DE19953887A1 - Rührwerk zum Homogenisieren hochviskoser Flüssigkeiten - Google Patents

Abstract

Es wird ein Rührwerk zum Homogenisieren hochviskoser Flüssigkeiten mit einem Flüssigkeitsbehälter und einem Rührer, der in den Flüssigkeitsbehälter bis in die Flüssigkeit reicht und durch eine außerhalb des Flüssigkeitsbehälters angeordnete Antriebseinrichtung angetrieben ist, bereitgestellt.

Description

Die Erfindung betrifft ein Rührwerk zum Homogenisieren von hochviskosen Flüssigkeiten in einem Flüssigkeitsbehälter mit einem Rührer, der in den Flüssigkeitsbehälter bis in die Flüssigkeit reicht und durch eine außerhalb des Flüssigkeits­ behälters angeordnete Antriebseinrichtung angetrieben ist.

Ein Rührwerk zum Homogenisieren hochviskoser Flüssigkeiten der Eingangs genannten Art ist derzeit gebräuchlich, bei dem ein Flüssigkeitsbehälter vorgesehen ist, der durch einen Dec­ kel verschlossen ist und einen im Querschnitt kreisbogenför­ migen Boden hat, an dem ein Auslass für die Flüssigkeit vor­ gesehen ist. Das Rührwerk umfasst einen Rührstab, der an sei­ nem unteren Ende Rührflügel zum Umrühren beziehungsweise Ho­ mogenisieren der Flüssigkeit aufweist, in etwa in seiner Mit­ te in dem Deckel drehbar gelagert ist und an seinem oberen Ende ein Wellenende aufweist, mit der das Rührwerk von Hand oder mit Motor gedreht werden kann, um die Flüssigkeit zu ho­ mogenisieren.

Derartige Behälter mit Rührwerk werden zur Homogenisierung hochviskoser Flüssigkeiten, insbesondere zur Homogenisierung von Farbe in Färbemaschinen eingesetzt, in denen beispiels­ weise Lichtwellenleiterfasern eingefärbt werden. Nachteil bei derartigen Behältern mit Rührwerk ist es, dass der Rührstab von oben in die Flüssigkeit eintaucht. Dadurch wird es einer­ seits erforderlich, das Rührwerk regelmäßig und aufwendig zu reinigen, da, wenn der Flüssigkeitsstand absinkt, sich an dem Rührwerk Teilchen aus der Flüssigkeit absetzen und aushärten, was zu Folgefehlern führen kann. Andererseits wird dadurch, dass der Rührstab von oben in die Flüssigkeit eintaucht, beim Betätigen des Rührwerkes Luft in die Flüssigkeit eingemischt, was ebenfalls unerwünscht ist, da dadurch die Konsistenz und die Eigenschaften der Flüssigkeit nachteilig verändert werden können. Schließlich ist die drehbare Halterung beziehungs­ weise Durchführung des Rührstabs durch den Deckel kritisch, weil zu befürchten ist, dass der Behälter an dieser Stelle undicht wird, insbesondere wenn der Behälter gesetzt wird. Schließlich kann es auch vorkommen, dass Verunreinigungen in die Flüssigkeit gelangen, wenn die Abdichtung an der Durch­ führung des Rührstabes ein Leck hat.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Rührwerk zum Homogenisieren von hochviskosen Flüssigkeiten der Eingangs genannten Art bereitzustellen, bei dem eine schnelle Homogenisierung der Flüssigkeit ohne Erzeugung von Lufteinschlüssen möglich ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist ein Rührwerk der Eingangs ge­ nannten Art dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsbe­ hälter wenigstens in seinem oberen Bereich aus nichtmagneti­ schem Material besteht, dass der Rührer einen Rührstab mit einem Rollkörper aus magnetischem Material aufweist, der an einem oberen Ende des Rührstabes befestigt ist und an der In­ nenwand des Flüssigkeitsbehälters anliegt, dass der Rührstab an seinem unteren Ende eine Rührschraube aufweist, und dass die Antriebseinrichtung einen Magneten aufweist, der in der Nähe des Rollkörpers auf der Außenseite des Flüssigkeitsbe­ hälters um den Flüssigkeitsbehälter herum bewegbar angeordnet ist.

Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung des Rührwerks ist es möglich, hochviskose Flüssigkeiten, insbesondere Farbe mit einer Viskosität bis zu 5000 mPa.s ohne Erzeugung von Luftein­ schlüssen durchzuführen. Wenn der Magnet um den Behälter her­ um bewegt wird, rollt der Rührstab durch die Magnetwirkung und die Reibkraft zwischen Rollkörper und Behälterinnenwand an der Behälterinnenwand ab, so dass durch die Rotation des Rührstabes und die Rührschraube an seinem unteren Ende zwei Strömungen in der Flüssigkeit erzeugt werden. Durch die Rühr­ schraube, die an dem Hoden entlang bewegt wird und sich dabei dreht, entsteht durch ihre Schräglage eine spiralförmige Strömung nach oben. Diese Strömung wird überlagert durch eine radiale Strömung, die durch die Bewegung des Rührstabes er­ zeugt wird, wenn der Rollkörper an der Innenwand des Behäl­ ters abrollt. Durch diese beiden Strömungen wird eine sehr gute Homogenisierung der hochviskosen Flüssigkeit in kurzer Zeit gewährleistet. Ein weiterer Effekt der beiden Strömungen ist es, dass, falls dennoch Lufteinschlüsse in der Flüssig­ keit vorhanden sein sollten, diese durch die beiden Strömun­ gen schnell entmischt werden.

Weitere Vorteile des erfindungsgemäßen Rührwerkes sind, dass kein Kontakt des Personals mit der Flüssigkeit, die toxisch oder ätzend sein kann, oder die die erwähnte Farbe sein kann, stattfinden muß, da die Reinigung des Rührwerkes im Wesentli­ chen entfallen kann. Es besteht auch keine Gefahr, dass die Flüssigkeit oder Farbe am Rührstab austrocknet, da der Rührstab im Farbbehälter bleibt und nur beim Nachfüllen des Behälters der Umgebung ausgesetzt ist. Da der Rührstab voll­ ständig in dem Behälter eingeschlossen ist, ist auch die Ge­ fahr von Verunreinigungen vermindert, die durch den Rührstab eingebracht werden können, wenn dieser durch den Deckel des Behälters hindurchgeführt werden muß. Es gibt auch kein Ein­ mischen von Luft, da die Flüssigkeitsoberfläche geschlossen bleibt, jedenfalls solange, wie der Flüssigkeitspegel nicht unter das Niveau gesunken ist, in dem der Rollkörper sich an der Innenwand entlang bewegt. Selbst wenn der Flüssigkeitspe­ gel weiter fällt, ist ein Einmischen von Luft unwahrschein­ lich, da diese gegen die oben erwähnten Strömungen geschehen müßte.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsbehälter einen nicht magnetischen Behälteroberteil aufweist, der mit einem Bodenteil verbunden ist. Durch diese Ausgestaltung wird in vorteilhafte Weise sichergestellt, daß einerseits der Behäl­ teroberteil aus nicht magnetischem Material gebildet werden kann, das bekanntlich nicht eine derartig hohe Festigkeit wie beispielsweise Edelstahl hat, während andererseits der Boden­ teil aus Edelstahl gefertigt sein kann, sodass dadurch die erforderliche Stabilität des Flüssigkeitsbehälters gewährlei­ stet wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsbehälter einen ko­ nischen Boden aufweist. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, dass die Rührschraube am unteren Ende des Rührstabes in der Mitte des Flüssigkeitsbehälters gehalten wird, wodurch sich die oben erwähnten Strömungen mit größerer Konstanz ausbilden können. Mit anderen Worte wird der Rührstab durch die koni­ sche Ausgestaltung des Behälterbodens bei seiner Bewegung im Raum stabilisiert, und dadurch werden die Strömungsverhält­ nisse verbessert.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, dass der Rollkörper einen Kegel auf­ weist, der mit dem Rührstab verbunden ist. Die Kegelform des Rollkörpers eignet sich besonders vorteilhaft als Rollkörper, weil dadurch der Abstand zwischen dem Rollkörper und dem Ma­ gneten auf der gesamten Kegelumfangsfläche konstant und auf gering gehalten werden kann, sodass die Traktionskraft des Magneten auf den Rollkörper besonders gut zur Wirkung ge­ bracht werden kann.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, dass der Winkel des Kegels gleich dem Anstellwinkel des Rührstabes in dem Behälter ist. Durch diese Ausgestaltung des Rollkörpers wird, insbesondere bei der Füh­ rung des Rührstabes durch den konischen Boden des Behälters, sichergestellt, dass eine gute Übertragung der Traktionskraft von dem Magneten auf den Rollkörper stattfindet.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, dass die Rührschraube ein Flügelrad mit wenigstens zwei kreisförmigen Rührscheiben aufweist. Durch diese Ausgestaltung der Rührschraube wird in vorteilhafter Weise erreicht, dass sich der Rührstab mit der Rührschraube an seinem unteren Ende leichtgängig in der Flüssigkeit drehen kann, da die Gefahr vermieden wird, dass die Rührschraube bei ihrer Drehung behindert wird. Auch im Zusammenhang mit der konischen Ausbildung des Behälterbodens ergibt sich hier der Vorteil, dass eine gute Führung des unteren Endes des Rührstabes möglich ist, ohne die Erzeugung der spiralförmigen Flüssigkeitsströmung nach oben zu behindern.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, dass der Magnet ein Dauermagnet ist. Durch diese Ausgestaltung entfallen in vorteilhafter Weise elektrische Zuleitungen zu dem Magneten.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, dass der Magnet auf einem Wagen mit Rä­ dern angeordnet ist, der auf der Außenseite des Flüssigkeits­ behälters geführt ist. Durch diese Führung des Magneten auf der Außenseite des Flüssigkeitsbehälters wird erreicht, dass der Abstand zwischen dem Magneten und der Behälteraußenwand immer gleich groß bleibt und damit eine gleichmäßige Traktion des Rollkörpers erzielt wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist da­ durch gekennzeichnet, dass der Wagen an einem Arm angeordnet ist, der den Wagen mit einer Welle verbindet, die senkrecht oberhalb der Mitte des Flüssigkeitsbehälters angeordnet ist und durch einen Motor angetrieben ist. Durch diese Ausgestal­ tung des Rührwerkes ergibt sich der Vorteil, dass Motoren oberhalb der Flüssigkeitsbehälter angeordnet werden können, sodass eine gleichmäßige Antriebsleistung an den Magneten er­ halten wird. Die Flüssigkeitsbehälter können dann auch leicht in einer Batterie aufgestellt werden, wobei sie bei dieser vorteilhaften Ausgestaltung entsprechend wenig Platzbedarf haben.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun anhand der beiliegenden Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch einen Flüssigkeitsbehälter mit dem erfindungsgemäßen Rührwerk; und

