DE2624991C2 - Flügelrührer - Google Patents

Description

Mischaufgabe erforderlich ist Die Leistungsverminderu'ng ist dabei auf eine verbesserte Verteilung der aktiven Zonen auf das Gesamtvolumen der zu mischenden Phasen zurückzuführen.

Die Wirkung eines gebräuchlichen Flügelrührers in einem Mischgefäß zeigt, daß im Gegensatz zu den Vorgängen in einem »unendlichen« Milieu, in dem der durch den Flügelrührer b erzeugte Strom zylindrisch ist, im endlichen Gefäß eine Verbreiterung des Stromes a eintritt und dieser die Form eines mehr oder weniger stark geöffneten Kegels annimmt Der öffnungswinkel dieses Kegels sei 2a (F i g. 1). Unter einem »unendlichen« Milieu wird dabei ein von festen Wänden unbeeinflußter Flüssigkeitsbereich verstanden. Diese Bedingungen des unendlichen Mediums sind beispielsweise durchaus real für die Verhältnisse der Antriebsschraube eines über das offer« Meer fahrenden Schiffes erfüllt Grundsätzlich anders liegen dagegen die Verhältnisse in einem abgeschlossenen Gefäß, dessen Abmessungen relativ klein zu den Abmessungen des Flügelrührers sind, so daß in diesem Fall zahlreiche Umlenkerscheinrmgen an den Gefäßwänden zu berücksichtigen sind. Die konische Aufweitung des durch einen Flügelrührer erzeugten axialen Stromes ist eine Funktion der Gefäßwandnähe und eine Funktion der Viskosität des Fluids, mit dem der Behälter c gefüllt ist Bei vorgegebener Gefäßgeometrie und vorgegebener Fltsidviskosität kann eine solche Aufweitung der Strömung mitunter durchaus vorteilhaft sein. In aller Regel jedoch bedeutet diese Aufweitung des durch den Flügelrührer erzeugten Axialstromes einen spürbaren Nachteil sowohl für den Stromverlauf als auch für die Strömungsenergie. Eine solche Aufweitung bedeutet gleichzeitig eine Verdünnung der in der Flächeneinheit oder Raumeinheit wirksamen Strömungsenergie. Dadurch kann in den von dem Flügelrührer entfernteren Bereichen des Mediums die dort lokal verfügbare Wirkung unter die für die Erzielung des jeweils vorgegebenen Mischeffektes bestehende kritische untere Wirkgrenze abfallen. So beträgt beispielsweise der öffnungswinkel 2a des durch einen Flügelrührer im Wasser erzeugten Strömungskegels 120° C. wenn das Verhältnis d/D des Durchmessers der Rührerschraube zum Gefäßdurchmesser 0,7 beträgt. Der Wasserstrom reißt auf und bricht zusammen, und zwar jü nach Abstand des Flügdrührers vom Gefäßboden entweder am Boden des Gefäßes oder an dessen senkrechten Wänden. Außerdem kann die dem Fluid durch den Flügelrührer aufgeprägte Energie wesentlich entferntere Ber<Sche des Mediums erreichen, wenn die Energie der Strömung bzw. des Strömungsstrahls weniger rasch verdünnt und vernichtet wird. Eine solche Dissipation der Energie tritt dabei nicht nur durch Reibungseffekte am Rand der Strömung ein, wobei solche peripheren Reibungseffekte mit zunehmender äußerer Oberfläche der Stromaufweitung zunehmen, sondern wird auch durch innere Turbulenzen hervorgerufen. Das Auftreten dieser inneren Turbulenzen hängt von der Kontinuität der Profilkenndaten des Flügelrührers ab.

Ein Flügelrührer gemäß Oberbegriff des Anspruches 1 ist aus Chemical Engineering, 22. März 1971, F i g. 6. S. 89-90 bekannt. Bei diesem bekannten Flügelrührer weisen die Rührflügel einen variablen Anstellwinkel auf und genügen im wesentlichen der klassischen Berechnung eines Rührflügels. Für die klassische Berechnung des Rührflügel* wird für jeden Flügelradius ein sogenanntes Geschwindigkeitsdreieck betrachtet, das den Winkel der Resultierenden der Geschwindigkeiten ergibt Durch diese Resultierende der Geschwindigkeiten wird dann das Flügelprofil festgelegt Üblich ist es dabei, den Winkel zwischen der Geschwindigkeitsresultierenden und der Flügelsehne über die radiale Flügellänge genau konstant zu halten, und zwar in der Art, daß das Rügelprofil im Bereich des Maximums des Wertes Cz/Cx arbeitet, wobei Cz die Auftriebsziffer und Cx die Widerstandsziffer ist Durch Auslegung des Flügelprofils im Bereich des Maximums des Wertes Cz/Cx

