DE19957817A1

DE19957817A1 - Chemical liquid mixing tank has mixer baffle vanes positioned between surface of fluid at rest and crest of fluid under mixing conditions

Info

Publication number: DE19957817A1
Application number: DE19957817A
Authority: DE
Inventors: Holger Herbst
Original assignee: BASF SE
Current assignee: BASF SE
Priority date: 1999-12-01
Filing date: 1999-12-01
Publication date: 2001-06-07

Abstract

An essentially upright circular mixing tank (1) holds a charge of two or more fluids which are agitated by a central mixer (2), setting up a down-flow at the center which is reversed at the base, rising up the tank inner walls. The motion creates a trumpet-shaped center depression in the fluid surface. An essentially upright circular mixing tank (1) holds a charge of two or more fluids which are agitated by a central mixer (2), setting up a down-flow at the center which is reversed at the base, rising up the tank inner walls. The motion creates a trumpet-shaped center depression in the fluid surface. The sidewalls have especially a number of radial baffle vanes (3) between the surface of the liquid at rest and the crest of the liquid under mixing conditions, redirecting some of the flow of liquid downwards towards the tank center. The baffle vanes are at regular intervals around the wall and spaced to minimize mutual interference in the fluid flow. Each baffle redirects flow at an angle of approximately 20 deg downwards from the horizontal. The vanes are fixed to a ring clamp which is height-adjustable on upright rods within the tank. The tank has preferably a cambered cone on the base center promoting reversal of the down-flow at the center.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Mischen von Flüssigkeiten unter Ausbildung einer Trombe sowie eine Verwendung der Vorrichtung.The invention relates to a device for mixing liquids with Form a trombone and use of the device.

Vorliegend werden unter dem Begriff Flüssigkeit alle fließfähigen anorganischen, organischen oder biologischen Systeme oder Gemische, beispielsweise echte oder kolloidale Lösungen, Suspensionen, Emulsionen, Schmelzen, Dispersionen, Flüssig/Gas-Dispersionen oder Mischungen daraus, verstanden.In the present case, the term liquid includes all flowable inorganic, organic or biological systems or mixtures, for example real or colloidal solutions, suspensions, emulsions, melts, dispersions, Liquid / gas dispersions or mixtures thereof, understood.

Es ist allgemein bekannt, für Mischaufgaben Rührbehälter einzusetzen, die mit Rührern versehen sind, wobei die Anordnung des Rührbehälters selbst sowie auch die relative Anordnung von Rührer zu Rührbehälter prinzipiell keinen Einschränkungen unterliegen. Es ist bekannt, daß bei zentrisch in unbewehrten Rührbehältern angeordneten Rührern die Flüssigkeit in Rotation versetzt wird, wobei sich eine Flüssigkeitstrombe ausbildet. Solange die Trombe nicht so groß ist, daß der Rührer Luft in die Flüssigkeit einschlagen kann, hat die Trombenform sowohl auf die Rührleistung als auch auf die Mischwirkung keinen Einfluß.It is generally known to use stirred tanks for mixing tasks which Stirrers are provided, the arrangement of the stirred tank itself as well the relative arrangement of the stirrer to the stirred tank is basically none Restrictions apply. It is known that at centric in unreinforced Stirrers arranged stirrers, the liquid is rotated, wherein a liquid flow forms. As long as the trombone is not so big that the Stirrer can knock air into the liquid, the bowl shape has both on the stirring power and the mixing effect have no influence.

Form und Tiefe von Tromben in gerührten Behältern wurden in Abhängigkeit von der Rührerdrehzahl, dem Rührertyp und der Rührergeometrie, von den Stoffeigenschaften der Flüssigkeit, von der Füllstandshöhe sowie vom Behälterdurchmesser unter anderem von Zlokarnik in Chem. Ing. Tech. 43, 1971, Nr. 18, Seiten 1028 ff. und von Rieger et al. in Chem. Eng. Sci. 34, 1979, Seiten 397 ff., untersucht. Shape and depth of trombones in stirred containers were dependent on the stirrer speed, the stirrer type and the stirrer geometry, of the Material properties of the liquid, the level and the Container diameters from Zlokarnik in Chem. Ing. Tech. 43, 1971, no. 18, pages 1028 ff. And by Rieger et al. in Chem. Eng. Sci. 34, 1979, pages 397 ff., examined.

Wie in dem obengenannten Artikel in Chem. Eng. Tech. angeführt, ist das Eindringen von Gas in die Flüssigkeit über die Trombe häufig unerwünscht, weil zum einen da durch die Dichte des Gas-Flüssigkeits-Gemisches um den Rührer und damit die Rührerleistung herabgesetzt wird und andererseits durch das inhomogene Gas- Flüssigkeitsgemisch sowie den Umstand, daß der Rührer teilweise in der Luft rotiert und damit die Flüssigkeitslagerung fehlt, die Rührwelle sowie Lagerung und Abdichtung außerordentlich starken mechanischen Belastungen ausgesetzt werden.As in the above article in Chem. Eng. Tech. is the intrusion of gas into the liquid via the trombone is often undesirable because it is there by the density of the gas-liquid mixture around the stirrer and thus the Stirrer power is reduced and on the other hand due to the inhomogeneous gas Liquid mixture and the fact that the stirrer partly rotates in the air and thus the liquid storage is missing, the agitator shaft and storage and Sealing are exposed to extremely strong mechanical loads.

Die Ausbildung von stationären Tromben kann zur Oberflächenbegasung ausgenutzt werden, wie in DE-A-35 14 838 beschrieben.The formation of stationary trombones can be used for surface fumigation be as described in DE-A-35 14 838.

In unbewehrten Rührbehältern mit zentralem Rührorgan ist die Mischwirkung in der Regel nicht befriedigend; die Verwendung von Wandbewehrungen, die zu einer erhöhten Turbulenz und somit einer verbesserten Mischwirkung führt, weist ebenfalls Nachteile auf, insbesondere bezüglich der Verschmutzungsprobleme. Durch die Wandbewehrungen kommt es zu unterschiedlichen Scherraten, wobei sich in Regionen geringer Scherung oft sehr große bewegungslose oder bewegungsarme Zonen ausbilden, in denen Stoffübergänge nur durch ungenügend schnelle Diffusion erfolgen können. Dies führt beispielsweise zur Unterversorgung von Mikroorganismen mit Sauerstoff bei Fermentationen, zu nicht ausreichend engen Molmassenverteilungen bei Polymerisationen in Masse, Lösung oder Dispersion.In non-reinforced stirred tanks with a central stirring element, the mixing effect is Generally unsatisfactory; the use of wall reinforcements that lead to a leads to increased turbulence and thus an improved mixing effect also disadvantages, especially with regard to pollution problems. The wall reinforcement leads to different shear rates, whereby in regions of low shear often very large immobile or sedentary Form zones in which mass transfers are only possible due to insufficiently rapid diffusion can be done. This leads to an undersupply of, for example Microorganisms with oxygen during fermentations, too tight Molecular weight distributions in bulk, solution or dispersion polymerizations.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Mischen von Flüssigkeiten zur Verfügung zu stellen, die eine schnelle und intensive Vermischung gewährleistet, wobei nur ein geringer spezifischer Leistungseintrag über ein Rührorgan erforderlich ist. Die erfindungsgemäße Vorrichtung soll insbesondere auch für Flüssigkeiten mit höheren Viskositäten, sowie für Flüssigkeiten mit nicht-Newton'schem Fließverhalten, beispielsweise mit strukturviskosem Fließverhalten oder für Bingham-Körper eine gleichmäßige Vermischung ohne Ausbildung von stagnanten Zonen, bei geringer volumenbezogener Mischzeit gewährleisten. It is an object of the invention to provide a device for mixing liquids To make available, which ensures a quick and intensive mixing, only a small specific power input is required via an agitator is. The device according to the invention is also intended in particular for liquids higher viscosities, as well as for liquids with non-Newtonian Flow behavior, for example with pseudoplastic flow behavior or for Bingham body evenly mixing without the formation of stagnant Ensure zones with a short volume-related mixing time.

Die Lösung geht aus von einer Vorrichtung zum Mischen von Flüssigkeiten mit einem im wesentlichen vertikal stehenden, unbewehrten Rührbehälter mit zentralem Rührorgan, das die Flüssigkeit unter Ausbildung einer Trombe in Rotation versetzt.The solution is based on a device for mixing liquids an essentially vertical, unreinforced stirred tank with a central one Stirring device that rotates the liquid to form a drum.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß an der Rührbehälterwand im Bereich zwischen dem Flüssigkeitsspiegel im Ruhezustand und dem durch die Trombenbildung erhöhten Flüssigkeitsspiegel Einbauten vorgesehen sind, die einen Teilstrom der rotierenden Flüssigkeit abschälen und in Richtung der Rotationsachse umlenken.The invention is characterized in that on the stirred tank wall in the area between the liquid level at rest and that by the Drum formation increased liquid level internals are provided, which one Peel off partial flow of the rotating liquid and in the direction of the axis of rotation redirect.

Der Rührbehälter ist im wesentlichen vertikal stehend, d. h. die Hauptachse ist in der Regel vertikal, wobei geringfügige Abweichungen möglich sind. Unter dem Begriff unbewehrt wird vorliegend verstanden, daß der Rührbehälter im Bereich unterhalb des Flüssigkeitsspiegels im Ruhezustand frei von Wandbewehrungen ist.The stirred tank is substantially vertical, i.e. H. the main axis is in the Usually vertical, with slight deviations possible. Under the term unreinforced, it is understood here that the stirred tank is in the area below the liquid level is free of wall reinforcements in the idle state.

Der Bauform des Rührbehälters sind grundsätzlich keine Grenzen gesetzt, sofern sie die Ausbildung einer Trombe in eine Flüssigkeit mittels eines zentralen Rührorgans erlaubt. Die Bauform ist bevorzugt rotationssymetrisch, insbesondere zylindrisch. Möglich sind jedoch auch konisch nach unten und/oder oben zulaufende Formen oder Bauformen, die einen ovalen, runden oder anderen Querschnitt aufweisen. Der Schlankheitsgrad des Rührbehälters unterliegt prinzipiell keinen Beschränkungen, sofern sich mit Hilfe des zentralen Rührorgans eine rotierende Flüssigkeitsströmung mit Trombe erzeugen läßt. Für einen zylindrischen Rührbehälter liegt der Schlankheitsgrad bevorzugt zwischen 0,5 und 5.There are basically no limits to the design of the stirred tank, provided that the formation of a trombone in a liquid by means of a central stirring element allowed. The design is preferably rotationally symmetrical, in particular cylindrical. However, conically tapering shapes are also possible or designs that have an oval, round or other cross-section. The In principle, the slenderness of the stirred tank is not subject to any restrictions, provided there is a rotating liquid flow with the help of the central agitator can generate with trombone. For a cylindrical stirred tank this is Slenderness preferred between 0.5 and 5.