Fig. 2 eine Seitenansicht einer Rührstation mit einer Bat­ terie von Flüssigkeitsbehältern; und

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Rührstation von Fig. 2.

Fig. 1 zeigt einen Flüssigkeitsbehälter 2 mit einem Rührwerk zum Homogenisieren hochviskoser Flüssigkeiten. Der Flüssig­ keitsbehälter 2 besteht aus einem Behälteroberteil 4 und einem Bodenteil 6. Der Behälteroberteil 4 bildet den oberen Bereich des Behälters und besteht aus nicht-magnetischem Ma­ terial. Der Bodenteil 6 ist mit dem Behälteroberteil 4 am un­ teren Bereich des Flüssigkeitsbehälters 2 verbunden und kann aus einem stabilen Material, beispielsweise aus Edelstahl be­ stehen. Der Bodenteil 6 hat einen konischen Boden 8 mit einem Anstellwinkel α, dessen Wahl noch näher erläutert wird. Der Bodenteil 6 umfasst einen Sockel 10, mit dem der Behälter auf eine Rührstation eingesetzt werden kann, und eine Abgabeöff­ nung 12 für die Flüssigkeit beziehungsweise Farbe. Der Behäl­ ter ist mit einem Deckel 14 verschlossen.

In dem Flüssigkeitsbehälter 2 ist ein Rührstab 16 angeordnet, der an seinem oberen Ende einen kegelförmigen Rollkörper 18 und an seinem unteren Ende eine Rührschraube in Form von we­ nigstens zwei kreisförmigen Rührscheiben 22, 24 aufweist. Der Rollkörper 18 ist mit dem Rührstab 16 fest verbunden, und der Winkel zwischen der Umfangsfläche des Kegels und des Rollkör­ pers 18 und der Längsachse des Rührstabes 16 ist gleich dem Anstellwinkel β des Rührstabes 16 in dem Behälter 2. Damit sichergestellt, dass der Rollkörper gut auf der Innenfläche des Flüssigkeitsbehälters 2 abrollen kann.

Der Rührstab steht, wie in Fig. 1 zu sehen ist, mit der Rührschraube 20 mittig auf dem konischen Boden des Flüssig­ keitsbehälters 2. Der Winkel α ist so gewählt, dass einer­ seits eine sichere Führung der Rührschraube 20 in dem Boden 8 gewährleistet ist, und dass andererseits möglichst wenig von dem Volumen des Flüssigkeitsbehälters 2 verloren geht.

Die Antriebseinrichtung für das Rührwerk umfasst einen Magne­ ten 26, der in der Nähe des Rollkörpers 18 auf der Außenseite des Flüssigkeitsbehälters 2 um dem Flüssigkeitsbehälter 2 herum bewegbar angeordnet ist. Der Magnet 26 ist dazu auf ei­ nem Wagen 28 mit Rädern 30, 32 angeordnet, und der Wagen 28 ist auf einem Arm 34 montiert, der den Wagen 28 mit einer Welle 36 verbindet, die senkrecht oberhalb der Mitte des Flüssigkeitsbehälters 2 angeordnet ist und durch einen Motor (nicht gezeigt) angetrieben ist. Damit kann der Wagen 28 mit dem Magneten 26 an der Außenseite des Flüssigkeitsbehälters 2 entlang über den Motor angetrieben werden.