ίο will man die bestmögliche Wirkung des Rührflügel": erreichen. Da anderseits die Größe der Geschwindigkeitsresultierenden vom Ende des Rührflügels zur Nabe hin abnimmt muß man unter vorausstehenden Prämissen die Flügelsehne vergrößern, sofern man eine weitgehend homogene Energieverteilung über die durch den Rührflügel überstrichene Fläche erhalten will. Diese klassische Berechnungsmethode führt daher beim gattungsgemäßen Flügelrührer zu einer unerwünschten, stromabwärts vom Flügel aus gesehenen Strömungsform, z. B. zu einer konischen Strö:i,^;.ingsform, die zu stark geöffnet ist so daß das Medium ί.τι Boden des Gefäßes nur unzureichend von den vom Flügelrührer erzeugten Strömungsfäden erfaßt wird.

Ausgehend vom Stand der Technik Hegt der Erfindung da'-sr die Aufgabe zugrunde einen gattungsgemäßen Flügelrührer so zu gestalten, daß dieser bei kleinster Leistungsaufnahme, insbesondere im Hinblick auf dem Medium unnötig zugeführte Turbulenzenergie, eine vorgegebene Flußgeometrie im Medium erreicht

Diese Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Flügelrührer durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruches 1 gelöst

Der Kerngedanke der Erfindung ist daher darin zu sehen, den Anstellwinkel der Flügelsehnen vom Innenrand bzw. der Nabe zum Außenrand nicht konstant vorzusehen, sondern konstruktiv über die radiale Erstrekkung des Rührflügels eine Abnahme oder Zunahme des Anstellwinkels vorzusehen.
Erfindungsgemäß wird daher ein Flügelrührer geschc^ffen, dessen Rührflügel so geformt sind, daß zur axialen Komponente ihrer Wirkung auf das zu bearbeitende Medium eine komplementäre zentrifugale Wirkungskomponente erzeugt wird, die mit einer optimalen Ausnutzung der verfügbaren Pumpleistung des Flügelrührers einhergehen. Dies ist gleichbedeutend mit der Begrenzung der in der Turbulenz vernichteten Energie auf ein Minimum, was zu einer Reduzierung der Betriebskosten bei entsprechenden Rühr- und Mischprozessen führt. Mit dem erfindungsgemäßen Flügelrührer kann daher eine vort.»estimmte Flußgeometrie im Medium erzeugt werden, insbesondere konische Konfiguration, wobei auch eine voi bestimmt Turbulenzverteilung eiiigeiialien werden kann. Außerdem kann vorteilhafterweise durch an den Rührerflügeln vorgesehenen Leitelementen je nach Bedarf die axiale, die zentrifugale oder die zentripetale Strömungskomponente des Mediums beeinflußt, z. B. verstärkt werden, so daß je nach dem Erfordernis ac- speziellen Rühr- oder Mischaufgabe lokalisiert wirksame Turbulenzen an bestimmten Or-

6ö ten mit vörbestimmter Amplitude erzeugt werden können.

Wenn man dagegen Cz systematisch so wählt, daß dieser Wert von der Drehachse zum Rand des Flügels zunimmt, so werden, im gleichen Sinne der Druck auf

es der Flügelunterseite und der Sog auf der Flügeloberseite erhöht. Dies wiederum erzeugt auf der Flügelunterseite eine Zentripeialkomponente und gleichzeitig auf der Flügeloberseite eine Zentrifugalkomponente, wobei

jedoch die Resultierende eine Zentrifugalkomponente ist, da die an der Flügelunterseite auftretenden Drücke in aller Regel sich im Auftrieb deutlich geringer bemerkbar machen als der Sog an der Flügeloberseite.

Entsprechendes gilt für die umgekehrten Verhältnisse, wenn nämlich Cz so gewählt wird, daß dieser Wert von der Drehachse zum Rand des Flügels abnimmt. Dabei wird als Resultierende eir.s Zentripetalkomponente erzeugt.