Deckel und Boden des Rührbehälters können prinzipiell jede beliebige Bauform aufweisen, wobei bezüglich der Rührbehälterhauptachse rotationssymmetrische Bauformen bevorzugt sind. Der Behälterboden ist vorzugsweise flach, halbrund oder als Klöpperboden ausgebildet. Der Behälter wird in der Regel mit einem Deckel, bei Bedarf hermetisch, verschlossen. In principle, the lid and bottom of the stirred tank can be of any design have, with respect to the main axis of the mixing container rotationally symmetrical Designs are preferred. The bottom of the container is preferably flat, semicircular or designed as a dished bottom. The container is usually covered with a lid Required hermetically sealed.

Der Rührbehälter kann mit üblichen Temperiermöglichkeiten für die zu mischende Flüssigkeit(en) beispielsweise einem äußeren Doppelmantel, mit außerhalb auf der Rührbehälterwand anliegenden Rohren oder mit aufgeschweißten Halbrohrprofilen ausgerüstet sein. Wärmetauscherrohre oder aufgeschweißte Halbrohrprofile können sich auch in jeder beliebigen Ausführungsform und Länge innerhalb des Behälters befinden. Bevorzugte Ausführungsformen sind diejenigen, die die Ausbildung einer frei umlaufenden Rotationsströmung der zu mischenden Flüssigkeit(en) möglichst wenig behindern. Die Heiz- bzw. Kühlmedien können flüssig oder gasförmig sein. Möglich ist auch jede Ausführung einer elektrischen Beheizung auf der Rührbehälteraußenwand.The stirred tank can be used with the usual temperature control options for the mix Liquid (s) for example an outer double jacket, with outside on the Mixing tank wall adjacent pipes or with welded half-pipe profiles be equipped. Heat exchanger tubes or welded half-tube profiles can also in any shape and length within the container are located. Preferred embodiments are those that require training free rotating rotational flow of the liquid (s) to be mixed if possible little hinder. The heating or cooling media can be liquid or gaseous. Any type of electrical heating is also possible on the Outer wall of the stirred tank.

Der Rührbehälter kann eine beliebige Füllhöhe mit der zu mischenden Flüssig keit(en) aufweisen, sofern sich durch den zentralen Rührer eine Rotationsströmung mit Trombe erzeugen läßt. Bevorzugt ist ein von Füllhöhe-zu-Behälter-Durchmes serverhältnis von 0,5 bis 5.The stirred tank can be filled to any level with the liquid to be mixed speed (s), provided there is a rotational flow through the central stirrer can generate with trombone. A fill-to-container diameter is preferred server ratio from 0.5 to 5.

Der Rührbehälter kann beliebig an der Wand wie auch am Deckel und am Boden mit Öffnungen und Stutzen für Zu- und Abläufe versehen sein. Vorzugsweise erfolgen die Zuläufe durch Öffnungen/Stutzen im Rührbehälterdeckel derart, daß die zulaufenden Stoffe möglichst schnell mit dem Rührbehälterinhalt gemischt werden. Dies kann zum Beispiel durch Zulauf in die Trombe oder in den umgelenkten Schälstrom der Flüssigkeit erfolgen. Einlaufrohre mit beliebiger Länge und Form zum Zuführen von Stoffen können an jedem beliebigen Ort des Kessels angeordnet sein. Abläufe können durch Einsteckrohre jeder beliebigen Länge und Form oder auch nur durch Ablauföffnungen realisiert werden. Vorteilhaft kann auch die Entnahme von Flüssigkeit aus dem abgeschälten Teilstrom unter Ausnutzung der Bewegungsenergie sein. Weitere Öffnungen können als Zuführungen oder Abführungen von gasförmigen Substanzen genutzt werden. The mixing bowl can be placed anywhere on the wall, on the lid and on the floor be provided with openings and sockets for inlets and outlets. Preferably the inlets are made through openings / sockets in the stirred tank cover in such a way that the incoming substances are mixed as quickly as possible with the contents of the mixing tank become. This can be done, for example, by feeding into the drum or into the diverted peeling flow of the liquid. Inlet pipes of any length and form for feeding substances can be anywhere in the boiler be arranged. Processes can be done by inserting pipes of any length and Form or can only be realized through drain openings. Can be beneficial also the removal of liquid from the peeled off sub-stream Use of the kinetic energy. Other openings can be as Inlets or outlets of gaseous substances are used.

Weitere Öffnungen in der Rührbehälterwand, dem Boden oder dem Deckel können zum Einbringen von handelsüblichen Instrumenten oder Sonden zur Überwachung des Mischprozesses, wie z. B. Temperatur, Druck, Füllstand, Konzentrationen, pH-Wert oder andere qualitätsrelevante Größen genutzt werden. Ebenso können eine oder mehrere Öffnungen zur qualitätskontrollrelevanten Probenahme genutzt werden. Auch können Öffnungen zur visuellen Beobachtung des Mischprozesses mittels Schaugläsern genutzt werden.Additional openings in the stirred tank wall, the bottom or the lid can be used to insert commercially available instruments or probes Monitoring the mixing process, such as B. temperature, pressure, level, Concentrations, pH value or other quality-relevant variables can be used. Likewise, one or more openings for quality control relevant Sampling can be used. Openings can also be used for visual observation of the mixing process can be used with sight glasses.

Zum Einbringen von gasförmigen Komponenten mit dem Ziel zum Beispiel einer Reaktion, eines Stoffaustausches, zum Strippen oder zu Reinigungszwecken kann der Rührbehälter mit einer dem Fachmann bekannten Form einer Gaszuführung, beispielsweise mit Rohrverteilern, Ringverteilern oder Fritten ausgerüstet werden. Eine gute Begasung der Flüssigkeit kann auch über die Oberflächenturbulenz in der Trombe durch die erfindungsgemäße Rezirkulation der Flüssigkeit erfolgen. Öffnungen zum Auslaß des eingebrachten Gases können, sofern erforderlich, an beliebiger technisch geeigneter Stelle des Rührbehälters angebracht sein.For the introduction of gaseous components with the aim, for example, of one Reaction, a material exchange, for stripping or for cleaning purposes the stirred tank with a form of gas supply known to the person skilled in the art, for example with pipe distributors, ring distributors or frits. A good fumigation of the liquid can also occur in the surface turbulence the trombone take place through the recirculation of the liquid according to the invention. Openings to the outlet of the introduced gas can, if necessary any technically suitable location of the mixing container.

Möglich ist der Anschluß weiterer Apparate, zum Beispiel Feststoffzuführungseinrichtung, Dosiereinrichtungen oder auch einer Adsorptions- oder Destillationskolonne zur Abtrennung von gasförmigen Produkten oder Edukten über geeignete Öffnungen am Rührbehälter.It is possible to connect additional devices, for example Solid feed device, metering devices or one Adsorption or distillation column for the separation of gaseous Products or educts via suitable openings on the stirred tank.

Als Werkstoffe zur Herstellung des Rührbehälters sowie des Deckels und des Bodens können alle metallischen oder nichtmetallischen Materialien verwendet werden, die dem Rührbehälter eine ausreichende Festigkeit, Härte und Resistenz gegenüber den im Inneren gehandhabten chemischen Stoffen und physikalischen Bedingungen wie Über- oder Unterdruck und Temperatur aufweisen. Es können dazu als Konstruktionsmaterialien zum Beispiel legierte oder unlegierte Stähle, Zirkon, Titan, Glas, Emaille oder Kunststoffe verwendet werden. Möglich sind auch mit Kunststoffen oder Emaille beschichtete Eisen- oder Stahlkonstruktionen. As materials for the production of the stirred tank as well as the lid and the All metallic or non-metallic materials can be used in the floor be that the stirred tank has sufficient strength, hardness and resistance compared to the chemical and physical substances handled inside Have conditions such as over or under pressure and temperature. It can as construction materials for example alloyed or unalloyed steels, Zircon, titanium, glass, enamel or plastics can be used. Possible are also iron or steel structures coated with plastics or enamel.

Vorteilhaft sind glatte Innenwände des Rührbehälters, die zum Beispiel durch Elektropolieren von Edelstählen erreicht werden können.Smooth inner walls of the stirred tank, for example, are advantageous Electropolishing of stainless steels can be achieved.

Der Rührbehälter kann für sich allein wie auch innerhalb einer Prozeßkette eingesetzt, zum Beispiel als Reaktor für chemische Reaktionen. Die Vorrichtung eignet sich sowohl für absatzweisen (Batch-) Betrieb, bei dem die beteiligten Komponenten im wesentlichen vorgelegt werden, aber auch eine Zudosierung weiterer Komponenten erfolgen kann, wie auch für kontinuierliche Prozesse, wobei kontinuierlich feste, gasförmige oder flüssige Stoffe zu- bzw. abgeführt werden. Der Rührbehälter kann auch als Verdampfer im Sinne einer Destillationsblase mit aufgesetzter Kolonne verwendet werden. Selbstverständlich ist der Rührbehälter auch als ein Bestandteil einer Rührkesselkaskade einsetzbar. Mehrere der erfindungsgemäßen Vorrichtungen lassen sich zu einer Kaskade verschalten. In einer möglichen, hinsichtlich der Sterilität (Keimfreiheit) geschlossenen Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, die über alle dem Fachmann bekannten Hilfsmittel, zum Beispiel chemische oder Dampfsterilisierbarkeit, sterile Begasung und alle sonst erforderlichen Maßnahmen zur Erlangung einer Keimfreiheit im Rührbehälter verfügt, können biotechnologische Verfahren, wie Fermentationen oder Abwasserbehandlungen durchgeführt werden. Denkbar ist auch die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung als Mixer für eine Extraktionsaufgabe unter Nutzung des Mixer/Settler-Prinzips oder als Kristallisationsapparat.The stirred tank can be used on its own as well as within a process chain used, for example as a reactor for chemical reactions. The device is suitable both for batch (batch) operation in which the involved Components are essentially presented, but also metering other components, as well as for continuous processes, whereby solid, gaseous or liquid substances are continuously supplied or removed become. The stirred tank can also be used as an evaporator Distillation still with attached column can be used. Of course the stirred tank can also be used as part of a cascade of stirred tanks. Several of the devices according to the invention can be cascaded interconnect. In a possible, with regard to sterility (sterility) closed version of the device according to the invention, which over all the Auxiliaries known to those skilled in the art, for example chemical or Steam sterilizability, sterile fumigation and all other necessary Measures to achieve sterility in the stirred tank can biotechnological processes, such as fermentations or wastewater treatment be performed. The use of the invention is also conceivable Device as a mixer for an extraction task using the Mixer / settler principle or as a crystallizer.

