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Bezeichnung der Erfindung Verfahren zum Rühren und Mischen bei dichtungsloser
Energiezufuhr in das Mischefäss und Anordnung zur Ausübung dieses Verfahrens.
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Beschreibung Bei allen mechanischen Misch- und Rührprozessen wird
dem zu rührenden Gut mittels eines Rührorganes Bewegungsenergie übertragen. Die
Bewegung des Rührorganes im Rührbehalter wird dadurch erreicht, dass das Rührorgan
kraftschlüssig mit einem sich ausserhalb des Behalters befindlichem Mechahismus,
der sich in drehender, hin und her pendelnder oder vielfach auch vibrierender Bewegung
befindet, verbunden ist.
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Insbesondere bei offenen Gefassen oder solchen, die ohne Druckdifferenz
zur Atmosphäre arbeiten, ist es relativ einfach, die von einem Motor hervorgerufene
Bewegung -evtl. über Getriebe und Kupplung- einer Rührwelle oder einem Gestange
zu übertragen, an dem das eigentliche Rührorgan befestigt ist.
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Es gibt im praktischen Betrieb mancherlei Gründe, den Rühr- bzw.
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Mischvorgang im Gefäss von der ausseren Atmosphare hermetisch abgeschlossen
durchzuführen: z.B. innerer Uberdruck oder Vakuum, Verhinderung von Geruchsbelastigung
durch aus dem Gefass tretende @ampfe, Giftigkeit oder sonstige Gefahrlichkeit des
Behalterinhaltes, Verhinderung von Lufteintritt in den Behälter o.ä., In herkömmlicher
Weise wird eine solche Abdichtung zwischen Rührerantrieb und behälterinnenraum durch
besonders ausgebildete Dichtungen erreicht. Die sogenannten Stopfbüchsdichtungen
sind seit langem bekannt und bewährt und sie bedürfen hier keiner weiteren Be@ schreibung.
Ebenso sind jedem Fachmann die Nachteile einer solchen Dichtung bekannt: Generell
kann man sagen, dass bei etwa 5 Atmosphären autoklavenüberdruch bereits beachtliche
Dichtungsschwierigkeiten auftreten.
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Wenn auch diese Zahlenangabe als sehr summarisch angesehen werden
muss, so weiss doch der Fachmann, dass es einfach unmöglich ist, an die Abdichtung
eines Autoklaven gegen einen Betriebsdruck von etwa 100 atü oder mehr mittels Stopfbuchsen
zu denken. Als weiteren Nachteil dieser i)ichtungsart seien angeführt
Möglicher
Abrieb der Stopfbuchspackung oder deren Schmierung können als Verunreinigung in
den Autoklaven gelangen, um längere eit eine gute Dichtung zu gewährleisten muss
die drehende Welle extrem rund laufen; sie muss also sehr gut gelagert sein, was
nicht zimmer möglich ist, es ist nicht in jedem Falle möglich, für das zu behandelnde
Prozessmedium und die Betriebstemperatur ein geeignetes Packungsmaterial zu finden,
die Warmeabfuhr aus der Packung bereitet bei Rührern hoher Drehgeschwindigkeiten
Schwierigkeiten, bei sehr langen Rührerwellen können Biegebeanspruchungen auftreten,
die ein Undichtwerden der Packung hervorrufen. Der bekannte Ausweg, die Xührerwelle
mittels eines im Prozessmedium befindlichen tusslagers zu führen ist nur in besonders
günstigen Fällen möglich.
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Diese, vielleicht hervorragendsten nachteile haben zur Konstruktion
von anderen Dichtuagsarten geführt. Eine der gebräuchlichsten und bekanntesten ist
die sogenannte Gleitringdichtung, deren Prinzip und Konstruktion hier als jedem
Fachmann bekannt vorausgesetzt wird. Es wurden mit dieser Dichtungsart in besonders
günstigen Fallen bereits Drücke bis zu 250 atu im Dauerbetrieb bei herrscht.
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Die iTachteile dieser Dichtungsart sind im,'-iesentlichen ähnliche
wie die oben angeführten. Zusätzlich erwähnt seien: ein relativ grosser konstruktionsaufwand,
eine besondere Gefahrdung bei plötzlichem bruch eines Gleitringes und damit verbundener
Entspannung des behalterinhaltes sowie besondere Schwierigkeiten bei unreinen und
feststoffhaltigen oder verkrustenden Medien.
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Die Idee der vorliegenden Erfindung basiert auf der Erkenntnis, dass
es zwar möglich sein wird, die gegenwartigen Konstruktionen von Dichtungen zu verbessern
und vielleicht auch möglich sein wird, solche prinzipiell neue Dichtungsarten zu
erfinaen, die dem zweck, insbesondere eine sich drehende Welle gegen Druckdifferenzen
abzudichten besser dienen, dass es jedoch ohne Zweifel und in jedem Falle am besten
ware, auf eine bewegte Jichtfläche gänzlich verzichten zu können.
