DE2207207A1

DE2207207A1 - Ruehrer

Info

Publication number: DE2207207A1
Application number: DE2207207A
Authority: DE
Inventors: Dieter Kupka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1972-02-16
Filing date: 1972-02-16
Publication date: 1973-08-30
Also published as: DD103818A5; US3922146A; CH541350A; GB1397457A; DE2207207B2; FR2172083B1; JPS4889449A; FR2172083A1

Description

Anmelder; Stuttgart, den 16. Februar 1972

Dieter Kupka ^P

657O Kirn,

Binger Landstraße 37a

Vertreter:

Patentanwalt
Dipl/-Ing. M. Bunke
7 Stuttgart - 1,
Lessingstraße 9

Rührer

Die Erfindung betrifft einen Rührer mit einem an dem einen Ende einer metallischen Rührwelle befestigten, mehrarmigen, aber aus einem Stück bestehenden Rührorgan aus Kunststoff für an korrosionsbeständig ausgekleideten, insbesondere glasemaillierten Hochdruck-Reaktionskesseln anzubringende Rührwerke.

Für starke Beanspruchungen durch Säuren oder Laugen verwendet man in der chemischen Industrie Rührwerkskessel aus glasemailliertem Stahl. Da auch die in diesen Rührwerkskesseln arbeitenden Rührorgane korrosionsfest sein müssen, hat man sie ebenso emailliert wie die Kessel. Beider Formgebung der Rührorgane mußte man dann darauf Rücksicht nehmen, daß

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überall ein gleichmäßiger und fest haftender Email-Uberzug entstehen konnte. Man konnte deshalb denjenigen Rührorganen, die emailliert werden sollten., nicht die efcrömungs- und rührtechnisch günstigste Form geben. Dies galt besonders für propellerartige Rührorgane, bei denen die Belastungen an de» Enden der Rührarme Vibrationen erzeugen, die besondere bei größeren Abmessungen der Rührorgane zum Abplatzen der Emailschicht führen. Auch lassen sich emaillierte Rührorgane nach dem Emaillieren nicht mehr auswuchten, so daß auch aus diesem Grunde nicht so hohe Drehzahlen verwendet werden können, wie bei Rührorganen, die nicht korrosionsbeständig zu sein brauchen und daher nicht emailliert sind. Bei den bekannten Bauarten hatten die email- _t lierten Kessel eine wesentlich größere Lebensdauer als die zugehörigen emaillierten Rührorgane, so daß die Kessel während ihrer Lebensdauer mehrfach mit neuen Rührorganen ausgestattet werden mußten, was eise beträchtliche Kostenbelastung bedeutete.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, korrosionsbeständige Rührorgane für die chemische Industrie zu schaffen, die in korrosionsbeständig ausgekleideten Hochdruckkesseln, insbesondere in glasemaillierten Kesseln, arbeiten und dabei eine der Lebensdauer des Kessels entsprechende Lebensdauer aufweisen sollen. Dabei sollte von den bekannten vorteilhaften Eigenschaften der Kunststoffe Gebrauch gemacht und insbesondere ermöglicht werden, Polytetrafluoräthylen (PTFE) zu verwenden, dessen Widerstandsfähigkeit gegen chemische Angriffe ebenso wie die Temperaturbeständigkeit mit den entsprechenden Eigenschaften von Email vergleichbar sind. Dabei sollte auch die Tatsache nutzbar gemacht werden, daß sich viele Kunststoffe, insbesondere auch PTFE, leicht mechanisch bearbeiten lassen, also in jede Form gebracht werden können, die sich durch mechanische Zerspanung erzielen läßt, wozu auch die strömungs- und rührtechnisch wirksamen Formen gehören. Die Abhängigkeit von den Erfordernissen der Emailliertechnik sollte also für die Formgebung der Rührorgane beseitigt werden, und zwar so, daß dabei insbesondere auch von den vorteilhaften Eigenschaften des PTFE Gebrauch gemacht werden konnte. Wie andere Kunststoffe auch, schrumpft und dehnt sich PTFE aber in Abhängigkeit von Temperaturschwankungen um vielfach größere Beträge, als Metalle, also

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auch im Vergleich zu metallischen, z. B. stählernen, Riihrwellen, zu deren Verkleidung es benutzt werden soll. Es mußte also eine Bauart gefunden werden, die große Temperaturechwankungen ohne Gefährdung der Dichtheit der Verkleidung auch des in die Kesselfüllung eintauchenden Riihrwellenabschnitts aufnehmen kann.

