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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Dispergieren von Gasen
und/oder Flüssigkeiten und/oder Feststoffen in Flüssigkeiten, bestehend aus einem
Behälter mit einem darin um eine im ällgemeinen lotrechte Achse umlaufend angetriebenen
Rührer, auf dessen Welle in mehreren senkrecht zur Achse übereinanderliegenden Ebenen
Rührblätter angeordnet sind, von denen jedes bezüglich seiner Längsachse in mindestens
zwei Rührblattabschnitte quergeteilt ist, die von Abschnitt zu Abschnitt mit wechselnder
Gängfgkei zur Drehebene angestellt sind.
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Es ist ein Rührer bekannt, dessen Rührblätter in einer -Drehebene
dieselbe Gängigkeit aufweisen während sie von EbeÜe'an:Ebane wechselt. Ein wei terer
bekannter Rührer ist mit von außen nach innen verlaufenden drehbaren Rührblättern
und von innen nach außen laufende, zwischen den drehbarenRührblättern angeordneten
feststehenden Rührblättern versehen. Sämtliche rotierenden Rührblätter haben dieselbe
Gängigkeit, während sämtliche feststehenden Rührblätter ebenfalls dieselbe, aber
umgekehrte Gängigkeit besitzen.
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Selbst bei großem Leistungsaufwand wird bei diesen vorbekannten Rührern
der Behälterinhalt mehr oder weniger in Rotation versetzt, ohne daß die für eine
gleichmäßige Verteilung der zu mischenden Stoffe erforderliche Vertikalströmung
erreicht wird.
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Bei einem bekannten Rührer mit waagerechter Welle zum Mischen pulverförmiger
Stoffe wird das Mischgut durch die Zentrifugalkraft der Rührarme nach außen geschleudert
und bildet an der Innenwand-der Mischtrommel einen Ring. Zwischen den Rührarmen
sind senkrecht zur Rührerwelle in Abständen ortsfeste Scheiben angeordnet, die die
Ausbildung von sich über die gesamte Länge der Trommel erstreckenden Axialströmungen
verhindern.
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Bei einem weiteren bekannten Rührer mit waagerechter Welle sind radiale
Arme vorgesehen, an denen einzelne Rührblätter befestigt sind, die abwechselnd rechts-
und linksgängig angestellt sind. Die auf gleichem Radius sowohl innerhalb einer
Drehebene wie auch in den daran angrenzenden Ebenen sitzenden Rührblätter haben
wechselnde Gängigkeit, so daß das Mischgut bei diesem Rührer schubweise abwechselnd
in die eine und dann in die andere Axialrichtung gefördert wird, weshalb sich auch
hier keine über die Länge der Mischtrommel durchgehende Axialströmung ausbilden
kann Schließlich wurde ein Rührer vorgeschlagen, auf dessen Welle in mehreren senkrecht
zur Achse übereinanderliegenden Ebenen Rührblätter angeordnet sind, die von Ebene
zu Ebene und innerhalb einer Ebene abwechselnd, rechts-und und linksgängig angestellt
sind.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zum
Dispergieren von Gasen und/ oder Flüssigkeiten und/oder Feststoffen in Flüssigkeit
zu schaffen, die unabhängig vom Behälterfüllstand die Herstellung gleichmäßiger
Dispersionen im gesamten Behälterinhalt ermöglicht.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß in jeder Ebene zwei
Rührblätter um 1800 gegeneinander versetzt angeordnet sind, deren auf gleichem Radius
liegende Rührblattabschnitte in einer Ebene gleiche Gängigkeit aufweisen.
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Die Wirkzonen der in einer Ebene arbeitenden Rührblätter bzw. Rührblattabschnitte
greifen in die
Wirkzonen der Rührblätter bzw. Rührblattabschnitte der benachbarten
Ebenen ein. wobei die in die Flüssigkeit eingebrachten Stoffe wie auch die Flüssigkeit
selbst in jeder Drehebene vorwiegend axiale, infolge der Drehung der Rührblätter
jedoch auch radiale und tangentiale Beschleunigungen erfahren. An den äußeren Blattabschnitten
treten durch die hier höheren Reynolds-Zahlen turbulente Strömungen auf, die die
Zerkleinerung und die Erneuerung der Grenzschichten der Rührgutbestandteile zur
Folge haben, Nach einer vorteilhaften Ausführungsform der Erwendung haben die auf
gleichem Radius liegenden Rührblattabschnitte in sämtlichen Ebenen gleiche Gängigkeit.
