DE19504033A1

DE19504033A1 - Flügelscheibe für Rührwellen

Info

Publication number: DE19504033A1
Application number: DE19504033A
Authority: DE
Inventors: Werner Neumann
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1995-02-08
Filing date: 1995-02-08
Publication date: 1996-08-14
Anticipated expiration: 2015-02-09
Also published as: DE19504033C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Flügelscheibe für Rührwellen, be stehend aus einer von einem Antriebsmotor, vorzugsweise einer handgeführten Bohrmaschine angetriebenen Rührwelle mit einer endseitig fest angeordneten, mit Durchströmöffnungen und Mischflügeln versehenen kreisförmigen Flügelscheibe, zum Mi schen von Flüssigkeiten, Emulsionen, Dispersionen und von Trocken- oder Naßmischungen aus feinkörnigen Feststoffen so wie auch zur Beschleunigung von Auflösungsvorgängen in fest stehenden Behältern, insbesondere für kleine Mengen des Mischgutes in entsprechend kleinen Behältern.

Nach der DE-OS 36 16 203 ist ein motorgetriebener Rührer für kleine Mengen, insbesondere kleine Farbmengen bekannt, bei dem endseitig an einer beispielsweise von einer Handbohrma schine angetriebenen Welle ein Rührwerk befestigt ist, das aus einer kreisförmigen Kopfscheibe und einer ebenfalls kreisförmigen Fußscheibe besteht, zwischen denen mittig senk recht zu den Scheiben eine Zwischenplatte angeordnet ist. Bei Rotation des Rührwerkes soll die Zwischenplatte einen Farb strom radial gegen die Behälterwand leiten und turbulent be wegen. Aus der Beschreibung kann allerdings entnommen werden, daß besonders zu Beginn des Rührvorganges Störungen durch vorhandene Klumpen im Mischgut auftreten können. Es wird des halb empfohlen mit langsamen Umdrehungen anzufangen und erst nach Erreichen einer gewissen Homogenität die Geschwindigkeit hochzufahren, was die Verwendung stufenlos regelbarer Antrie be erfordern würde. Die angeblich ruhige Oberfläche bei rela tiv hohen Drehzahlen läßt die Entstehung eines mit dem Rühr werk umlaufenden Wirbels erkennen, der erfahrungsgemäß kein Zeichen für eine gute Durchmischung bedeutet. Bei diesen Nachteilen des Rührers in flüssigen oder pastösen Dispersio nen ist dessen Unbrauchbarkeit für feinkörnige Trockenmi schungen zu erwarten.

In der DE-OS 34 38 766 wird eine Vorrichtung zur Erzeugung ei ner Wirbelbewegung in einer flüssigen oder pastösen Masse beschrieben, bei der im Bereich des unteren Endes einer Dreh welle und zu dieser geneigt eine Rotorscheibe angeordnet ist, die wenigstens eine kreissegmentförmige Durchtrittsöff nung aufweist, an deren beiden radialen Seitenkanten sich je ein nach oben und ein nach unten über die Scheibenebene vor stehender Leitflügel anschließt, deren Leitebenen zur Durch trittsöffnung hin gerichtet sind, so daß die zu einer Durch trittsöffnung gehörenden Leitebenen parallel zueinander ver laufen. Wie aus der Funktionsbeschreibung dieser Vorrichtung hervorgeht, handelt es sich bei deren Anwendung nicht um Mi schungsvorgänge sondern um das Emulgieren von Milchfett. Dem gemäß sind deren Nachteile zum einen in der geneigten Anord nung der Rotorscheibe zur Drehwelle zu sehen, wodurch das Mischgut nach oben zur Behälteröffnung geführt wird und über läuft. Zum anderen bewirken die Durchströmöffnungen mit den Leitflügeln nur eine Strömung des Mischgutes in einer Rich tung entweder zum Behälterboden oder nach oben zur Behäl teröffnung je nach Drehrichtung der Rotorscheiben. Die Anord nung mehrerer solcher Durchströmöffnungen würde diese ungün stige Wirkung noch verstärken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile der bekannten Flügelscheiben an Rührwellen zu vermeiden und auf der Basis einer Flügelscheibe mit Durchströmöffnungen und Leitflügeln eine Flügelscheibe zu entwickeln, die eine inten sivere Durchmischung der in Betracht kommenden Mischungen in verhältnismäßig kleinen Behältern innerhalb kurzer Rührzeiten möglich macht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine zur Drehachse einer Rührwelle rechtwinklig verlaufende Ebene einer kreisförmigen Flügelscheibe mit mehreren wechselseitig bzw. nach oben und nach unten aus Kreisringsektoren ausge klinkten Mischflügelpaaren versehen ist, deren paarweisen Mischflügel jeweils durch einen Stegsektor der Flügelscheibe miteinander verbunden sind und einen gleich großen aber ent gegengesetzt gerichteten Neigungswinkel zur Ebene der Flügel scheibe aufweisen, wobei zwischen jedem Mischflügelpaar eine umfangsseitig durch einen Außenringsektor geschlossene Durch strömöffnung vorhanden ist.