Zur Erzeugung einer im Rührbehälter umlaufenden Rotationsströmung der Flüssigkeit(en) ist der Rührbehälter mit einem zentralen Rührer versehen, der in bekannter Weise aus einer Rührerwelle und daran angeordneten Rührorganen aufgebaut ist. Die Drehbewegung der Rührerwelle wird in bekannter Weise durch Ankopplung an einen außerhalb des Rührbehälters befindlichen Motor mit Getriebe bewirkt. Der Antrieb kann sich dabei unterhalb, mit Wellendurchführung durch den Boden, oder oberhalb des Rührbehälters mit Wellendurchführung durch den Deckel, befinden. Als Wellendurchführungen kommen die dem Fachmann bekannten Vorrichtungen, beispielsweise Stopfpackungen, Gleitringdichtungen oder doppelwirkende Gleichringdichtungen in Frage. Möglich ist aber auch ein magnetgekoppelter Antrieb des Rührers ohne Wellendurchführung.To generate a rotating flow of the Liquid (s) is provided in the stirred tank with a central stirrer, which is in known manner from a stirrer shaft and stirring elements arranged thereon is constructed. The rotary movement of the stirrer shaft is carried out in a known manner Coupling to a motor with gearbox located outside the mixing tank causes. The drive can be below, with shaft passage through the Bottom, or above the stirred tank with shaft passage through the lid, are located. Known to those skilled in the art come as shaft bushings Devices, for example stuffing boxes, mechanical seals or double-acting constant ring seals in question. But one is also possible magnetically coupled drive of the stirrer without shaft passage.

Als an der Welle befestigte Rührorgane, die die Bewegungsenergie des Rührers auf die Flüssigkeit übertragen, sind alle dem Fachmann bekannten handelsüblichen Ausführungen geeignet, die in der Lage sind, eine im Rührbehälter rotierende Flüssigkeitsströmung mit Trombe zu erzeugen.As agitators attached to the shaft, which the kinetic energy of the stirrer transferred to the liquid are all known to the person skilled in the art commercial designs suitable, which are able to a Stirring vessel to generate rotating liquid flow with trombone.

Das Rührer- zu Rührbehälterdurchmesser-Verhältnis ist dabei beliebig zwischen 0,1 und 1 wählbar. Bei kleinem Rührer-zu Rührbehälterdurchmesser-Verhältnis wird sich in der rotierenden Flüssigkeit ein radialer Geschwindigkeits- und Schergradient aufbauen, was durchaus vorteilhaft sein kann. Bei vorteilhaft großem Rührer-zu Rührbehälterdurchmesser-Verhältnis wird der auftretende radiale Geschwindigkeits- und Schergradient vergleichsweise klein sein, dafür die Förder- und Mischwirkung der Vorrichtung deutlich gesteigert. Beispiele für verwendbare Rührerbauarten können sein: Rührer mit geringem Rührer-zu Rührbehälterdurchmesser, wie Propellerrührer, Scheibenrührer, Schrägblattrührer, Impellerrührer oder weitere bekannte Ausführungen, Rührer für mittlere Rührer- zu Rührbehälterdurchmesser-Verhältnis, wie Blattrührer, Kreuzbalkenrührer, Mehrphasen-Gegenstromrührer oder Mehrphasen-Interferenz-Gegenstromrührer, oder Rührer mit großem Rührer-zu Rührbehälterdurchmesser-Verhältnis, zum Beispiel Fingerrührer, Ankerrührer oder Wendelrührer. Vorteilhaft sind Rührerbauformen mit Primärförderrichtung für die Flüssigkeit axial nach unten und/oder radial nach außen, um die durch die Schälschaufeln hervorgerufene überlagernde axiale Zirkulationsströmung zu unterstützen.The stirrer to stirred tank diameter ratio is arbitrary between 0.1 and 1 selectable. With a small stirrer to mixing bowl diameter ratio there will be a radial velocity and Build up a shear gradient, which can be quite advantageous. With advantageously large The agitator-to-agitator diameter ratio becomes the radial that occurs Speed and shear gradient are comparatively small, but the conveying and mixing effect of the device increased significantly. examples for Usable types of stirrer can be: Stirrer with low stirrer-closed Stirred tank diameter, such as propeller stirrer, disc stirrer, inclined blade stirrer, Impeller stirrer or other known designs, stirrer for medium stirrer to stirred tank diameter ratio, such as blade stirrer, cross bar stirrer, Multi-phase counter-current stirrer or multi-phase interference counter-current stirrer, or stirrer with large stirrer to mixing vessel diameter ratio to Example finger stirrer, anchor stirrer or spiral stirrer. Are advantageous Stirrer designs with primary liquid flow direction axially downwards and / or radially outward, around that caused by the peeling blades to support superimposed axial circulation flow.

Es können ein oder mehrere Rührorgane von gleicher oder unterschiedlicher Bauart an der Rührerwelle befestigt werden, wobei die Einbautiefe, bezogen auf den betriebsbedingten Flüssigkeitsstand, beliebig ist; vorteilhaft ist die Befestigung zumindest eines Rührorgans im unteren Drittel der Flüssigkeit. Weitere Rührorgane, in beliebiger Einbauhöhe, können eine möglicherweise gewünschte Erhöhung der Scher- und Dispergierwirkung und/oder des Stoffaustausches mit der Gasphase über die Oberfläche bewirken.One or more stirring elements of the same or different can be used Type to be attached to the stirrer shaft, the installation depth, based on the operational fluid level is arbitrary; The attachment is advantageous at least one stirrer in the lower third of the liquid. Further Stirring devices, in any installation height, can be a desired one Increase in the shear and dispersing effect and / or the mass exchange with cause the gas phase over the surface.

Es sind ebenso sämtliche dem Fachmann bekannten Ausführungen von Hohlrührern im Zusammenhang mit einer Hohlwelle einsetzbar, falls die Einbringung einer gasförmigen Komponente über den Rührer als Eigenbegasung oder Druckbegasung von Vorteil ist.There are also all of the designs known to those skilled in the art Hollow stirrers can be used in connection with a hollow shaft if the Introduction of a gaseous component via the stirrer as self-gassing or pressurized gas is advantageous.

Der spezifische Leistungseintrag unter Verwendung eines beliebigen Rührers zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist trotz einer deutlicher schnelleren und effektiveren Vermischung deutlich geringer als in bewehrten Behältern, da die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen Rührer und Flüssigkeit vorteilhafter weise gering ist, und die Schälschaufeln vorzugsweise mit geringem Strömungswiderstand gestaltet sind.The specific power input using any stirrer to Operation of the device according to the invention is faster, in spite of a clearly and more effective mixing significantly less than in reinforced containers, because the speed difference between the stirrer and the liquid is more advantageous as low, and the scraper blades preferably with low Flow resistance are designed.

Zum Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist eine Rotationsbewegung der Flüssigkeit erforderlich, die ausreichend sein muß, die Ausbildung einer stationären Trombe zu erzeugen. Die Umfangsgeschwindigkeit der Flüssigkeit ist dazu entsprechend durch die Drehbewegung des Rührers einzustellen. Radiale Geschwindigkeitsgradienten erhöhen die Scherung innerhalb der Flüssigkeit, was für bestimmte Anwendungen von Vorteil sein kann, sie sind aber nicht zwingend erforderlich. Bei Vergrößerung des Rührbehälterdurchmessers ist eine höhere Umfangsgeschwindigkeit zum erfindungsgemäßen Betrieb der Vorrichtung notwendig.To operate the device according to the invention, a rotational movement of the Liquid required, which must be sufficient to form a generate stationary trombone. The peripheral speed of the liquid is adjust accordingly by rotating the stirrer. Radial Velocity gradients increase what the shear inside the liquid may be beneficial for certain applications, but they are not mandatory required. When the diameter of the stirred tank is increased, it is higher Circumferential speed for operating the device according to the invention necessary.

Die Drehzahl des Rührers und damit die auf seine Bewegung bezogene rührerspezifische Reynoldszahl ist je nach Größe und Form des Rührbehälters sowie abhängig vom gewählten Rührersystem derart zu wählen, daß eine frei umlaufende Rotationsströmung unter Ausbildung einer Trombe erzeugt wird. The speed of the stirrer and thus the speed related to its movement the stirrer-specific Reynolds number depends on the size and shape of the stirrer as well as depending on the chosen stirrer system so that one is free revolving rotational flow is generated with the formation of a drum.

Die durch die frei umlaufende Rotationsströmung erzeugte Trombe kann bezogen auf die Flüssigkeitshöhe beliebig verschiedene Tiefen aufweisen. Vorteilhaft ist eine Trombentiefe bis knapp über dem untersten Rührorgan. Der Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist aber auch bei davon abweichenden geringeren Trombentiefen gewährleistet, solange der Umwurfmechanismus der Schälschaufeln funktioniert. Auch eine Trombentiefe, die bis zum untersten Rührorgan oder darunter reicht, kann z. B. im Fall einer erwünschten Gaseinsaugung und Verteilung durch den Rührer von oberhalb der Oberfläche vorteilhaft sein. In dem Fall wird die Oberflächenbegasung und damit der Stoffübergang durch die Turbulenzen in der Trombe und am Rührer, hervorgerufen durch den freien Fall der abgeschälten Teilströmungen, vorteilhaft unterstützt. Die Form der stationär sich ausbildenden Trombe ist beliebig und abhängig von der Rührbehälterbauart und -geometrie, sowie vom eingesetzten Rührertyp und dessen Rotationsgeschwindigkeit, wie auch, allerdings nur wenig, von den Stoffeigenschaften des zu mischenden Mediums, wie zum Beispiel Dichte und Viskosität. Die freie Rotation der Flüssigkeit im Rührbehälter führt zu einer Anhebung der Oberfläche entlang der umlaufenden Wand und einer korrespondierenden Absenkung der Flüssigkeitsoberfläche entlang der im wesentliche senkrechten Längsachse der Rotationsströmung. Die durch die Zentrifugalbeschleunigung der Flüssigkeit bewirkte Anhebung des Flüssigkeitsspiegels an der Rührbehälterwand kann beliebig hoch bis an den Behälterdeckel, vorteilhaft aber zwischen dem 0,01fachen und dem 10fachen betragen, bezogen auf den Flüssigkeitsstand der unbewegten Flüssigkeit.The drum generated by the freely rotating rotational flow can be related have different depths depending on the liquid level. It is advantageous a drum depth to just above the lowest agitator. Operation of the However, the device according to the invention is also in the case of smaller ones deviating therefrom Drum depths guaranteed as long as the overturning mechanism of the Peeling scoops work. Also a drum depth that goes to the bottom Stirring device or below, z. B. in the case of a desired one Gas suction and distribution through the stirrer from above the surface be beneficial. In this case, the surface fumigation and thus the Mass transfer through the turbulence in the drum and on the stirrer, caused by the free fall of the peeled partial flows, advantageous supported. The shape of the stationary trombone is arbitrary and depending on the type and geometry of the mixing tank, as well as the one used Stirrer type and its rotation speed, as well, but only a little, the material properties of the medium to be mixed, such as Density and viscosity. The free rotation of the liquid in the stirred tank leads to an elevation of the surface along the circumferential wall and one corresponding lowering of the liquid surface along the in essential vertical longitudinal axis of the rotational flow. The through the Centrifugal acceleration of the liquid caused an increase in the Liquid level on the stirred tank wall can be as high as Container lid, but advantageously between 0.01 times and 10 times amount, based on the liquid level of the still liquid.