Beim erfindungsgemäßen Flügelrührer können die Rührflügel so ausgebildet sein, daß die Auftriebsziffer Cz über die Länge des Flügels von der Drehachse zum Außenrand des Flügels abnimmt, um dadurch den öffnungswinkel des Strömungskegels des Flügelrührers zu verkleinern. Wie eingangs dargestellt, ist ein zu großer öffnungswinkel in aller Regel unerwünscht und nachteilig·

Wenn für bestimmte Zwecke und Strömungsführungen jedoch im Gegenteil ein möglichst großer Regelöffnungswinkel der Rührerströmung eingestellt werden soll, so ist auch dies, wie vorstehend erläutert, ohne weiteres möglich.

Die Bestimmung und Festlegung des Winkels a (F i g. 1) wird bei der Dimensionierung und Herstellung des Rührerflügels wie folgt vorgenommen:

Das zur Herstellung eines Flügels edes Flügelrührers bestimmte Blech wird angenähert in der Form eines Trapezes aus der Tafel geschnitten. Die große Basis e 1 dieses Trapezes (Fig.2) bildet am fertigen Flügel den radial innen liegenden Rand, also den der Drehachse zugekehrten Rand, der zwar mit geringer Geschwindigkeit umläuft, aber mit großer Anstellung und dem Hauptdrehmoment auf das Fluid einwirkt Im Gegensatz dazu ist die kleinere Basis el des Trapezes im fertigen Flügel dem Flügelaußenrand zugeordnet Das Längenverhältnis zwischen der kurzen und der langen Basis ist entsprechend der für die maximale FiuÖintensität ausgewählten Zone bestimmt

Das so ausgeschnittene Blech wird entweder in der in den F i g. 2 und 2a gezeigten Weise auf Walzen oder in der in den Fig.3 und 3a gezeigten Weise auf einer Kantenpresse zylindrisch oder konisch oder mit komplexer Geometrie beispielsweise mit zylindrischen, konischen und chenen Profilteilen, ausgeformt.

Eine Veränderung der Auftriebsziffer Cz wird in einfacher Weise sowohl durch eine Veränderung des Anstellwinkels der Mittelsehne des Profils zum Medium als durch eine Änderung der relativen Durchbiegung des Profils erhalten. Die Durchbiegung des Profils oder des Flügels ist dabe^: das Verhältnis der Länge der Flügelprofilkurve zur Länge der entsprechenden Profilsehne. Auftriebsziffern an Schraubenflügeln einzustellen ist hinreichend bekannt

Zum Mischen können z. B. über der Profilsehne kreisförmige oder elliptische Profilausbildungen mit einer relativen Durchbiegung von 2 bis 12% verwendet werden. Der Anstellwinkel des Flügels beträgt 2 bis 10°. In diesem Rahmen wird für einen Anstellwinkel von 3° und eine relative Durchbiegung im Bereich von 2% eine Auftriebsziffer Cz von kleiner als etwa 0,7 erhalten, während für einen Anstellwinkel von 10° und eine relative Durchbiegung von 12% eine Auftriebsziffer Cz von 1,6 erhalten wird.

Ein ersten Ausführungsbeispiel ist schematisch in F i g. 4 dargestellt Der Rührflügel e, von denen der Flügelrührer b (F i g. 1) vorzugsweise 2 bis 6, insbesondere 2 oder 4 Stück enthält weist die Form eines Kreiszylindermantelausschnittes auf. Er kann beispielsweise in der in Fig.2 gezeigten Art auf einem Triowalzwerk zwischen zylindrischen Walzen d hergestellt sein. Alternativ kann der Flügel in der in F i g. 3 gezeigten Weise auf einer Gesenkpresse profiliert werden. Dabei wird in bei-S den Fällen beim Ausformen des Flügelprofils die kleine Basis e 2 des trapezoid ausgeschnittenen Flügelblechs zuerst in die Formgebungsanlage eingeführt, also zuerst zwischen die Walzen d oder zwischen das Oberwerkzeug 4 und das Unterwerkzeug 4a der Gesenkpresse.

eingeführt.

Der Winkel β zwischen der Zylindermantelachse und der Mittellinie M \ — M 2 des Flügels e wird in Richtung des in Fig.4 gezeigten Pfeiles als positiv, in Richtung des in Fig.6 gezeigten Pfeiles als negativ bezeichnet.