Der Mischungseffekt kann unter Berücksichtigung der stoffli chen Eigenschaften des verschiedenen Mischgutes dadurch in tensiviert werden, daß der Neigungswinkel der zu einem Misch flügelpaar gehörenden Mischflügel im bevorzugten Bereich zwi schen 30° und 45° liegt.

Bei Durchführen des Mischungsvorganges in verhältnismäßig tiefen Behältern ist es zweckmäßig, daß endseitig an einer Rührwelle mehrere Flügelscheiben hintereinander angeordnet sind.

Für das Mischen in kleinen oder großen Mischbehältern soll die Größe der Flügelscheibe entsprechend gewählt werden, wo bei es vorteilhaft ist, daß eine Flügelscheibe an ihrer Ober seite und an ihrer Unterseite mit mindestens je einem Misch flügelpaar und bei größeren Durchmessern mit je drei oder mehr Mischflügelpaaren ausgestattet ist.

Die Wirkungsweise einer an einer Rührwelle befestigten Flü gelscheibe nach den Merkmalen dieser Erfindung ergibt sich durch die wechselseitig zu den Durchströmöffnungen mit wech selseitig nach oben und nach unten aus Kreisringsektoren aus geklinkten Mischflügelpaaren, die jeweils durch einen Stegsek tor miteinander verbunden sind und zueinander einen gleich großen aber entgegengesetzt gerichteten Neigungswinkel zur Ebene der Flügelscheibe aufweisen. Wird die Flügelscheibe durch Antrieb der Rührwelle zur Rotation gebracht, so ent steht unabhängig von der Drehrichtung im Bereich der Misch flügelpaare eine gleichförmige Wellenströmung des Mischgutes, die von der Unterseite der Flügelscheibe über eine Durch strömöffnung zur Oberseite der Flügelscheibe und über die nächste Durchströmöffnung wieder zur Unterseite der Flügel scheibe gelangt und sich kontinuierlich von Mischflügelpaar zu Mischflügelpaar wiederholt. Die Erzeugung dieser Wellenbe wegung des Mischgutes beruht auf Druck- und Saugeffekten der rotierenden Mischflügel, die im Bereich der Flügelscheibe besonders intensiv sind und damit größere Bereiche des Misch gutes in die Verwirbelung mit überlagerter Wellenbewegung einbezieht.