Erfindungsgemäß sind an der Rührbehälterwand auf der Höhe der angehobenen wandnahen Strömung Einbauten befestigt, die jeweils einen Teilstrom aus der umlaufenden Hauptströmung separieren, diesen oberhalb der rotierenden Flüssigkeit in Richtung der vertikalen Achse des Rührbehälters umlenken und den jeweiligen Teilstrom im freien Fall in die Trombe fließen lassen. In der Trombe bildet sich dadurch eine der Rotationsströmung überlagerte Abwärtsbewegung der Flüssigkeit aus, deren Impuls ausreicht, um das im wesentlichen im unteren Bereich der Flüssigkeit befindliche Rührorgan zu erreichen und dort durch den Rührer und den Boden in eine wandseitige Aufwärtsbewegung umgewandelt zu werden. Da sich die Form und Tiefe der Trombe bei diesem Prozeß nicht verändert, muß zwangsläufig der abgeschälte Teilstrom der Flüssigkeit von unten an der Rührbehälterwand aufwärts ersetzt werden. Dies resultiert in einer kräftigen wandnahen Aufwärtsströmung, die sich der Rotationsbewegung der Flüssigkeit überlagert. Dadurch wird eine kräftige Strömung zentral axial nach unten und wandnah nach oben erzeugt, die die Rotationsbewegung der Flüssigkeit überlagert und damit zu einer schnellen und gleichförmigen Durchmischung des gesamten Behälterinhalts ohne stagnante Zonen auch bei höheren Viskositäten führt.According to the invention are on the stirred tank wall at the level of the raised Wall-mounted flow fixtures attached, each a partial flow from the separate the main flow, above the rotating one Redirect the liquid in the direction of the vertical axis of the mixing container and the let the respective partial flow flow into the trombone in free fall. In the trombone this forms a downward movement of the superimposed on the rotational flow Liquid, the momentum of which is sufficient to do this essentially in the lower To reach the area of the liquid agitator and there through the Stirrer and the bottom converted into a wall-side upward movement become. Because the shape and depth of the trombone do not change during this process changed, the peeled partial flow of the liquid must necessarily from below upwards on the stirred tank wall. This results in one vigorous upward flow close to the wall, which corresponds to the rotational movement of the Liquid superimposed. As a result, a strong flow is axially central below and close to the wall creates the rotational movement of the liquid superimposed and thus to a quick and uniform mixing of the entire container contents without stagnant zones even with higher viscosities leads.

Die Einbauten sind bevorzugt eine oder mehrere Schälschaufeln, die zu dem oben genannten Zweck beliebig gestaltet sein können, insbesondere aus gebogenen Blechen oder Rohren. Vorteilhaft sind Bauformen, die der rotierenden Flüssigkeit möglich wenig Widerstand entgegensetzen und deren freies Ende dem abgeschälten und umgelenkten Teilstrom in die Trombe, vorzugsweise in die Mitte der Trombe befördert. Dadurch wird die Bewegungsenergie der Flüssigkeit möglichst effektiv ausgenutzt. Eine mögliche Ausführungsform ist z. B. eine in die wandnah rotierende Flüssigkeit ragende Zunge, die die gewünschte Menge Teilstrom aus dem Hauptstrom aufnimmt und abschält und diesen einer Umlenkvorrichtung, beispielsweise einem Leitblech oder Leitrohr, zuführt, welches den Teilstrom in Richtung der senkrechten Rotationsachse der Flüssigkeit umlenkt. Der Teilstrom wird derart von der Umlenkvorrichtung freigegeben, daß er diese in einem beliebigen Abwurfwinkel verläßt und in die Trombe trifft.The internals are preferably one or more peeling blades that go to the above mentioned purpose can be designed arbitrarily, in particular from curved Sheets or pipes. Designs that use the rotating liquid are advantageous oppose as little resistance as possible and their free end to that peeled and diverted partial flow into the drum, preferably into the Conveyed in the middle of the drum. This creates the kinetic energy of the liquid exploited as effectively as possible. A possible embodiment is e.g. B. one in the tongue protruding near the wall, the desired amount Partial stream from the main stream and switches off and this one Deflecting device, for example a guide plate or guide tube, which is the partial flow in the direction of the vertical axis of rotation of the liquid redirects. The partial flow is released by the deflection device in such a way that he leaves it at any drop angle and hits the drum.

Die gesamte Schälvorrichtung kann auch als entsprechend gebogenes durchgehendes Rohr mit rundem oder beliebigem oder variablen Querschnitt ausgeführt sein, wobei das eine offene Ende in die rotierende Hauptströmung ragt und zum Separieren eines Teilstromes dient, und das andere offene Ende die abgeschälte und umgelenkte Teilströmung entweder frei gibt und per freiem Fall in die Trombe befördert, oder sogar bis tief in die Trombe, gegebenenfalls auch unter die Flüssigkeitsoberfläche des tiefsten Punktes der Trombe fördert.The entire peeling device can also be designed as a correspondingly curved one continuous tube with round or any or variable cross-section be carried out, with one open end protruding into the rotating main flow and serves to separate a partial flow, and the other open end peeled and diverted partial flow either free and per free fall transported into the trombone, or even deep into the trombone, if necessary also below the liquid surface of the lowest point of the trump.

Falls es sich für den Prozeß als vorteilhaft erweist, können die Schälschaufeln oder -rohre mit zusätzlichen Scher- oder Schneidvorrichtungen, beispielsweise Wellen, Rippen, Stromstörern oder Messern ausgerüstet werden.If it proves advantageous for the process, the scraper blades can or pipes with additional shearing or cutting devices, for example Shafts, ribs, baffles or knives can be equipped.

Die Menge des abgeschälten Teilstromes ist beliebig und hängt von der Größe und Ausführung der schälenden Vorrichtung ab.The amount of the peeled partial flow is arbitrary and depends on the size and execution of the peeling device.

Die horizontalen Abmessungen der Schälschaufel(n) liegt zwischen 0,05 und 0,5, bezogen auf den Behälterdurchmesser.The horizontal dimensions of the peeling scoop (s) are between 0.05 and 0.5, based on the container diameter.

Die Abmessungen der Schälschaufel(n) über alles in vertikaler Richtung können zwischen 0,05 und nahezu 1 bezogen auf den Rührbehälterdurchmesser, frei gewählt werden.The dimensions of the peeling scoop (s) can be vertical in everything between 0.05 and almost 1 based on the stirred tank diameter, free to get voted.

Die Flüssigkeitsströmung innerhalb der Schälschaufel oder des Schälrohres kann sowohl turbulent als auch laminar sein. Die Formgebung der Schaufel oder des Rohres kann so gewählt werden, daß die Förder- oder Wurfrichtung des abgeschälten und umgelenkten Teilstromes vorzugsweise in die Mitte der Trombe senkrecht nach unten erfolgt, oder an einer anderen Stelle in einer von der Senkrechten abweichenden Richtung in der Trombe auftrifft. Beim Einsatz mehrerer Schälschaufeln können die Förder-/Wurfrichtungen sowie der vertikal frei wählbare Abwurfwinkel unterschiedlich sein. Die in die Trombe geförderte Summe der einzelnen abgeschälten Teilströme setzt sich additiv aus den Einzelströmen zusammen. Dieser durch die Schälvorrichtungen hervorgerufene summierte Förderstrom kann den gesamten Flüssigkeitsinhalt, auch bei großen Mischkesseln und großen Viskositäten ohne Ausbildung von stagnanten Zonen vielfach pro Minute umwälzen. The liquid flow inside the peeling scoop or the peeling tube can be both turbulent and laminar. The shape of the shovel or the Pipe can be chosen so that the conveying or throwing direction of the peeled and diverted partial stream preferably in the middle of the drum is done vertically downward, or elsewhere in one of the Vertical deviating direction hits in the trombone. When using Several scraper blades can move the conveying / throwing directions as well as the vertical freely selectable discharge angles can be different. The pumped into the trombone The sum of the individual peeled partial flows is additively composed of Single streams together. This caused by the peeling devices The total flow can add up to the entire liquid content, even with large ones Mixing kettles and large viscosities without the formation of stagnant zones circulate many times per minute.

Es können je nach Rührbehälterdurchmesser beliebig viele Schälvorrichtungen, mindestens aber eine, an der Rührbehälterwand an der infolge der Rotationsbewegung der Flüssigkeit angehobenen Oberfläche angebracht werden.Depending on the diameter of the stirred tank, any number of peeling devices, but at least one, on the wall of the stirred tank due to the Rotational motion of the liquid raised surface can be attached.

Bevorzugt sind die Schälschaufeln auf derselben Höhe des Rührbehälters angeordnet. Zwei oder mehrere Schälschaufeln sind vorzugsweise in der Weise beanstandet, daß sich die Strömungsstörung infolge der Einwirkung einer Schälschaufel bis zur Einbaustelle der nachfolgenden Schälschaufel wieder ausgeglichen hat.The peeling blades are preferably at the same height of the mixing container arranged. Two or more scraper blades are preferably in the way complains that the flow disturbance due to the action of a Peeling scoop up to the installation point of the following peeling scoop again has balanced.