Dieser Winkel β ist im folgenden als »Profilwinkel« bezeichnet. In dem in F i g. 4 (und den F i g. 2 und 3) gezeigten Ausführungsbeispiel ist also der Profilwinkcl des Flügels e positiv. Bei dieser Ausbildung des Flügels nimmt der AnsteÜ- winkel der Profilsehne des Rührflügels mit zunehmen dem Abstand von der Drehachse /ab. nimmt also entsprechend auch die Auftriebsziffer Cz ab. Ein solcher Rührflügel erzeugt also im Fluidstrom eine zentripetale Korrekturkomponente, die den Kegelöffnungswinkel der durch die Wirkung des Flügelrührers erzeugten Strömung im Fluid verringert und damit die verfügbare Pumple'stung in Strömungsrichtung hinter dem Rührflügel erhöht Die »Pumpwirkung« eines in der in F i g. 4 gezeigten Art ausgebildeten Rührflügels ist im Rührge fäß von oben nach unten gerichtet.

Umgekehrt liegen die Verhältnisse bei dem in F i g. 6 gezeigten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Hier wird zunächst die lange Basis des trapezförmigen Rührflügel e profiliert. Der Profilwinkel β ist negativ. Dies führt dazu, daß der Anstellwinkel der Profilsehne von der Drehachse / zum äußeren Rand des Flügels zunimmt Dementsprechend nimfnl äüc-h der Wert der Auftriebsziffer Cz zu. Ein Rührflügel der in F i g. 6 gezeigten Art erzeugt also im Medium eine zentrifugale

Strömungskorrekturkomponente, die den öffnungswinkel des Strömungskegels, der im Medium durch den Flügelrührer erzeugt wird, vergrößert.

Wenn beispielsweise das Verhältnis d/D des Durchmessers des Flügelrührers zum Durchmesser des Rühr- gefäßes im Bereich von etwa 0,5 liegt und der Profilwinkel β positiv ist (etwa +20° beträgt), so wird für ein Fluid mit einer Viskosität von 1 mPa ■ s (1 cP) als Strömungsbewegung im Medium ein rein axialer Fluß erhalten mit einem rein zylindrischen Volumen der Strö- mung. Ist dagegen für den Rührflügel in der in ^c i g. 5 gezeigten Art der Profilwinkel ß<0". so wird unter sonst gleichen Bedingungen im gleichen Fluid ein Strömungskonus erhalten, dessen Grenzfläche im Axialschnitt um den Winkel λ (Fig. 1), der dem halben Ke- gelöffnungswinkel entspricht im Bereich von 45° gegen die Senkrechte geneigt ist

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den F i g. 7 und 8 gezeigt Das Rührflügelprofil ist gemischt zylindrisch-eben-konisch geformt Die Zone 1 (F i g. 7 und 8) ist wie im vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel zylindrisch, die Zone 2 eben und die Zone 3 in F i g. 7 wiederum zylindrisch, in dem in F i g. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel dagegen konisch. In dem in F i g. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel liegt die ebene Zone 2 in der Tangentialebene der zylindrischen Fläche 1. In dem in F i g. 8 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die ebene Zone 2 gegen die Tangente der Zylinderfläche 1 in der Schnittlinie der beiden Rächen

geneigt. Der in F i g. 7 dargestellte Rührflügel erzeugt im Medium eine insgesamt zentrifugale Strömungskorrekturkomponen'.e. Der in Fig.8 gezeigte Rührflügel erzeugt dagegen im Medium eine insgesamt zentripetale Strömungskorrekturkomponente. s

Diese resultierenden Korrekturkomponenten sind darav^ zurückzuführen, daß die Profildurchbiegung des Flügels und der Anstellwinkel des Profils in dem in F i g. 7 gezeigten Ausführungsbeispiel von der Drehachse des Flügelrührers zum Rand der Rührflügel zuneh- men. wobei auch die Auftriebsziffer Cz gleichsinnig zunimmt, während in dem in Fig.8 gezeigten Ausführungsbeispiel diese Größen mit zunehmendem Abstand von der Drehachse /"abnehmen.

In vorteilhafter Weise können die Flügel des Flügelrührers mit Leitelementen ausgestattet sein. Solche Leitelemente besitzen Profile, die der Erzielung genau vorgegebener Spczifiketiopep. für d?-n ?i"'?!n?n F'nsatzfall dienen und nach diesen Vorgaben berechnet sind. Die Leitelemente werden wie die Hauptflügel aus Blechen durch Walzen oder Pressen geformt. Sie können an den Flügelspitzen, auf der Flügeloberseite und bzw. oder auf der Flügelunterseite angeordnet sein.