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Bei Unterteilung jedes Rührblattes in z. B. zwei Rührblattabschnitte
erzeugen bei dieser Ausführungsform die achsnahen Abschnitte aller Rührblätter eine
vorwiegend gleichgerichtete Axialströmung und die achsfernen Abschnitte der Rührblätter
eine dazu vorwiegend entgegengesetzte Axialströmung, d. h., in einem lotrechten
Bekälter. m. it lotrechter Rührerwelle bildet sichlz-.-'B : in Wellennähe eine nach
unten und in Wandnähe des Behälters eine nach oben gerichtete Strömung aus. Die
axialen Strömungskomponenten der einzelnen Rührerstufen führen in dauerndem Kreisläuf
durch die ganze Behälterfüllung zu einer gleichmäßigen Verteilung der schwereren
und leichteren zu dispergierenden Bestandteile.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung erinöglicht eine erheblich bessere
und gleichmäßigere Durchmischung in kürzerer Zeit als die bekannten Vorrichtungen.
Außerdem ist aller Energieverbrauch bis u 7u einem Mehrfachen geringer als derjenige
der bisher verwendeten Rührer.
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Die auf gleichem Radius liegenden Rührblattabschnitte können denselben
Anstellwinkel ! aufweisen. Ferner können die Rührblätter mit ihrer Längsachse im
Abstand parallel zur Radialen der Rührerwelle laufend angeordnet sein.
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Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend
an Hand der Zeichnung erläutern. Es zeigt F i g. 1 schematisch eine teilweise geschnittene
Seitenansicht der erfindungsgemäßen Vorrichtung, F i g. 2 einen Schnitt längs der
Linie II-II von Fig. 1, Fig. 3 einen Schnitt längs der LinieIII-, von Fig. 1 und
F i g. 4 in Draufsicht ein Rührorgan, bei dem die Längsachsen der Rührblätter im
Abstand parallel zur Radialen der Rührerwelle verlaufen.
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Nach F i g 1 befindet sich in einem Behälter 1 ein um eine im allgemeinen
lotrechte Achse umlaufender Rührer 5, der durch einen Motor 2 angetrieben wird.
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Die einzelnen Rührorgane sind auf einer Rührerwelle 3 in fünf übereinanderliegenden
horizontalen Ebenen 10 bis 14 angeordnet. Der Rührer 5 umfaßt somit fünf Stufen.
Bei der dargestellten Ausführungsform beiinden sich sämtliche Rührerstufen unterkalb
der Oberfläche 4 des zu dispergierenden Gutes.
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Jedes Rührorgan einer Stufe besteht aus zwei um 1800 versetzt angeordneten,
ein Rührblattpaar bildenden Rührbläftern 15. Jedes RührblattlS ist beglich seiner
Längsachse in zwei Rührblattabschnitte 6 und 7 quergeteilt, die von Abschnitt 6
zu
Abschnitt 7 mit wechselnder Gängigkeit zur jeweiligen Ebene 10 bis 14 angestellt
sind.
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Fig.2 zeigt das in der Ebene 10 und Fig.3 das in der Ebene 13 liegende
Rührorgan in Draufsicht.
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Die einzelnen Rührorgane können von Ebene zu Ebene um 90C gegeneinander
versetzt angeordnet sein. Sie können jedoch auch in gleicher Kreisteilung, d. h.
in gleicher Flucht übereinander oder hierzu verschoben angeordnet sein.
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Die auf gleichem Radius liegenden Rührblattabschnitte 6 bzw. 7 haben
innerhalb einer Ebene jeweils dieselbe Gängigkeit. Sie können ferner in sämtlichen
Ebenen dieselbe Gängigkeit besitzen, d. h., sämtliche axialen Rührblattabschnitte
6 haben unter sich dieselbe Gängigkeit, während sämtliche achsfernen Rührblattabschnitte
7 unter sich ebenfalls dieselbe, jedoch zu derjenigen der Abschnitte 6 entgegengesetzte
Gängigkeit aufweisen. Bei einer anderen Ausführungsform wechselt die Gängigkeit
der Rührblattabschnitte 6 bzw. 7 von Ebene zu Ebene.
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Der Anstellwinkel aller Rührblattabschnitte kann gleich groß sein.
Es kann sich jedoch auch der Anstellwinkel der achsnahen Rührblattabschnitte 6 von
denjenigen der achsfernen Rührblattabschnitte 7 unterscheiden.
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Die Form der Rührblattabschnitte ist in der Zeichnung der Einfachheit
halber schematisch in Rechteckform dargestellt. Die Rührblattabschnitte können sich
jedoch in der Praxis beispielsweise nach außen verjüngen, d. h., sie können trapezförmig
ausgebildet sein, sie können jedoch auch jede andere geeignete Form aufweisen, wobei
die Anstellwinkel wie auch die Form unter Berücksichtigung der strömungsmechanischen
Gesichtspunkte des speziellen Anwendungsfalles festgelegt werden.
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Die einzelnen Rührblätter können ferner in mehr als zwei Abschnitte
wechselnder Gängigkeit geteilt sein.
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In manchen Anwendungsfällen ist es vorteilhaft, die Rührblätter 15
bzw. die Rührblattabschnitte 6 und 7 in den einzelnen Ebenen in einem waagerechten
Abstand a parallel zur Radialen der Rührerwelle 3 anzuordnen, wie F i g. 4 zeigt.