Die Vorteile einer erfindungsgemäßen Flügelscheibe für Rühr wellen ergeben sich aus der wellenförmigen Strömungsbewegung des Mischgutes und den dabei auftretenden Druck und Saugef fekten, die eine intensive Durchmischung des Mischgutes in nerhalb verhältnismäßig kurzer Mischzeiten bewirken, dabei aber gleichzeitig auch das verwirbelte Mischgut im Mischbe hälter zusammenhalten und das Verspritzen und übertreten über den Gefäßrand weitgehend verhindern. Aufgrund der symmetri schen Ausbildung der Flügelscheibe werden die vorteilhaften Effekte gleichermaßen in beiden Drehrichtungen erzielt. Außer diesen funktionellen Vorteilen hat die Flügelscheibe auch einen fertigungstechnischen Vorteil durch die symmetrische Anordnung der Mischflügelpaare zur Ober- und Unterseite der Flügelscheibe. Dadurch besteht die Möglichkeit die Flügel scheiben als Stanzteil aus Metall in einem kombinierten Schnitt- Biegewerkzeug auf Umschlag herzustellen. Danach wer den aus einer Platine in demselben Werkzeug zuerst auf der einen Seite die Mischflügelpaare ausgeschnitten und seitlich ausgeklinkt und dann nach Wenden der Platine um eine Teilung versetzt die Mischflügelpaare der anderen Seite gestanzt. Das bedeutet aber nicht, daß die Flügelscheiben nur aus Metall bestehen sollen, denn sie können auch aus Kunststoff mit den dafür üblichen Werkzeugen gefertigt werden.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem Wortlaut der Ansprüche sowie aus der folgenden Erläuterung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnungen.

Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Darstellung einer Flügelscheibe für Rührwellen,

Fig. 2 die Draufsicht auf eine Flügelscheibe für Rührwellen entsprechend Fig. 1,

Fig. 3 eine Seitenansicht einer Flügelscheibe nach Fig. 1 im Schnitt A-A,

Fig. 4 eine Abwicklung des mittleren Querschnitts einer Flü gelscheibe entsprechend Fig. 2 als schematisch darge stellte Seitenansicht.

Die endseitig an der Rührwelle 1 befestigte kreisförmige Flü gelscheibe 2 ist mit drei aus Kreisringsektoren nach oben ausgeklinkten Mischflügelpaaren 3 und drei nach unten ausge klinkten Mischflügelpaaren 4 (in den Zeichnungen geschwärzt) versehen, deren paarweisen Mischflügel 3a und 3b bzw. 4a und 4b jeweils durch einen Stegsektor 2a in der Flügelscheibe 2 miteinander verbunden sind. Die zu einem Mischflügelpaar 3 und 4 gehörenden Mischflügel 3a und 3b bzw. 4a und 4b haben zur Ebene der Flügelscheibe 2 einen gleich großen aber entge gengesetzt gerichteten Neigungswinkel α = 40°. Zwischen den Mischflügelpaaren 3 und 4 sind Durchströmöffnungen 5 vorhan den, die umfangsseitig von einem Außenringsektor 2b geschlos sen sind. Die Flügelscheibe 2 ist beim Ausführungsbeispiel durch eine Hutmutter 6 mit der Rührwelle 1 verschraubt und damit auswechselbar. Selbstverständlich kann auch eine unlös bare Befestigung gewählt werden. Die Hutmutter 6 verhindert gleichzeitig auch, daß die unteren Mischflügel 4a und 4b den Gefäßboden berühren. Die Flügelscheibe 2 hat an ihrem Umfang durch die an den Durchströmöffnungen 5 vorgesehenen Außen ringsektoren 2b eine in sich geschlossene Umfangsfläche, wo durch das seitliche Auftreffen der Mischflügelpaare 3 und 4 auf die Gefäßinnenwand vermieden und die Drehbewegung der Flügelscheibe 2 stabilisiert wird.

