DE102021005219A1

DE102021005219A1 - Antriebseinheit für Rührwerke mit gegenläufigen Rührwerkzeugen

Info

Publication number: DE102021005219A1
Application number: DE102021005219.6A
Authority: DE
Inventors: gleich Anmelder Erfinder
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-10-19
Filing date: 2021-10-19
Publication date: 2023-04-20

Abstract

Die bekannten Rührwerke für Rühraufgaben in gegebenen Behältern haben meist nur eine Drehrichtung und versetzen das Rührmedium in eine kreisende Bewegung. Der Einsatz von Strombrechern ist meist nicht möglich. Somit ist die Mischleistung der Rührwerke nicht effektiv.Die neue Antriebseinheit ist in der Lage mit einem Antrieb gegenläufige Bewegungen von Rührwerkzeugen zu erzeugen, sie ist dabei kompakt, robust, kleinvolumig und lässt sich auch auf vorhandene Antriebe nachrüsten. Durch die gegenläufige Bewegung wird ein optimale Mischleistung erreicht.Die Antriebseinheit bewegt zwei gegenläufige Rührwerkzeuge (3,4) und ist mit einem besonderen Planetengetriebe (2) ausgerüstet. Die Antriebswelle (1) treibt dabei das Planetengetriebe (2) über das fest verbundene Sonnenrad (6) des Planetengetriebes (2) und die direkt befestigten Rührwerkzeuge (4) an. Durch die Befestigung des Planetenradträgers (9) an einem Festpunkt (12) außerhalb des Getriebes wird eine gegenläufige Drehbewegung des Hohlrades (8) des Planentengetriebes (2) erzeugt. Die an diesem Hohlrad (8) befestigten Rührwerkzeuge (3) bewegen sich dann gegenläufig zur Drehrichtung der Antriebswelle (1) und der daran direkt befestigten Rührwerkzeuge (4).Durch den Einsatz verschiedener Rührwerkzeuge eignet sich die Antriebseinheit für alle bekannten Rühraufgaben wie Homogenisieren, Emulgieren, Aufwirbeln, Suspendieren und zur Intensivierung des Wärmeaustausches zwischen der Flüssigkeit und der Wärmeübertragungsfläche in allen Anwendungsgebieten, wie im Labor-, Technikums- oder Betriebsmaßstab. Besonders ist die Antriebseinheit für Rühraufgaben in geometrisch ungünstigen Behältern ohne Einbauten geeignet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebseinheit für Rührwerke, wobei die Antriebswelle zum Antrieb von Rührwerkzeugen und zum Antrieb eines Getriebes mit einem daran verbundenen Rührwerkzeugen genutzt wird um damit eine gegenläufige Bewegung zu erzeugen.
Stand der Technik
Es ist bekannt, dass das zentrische Rühren in zylindrischen Behältern ohne Einbauten die Flüssigkeit in Rotation versetzt. Diese Flüssigkeitsrotation verhindert eine optimale Durchmischung innerhalb der Flüssigkeit.
Um die Durchmischung zu verbessern wird meist die Rührgeschwindigkeit gesteigert. Aber bei weiterer Steigerung der Rührgeschwindigkeit kommt es zum zentrischen Absenken der Flüssigkeitsoberfläche, es kommt zur Flüssigkeitstrombenbildung. Diese Trombenbildung bildet sich bei weiterer Steigerung der Rührgeschwindigkeit weiter aus und kann im Extremfall bis zur Freilegung des Rührwerkzeuges führen. Die Trombenbildung führt meist zum unerwünschten Eintragen von Luft und beim Freilegen des Rührwerkzeuges auch zu einem unerwünschten unruhigen Lauf des Rührwerkzeuges, da die Flüssigkeitslagerung des Rührwerkzeuges massiv gestört wird. Durch die hohe Rührgeschwindigkeit wird nicht nur die Flüssigkeit im Zentrum abgesenkt, der Flüssigkeitsspiegel an den Rändern des Behälters steigt dabei auch deutlich an. Beide Effekte reduzieren die Mischleistung des Rührwerkes.