Die Leitelemente können wie der Rührflügel selbst einer einfachen Verstärkung der axialen, zentrifugalen oder zentripetalen Wirkung des Flügels dienen, können jedoch auch der Erzeugung genau definierter und lokalisierter intensiver Turbulenzbereiche dienen.

In den F i g. 9 bis 13 sind einige Ausführungsbeispiele für d't Anordnung und Ausbildung solcher Leitelemente an den Rührflügel des Flügelrührers dargestellt.

Das in der F i g. 9 gezeigte Leitelement dient der Veränderung der Auftriebsziffer. Die in F i g. 9 schematisch in perspektivischer Darstellung gezeigte Anordnung ist in Fig. 10 im schematischen Axialschnitt gezeigt Das Leitelement / ist vorzugsweise an der Unterseite des Flügels e so befestigt, daß seine Achse die Achse des Flügels e schneidet, so daß eine zentripetale Wirkung erzielt wird. Das Leitelement / kann gleicherweise auch in der und als Verlängerung des Rührflügels e ausgebildet sein.

In der Fig. 11 ist eine Flügelausbildung gezeigt, mit der eine Zentrifugalwirkung erzielt werden soll. Das Leitelement j ist am äußeren Rand des Rügeis, also an der Flügelspitze, befestigt Es hat die Form eines senkrecht stehenden Kreiszylindermantelausschnittes, der sowohl über die Unterseite als auch über die Oberseite des Flügels hinausragt Die Gesamthöhe des Leitelementes j ist gleich der Länge der Sehne des Hauptflügels im Abstand 0.7 r von der Drehachse. Die konvexe Oberfläche des Leitelementes j ist der Drehachse des Flügels e zugekehrt Eine Umkehrung der Wirkung des Leitelementes j, also eine zentripetale Wirkung des Leitelementes j wird erzielt, wenn dieses in der Weise um 180^c verdreht am Flügel e befestigt ist daß die konkave Fläche des Leitelementes j der Drehachse /zugekehrt ist.

Ein besonders einfach herstellbares Ausführungsbeispiel eines Rührflügel mit Leitelementen ist in Fig. 12 gezeigt. Der Hauptrührflügel e besteht aus einem EIement das gegebenenfalls sogar eben sein kann. An diesem Hauptelement, das sich vorzugsweise in der radialen Projektion ebenfalls von der Drehachse nach außen trapezförmig verjüngt, sind abschnittweise ebene oder profilierte, z. B. im Axialschnitt gekrümmte Leitelemente k befestigt, die alle in ein und derselben Richtung aus der Ebene oder Hauptebene des Hauptflügels e abgewinkelt sind. Jeweils zwischen zwei dieser Leitelemente k liegt je ein Leitelement k 1 einer zweiten Gruppe von Leitelementen, die in gleicher Weise wie die Leitelemente k ausgebildet sind, jedoch in der entgegengesetzten Richtung gegen die Ebene oder Hauptebene des Hauptflügels e abgewinkelt sind.

Wenn der von sämtlichen in eine Richtung abgewinkelten Leitelementen erzeugte Auftrieb gleich dem Auftrieb sämtlicher der in die entgegengesetzte Richtung abgewinkelten Leitelemente ist und wenn jedes der Leitelemente nur mäßig lang ist, so wird die gesamte von diesen Leitelementen komplementär aufgenommene Energie in eine Turbulenz umgesetzt. Die Leitelemente k und k 1 können sowohl in der in F i g. 12 gezeigten Weise an der Hinterkante des Flügels als auch an seiner Vorderkante, als auch an beiden Kanten des Flügels ausgebildet sein.