Anhand der in Fig. 4 dargestellten Abwicklung eines mittleren Querschnittes der Flügelscheibe 1 soll gezeigt werden, welche Strömungen, Verwirbelungen und Turbulenzen bei der Drehung der Flügelscheibe 2 in einem flüssigen bzw. nassen Mischgut auftreten. Bei der angenommenen Drehrichtung D wird sich durch die Druck- und Saugwirkung der zueinander geneigten Mischflügel 3a und 3b der Mischflügelpaare 3 sowie der Misch flügel 4a und 4b der Mischflügelpaare 4 über die Durchström öffnungen 5 eine der Drehrichtung D entgegengerichtete rela tive Wellenbewegung W ergeben, durch die das Mischgut gewis sermaßen zwischen der Oberseite und der Unterseite der Flü gelscheibe 2 pendelt. Bei dieser Wellenbewegung W treten in folge der unterschiedlichen Dichte des Mischgutes sowie auch durch die Form der Mischflügelpaare 3 und 4 Turbulenzen T auf, die einen ständigen Wechsel des unmittelbar am Mischvor gang beteiligten Mischgutes bewirken. In Verbindung mit dem in der Drehrichtung D liegenden Zirkulationswirbel, der den gesamten Inhalt des Mischgefäßes in Bewegung bringt, wird eine intensive Durchmischung innerhalb kurzer Mischzeiten erreicht.

Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeich nung hervorgehenden Merkmale und Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Anordnungen erfindungswesentlich sein.

Bezugszeichenliste

1 Rührwelle
2 Flügelscheibe
2a Stegsektor
2b Außenringsektor
3 Mischflügelpaar (nach oben ausgeklinkt)
3a Mischflügel (nach oben ausgeklinkt)
3b Mischflügel (nach oben ausgeklinkt)
4 Mischflügelpaar (nach unten ausgeklinkt)
4a Mischflügel (nach unten ausgeklinkt)
4b Mischflügel (nach unten ausgeklinkt)
5 Durchströmöffnung
6 Hutmutter
α Neigungswinkel
D Drehrichtung
W Wellenbewegung
T Turbulenzen

Claims

1. Flügelscheibe für Rührwellen, bestehend aus einem von ei nem Antriebsmotor, vorzugsweise einer handgeführten Bohr maschine angetriebenen Rührwelle mit einer endseitig fest angeordneten, mit Durchströmöffnungen und Segmentflügeln versehenen kreisförmigen Flügelscheibe, zum Mischen von Flüssigkeiten, Emulsionen, Dispersionen und von Trocken- oder Naßmischungen aus feinkörnigen Feststoffen, dadurch gekennzeichnet, daß eine zur Drehachse einer Rührwelle (1) rechtwinklig verlaufende Ebene einer kreisförmigen Flügelscheibe (2) mit mehreren wechselseitig bzw. nach oben und nach unten aus Kreisringsektoren ausgeklinkten Mischflügelpaaren (3 und 4) versehen ist, deren paarweisen Mischflügel (3a und 3b, bzw. 4a und 4b) jeweils durch einen Stegsektor (2a) der Flügelscheibe (2) miteinander verbunden sind und einen gleich großen aber entgegengesetzt gerichteten Neigungs winkel (α) zur Ebene der Flügelscheibe (2) aufweisen, wo bei zwischen jedem Segmentflügelpaar (3 und 4) eine um fangsseitig durch einen Außenringsektor (2b) geschlossene Durchströmöffnung (5) vorhanden ist.

2. Flügelscheibe für Rührwellen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel (α) der zu einem Mischflügelpaar (3 und 4) gehörenden Segmentflügel (3a und 3b, bzw. 4a und 4b) im bevorzugten Bereich zwischen 30° und 45° liegt.

3. Flügelscheibe für Rührwellen nach Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß endseitig an einer Rührwelle (1) mehrere Flügelschei ben (2) hintereinander angeordnet sind.

4. Flügelscheibe für Rührwellen nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Flügelscheibe (2) an ihrer Oberseite und an ihrer Unterseite mit mindestens je einem Mischflügelpaar (3 und 4) und bei größeren Durchmessern mit je zwei oder mehr Mischflügelpaaren (3 und 4) ausgestattet ist.