Das Kreisen der Flüssigkeit in zylindrischen Behältern kann durch den Einbau von Strombrechern oder von einem weiteren Rührwerk behoben werden. Dies muss bei neuen Anlagen beachtet werden, die Nachrüstung in vorhandenen Anlagen oder beim Aufrühren in gegebenen Behältern, wie Fässern, IBC usw. ist die Montage von weiteren separaten Rührwerken aus Platzgründen nicht möglich. Meistens sind die Behälteröffnungen dafür zu klein oder die vorhandenen Stativrührwerke lassen sich nicht nachrüsten. Aufgrund der Behältergeometrien ist auch eine exzentrische Anordnung des Rührwerkes nicht möglich. Auch die Ausrüstung mit Strombrechern ist schwierig, da die Behälter nur kleine Öffnungen haben und falls es die Behälteröffnung doch zulassen sollte, ist die sichere Befestigung des Strombrechers meist nicht möglich.
Bei Verwendung von zwei Antrieben ist man generell in der Lage unterschiedliche Rührrichtungen und Drehzahlen einzustellen, wie in EP-PS0461746 oder in DE-PS3901778 beschrieben. Hier ergibt sich natürlich der Mehraufwand an einem zweiten Antrieb und auch der entsprechende Platzbedarf, speziell bei Nachrüstungen ist dies kaum möglich.
Die Schriften DE10314804 A1 und US969120 beschreiben koaxial gegenläufige Rührwerke mit einem Zahnradgetriebe. Dabei handelt es sich um ein nicht asymmetrisches Getriebe und das notwendige Drehmoment kann nur über ein Zahnrad übertragen werden und wird bei größeren Drehmomenten eine entsprechende Baugröße erlangen. Das Getriebe an sich ist fest verbaut und dreht sich nicht mit. Durch die einseitige Krafteinführung ist das Lagern und spielfreie führen der Hohlwelle schwer zu gestalten.
Unter DE00006934105 findet man einen Laborrühreinsatz mit gegenläufigen antreibbaren Rührwerkzeugen unter Verwendung eines Wendegetriebe. Ebenfalls findet man unter DE000001803541U ein gegenläufiges Laborrührwerk mit einem Wendegetriebe, wobei das erste Rührwerkzeug unmittelbar durch die Motorankerwelle angetrieben ist und das zweite Rührwerkzeug eine entgegen gesetzte Drehrichtung erhält, indem ein Kugelkäfig eines Axiallagers mit einer Hohlwelle mit den Rührwerkzeugen verbunden ist und durch das Abwälzen der Kugeln im Axiallager angetrieben durch die Ankerwelle die Bewegung übertragen wird. Größere Drehmomente können wahrscheinlich von beiden Rührwerken nicht übertragen werden und eine gegebenenfalls gewünschte Über- oder Untersetzung ist auch nicht möglich.
Die DE-OS 2735102 verwendet ein Umlaufgetriebe wobei hier die entgegen gerichtete Drehbewegung von den Planetenrädern abgenommen werden soll. Die Vollwelle ist mit dem Sonnenrad verbunden und dient als Antrieb des Umlaufgetriebes und die Hohlwelle ist mit den Planetenrädern verbunden. Die Hohlwelle soll sich dann entgegengesetzt zum Sonnenrad bewegen. Wenn das Sonnenrad durch die Vollwelle angetrieben wird, dann wird sich der Planetenträger mit der gleichen Drehrichtung bewegen, eine entgegen gerichtete Drehbewegung kann so nicht entstehen. Weiterhin ist kein fester Punkt außerhalb des Getriebes beschrieben.
Aufgabenstellung
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Antrieb in Verbindung mit einen Umlaufgetriebe derart zu kombinieren, dass über diese Antriebseinheit zwei gegenläufige Bewegungen erzeugt werden können. Dabei soll die erste Bewegung durch die Antriebswelle und die zweite entgegengerichtete Bewegung direkt an dem sich gegenläufig zur Antriebswelle bewegenden Getriebes abgenommen werden. Weiterhin soll die Erfindung kompakt und gegebenenfalls nachrüstbar für bereits vorhandenen Anlagen sein. Es muss auch die Möglichkeit geben, kleine Behälteröffnungen zu nutzen, um dort zum Beispiel Klapprührer einzusetzen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die gekennzeichneten Merkmale der Patentansprüche gelöst, wobei die in den Unteransprüchen aufgeführten Gestaltungsmerkmale vorteilhafte Weiterbildungen der Aufgabenlösung darstellen.
Bezugszeichenliste