In der Fig. 13 ist eine Weiterentwicklung des in Fig. 12 gezeigten A.usii'hrypgsbeisp'els dargestellt, hei dem jeder Rührflügel lediglich zwei Leitelemente m und m 1 trägt, die in entgegengesetzter Richtung zur Hauptebene des Rührflügels abgewinkelt sind. Wenn der durch diese beiden Leitelemente insgesamt am Rührflügel zusätzlich erzeugte Auftrieb Null ist, wird insgesamt ein Rührflügel erhalten, der zwei einander gleiche und entgegengesetzte Strömungen im Medium erzeugt, eine zentrale und eine periphere Strömung. Diesen Flügelrührer, bei dem z. B. mindestens zwei Flügelschrauben axial übereinanderliegend angeordnet sind, ist insbesondere zum Mischen nichtnewtonscher Flüssigkeiten geeignet. Bei dem in Fig. 13 gezeigten Ausführungsbeispiel kann der Durchmesser des Flügelrührers im Gegensatz zu allen anderen Flügelrührern so groß gewählt werden, daß der Flügelrührer praktisch den gesamten Querschnitt des Mischgefäßes c(Fig. 13) überstreicht. Bei dieser Ausbildung des Flügelrührers wird auch die Bildung toter Randzonen unter allen Umständen verhindert während sich sonst solche toten Randzonen mitunter durch Schwellenwerte des Scherverhaltens der zu mischenden Flüssigkeiten bilden können.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

der Auftrieb auch negativ, also abwärts gerichtet, sein.

Patentansprüche: Der auf die Einheitsoberfläche und die Geschwindig-

keitseinheit bezogene Auftrieb wird als Auftriebsziffer

I. Flügelrührer zum Rühren eines in einem Gefäß Cz und der auf die Flächeneinheit und die Geschwindigbefindlichen Mediums, insbesondere zum Herstellen 5 keitseinheit bezogene Widerstand als Widerstandsziffer von Mischungen, mit mehreren an einer Welle befe- Cx bezeichnet Als Sehne wird der geradlinie Abstand stigten Rührflügeln, die jeweils aus einem im wesent- zwischen der Vorderkante und Hinterkante des Flügellichen trapezförmigen Flachmaterial hergestellt profils verstanden. Da dieser Abstand über den Radius sind, wobei das Flachmaterial vor der Befestigung an des Rührerflügels veränderlich ist. wird gebräuchlicherder Welle gekrümmt wird, wodurch parallel zu den to weise als Bezugswert jene Profilsehnenlänge angegebeiden Basen Flügelprofilkurven entstehen, wobei ben, die das Profil in einem radialen Abstand vom Zendie Befestigung jedes Rührflügels an der Welle an trum des Flügelrührers aufweist, der 70% des Gesamtseiner langen Basis erfolgt wobei die Rügelsehne radius, des Flügelrührers entspricht Bei einem gegen der langen Basis mit einer Ebene senkrecht zur ?ine Fluidströmung geneigten Profil wird gebräuchli-Rührachse einen Anstellwinkel bildet, dadurch 15 cherweise die die Fluidströmung aufnehmende Seite des gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel der Flügels mit Flügelunterseite bezeichnet Diese ist einem Rügelsehnen vom Rügelinnenrand zum Rügelau- positiven Druck ausgesetzt Dagegen wird die gegenßenrand abnimmt oder zunimmt überliegende Sogseite als Rügeloberseite bezeichnet

Z Rüg&'r ihrer nach Anspruch 1, dadurch gekenn- Bei der klassischen Rügelberechnung wird davon auszeichnet, 2Q gegangen, daß das Produkt der Auftriebsziffer Cz und daß die Rührflügel (e) in an sich bekannter Weise mit der Profilsehne Lr in jedem radialen Abstand (r) einen Leitelementen (i;j;k, kw m, m_t) zur Verstärkung der Wert Arm«. Ar = Cz ■ Lrliefert axialen oder radialen Wirkung der Rührflügel (e) Dies hat bisher auch dazu geführt, daß über die ge- und/oder der Verstärkung der erzeugten Turbulenz samte Länge eines Rührflügels, der für eine optimale versehen sind. 25 Pumpleistung ausgelegt war, Cz so gewählt wurde, daß

3. Rührflügel nach einem der Ansprüche 1 oder 2, das Flügeiprofil möglichst genau im Bereich des Maxidadurch gekennzeichnet mums des Verhältnisses Cz/Cx arbeitet Dies bedeutet daß zur Erzeugung einer Turbulenz eine Folge ebe- jedoch, daß das Verhältnis Cz/Cx und Cz über die gener oder gekrümmter Leitelemente (k, k_x; m, m,) samte Rügellänge praktisch konstant sind, vorgesehen ί«ι. 30 Anderseits hat es sich gezeigt. daQ beim Mischen be-