Wenn der Magnet 26 um den Behälter 2 herum bewegt wird, nimmt er den Rollkörper 18 mit, wobei sich der Rührstab um seine Längsachse dreht und zusätzlich sich auf einer Kegelfläche bewegt, die mit der Behälterwand den Winkel β bildet. Durch die Bewegung des Rührstabes 16 um seine Längsachse wird über die Rührschraube 20 eine Strömung erzeugt, die durch die ge­ strichelte Linie S dargestellt ist und spiralförmig von der Rührschraube 20 in dem Behälter nach oben führt. Durch die Bewegung des Rührstabes 16 auf einer Kegelfläche wird eine weitere Strömung R erzeugt, die in Bezug auf die Behälter­ längsachse radial gerichtet ist. Die Kombination dieser Strö­ mungen sorgt dafür, dass die Flüssigkeit homogenisiert und von Lufteinschlüssen befreit wird.

Die Fig. 2 und 3 zeigen eine Seitenansicht beziehungsweise eine Draufsicht auf eine Rührstation, die unter Verwendung von mehreren Flüssigkeitsbehältern 2 aufgebaut ist. Die Rührstation dient zum Einfärben von Lichtwellenleiterfasern. Die einzelnen Lichtleiterfasern haben dann unterschiedliche Farben zur Markierung des Bändchentyps und zur Orientierung der Fasern im Kabel bei seiner Verbindung mit einem zweiten Kabel oder Stecker. Wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, sind die Behälter 2 in einem Gestell 40 angeordnet, auf dem ein Motor 42 sitzt. Die Rührstation als solches wird durch eine Steuer­ einrichtung gesteuert, die in dem Steuerschrank 44 enthalten ist. Die Behälter sitzen auf einem Wagen 46 mit einem Unter­ schrank 48 und Rädern 50, 52.

Claims (9)

1. Rührwerk zum Homogenisieren hochviskoser Flüssigkeiten in einem Flüssigkeitsbehälter mit einem Rührer, der in den Flüssigkeitsbehälter bis in die Flüssigkeit reicht und durch eine außerhalb des Flüssigkeitsbehälters ange­ ordnete Antriebseinrichtung angetrieben ist, dadurch gekennzeichnet, dass

• - der Flüssigkeitsbehälter (2) wenigstens in seinem oberen Bereich aus nicht magnetischem Material be­ steht, dass
• - der Rührer einen Rührstab (16) mit einem Rollkörper (18) aus magnetischem Material aufweist, der an einem oberen Ende des Rührstabes (16) befestigt ist und an der Innenwand des Flüssigkeitsbehälters (2) anliegt, dass
• - der Rührstab (16) an seinem unteren Ende eine Rühr­ schraube (20) aufweist, und dass
• - die Antriebseinrichtung einen Magneten (26) aufweist, der in der Nähe des Rollkörpers (18) auf der Außen­ seite des Flüssigkeitsbehälters (2) um den Flüssig­ keitsbehälter (2) herum bewegbar angeordnet ist.

2. Rührwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsbehälter (2) einen nicht-magnetischen Behälteroberteil (4) aufweist, der mit einem Bodenteil (6) verbunden ist.

3. Rührwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitsbehälter (2) einen konischen Boden (8) aufweist.

4. Rührwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rollkörper (18) einen Kegel aufweist, der mit dem Rührstab (16) verbunden ist.

5. Rührwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der Umfangsfläche des Kegels des Rollkörpers (18) und der Längsachse des Rührstabes (16) gleich dem Anstellwinkel (β) des Rührstabes (16) in dem Behälter (2) ist.

6. Rührwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rührschraube (20) ein Flügelrad mit wenigstens zwei kreisförmigen Rührscheiben (22, 24) aufweist.

7. Rührwerk nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (26) ein Dauermagnet ist.

8. Rührwerk nach Anspruch 1 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Magnet (26) auf einem Wagen (28) mit Rädern (30, 32) angeordnet ist, der auf der Außenseite des Flüssigkeits­ behälters (2) geführt ist.

9. Rührwerk nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wagen (28) an einem Arm (34) angeordnet ist, der den Wagen (28) mit einer Welle (36) verbindet, die senkrecht oberhalb der Mitte des Flüssigkeitsbehälters angeordnet ist und durch einen Motor (42) angetrieben ist.