1: Antriebswelle
2: Planetengetriebe
3: oberes Rührwerkzeug
4: unteres Rührwerkzeug
5: Klemmverbindung
6: Sonnenrad
7: Planetenräder
8: Hohlrad
9: Planetenradträger
10: Befestigungspunkte Planetenradträger
11: Befestigungspunkte Hohlrad
12: Festpunkt
13: Drehmomentenstütze
14: Halter
15: Hohlwelle
16: Trägerbrücke
17: Abdichtung Hohlwelle

Ausführungsbeispiele
Anhand der Zeichnung (01) wird nachfolgend ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigt eine Vorderansicht mit dem Schnitt durch das Planetengetriebe (2). Die dargestellte Antriebseinheit besteht aus einer Antriebswelle (1) und einem Planetengetriebe (2) und den oberen (3) und unteren Rührwerkzeugen (4). Das Planetengetriebe (2) ist auf der Antriebswelle (1) des Antriebes angeordnet. Die Antriebswelle (1) verläuft dabei durch das Planetengetriebe (2) und ist über eine Klemmverbindung (5) mit dem Sonnenrad (6) von dem Planetengetriebe (2) verbunden und treibt dadurch das Planetengetriebe (2) an. Das Planentengetriebe (2) besteht aus einem Sonnenrad (6), den Planetenrädern (7), dem Planetenradträger (9) und dem außen liegenden Hohlrad (8). Die Planetenräder (7) befinden sich zwischen dem Sonnen- (6) und dem Hohlrad (8) und sind auf einem Planetenradträger (9) befestigt. Dieser Planetenradträger (9) wird konstruktiv zur Außenseite des Planetengetriebes (2) geführt und erhält dort Aufnahmen zur Befestigung (10). Die Drehmomentenstütze (13) verbindet den Planetenradträger (9) mit einem Festpunkt (12) außerhalb von dem Planetengetriebe (2). Diese Befestigungspunkte können zum Beispiel der Träger von dem Antrieb selbst, wie zum Beispiel der Antriebsträger bei Stativrührwerken oder die Brücke bei Containerrührwerken oder aber auch ein Befestigungsflansch an oder in einem Behälter, sein. Somit kann sich der Planetenradträger (9) nicht bewegen. Das Hohlrad (8) schließt das Planetengetriebe (2) nach Außen ab. An diesem Hohlrad (8) befinden sich ebenfalls Befestigungspunkte (11). An diesen Befestigungspunkten (11) ist ein Halter (14) mit den oberen Rührwerkzeugen (3) befestigt.
Durch diese Anordnung und Befestigung des Planetengetriebes (2) ergibt sich bei Drehung der Antriebswelle (1) eine Drehbewegung des Sonnenrades (6) mit den unteren Rührwerkzeugen und eine Drehbewegung des Hohlrades (8) und der daran befestigten Rührwerkzeugen (3) in entgegen gesetzter Drehrichtung zur Antriebswelle (1).
Die Getriebeübersetzung kann durch die geeignete Wahl der Zahnräder [Sonnenrad (6), Planetenräder (9), Hohlrad (8)] gewählt werden und die Kraftübertragung erfolgt über mehrere Zahnräder, somit können auch hohe Drehmomente übertragen werden. Ein weiterer Vorteil von dem Planetengetriebe (2) ist der gleichmäßen Lauf und die kompakte Bauart.
Es besteht auch die Möglichkeit, dass die Antriebswelle (1) mit dem Sonnenrad (6) mit anderen lösbaren und nicht lösbaren Verbindungen verbunden ist. Im Falle der Kraftübertragung von der Antriebswelle (1) zu dem Sonnenrad mittels einer Klemmverbindung (5), kann das Planetengetriebe (2) auch auf der Antriebswelle (1) des Antriebes an die gewünschte Position geschoben werden. In diesem Fall muss die Drehmomentenstütze (13) ebenfalls die Längenänderung aufnehmen können.
Aufgrund der kompakten Bauweise des Planetengetriebes (2), kann dies auch durch kleine Behälteröffnungen geführt werden. Bei Ausrüstung dieser Variante mit Klapprührern, kann es damit auch in IBC - Containern mit begrenzten Öffnungsdurchmessern eingesetzt werden.
Das Planetengetriebe (2) ist derart konstruiert, dass es selbst mit dem Rührmedium Kontakt haben kann, dies kann über geeignete Materialauswahl und mit entsprechenden Dichtungen erreicht werden
Fig. 02 Ausführung mit Hohlwelle (15)
Die Abbildung 02 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel mit einer Hohlwelle (15). Die Drehmomentenstütze (13) sorgt hier ebenfalls für die Fixierung des Planetenradträgers (9) außerhalb des Getriebes.
Fig. 03 Ausführung mit Hohlwelle (15) und Trägerbrücke (16)
Die Abbildung 03 zeigt ein erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel mit einer Hohlwelle (15) und Befestigung des Getriebes mittels einer Trägerbrücke (16) außerhalb eines Behälters. Die Fixierung des Planetenradträgers (9) erfolgt direkt an der Trägerbrücke. Die Abdichtung der Hohlwelle (15) zu dem Behälter kann durch geeignete Dichtungsauswahl (17) erfolgen.
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