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Ein solcher Verzicht ist jedoch nur dann möglich, wenn man in der
Lage ist, die zum Rühren erforderliche Bewegung nicht von aussen in den Autoklaven
hineinzuleiten, sondern in diesem selbst zu erzeugen. Mit anderen Worten gesagt,
man muss die zum Rühren erf forderliche energie in einer solchen Form ausserhalb
des Autoklaven zur Verfügung stellen, die eine bewegungslose Einführung in denselben
gesittet und erst im Autoklaven in Bewegungsenergie umgewandelt wird.
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Eine vorzüglich für diesen Zweck geeignete und nahezu überall vorhandene
Energie ist die elektrische.
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Die Erfindung sieht die Einleitung von elektrischer Energie in einen
Rührautoklaven vor und deren Umwandlung in Bewegungsenergie mittels eines im Autoklaven
frei pendelnd aufgehangten und völlig gekapselten Elektro-Unwuchtmotors, die auf
einer Kreispendelbahn durch eine am Motor befestigte Rührvorrichtung an das zu rührende
Medium abgegeben wird.
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Fig. 1 zeigt das Beispiel einer Anordnung, die die Durchführung des
beschriebenen Rührverfahrens ermöglicht: An dem Deckel eines .Riihrwerksautoklavenlist
ein Kardangelenk2befestigt.An der anderen Seite des Gelenkes 2 ist ein geschlossenes
Rohr 3 befestigt, das einen Elektromotor 4, einen Rührarm 10 und eine Rührvorrichtung
11 tragt. Das Kardangelenk 2 ermöglicht eine Kreispendelbewegung aller an ihm hängenden
Teile. Die Pendelbewegung wird durch eine am Iaufer5des Motors, rotierenden Unwucht
6 hervorgerufen.
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Die elektrische Energie wird dem Motor mittels eines flexiblen Kabels
7 über statisch dichtende Dürchführungen 8 und 9 zugeführt.
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Es ist möglich, dem Motor auch ein Kühlmedium mittels eines flexiblen
Schlauches 12 über statische Dichtungen 13 und 14 zuzuführen.
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Sofern man dem Motor nicht als Kühlmedium eine Flüssigkeit zuführen
kann, die gleichzeitig zur Lagerschmierung dient, kann ein Schmiermedium in entsprechender
Anordnung gesondert zugeführt werden.
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Während die Frequenz der Pendelschwngung identisch mit der Motordrehzahl
ist, ist die auslenkung der Rührvorrichtung 11 eine komplizierte Funktion von Motorfrequenz,
Unwuchtgewicht, Abstand des Unwuchtschwerpunktes vm Systemschwerpunkt, Gewicht des
Gesamtsystems, spezifischen Stoffeigenschaften de@ zu rührenden Mediums, hydraulischen
Widerstandes de@ Systems und des Langenverhaltnisses von Kardanmittelpunkt und Unwuchtschwerpunkt
au Unwuchtschwerpunkt und Rhrarmlange.
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Versuche haben ergeben, dass die Kreispendelbewegung des Rührorganes
11, welches geometrisch einen bislang nicht üblichen Rührweg beschreibt, für Rührzwecke
ausserordentlich wirksam ist.
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Es ist aus Fig. 1 offensichtlich, dass man, dem gleichen Rührprinzip
folgend, eine Vielzahl von ahnlichen anordnungen vor@@ehen kann.
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L. B. ist es möglich, oas Rührorgan entsprechend einer ei@enartigen
Kreisbewegung derart auszubilden, dass Wie verschiedensten Flüssigkeitsströmungen
entste@en, etwe Vertikalströmungen durch Ver-Schränkung der Flügel. Ebenso ist e
möglich, eine oder mehrere Rührvorrichtungen weiter oben un@uoringen oder gar den
Kotor selbst als Rührvorrichtng auszubilden.
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Es ist auch möglich, das Kardangelenk mit einem dichtenden, flüssigkeitsgefüllten
£alg zu umge@en in dem auch die Kabel und Schluche laufen können. Das gesamte System
kann für alle technischen Drükke ausgelegt werden.
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Die Vorteile dieser AnordnunS im 7erleich zu den bisher bekannten
und vorher erwähnten Rührwerkssysteren sind offensichtlich: Es gibt keine mechanisch
bewegten @ichtungen, Rührautoklav und Rührwerk bilden total geschlossene @rucksysteme.
Die gesamte zugerührte Energie -abgesehen von geringen Lagerreibungen, die auch
bei anderen Rührsystemen vorhanden sind- wird dem Prozessmedium zugeführt und als
Rührarbeit umgesetzt. Die bei den bisher üblichen Systemen an der Dichtung vernichtete
Arbeit entfollt. er konstruktive Aufwand der erfundenen Anordnung ist relativ @ering.
Bemerkenswert ist der gute Rühreffekt, hervorgerufen durch die ei@enartige Geometrie
der Kreispendelbewegung, die auch in den meisten Füllen Strömungsabrecher als unliebsame
Einbauten bekannt, erübrigt.