Man hat bereits versucht, Stahlteile durch Überziehen mit in flüssigem Zustande befindlichen Kunststoffen korrosionsbeständig zu machen. Aus flüssigen Kunststoffen hergestellte Schutzüberzüge haben jedoch immer Poren, die für Chemikalien durchlässig sind, so daß die so verkleideten Metallteile nach kurzer Zeit angegriffen werden. Auch Schweißstellen von Kunststoffen einschließlich PTFE lassen sich für die Anwendung in der chemischen Industrie für eintauchende Teile nur mit Schwierigkeiten genügend porenfrei herstellen, so daß die Aufgabe auch die Forderung einschloß, Kunststoff-Schweißstellen mindestens im Eintauchbereich zu vermeiden. Da insbesondere auch PTFE verwendbar sein sollte, mußte ferner der Tatsache Rechnung getragen werden, daß PTFE zum Fließen neigt (sog. "kalter Fluß"), also nur geringen spezifischen Flächenpressungen unterworfen werden darf oder eingekammert werden muß, und daß es keine nennenswerte Elastizität aufweist, sich also nicht gummiähnlich verhält und nach dem Wegfallen der Ursache von Formänderungen nicht selbsttätig in die Ausgangsgestalt zurückkehrt.

Die Lösung dieser Aufgabe liegt darin, daß bei einem Rührer der eingangs erwähnten t&attung wenigstens der mit der Kesselbee Schickung in Berührung kommende Teil der metallischen Rührwelle mit einer mit ihrem einen Ende dicht in das Rührorgan eingesetzten, mit ihrem anderen Ende dicht auf die Rührwelle aufgesetzten, einen vorgefertigten besonderen Bauteil, vorzugsweise ein stranggepreßtes Rohrstück darstellenden,sich mit der Rührwelle mitdrehenden Kunststoffhülle ummantelt ist.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist die Kunststoffhülle über mindestens einen Teil ihrer Länge zwischen ihren befestigten Enden besonders nachgiebig gegen unter Temperatur-

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änderungen auftretende Formänderungen gestaltet. Bei einer solchen AusfUhrungsform ist die HUlIe über einen Teil ihrer Länge nahe dem oberen befestigten Ende balgenartig gestaltet.

Gemäß einer anderen Weiterbildung der Erfindung ist die Kunststoffhülle zwischen ihren befestigten Enden frei ausbauchbar.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform bestehen das einstückige RUhrorgan und die Kunststoffhülle der RUhrwelle beide aus PTFE.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 1 847 818 war ein Umwälzmischkopf für motorisch angetriebene Mischvorrichtungen für flüssige Medien aus aus Kunststoff, beispielsweise Polyvinylchlorid, bestehenden, zusammengeschweißten Teilen bekannt. Mit diesem Mischkopf wollte man die Kosten der Verwendung hochwertiger Metalle sparen. Den Besonderheiten der der Erfindung zugrunde liegenden Aufgabe war dabei nicht Rechnung getragen, insbesondere nicht den bei einer Verkleidung auch der RUhrwelle mit Kunststoff auftretenden Erfordernissen, die Dichtheit unter Wärmebeanspruchung zu sichern, die Verwendbarkeit von PTFE zu ermöglichen und Schweißstellen im Füllungsbereich zu vermeiden.

Eine Weiterbildung der Erfindung liegt darin, daß zwischen einen das RUhrorgan und die RUhrwelle zusammenspannenden Zuganker und eines der von ihm zusanmengespannten Elemente eine die übertragbare Spannkraft nachgiebig begrenzende Vorrichtung, vorzugsweise eine Feder, eingeschaltet ist. Hierdurch wird dem Kalt-Fließen von Stoffen nach Art des PTFE begegnet.

Sonstige Weiterbildungen und Einzelheiten von Ausführungsfonnen der Erfindung ergeben sich aus dem im folgenden beschriebenen AusfUhrungebeispiel in Verbindung mit den Ansprüchen und der Zeichnung.

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Fig. 1 zeigt einen erfindungsgemäß ausgebildeten Rührer halb in Ansicht, halb im Schnitt; die äußeren Enden der RUhrarme sind weggeschnitten.

Fig. 2 ist eine Teildraufsicht auf das Rilhrorgan, Fig. 3 ein Schnitt nach Linie A-B in Fig. 2. Fig. 4 und 5 zeigen Einzelheiten.

Bei dem gezeichneten Beispiel weist das aus einem Stück PTFE hergestellte Rührorgan 1 zwei sich von einer zentralen Nabe 4 aus radial nach außen erstreckende Rührarme 2 auf. Diese haben propellerblattähnlichen Querschnitt, der durch spanende Bearbeitung eines Vierkantprofils erzeugt wurde, vgl« Fig. 3.