EP 0461746 [0005]
DE 3901778 [0005]
DE 10314804 A1 [0006]
US 969120 [0006]
DE 00006934105 [0007]
DE 000001803541 U [0007]
DE 2735102 [0008]

Claims

Antriebseinheit für Rührwerke, mit zwei sich gegenläufig drehenden Rührwerkzeugen (3,4), wobei die Antriebswelle (1) einen Teil der Rührwerkzeuge (4) direkt antreibt und die Antriebswelle (1) mit einem Planetengetriebe (2) fest verbunden ist und damit das Planetengetriebe (2) antreibt und damit die mit dem Planetengetriebe (2) verbundenen Rührwerkzeuge (3) gegenläufig antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) direkt mit einem Teil der Rührwerkzeugen (4) verbunden ist und das die Antriebswelle (1) fest mit dem Sonnenrad (6) eines Planetengetriebes (2) verbunden ist, das Hohlrad (8) des Planetengetriebes (2) fest mit den weiteren Rührwerkzeugen (3) verbunden ist und dass der Planetenradträger (9) des Planetengetriebes (2) fest mit einem Punkt (12) außerhalb des Getriebes verbunden ist.
Antriebseinheit für Rührwerke, mit zwei sich gegenläufig drehenden Rührwerkzeugen (3,4), wobei das Hohlrad (8) von dem Planetengetriebe (2) angetrieben wird und die mit dem Hohlrad (8) direkt verbundenen Rührwerkzeuge (3) und das Planetengetriebe (2) und die Welle (1) mit den Rührwerkzeugen (4) fest mit dem Sonnenrad (6) des Planetengetriebes (2) verbunden ist, gegenläufig antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass das Hohlrad (8) des Planetengetriebes (2) angetrieben wird, die Welle (1) mit deren Rührwerkzeugen (4) fest mit dem Sonnenrad (6) des Planetengetriebes (2) verbunden ist und dass der Planetenradträger (9) des Planetengetriebes (2) fest mit einem Punkt (12) außerhalb des Getriebes verbunden ist.
Antriebseinheit nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Planentenradträger (9) zu beiden Seiten des Getriebes (2) geführt wird.
Antriebseinheit nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Antriebswelle (1) mehrere Umlaufgetriebe befestigt und angetrieben werden.
Antriebseinheit nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an der Antriebswelle (1) mehrere und oder Rührwerkzeuge befestigt und angetrieben werden.
Antriebseinheit nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung von der Antriebswelle (1) zum Sonnenrad (6) durch lösbare und nicht lösbare Verbindungen erfolgt.
Antriebseinheit nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung von der Antriebswelle (1) zum Sonnenrad (6) durch kraft- oder formschlüssige Verbindungen erfolgt.
Antriebseinheit nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (1) hohl ausgeführt ist
Antriebseinheit nach einem der Patentansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass anstatt dem Planetengetriebe (2) ein Umlaufgetriebe mit einer Befestigung außerhalb des Getriebes verwendet wird.