Die Befestigung der Schälschaufeln oder Schälrohre an der Rührbehälterwand kann z. B. durch Schweißen, Kleben, Nieten oder Schrauben erfolgen, wobei die Befestigung derart gewählt sein kann, daß der Anstellwinkel der Schälvorrichtung in einer horizontalen Achse verstellbar und damit die Menge des abgeschälten Teilstromes vergrößer- oder verkleinerbar ist. Außerdem kann dadurch die Förderleistung vorteilhaft verändert werden. Vorzugsweise wird ein flacher Anstellwinkel gewählt, um die Bewegungsenergie der rotierenden Flüssigkeit möglichst effizient auszunutzen. Bevorzugt ist das freie Ende der Schälschaufel(n) in der Weise ausgestaltet, daß ein Abwurfwinkel von ± 20° gegenüber der Horizontalen gebildet wird.The attachment of the peeling blades or peeling pipes to the stirred tank wall can e.g. B. done by welding, gluing, riveting or screwing, the Attachment can be chosen such that the angle of attack of the peeling device adjustable in a horizontal axis and thus the amount of peeled off Partial stream can be enlarged or reduced. In addition, the Conveying capacity can be changed advantageously. Preferably a flat one Angle of attack chosen to determine the kinetic energy of the rotating liquid exploit as efficiently as possible. The free end of the peeling scoop (s) is preferred. designed in such a way that a discharge angle of ± 20 ° compared to the Horizontal is formed.

Bei großen Ausführungen der Schälschaufel kann es vorteilhaft sein, die auf die Schaufel wirkenden Kräfte, infolge des Drucks der rotierenden Flüssigkeit, durch Stützelemente, die ebenfalls an der Wand befestigt sind, auf die Behälterwand anzuleiten und damit den Schaufeln zusätzliche mechanische Stabilität zu verleihen.For large versions of the peeling scoop, it can be advantageous to use the Vane forces, due to the pressure of the rotating liquid Support elements, which are also attached to the wall, on the container wall instructions and thus additional mechanical stability to the blades to lend.

Es ist auch möglich, die Schaufeln in der oben beschriebenen Weise nicht an der Wand, sondern an einem horizontal an der Rührbehälterwand befindlichen Spannring zu befestigen. Durch diese Maßnahme können alle Schaufeln gleichzeitig samt Spannring, zum Beispiel zu Reinigungszwecken, aus dem Behälter entfernt werden. Die Spannung des Spannrings wird beispielsweise durch Schrauben hervorgerufen, die durch Drehen den Durchmesser des Spannrings vergrößern und dadurch den Ring gleichmäßig über den Rührbehälterumfang anpreßt. Das Lösen des Spannrings ist schnell und einfach. Die Verwendung des beschriebenen Spannrings zur Befestigung der Schälschaufeln oder -rohre ist vorteilhaft, da sich die Einbauhöhe, bezogen auf die Rührbehälterhöhe und den variablen Flüssigkeitsstand, leicht für alle angebrachten Schälschaufeln gleichzeitig verändern läßt. Eine Möglichkeit zur Höhenverstellbarkeit der Schälschaufeln während des Mischprozesses zum Beispiel bei zu- oder abnehmendem Flüssigkeitsstand besteht zum Beispiel darin, die Schälschaufeln, wie beschrieben an einem Spannring zu befestigen und diesen mit senkrecht nach oben gerichteten starren Stangen zu versehen, die durch, bei Bedarf abgedichtete Öffnungen, durch den Behälterdeckel ragen und mittels einer geeigneten Vorrichtung, in Abhängigkeit vom Füllstand, nach oben oder unten bewegt werden können, so daß sich die Schälschaufeln immer im geeigneten Arbeitsbereich an der Flüssigkeitsoberfläche befinden.It is also possible not to attach the blades in the manner described above Wall, but on a horizontally located on the stirred tank wall Fasten the clamping ring. Through this measure, all blades can at the same time, including the clamping ring, for example for cleaning purposes, from the Containers are removed. The tension of the tension ring is, for example caused by screws which by turning the diameter of the Increase the tension ring and thereby the ring evenly over the Press the circumference of the mixing container. Loosening the tension ring is quick and easy. The use of the clamping ring described for fastening the Peeling shovels or pipes is advantageous because the installation height, based on the Mixing tank height and the variable liquid level, easy for everyone attached peeling blades can be changed at the same time. A way to Height adjustment of the peeling blades during the mixing process for Example with increasing or decreasing fluid level consists for example the peeling blades as described on a clamping ring and this to be provided with rigid rods directed vertically upwards, which by If necessary sealed openings, protrude through the container lid and by means of a suitable device, depending on the level, up or down can be moved so that the scraper blades are always in the appropriate Work area on the surface of the liquid.

Eine weitere Möglichkeit, die Schälschaufeln immer auf der erfindungsgemäßen Arbeitshöhe zu halten besteht darin, die Schaufeln an oder auf einem Schwimmerring zu befestigen, der je nach Füllstand im Mischkessel immer an der Oberfläche schwimmt. Der Schwimmerring kann als geschlossener Ring oder als Ring mit einzelnen Schwimmerelementen ausgeführt sein; er soll an der Wand gegen einen Rotation gehindert sein, ohne daß dabei die Bewegung in der Vertikalen verhindert wird.Another way to always use the scraper blades on the invention Maintaining the working height is to keep the buckets on or on one To attach the float ring which, depending on the level in the mixing tank, always on the Surface is floating. The float ring can be used as a closed ring or as Ring with individual float elements; he is said to be on the wall be prevented from rotating without the movement in the Vertical is prevented.

Als Werkstoffe zur Herstellung der Schälvorrichtungen sowie des Spannrings können alle metallischen oder nichtmetallischen Materialien verwendet werden, die der Vorrichtung eine ausreichende Festigkeit, Härte und Resistenz gegenüber den im Inneren gehandhabten Stoffen und physikalischen Bedingungen wie Druck und Temperatur aufweisen. Es können dazu Konstruktionsmaterialien wie zum Beispiel legierte oder unlegierte Stähle, Zirkon, Titan, Glas, Email, Kunststoffe oder andere verwendet werden. Möglich sind auch mit Kunststoffen oder Emaille beschichtete Eisen oder Stahlkonstruktionen. Vorteilhaft kann die Wahl von Materialien mit glatten Oberflächen wie sie z. B. durch Elektropolieren von Edelstählen hergestellt werden können.As materials for the production of the peeling devices and the clamping ring all metallic or non-metallic materials can be used, that the device has sufficient strength, hardness and resistance to the substances handled inside and physical conditions such as pressure and have temperature. Construction materials such as Example alloyed or unalloyed steels, zirconium, titanium, glass, enamel, plastics or others can be used. Plastic or enamel are also possible coated iron or steel structures. Choosing Materials with smooth surfaces such as z. B. by electropolishing Stainless steels can be manufactured.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die durch die Einbauten an der Rührbehälterwand induzierte Flüssigkeitsströmung mittels einer hydrodynamisch angepaßten Umlenkvorrichtung am Boden des Rührbehälters oder durch die hydrodynamisch angepaßte Form des Bodens des Rührbehälters selbst verstärkt. Dadurch wird eine besonders schnelle und gleichförmige Durchmischung des gesamten Rührbehälterinhalts ohne stagnante Zonen auch bei höheren Viskositäten erreicht. Die Umlenkvorrichtung hat bevorzugt die Form eines auf dem Boden des Rührbehälters stehenden Kreiskegels, mit Symmetrieachse in Verlängerung der Rührerachse, bevorzugt mit konkav nach innen gewölbter Mantelfläche.According to a preferred embodiment, the by the internals on the Mixing tank wall induced fluid flow by means of a hydrodynamic adapted deflection device at the bottom of the stirred tank or through the hydrodynamically adapted shape of the bottom of the stirred tank itself reinforced. This results in a particularly fast and uniform mixing of the entire contents of the stirred tank without stagnant zones, even at higher ones Viscosities reached. The deflection device preferably has the shape of a the circular cone standing at the bottom of the mixing vessel, with axis of symmetry in Extension of the stirrer axis, preferably with a concave arch Lateral surface.

Wirkung zeigen aber auch einfachere Bauformen, zum Beispiel ein einfacher Kreiskegel. Der horizontale Durchmesser der Einbauvorrichtung am Rührbehälterboden kann zwischen dem 0,1fachen und dem 1fachen des Rührbehälterdurchmessers betragen. Der Kegel kann spitz wie auch rund mit einem beliebigen Krümmungsradius sein. Die Höhe kann zwischen 0,1 und 0,5 der ruhenden Flüssigkeitshöhe betragen. In einer Ausführung kann die Umlenkvorrichtung hohl, mit Abdichtung rundherum gegen den Rührbehälterboden, als auch massiv sein. Im Fall einer hohlen Ausführung besteht die Möglichkeit, die Vorrichtung als Gitter (zum Beispiel Metallblech mit Schlitzen), Sieb, Filter oder Membran auszuführen und darunter einen Auslaufstutzen anzubringen, was die Möglichkeit eröffnet, ohne wesentliche Beeinflussung der vorteilhaften Durchmischung im Kessel, flüssiges Produkt zu entnehmen und gegebenenfalls Partikel wie Feststoffe oder Katalysatoren zurückzuhalten. But simpler designs also have an effect, for example a simple one Circular cone. The horizontal diameter of the mounting device on The bottom of the stirred tank can be between 0.1 times and 1 times the Stirred tank diameter. The cone can be pointed as well as round any radius of curvature. The height can be between 0.1 and 0.5 the resting liquid level. In one version, the Deflection device hollow, with all around sealing against the Stirred tank bottom, as well as be solid. In the case of a hollow version the possibility of using the device as a grid (for example sheet metal Slots), sieve, filter or membrane and one below Attach outlet spout, which opens the possibility without essential Influencing the advantageous mixing in the boiler, liquid product too remove and if necessary particles such as solids or catalysts hold back.

Die Umlenkvorrichtung befindet sich unterhalb des Rührorgans am Boden des Rührbehälters bevorzugt genau mittig zur Rotationsachse der Flüssigkeit.The deflection device is located below the agitator at the bottom of the Stirring container preferably exactly in the middle of the axis of rotation of the liquid.

Die Befestigung der Umlenkvorrichtung am Boden des Rührbehälters kann zum Beispiel durch Schweißen, Kleben, Nieten oder Schrauben erfolgen, wobei die Befestigung bevorzugt derart gewählt sein kann, daß die Flüssigkeit ungehemmt rotieren und möglichst strömungsgünstig umgelenkt werden kann.The attachment of the deflection device to the bottom of the stirred tank can Example by welding, gluing, riveting or screwing, the Attachment can preferably be chosen such that the liquid is uninhibited rotate and can be deflected as aerodynamically as possible.