Das Rührorgan 1 ist mit seiner Nabe 4 in im folgenden näher erläuterter ¥eise auf dem unteren Ende einer Rührwelle 7 befestigt, die als Hohlwelle ausgebildet ist and aus Metall, z.B. Stahl, vorzugsweise Edelstahl, hergestellt ist. In dera unteren Bereich der Rührwelle 7t der mit dem Gut, mit dem der Kessel beschickt wird, in Berührung kommt, liat die Welle einen größeren Durchmesser als außerhalb dieses Bereichs» Dieser Bereich größeren Durchmessers ist durch ein eingeschweißtes Rohrstück 24 gebildet. Am unteren Ende dieses Rohrstücks ist ein Abschlußstück 25 angeschweißt. In dem mit dem Gut in Berührung kommenden Bereich ist die Rührwelle mit einer Kunststoffhülle 18 umkleidet, die einen vorgefertigten, besonderen Bauteil, nämlich sin stranggepreßtes Rohrstück aus PTFE darstellt. Das obere Ende der Hülle 18 ist mittels einer mit Gewinde 20 auf die Rührwelle 7 aufgeschraubten Schraubkappe 21 dicht gegen eine auf der Rührwelle 7 vorgesehene Kegelfläche 22 gepreßt. Das Abschlußstück 25 bildet nahe seinem unteren Ende eine ähnliche Kegelfläche 19, mit der das untere Ende der Hülle 18 gegen eine entsprechende, im Eingang des Hohlraumes der Nabe 4 gebildete Segelfläche dicht angepreßt ist. In dem Bereich zwischen ihren dicht befestigten Enden ist die Hülle 18 aufgeschrumpft. Statt aufgeschrumpft zu sein,

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kann die Hülle die Welle in dem Bereich zwischen den Befestigungsstellen auch lose umgeben, so daß sie sich, wenn sie sich unter Wärmeeinwirkung ausdehnt, frei ausbauchen und bei durch Temperaturrückgang verursachter Schrumpfung wieder zusammenziehen kann» stattdessen kann sie schließlich auch dadurch nachgiebig gestaltet sein, daß sie nahe ihrer oberen Befestigungsstelle balgenartig ausgebildet ist. Der Balgen kann ursprünglich als besonderer Teil hergestellt und mit dem nach unten anschließenden Hüllenteil verschweißt sein, insbesondere wenn die Schweißstelle über der Füllhöhe liegt.

^Anschließend an die Gegenfläche zu der Kegelfläche I9 des Abschlußstückes 25 ist in dem Hohlraum der Nabe k des RUhrorgans 1 eine vierkantige Ausnehmung 5 gebildet. In diese greift ein Vierkantansatz 8 ein, der sich am unteren Ende des Abschlußstückes 25 befindet, so daß über diesen Vierkant das Rührorgan 1 von der RUhrwelle 7 her auf Drehung mitgenommen wird. An die vierkantige Nabenausnehmung 5 schließt nach unten eine zylindrische Hinterdrehung 6 an. An der oberen Begrenzungsfläche 1? dieser Ausdrehung 6 liegen Spreizteile

10 an, die mittels Innensechskant- oder Innenvielkant-Schrauben

11 schwenkbar an einer Platte 9 angeordnet sind, die in die Ausnehmung 5 paßt. Die Platte 9 enthält eine mittlere Gewindebohrung 12, in welche ein Zuganker 13 eingeschraubt ist, der durch den Hohlraum der Welle 7 hindurchgeführt ist. Zwischen den Kopf 15 des Ankers 13 und eine Schulter 23 in der Rührwelle 7 ist eine Druckfeder 16 eingesetzt, die so bemessen ist, daß ihre Windungen auch dann noch nicht aneinander anliegen, wenn der Zuganker so weit angezogen ist, daß er die RUhrwelle und das Rührorgan dicht zusammenspannt. Die Feder 16 ist so gewählt, daß die Spannkraft keine zu großen spezifischen FlächendrUcke zwischen den Spreizteilen 10 und der Fläche 17 erzeugen kann, daß also ein Kaltfließen des PTFE des RUhrorgans vermieden wird.

