42
- Rührbehälter
- 44
- Nahbereich
- 46
- Innenwandung
- 48
- weiteres Verbindungselement
- 50
- weiteres Verbindungselement
- 52
- Antriebseinheit
- 54
- weiteres Verbindungselement
- 56
- Querschnitt
- 58
- erster Verfahrensschritt
- 60
- weiterer Verfahrensschritt
- 62
- weiterer Verfahrensschritt
- 64
- weiterer spitzer Anstellwinkel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- DE 2557979 C2 [0002]
- CH 593711 A4 [0002]
- CN 204768523 U [0002]
- DE 60317772 T2 [0002]
- DE 102007054428 A1 [0002]
- EP 0063171 A2 [0002]
- JP 4432438 B2 [0002]