Als Werkstoffe zur Herstellung der der Umlenkvorrichtung am Boden des Rührbehälters können alle metallischen oder nichtmetallischen Materialien verwendet werden, die der Vorrichtung eine ausreichende Festigkeit, Härte und Resistenz gegenüber den im Inneren gehandhabten Stoffen und physikalischen Bedingungen wie Druck und Temperatur aufweisen. Es können dazu Konstruktionsmaterialien wie zum Beispiel legierte oder unlegierte Stähle, Zirkon, Titan, Glas, Emaille, Kunststoffe oder andere verwendet werden. Möglich sind auch mit Kunststoffen oder Emaille beschichtete Eisen oder Stahlkonstruktionen. Vorteilhaft kann die Wahl von Materialien mit glatten Oberflächen wie sie zum Beispiel durch Elektropolieren von Edelstählen hergestellt werden können.As materials for the production of the deflection device at the bottom of the Mixing tank can be any metallic or non-metallic materials are used, the device has sufficient strength, hardness and Resistance to the substances handled inside and physical Have conditions such as pressure and temperature. It can do that Construction materials such as alloyed or unalloyed steels, Zircon, titanium, glass, enamel, plastics or others can be used. Iron or coated with plastics or enamel are also possible Steel structures. The choice of materials with smooth can be advantageous Surfaces such as those from electropolishing stainless steel can be produced.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung lassen sich sowohl homogene fließfähige Stoffsysteme, zum Beispiel rein homogene Flüssigkeiten oder kolloidale Lösungen vermischen, wobei sich der Zähigkeitsbereich des zu mischenden Fluids von niedrigviskos bis hochviskos ab ca. 0,1 mPas bis ca. 5000 mPas, erstrecken kann, als auch für heterogene zwei- oder mehrphasige Stoffsysteme wie zum Beispiel flüssig/flüssig, flüssig/gasförmig, flüssig/fest, fest/gasförmig, flüssig/flüssig/gasförmig, flüssig/flüssig/fest oder flüssig/gasförmig/fest, wobei sich der Zähigkeitsbereich des zu mischenden Fluids von niedrigviskos bis hochviskos erstrecken kann. Möglich ist die Bewegung von fließend beweglichen Schüttschichten in einer Gasphase, zum Beispiel mit dem Ziel von chemischen Reaktionen, Adsorptionen, Absorptionen oder Desorptionen von gasförmigen Substanzen mit Feststoffteilchen, weiterhin Trocknen, Konditionieren, Beschichten oder Behandeln von mikroskopischen oder makroskopischen Partikeln.With the help of the device according to the invention, both homogeneous flowable material systems, for example purely homogeneous liquids or Mix colloidal solutions, the range of toughness of the mixing fluids from low viscosity to high viscosity from approx. 0.1 mPas to approx. 5000 mPas, can extend, as well as for heterogeneous two or multi-phase Material systems such as liquid / liquid, liquid / gaseous, liquid / solid, solid / gaseous, liquid / liquid / gaseous, liquid / liquid / solid or liquid / gaseous / solid, the viscosity range of the fluid to be mixed can range from low viscosity to high viscosity. It is possible to move from fluid moving bed layers in a gas phase, for example with the Aim of chemical reactions, adsorption, absorption or desorption of gaseous substances with solid particles, further drying, Conditioning, coating or treating microscopic or macroscopic particles.

Die Fließeigenschaften der zu mischen Stoffsysteme können dabei derart sein, daß sich die Rheologie des fließfähigen Gemisches als newtonsches oder nicht- newtonsches Fließverhalten beschreiben läßt. Nicht-newtonsches Fließverhalten kann sich zum Beispiel durch Strukturviskosität, Plastizität, Dilatanz, Thixotropie, Rheopexie oder Viskoelastizität des Stoffgemisches auszeichnen. Besonders vorteilhaft ist die Vorrichtung für Stoffsysteme mit strukturviskosem (pseudoplastischem), thixotropem oder rheopexem, also zeitlich veränderlichem, Fließverhalten zu verwenden. Ebenso vorteilhaft ist die Benutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung für Stoffsysteme, die eine untere Fließgrenze aufweisen; zum Beispiel sogenannte Bingham- oder Casson-Flüssigkeiten, sowie Gele fallen in diese Kategorie. Vorteilhaft einsetzbar ist die Vorrichtung bei einem sich während des Mischvorgangs zeitlich änderndem Fließverhalten des zu mischenden Stoffsystems, zum Beispiel bei Erniedrigung der Viskosität zum Beispiel durch Verdünnung oder chemische Reaktion oder auch Erhöhung der Viskosität durch zum Beispiel Eindickung, Verdampfung, Polymerisation oder Anreicherung mit Lebendzellmasse oder höhermolekularen Produkten bei biotechnologischen Prozessen, wie zum Beispiel Fermentationen oder Abwasserreingungen.The flow properties of the material systems to be mixed can be such that the rheology of the flowable mixture as Newtonian or non- Newtonian flow behavior can be described. Non-Newtonian flow behavior can, for example, by structural viscosity, plasticity, dilatancy, thixotropy, Characterize rheopexy or viscoelasticity of the mixture of substances. Especially The device is advantageous for material systems with pseudoplastic (pseudoplastic), thixotropic or rheopexic, i.e. temporally variable, Flow behavior to use. It is also advantageous to use the Device according to the invention for material systems that have a lower yield point exhibit; for example so-called Bingham or Casson liquids, as well Gels fall into this category. The device can be used advantageously a flow behavior that changes over time during the mixing process mixing material system, for example when the viscosity lowers Example by dilution or chemical reaction or even increasing the Viscosity through, for example, thickening, evaporation, polymerization or Enrichment with living cell mass or higher molecular weight products biotechnological processes, such as fermentations or Sewage treatment.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zur Durchführung von vielen verfahrenstechnischen Prozessen, wie zum Beispiel Mischen, Zerteilen und Verteilen von vorgelegten oder während des Mischens zugeführten fließfähigen Komponenten, mit dem Ziel zum Beispiel des Lösens, des Suspendierens, des Emulgierens, des Begasens, des Dispergierens, des Kristallisierens, des Verdampfens, des Temperierens sowie für chemische Reaktionen unter Beteiligung von festen und/oder flüssigen und/oder gasförmigen Komponenten, wie auch für Prozesse mit zeitvarianter Viskosität, wie Polymerisationen und biotechnologische Fermentationen. Unerwünschte aber prozeßbedingte Schaumbildung läßt sich durch die Zirkulationsströmung und Einsaugen in die Trombe stark herabsetzen oder vorteilhaft ganz verhindern.The device according to the invention is suitable for carrying out many process engineering processes such as mixing, cutting and Distribution of flowable fluids supplied or supplied during mixing Components with the aim, for example, of loosening, suspending, Emulsifying, gassing, dispersing, crystallizing, Evaporation, tempering and for chemical reactions under Participation of solid and / or liquid and / or gaseous components, as well as for processes with time-varying viscosity, such as polymerizations and biotechnological fermentations. Undesirable but process-related Foaming can be caused by the circulation flow and sucking into the Reduce the trombone strongly or advantageously prevent it completely.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich zum Einsatz als absatzweise oder kontinuierlich betriebener Mischer, Rührkessel, Verdampfer oder chemischer Reaktor in der chemischen und pharmazeutischen Industrie, in der Papierindustrie, in der kosmetischen Industrie, in der lebensmittelverarbeitenden Industrie, in der Biotechnologie oder in der Abwasserreinigung.The device according to the invention is suitable for use as a batch or continuously operated mixer, stirred tank, evaporator or chemical Reactor in the chemical and pharmaceutical industries, in the Paper industry, in the cosmetic industry, in the food processing industry Industry, biotechnology or wastewater treatment.

Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine schnelle und intensive Vermischung homogener oder heterogener fließfähiger Stoffgemische mit dem Ziel beispielsweise einer Dispergierung, Verteilung, Zerkleinerung, eines Stoffübergangs, einer Phasenumwandlung, einer Temperierung oder einer chemischen Reaktion erreicht, wobei nur ein geringer spezifischer volumenbezogener Leistungseintrag über das Rührvorgang erforderlich ist.With the device according to the invention, a rapid and intensive Mixing homogeneous or heterogeneous flowable mixtures with the Target, for example, a dispersion, distribution, crushing, one Mass transfer, a phase change, a temperature control or one chemical reaction achieved, with only a slight specific volume-related power input via the stirring process is required.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung sorgt einerseits zum Beispiel beim Einsatz von wandgängigen Rührern für eine exzellente Durchmischung, auch bei höheren Viskositäten, und andererseits, durch die überlagerte Aufwärtsströmung an der Wand, zu einem deutlich gesteigerten Wärmeübergang mit der Rührbehälterwand. Darüberhinaus wird durch den guten Mischeffekt die Ausbildung von Temperaturgradienten innerhalb der Flüssigkeit, wie auch unvorteilhafte lokale Überhitzungen der Stoffen an der Behälterwand, auch bei höheren Viskositäten, sicher verhindert. Desweiteren kann die wandnah erhöhte Strömungsgeschwindigkeit zu deutlich reduzierten Anbackungen oder Fouling führen, die den Wärmeübergang negativ beeinflussen.On the one hand, the device according to the invention ensures, for example, during use wall-mounted stirrers for excellent mixing, even with higher ones Viscosities, and on the other hand, by the superimposed upward flow on the Wall, to a significantly increased heat transfer with the stirred tank wall. In addition, due to the good mixing effect, the formation of Temperature gradients within the liquid, as well as unfavorable local ones Overheating of the substances on the container wall, even with higher viscosities, safely prevented. Furthermore, the wall can be raised Flow speed to significantly reduced caking or fouling lead that negatively affect the heat transfer.

Beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Ausbildung von stagnanten Zonen beispielsweise bei der Fermentation in mittel- oder hochviskosen Medien, bei denen die Mikroorganismen in den schwach oder nicht bewegten permanent mit Substraten unterversorgt und damit hinsichtlich ihrer Produktivität reduziert sind, in einem weiten Viskositätsbereich verhindert, so daß diese Mischvorrichtung im wesentlichen durch einfache ideale Rührkesselmodelle beschreibbar und upscalebar ist.When operating the device according to the invention, the formation of stagnant zones, for example during fermentation in medium or highly viscous media in which the microorganisms are weak or not moved constantly undersupplied with substrates and thus in terms of their Productivity are reduced, prevented in a wide viscosity range, so that this mixing device essentially through simple ideal stirred tank models is writable and upscalable.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung zeichnet sich durch einfache Nachrüstbarkeit aus: die beschriebenen Schälschaufeln zur Rezirkulation des Mediums in die Trombe können in einfachster Weise durch Befestigung an einem gemeinsamen Spannring in einen bereits vorhandenen konventionellen unbewehrten Rührkessel, ohne mechanische Veränderungen am Kessel selbst, eingebracht werden. Der Arbeitsaufwand ist gering und die vorteilhafte Wirkung, bei entsprechender Wahl der Rührerdrehzahl, sofort vorhanden.The device according to the invention is easy to retrofit from: the peeling blades described for recirculating the medium into the Trombe can be easiest by attaching to a common Clamping ring in an existing conventional unreinforced stirred tank, without mechanical changes to the boiler itself. The Workload is low and the beneficial effect, with the appropriate choice the stirrer speed, immediately available.