Die Spreizteile 10 weisen Längsschlitze 26 auf, durch die die Schrauben 11 hindurchgehen. Sie lassen sich an der Platte 9

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in eine solche Stellung bringen, daß die Platte 9 ™i* ^de". daran angelenkten Spreizteilen 10 in die Ausnehmung 5 eingeführt werden kann, wonach von oben her mittels der Schrauben 11 die Spreizteile IO in die Ausnehmung 6 hineingedreht werden, so daß sie unter die Fläche 17 greifen. Hiernach läßt sich der Zuganker 13 einschrauben»

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Claims

Patentansprüche

Ί JL Rührer mit einem an dem einen Ende einer metallischen Rührzelle befestigten, mehrarmigen, aber aus einem Stück bestehenden Rührorgan aus Kunststoff für an korrosionsbeständig ausgekleideten, insbesondere glasemaillierten Hochdruck-Reaktionskesseln anzubringende Rührwerke, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens der mit der Kesselbeschickung in Berührung kommende Teil der metallischen RUhrwelle (7) mit einer mit ihrem einen Ende dicht in das Rührorgan (1) eingesetzten, mit ihrem anderen Ende dicht auf die Rührwelle (7) aufgesetzten, einen vorgefertigten, besonderen Bauteil, vorzugsweise ein stranggepreßtes Rohrstück darstellenden^sich mit der Rührwelle (7) mitdrehenden Kunststoffhülle (18) ummantelt ist.
2. Rührer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffhülle (18) über mindestens einen Teil ihrer Länge zwischen ihren befestigten Enden besonders nachgiebig gegen Unter Temperaturänderungen auftretende Formänderungen gestaltet ist.
J. Rührer nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle 18 über einen Teil ihrer Länge nahe dem oberen befestigten Ende balgenartig gestaltet ist.
k. Rührer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoff hülle (18) zwischen ihren befestigten Enden frei ausbauchbar ist.
5· Rührer nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das einstückige Rührorgan (1) und die Kunststoff hülle (18) der RUhrwelle (7) beide aus Polytetrafluoräthylen (PTFE) bestehen.
6. Rührer nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die RUhrwelle (7) eine Hohlwelle ist und zusammen mit dem unteren Ende ihrer Kunststoff hülle (18) durch einen in einem Hohlraum (6) des Rührorgans (1) eingekapselt gehaltenen Zuganker (13) mit dem Rührorgan (1) zusammengespannt

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7. Rührer nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Zuganker (13) und wenigstens eines der von ihm zusammengespannten Elemente (7» Ό eine die übertragbare Spannkraft nachgiebig begrenzende Vorrichtung, vorzugsweise eine Feder (16), eingeschaltet ist.
8. Rührer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Kopf (15) des Zugankers (13) und eine im Inneren der hohlen Rührwelle (7) vorgesehene Schulter (23) eine Druckfeder (16) eingesetzt ist.
9· Rührer nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das obere Ende der Kunststoffhülle (18) der Rührwelle (7) mittels einer auf diese aufgeschraubten Schraubkappe (21 mit 20 ) dicht auf eine auf eier Rührwelle (7) angebrachte Kegelstumpffläche (22) gepreßt ist.
10. Rührer nach Anspruch 1 oder einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die hohle Rührwelle (7) in ihrem, dem Rührorgan (1) zugewendeten, innerhalb des Beschickungsgutes des Kessels liegenden, von der Kunst stoff hülle (18) «iraaantelten Bereich größeren Durchmesser hat als außerhalb dieses Bereichs.
11. Rührer nach Anspruch 10, dadurch, gekennzeichnet, daß der Bereich größeren Durchmessers der Rührwelle (7) durch ein eingeschweißtes metallisches Rohrstück (24) gebildet ist, an das aicli nach der Verbindungsstelle mit dem Rührorgan (i) hin ein angeschweißtes, einen Dichtkegel (19) und einen das Drehmoment formschlüssig übertragenden Ansatz (Vierkant 8) aufweisendes Abschlußstück (25) anschließt,
12. Rührer nach Anspruch 1 und 6 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Rührorgan (1) in seinem Zentrum eine Nabe (4) bildet, deren Hohlraum nach der Rührwelle (7) hin eine den Dichtkegel (19) des Abschlußstückes (25) aufnehmende Kugelfläche und eine den Ansatz (8) des Abschlußstüekee (25) aufnehmend© Ausnehmung (5) bildet, an die sich eine zylindrische Hinterdrehung (6) anschließt, deren obere Begrenzungsfläche (17) als Widerlager

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für eine Halterung des Zugankers (13) benutzt ist.
13. Rührer nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß an einer eine Gewindebohrung (12) zum Einschrauben des Zugankers (13) aufweisenden, in die Nabenausnehmung (5) passenden Platte (9) Spreizteile (1O) um von der Oberseite der Platte (9) her drehbare Schraubenbolzen (11) schwenkbar sind, so daß sie sich aus einer das Einführen der Platte (9) in die Ausnehmung (5) zulassenden Stellung nach dem Einführen der Platte (9) in eine die obere Begrenzungsfläche (17) der Hinterdrehung (6) untergreifende Stellung bringen lassen.

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