4. Rügelrührer nach Anspruch 3, dadurch gekenn- achtliche Energieeinsparungen durch die Verwendung zeichnet von Rügelrührern mit größtmöglicher Pumpleistung erdaß die Leitelemente (k, k,) an der Hinterkante des zielbar sind. Die Pumpleistung ist als Volumenstrom des Hauptrührflügels (e) abwechsei.id aufwärts zur Flü- durch die Ebene der Rührflügel strömenden Fluids defigeloberfläche und abwärts zur Flügelunterfläche ab-· 35 niert Sie bestimmt in dem Medium, in das der Rührer gewinkelt angeordnet sind taucht, den in diesem Medium erzeugten Bewegungsab-

5. Flügelrührer nach Anspruch 3, dadurch gekenn- lauf, der seinerseits ausschlaggebend ist sowohl für den zeichnet, Teilchentransport im Medium als ?«ch gleichzeitig für daß zur Erzeugung eines Auftriebes von insgesamt eine Verformung dieser Teilchen. Eine solche Teilchen-Null im Medium jeder Rührflügel (e) zwei in entge- 40 verformung wird durch Geschwinriigkeitsgradienten ergengesetzter Richtung zur Hauptebene des Rührflü- zeugt die im Gesamtbewegungsablauf im Medium aufgels fcj abgewinkelte Leitelemente (m, m\) aufweist. treten. Die Verformung der Teilchen oder Teilbereiche

des zu rührenden oder zu durchmischenden Mediums

sind also letztlich eine Wirkung der durch den Flügel-

45 rührer erzeugten Turbulenzenergie (Wt). Gleichzeitig erzeugt der Flügelrührer im Medium eine Verschie-

Die Erfindung betrifft einen Flügelrührer gemäß bungsenergie (Wt)), die im Medium die Transportwir-

Oberbegriff des Patentanspruchs 1. kung hervorruft. DtT zur Erzielung einer vorgegebenen

Flügelrührer dieser Art dienen zur Erzeugung von Wirkung erforderliche Turbulenzenergiebetrag hängt

Turbulenzen in einem nichtkondensierten Medium, das 50 direkt und unmittelbar von der Art der zu erzielenden

gasförmig, nüssig oder mehr oder weniger sirupös oder Wirkung ab. So ist es beispielsweise leicht, zwei mitein-

pastös sein kann. Das Medium braucht nicht einphasig ander mischbare Flüssigkeiten geringer Viskosität mit-

zu sein, so daß das Rühren beispielsweise einem Mi- einander zu vermischen, wohingegen es beispielsweise

sehen. Belüften, Kneten, Dispergieren oder Emulgieren, ein technisch durchaus schwieriges Problem ist eine

insbesondere also irgendeinem beliebigen Mischvor- 55 zweiphasige Dispersion unter Bildung noch kleinerer

gang dienen kann. Teilchen der dispergierten Phase in ein feindisperses

Vorab werden einige nachstehend verwendete Be- System zu überführen. Tatsächlich einzusparen sind also

griffe kurz erläutert Sofern ein Profilkörper in die Strö- beim Mischen und Rühren nur jene Energiebeträge, die

mung eines Fluids mit bestimmter Viskosität getaucht den Mindestenergiebetrag der Turbulenzenergie W_T

wird, so wirkt auf diesen Körper eine von der Strömung 60 überschreiten, der zur Erzielung der Soliwirkung nol-

verursachte Kraft ein, deren Wirkungsgrad von der wendigerweise erforderlich ist

Strömungsgeschwindigkeit abhängt. Diese Kraft, die Neben der Pumpleistung ist auch die Beherrschung

den Körper zu verschieben trachtet, kann in zwei Korn- der Strömungsverläufe im Mischgefäß von Bedeutung,

ponenten gegliedert werden, eine Komponente, die mit da hierdurch eine verminderte Leistungsaufnahme des

der Strömungsrichtung zusammenfällt, und eine andere 65 Flügelrührers für die Erzielung eines vorgegebenen lo-

Komponente, die senkrecht zu dieser Komponente kalen Solleffektes erreicht wird, d. h„ daß an jeder Stelle

steht. Die erste Kraftkomponente wird Widerstand, die des Rührflügels eine Wirkung auf das Medium erhalten

zweite Kraftkomponente Auftrieb genannt. Dabei kann wird, die zur Erfüllung der gegebenen Rühr- oder