Ein besonderer Vorteil ergibt sich unter Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei Benutzung als volumenkonstanter kontinuierlicher Rührkessel, bei dem permanent Stoffe zu- und abgeführt werden. Einerseits gewährleistet die Vorrichtung eine vorteilhafte schnelle Einmischung und Verteilung der zugeführten Stoffe, auch bei höheren Viskositäten, wie auch die Verhinderung eines sogenannten hydrodynamischen Kurzschlusses, bei dem zulaufende Stoffe nur ungenügend vermischt, abreagiert oder umgewandelt den Mischkessel wieder verlassen, was bei konventionellen Rührkesseln nur schwer vermieden werden kann und durch eine unvorteilhafte Rückführung ausgeglichen werden muß.A particular advantage results when using the invention Device when used as a volume-constant, continuous stirred tank, where substances are constantly being fed in and out. On the one hand, the Device an advantageous rapid interference and distribution of supplied substances, even with higher viscosities, as well as prevention a so-called hydrodynamic short circuit, in which the incoming substances insufficiently mixed, reacted or converted the mixing vessel again leave what is difficult to avoid with conventional stirred tanks can and must be compensated for by an unfavorable return.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung werden, besonders bei höheren Viskositäten und/oder Ausbildung von stagnanten Zonen, Fehlanzeigen von Meßsonden, wie zum Beispiel Temperatur, Stoffkonzentrationen, pH-Wert, Gaspartialdrücke in der Flüssigkeit, verursacht durch ungenügenden Medienaustausch in Sondennähe oder Belegung der Meßfühler, sowie nicht repräsentative Probennahmen infolge erheblicher Konzentrationsunterschiede zwischen bewegten und unbewegten Teilen der Flüssigkeit vermieden, da Meßfühler wie auch Probenahmestellen vorteilhafterweise in Wand- oder Bodennähe angebracht sind und dadurch beim Betrieb der erfindungsgemäßen Vorrichtung kontinuierlich, auch bei hohen Viskositäten sehr gut angeströmt bzw. umspült werden, so daß zu jedem Zeitpunkt repräsentative Informationen über den Zustand und das Geschehen im Kessel erhalten werden.The device according to the invention, especially at higher ones Viscosities and / or formation of stagnant zones, false indications of Measuring probes, such as temperature, substance concentrations, pH value, Partial gas pressures in the liquid caused by insufficient Media exchange near the probe or assignment of the sensors, as well as not representative sampling due to significant concentration differences between moving and stationary parts of the liquid avoided because Sensors as well as sampling points advantageously in wall or Are attached to the ground and thereby during operation of the invention Device continuously, even with high viscosities, very good flow or be washed around, so that representative information about the condition and the happenings in the boiler are preserved.

Während bei konventionell ausgerüsteten Rührkesseln die Maßstabübertragung oft kompliziert ist und nur eine teilweise Ähnlichkeit zwischen der Klein- und Großausführung erreicht werden kann gelingt der Scaleup für die erfindungsgemäße Vorrichtung unter Berücksichtigung einfachster physikalischer und ähnlichkeitstheoretischer Zusammenhänge.While with conventionally equipped stirred kettles the scale transfer is often complicated and only a partial similarity between the small and The large scale version can be achieved for the Device according to the invention taking into account the simplest physical and relationships of similarity theory.

Bei Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird die Scherung des Mediums nicht durch den Rührer, sondern durch einheitliche Reibung des Mediums über eine große Fläche, nämlich der Rührbehälterwand und den Schälschaufeln verursacht. Bei einem eventuell höheren Bedarf an eingetragener Scherung können die Oberflächen von Behälter und Schälschaufeln entsprechend modifiziert werden, z. B. Rippen, Stromstörer, Messer. Auch können beliebig weitere Rührorgane an der zentral axialen Rührwelle, wie auch an zusätzlichen Wellen mit beliebigem Einbauort und Einbauwinkel, zwecks Erhöhung der Scherung des Mediums angebracht werden. Dadurch wird ein starkes horizontales und vertikales Schergefälle, mit extrem großer Scherung an den Rührerspitzen vermieden, was bei höherer Viskosität und/oder nicht-Newton'schem Fließverhalten des Gemisches, extreme Ausmaße annehmen kann und für eine Reihe von Mischaufgaben, bei denen Funktionen, Größen oder Strukturen von makroskopischen Partikeln wichtig sind und durch Scherung beeinflußt werden von großem Nachteil ist, wie zum Beispiel Teilchengrößen und Molmassenverteilungen bei Polymerisationen in Lösung, Masse oder Emulsion, oder Lebens- und Funktionsfähigkeit und Produktivität von scherempfindlichen Mikroorganismen, wie zum Beispiel eukaryontischen Zellen oder auch mycelbildenden Organismen. When using the device according to the invention, the shear of the Medium not by the stirrer, but by uniform friction of the Medium over a large area, namely the stirred tank wall and the Causes peeling blades. With a possibly higher need for registered The surfaces of containers and scraper blades can be sheared accordingly be modified, e.g. B. ribs, baffles, knives. Can also be any additional stirring elements on the central axial stirring shaft, as well as additional ones Shafts with any installation location and installation angle, in order to increase the Shear of the medium. This makes a strong horizontal and vertical shear rate, with extremely high shear at the tip of the stirrer avoided what at higher viscosity and / or non-Newtonian Flow behavior of the mixture, can assume extreme dimensions and for a Series of mixed tasks, where functions, sizes or structures of macroscopic particles are important and are affected by shear is of great disadvantage, such as particle sizes and Molar mass distributions in polymerizations in solution, mass or emulsion, or viability and functionality and productivity of shear sensitive Microorganisms, such as eukaryotic cells or mycelium-forming organisms.

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht darin, daß außer dem Rührer und den leicht und schnell herausnehmbaren Schälschaufeln keine weiteren Einbauten vorhanden sind und der Rührbehälter dadurch leicht und schnell sowohl chemisch, zum Beispiel durch Lösen und/oder Dispergieren des Rückstandes, als auch mechanisch, zum Beispiel durch Ausspritzen, Ausbürsten aus auswischen, gereinigt werden kann. Die oft erschwerte chemische oder mechanische Reinigung im Anschluß an einen Mischvorgang, besonders wenn sich Verkrustungen, Anbackungen, Fouling oder sonstige Verunreinigungen im Bereich von schwer zugänglichen Toträumen gebildet haben, wird vermieden. Die Verfügbarkeit von Mischapparaten ist infolge kürzerer Reinigungs-, Wartungs- und Rüstzeiten erhöht.Another advantage of the device according to the invention is that except the stirrer and the easily and quickly removable scraper blades There are other internals and the mixing tank is light and easy quickly both chemically, for example by dissolving and / or dispersing the Residue, as well as mechanically, for example by spraying, brushing wipe out, can be cleaned. The often difficult chemical or mechanical cleaning after a mixing process, especially if incrustations, caking, fouling or other impurities in the Area of difficult to access dead spaces is avoided. The Mixers are available due to shorter cleaning, maintenance and and set-up times increased.

Besonders geeignet ist die Benutzung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Mischen von strukturviskosen, rheopexen oder thixotropen Flüssigkeiten, da zum einen die Viskosität aufgrund der Scherung an der Behälterwand am niedrigsten ist und dadurch die Fließfähigkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung hier am geringsten ist, und z. B. auch der Stoffübergangswiderstand hier am geringsten ist, und zum anderen weil die für den Stoffaustausch repräsentative Viskosität bereits bei kleinen Schleuderziffern minimal wird.The use of the device according to the invention is particularly suitable for Mixing structurally viscous, rheopexic or thixotropic liquids, as for one has the lowest viscosity due to the shear on the container wall is and thereby the flowability of the device according to the invention here least, and z. B. the mass transfer resistance is also lowest here, and secondly because the viscosity, which is representative of the mass transfer, already exists becomes minimal with small spin figures.

Die Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung hat den weiteren Vorteil, daß der gebildete Schaum in die rotierende Trombe eingezogen, dort durch die Rotation nach dem Prinzip eines mechanischen Schaumzerstörers behandelt und zusätzlich durch die von oben auftreffende Flüssigkeit aus den Schälschaufeln besprüht oder beregnet wird, was in Summe zu einer außerordentlichen wirkungsvollen Schaumzerstörung führt. Die Eingabe von Entschäumungsmittel, der Einsatz mechanischer Schaumzerstörer mit Zentrifugaleffekt oder das Beregnen mit arteigener Flüssigkeit ist nicht notwendig. The use of the device according to the invention has the further advantage that the foam formed is drawn into the rotating drum, there through the Rotation treated on the principle of a mechanical foam destroyer and additionally from the liquid coming out of the peeling blades from above is sprayed or sprinkled, which in total leads to an extraordinary leads to effective foam destruction. Entering defoaming agents, the use of mechanical foam destroyers with centrifugal effect or that It is not necessary to sprinkle it with its own liquid.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Zeichnung sowie von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is based on a drawing and from Exemplary embodiments explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 eine erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungs gemäßen Vorrichtung in Längsschnitt (Fig. 1a) und Querschnitt (Fig. 1b) und Fig. 1 shows a first preferred embodiment of a device according to the Invention in longitudinal section ( Fig. 1a) and cross section ( Fig. 1b) and

Fig. 2 eine zweite bevorzugte Ausführungsform einer erfindungs gemäßen Vorrichtung in Längsschnitt (Fig. 2a) und Querschnitt (Fig. 2b). Fig. 2 shows a second preferred embodiment of a device according to the Invention in longitudinal section ( Fig. 2a) and cross section ( Fig. 2b).

Fig. 1a zeigt einen vertikal stehenden Rührbehälter 1 ohne Bewehrungen im Bereich des Flüssigkeitsspiegels im Ruhezustand, mit zentralem Rührer 2, der vorliegend beispielhaft als Ankerrührer ausgebildet ist. Der Anker ist lediglich beispielhaft angeführt, es ist ebenso jede andere bekannte Form für das Rührorgan (die Rührorgane) möglich. Im Bereich zwischen dem Flüssigkeitsspiegel im Ruhestand und den durch die Trombenbildung angehobenen Flüssigkeitsspiegel sind an der Rührbehälterwand Einbauten 3 vorgesehen, die einen Teilstrom der rotierenden Flüssigkeit abschälen und in Richtung der Rotationsachse umlenken. In Fig. 1a ist durch Pfeile die durch die Einbauten 3 stark verstärkte Strömung axial zentral nach unten und wandnah nach oben, die sich der durch den Rührer bewirkten Rotationsbewegung überlagert, dargestellt. Fig. 1a shows a vertically standing stirred vessel 1 without reinforcements in the area of the liquid level at rest, with a central stirrer 2, which in the present example designed as an anchor stirrer. The anchor is only given as an example, any other known shape for the stirrer (s) is also possible. In the area between the liquid level in the retired state and the liquid level raised by the formation of troughs, internals 3 are provided on the stirred tank wall, which peel off a partial flow of the rotating liquid and deflect it in the direction of the axis of rotation. In FIG. 1 a , the flow which is greatly increased by the internals 3 is shown axially centrally downwards and close to the wall, which overlaps the rotary movement caused by the stirrer.

Fig. 1b zeigt einen Querschnitt durch die erste bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Vorrichtung im Bereich der Einbauten 3. Die Bezugsziffern haben dieselbe Bedeutung wie in Fig. 1a; zusätzlich sind an der Wand befestigte Stützelemente 4 dargestellt, die insbesondere für den Fall von Großausführungen der Einbauten (Scherschaufeln) 3 zur Verbesserung der mechanischen Stabilität der Einbauten 3 vorteilhaft sind. Die durch die Einbauten stark verstärkte Strömung in Richtung der Trombenmitte ist durch Pfeile mit dicken Linien dargestellt. Zusätzlich ist in der Querschnittsdarstellung die durch den Rührer bewirkte Rotationsströmung durch kreisförmige, dünne Linien verdeutlicht. FIG. 1b shows a cross section through the first preferred embodiment of an inventive device in the region of the internals. 3 The reference numerals have the same meaning as in Fig. 1a; In addition, support elements 4 fastened to the wall are shown, which are advantageous in particular in the case of large designs of the internals (shear blades) 3 for improving the mechanical stability of the internals 3 . The flow in the direction of the center of the trough, which is strongly intensified by the internals, is represented by arrows with thick lines. In addition, the cross-sectional representation of the rotary flow caused by the stirrer is illustrated by circular, thin lines.

Fig. 2 zeigt ein weiteres bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung, wobei gleiche Bezugsziffern dieselbe Bedeutung wie Fig. 1 haben. Zusätzlich zur Darstellung in Fig. 1 ist in Fig. 2 am Boden des Rührbehälters 1 eine hydrodynamisch angepasste Umlenkungsvorrichtung 5 vorgesehen, die die Form eines auf dem Boden des Rührbehälters stehenden Kreiskegels aufweist, mit konkav nach innen gewölbter Mantelfläche. FIG. 2 shows a further preferred exemplary embodiment of a device according to the invention, the same reference numerals having the same meaning as FIG. 1. In addition to the representation in FIG. 1, a hydrodynamically adapted deflection device 5 is provided in FIG. 2 on the bottom of the stirring container 1 , which has the shape of a circular cone standing on the bottom of the stirring container, with a concavely curved outer surface.

Die Erfindung wird im folgenden von Ausführungsbeispielen näher erläutert.The invention is explained in more detail below by working examples.

Embodiment 1

Für Mischzeitmessungen in wäßrigen Xanthanmodelllösungen unterschiedlicher Konzentration wurde ein senkrecht stehender, zylindrischer Rührbehälter (Durchmesser 400 mm, Gesamtvolumen 100 Liter, Flüssigkeitsvolumen 60 Liter) mit flachem Boden verwendet. Das Flüssigkeitshöhe-zu-Durchmesserverhältnis betrug 1,2. Der zylindrische Teil des Rührbehälters war mit vier symmetrisch am Rand angeordenten senkrechten Wehrblechen versehen. Das Verhältnis der Breite der Wehrbleche zum Rührbehälterdurchmesser betrug 0,1. In der Mitte des Rührbehälters befand sich eine senkrecht von unten durch den Boden geführte Rührerwelle. Für alle Versuche wurde Wasser verwendet, das mit 1% bzw. 2% Xanthan eingedickt wurde. Die Viskositäten dieser pseudoplastischen Lösungen betrug nach Messungen im Rotationsviskosimeter 1500 mPas bzw. 5000 mPas bei einer Scherrate von 10 s^-1. A vertical, cylindrical stirred container (diameter 400 mm, total volume 100 liters, liquid volume 60 liters) with a flat bottom was used for mixing time measurements in aqueous xanthan model solutions of different concentrations. The liquid height to diameter ratio was 1.2. The cylindrical part of the stirred tank was provided with four vertical weir plates arranged symmetrically on the edge. The ratio of the width of the weir plates to the stirred tank diameter was 0.1. In the middle of the stirred tank was a stirrer shaft that ran vertically from below through the bottom. Water that was thickened with 1% or 2% xanthan was used for all experiments. The viscosities of these pseudoplastic solutions were 1500 mPas or 5000 mPas at a shear rate of 10 s ^-1 after measurements in the rotary viscometer.

In der Versuchsserie a) wurde die Welle mit zwei sechs-blättrigen Scheibenrührern mit einem Rührer- zu Rührbehälterdurchmesser von 0,4 bestückt. Die Einbauhöhen betrugen ein Drittel bzw. zwei Drittel der Flüssigkeitshöhe.In the test series a) the shaft was made with two six-petals Disc stirrers with a stirrer to stirred tank diameter of 0.4. The installation heights were one third and two thirds of the liquid height.

In der Versuchsserie b) wurden die Wehrbleche entfernt. Die Welle wurde mit einem Ankerrührer mit einem Rührer- zu Rührbehälterdurchmesser von 0,9 bestückt. Es bildete sich eine Flüssigkeitstrombe aus, die bis auf ca. ein Drittel Flüssigkeitshöhe herunterreichte.In the series of tests b) the weir plates were removed. The wave was with an anchor stirrer with a stirrer to stirred tank diameter of 0.9 equipped. A liquid flow was formed which, apart from about a third Liquid level reached.

In der Versuchsserie c) wurden die Rührbehälter entfernt. Die Welle wurde mit einem Ankerrührer mit einem Rührer- zu Rührbehälterdurchmesser von 0,9 bestückt. Es bildete sich eine Flüssigkeitstrombe aus, die bis auf ca. ein Drittel Flüssigkeitshöhe herunterreichte. In Höhe der angehobenen Flüssigkeitsoberfläche wurde ein Spannring mit zwei gegenüberliegend befestigten Schälschaufeln befestigt. Die Schälschaufeln waren so gefertigt und montiert, daß sie strömungsgünstig große Mengen Flüssigkeit von der umlaufenden Flüssigkeit abschälten und in die Mitte (Trombe) zurückwarfen. Die flüssigkeitsabschälende Zunge der Schälschaufeln ragte mit einem Winkel von 20 Grad, bezogen auf die Horizontale, ca. 8 cm in die Flüssigkeit.In the test series c), the stirred tanks were removed. The wave was with an anchor stirrer with a stirrer to stirred tank diameter of 0.9 equipped. A liquid flow was formed which, apart from about a third Liquid level reached. In the amount of the raised Liquid surface was a clamping ring with two opposite attached peeling blades attached. The peeling blades were so made and mounted that they streamlined large amounts of liquid from the Peel off the surrounding liquid and throw it back into the middle (trombone). The The liquid peeling tongue of the peeling blades protruded at an angle of 20 degrees, based on the horizontal, about 8 cm in the liquid.

Die Drehzahlen betrugen in allen Versuchen 350 min^-1.The speeds in all tests were 350 min ^-1 .

Die Mischzeit wurde in allen Versuchen mittels Farbumschlag eines pH- Indikators bestimmt. Gemessen wurde die Zeit bis zur partiellen (bewegter Flüssigkeitskern) bzw. vollständigen farblichen Homogenisierung.
The mixing time was determined in all experiments by changing the color of a pH indicator. The time until partial (moving liquid core) or complete color homogenization was measured.

Embodiment 2

Die Versuchsbedingungen wurden analog zu Ausführungsbeispiel 1 gewählt. Abweichend wurden wäßrige Lösungen mit 2% Xanthan eingesetzt.
The test conditions were chosen analogously to embodiment 1. In deviation, aqueous solutions with 2% xanthan were used.

Claims

1. Device for mixing liquids with a substantially vertical unreinforced stirred tank ( 1 ) with a central stirrer ( 2 ), which sets the liquid in rotation with the formation of a drum, characterized in that at the stirred tank wall in the area between the liquid level at rest and internals ( 3 ) are provided for the liquid level which is increased due to the formation of the troughs, which peel off a partial flow of the rotating liquid and deflect it in the direction of the axis of rotation.

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the internals ( 3 ) are formed as one or more scraper blades attached to the stirred tank wall from bent sheets or pipes, the design (s) of the rotating liquid opposing as little resistance as possible (oppose) and their free end of the peeled and diverted partial flow into the drum, preferably in the middle of the drum.

3. Apparatus according to claim 1 or 2 with two or more scraper blades, which are preferably installed at the same height of the stirred tank ( 1 ), in particular spaced apart in such a way that the flow disturbance due to the action of a scraper blade compensated up to the installation site of the subsequent scraper blade Has.

4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the free end of the peeling scoop (s) is designed in such a way that a Discharge angle of ± 20 ° from the horizontal is formed.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the peeling scoop (s) by means of a clamping ring on the stirred tank wall is (are) attached.

6. The device according to claim 5, characterized in that the fastening is adjustable in height, in particular by means of a sliding attachment of the Clamping rings on rigid, parallel to the longitudinal axis of the stirred tank near the Mixing tank wall built-in rods.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the liquid flow induced by the internals on the stirred tank wall by means of a hydrodynamically adapted deflection device ( 4 ) at the bottom of the stirred tank ( 1 ) or by the hydrodynamically adapted shape of the bottom of the stirred tank ( 1 ) is itself reinforced.

8. The device according to claim 7, characterized in that the deflection device ( 4 ) has the shape of a circular cone standing on the bottom of the stirred tank, with the axis of symmetry in the extension of the stirrer axis, preferably with a concave inwardly curved outer surface.

9. Device according to one of claims 7 or 8, characterized in that the deflection device ( 4 ) is hollow, in particular as a grid, sieve, filter or membrane.

10. Use of the device according to one of claims 1 to 9 for use as a batch or continuously operated mixer, stirred tank, Evaporator or chemical reactor in the chemical and pharmaceutical industry, paper industry, cosmetic Industry, in the food processing industry, in biotechnology or in wastewater treatment.