DE3637863A1 - Ruehrvorrichtung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Rührvorrichtung mit den
Merkmalen im Oberbegriff des Hauptanspruchs.
Rührvorrichtungen werden in großem Umfang in der
chemischen Industrie zur Vermischung und Durchmischung
von mehr oder weniger flüssigen Stoffen verwendet.
Dieser Vorgang findet im allgemeinen in speziellen
Rührgefäßen statt, an denen eine Rührvorrichtung fest
oder lösbar angeordnet ist. Die Einsatzbedingungen für
die Rührvorrichtung sind oftmals problematisch, da
beispielsweise stark korrosive Flüssigkeiten vermischt
werden müssen oder der Mischvorgang unter einem Vakuum
stattfinden muß.
Für derartige Einsatzzwecke ist eine Rührvorrichtung
bekannt, die aus einem Gehäuse mit der darin drehbar
gelagerten Rührwelle besteht. Das Gehäuse weist einen
Konus auf, mit dem es unter dichtem Sitz auf der Öffnung
des Rührgefäßes befestigt wird. Die Lagerung der
Rührwelle erfolgt über ein kegelförmiges Gleitlager, das
zugleich Lager- und Dichtfläche darstellt. Diese
Lagerung hat zum einen den Nachteil, daß sie ständig
gekühlt und geschmiert werden muß, um nicht festzugehen.
Dies macht wiederum eine ständige Überwachung der
Rührvorrichtung nötig, was einen Dauerbetrieb erschwert
und insbesondere keinen Nachtbetrieb ohne ständige
Kontrolle zuläßt.
Die Notwendigkeit zur ständigen Kühlung und Schmierung
bringt andererseits auch Probleme mit der
Vakuumdichtigkeit mit sich. Unter Vakuumbedingungen
neigt das vorbekannte Lager in erhöhtem Maß zum
Festlaufen und muß dann von Hand wieder gängig gemacht
werden. Hierzu müssen die Lagerflächen voneinander,
zumindest kurzfristig gelöst werden, wodurch Kühl- und
Schmiermittel in die zu vermischende Reagenz gelangen
kann. Desgleichen kann auch durch Verschleiß des Lagers
Schmiermittel ins Rührgefäß eindringen. Derartige
Verschmutzungen können die Reagenz unbrauchbar machen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine
Rührvorrichtung aufzuzeigen, die unter den genannten
schwierigen Einsatzbedingungen sicher funktioniert und
einen Dauerlauf ohne ständige Kontrollen ermöglicht.
Die Erfindung löst diese Aufgabe mit den Merkmalen im
Kennzeichen des Hauptanspruchs.
Bei der erfindungsgemäßen Wellenlagerung sind Dichtung
und Lagerung getrennt. Die Wälzlagerung bedarf keiner
ständigen Kühlung und Schmierung mehr und ist auch gegen
vakuumbedingte Axialkräfte unempfindlicher als ein
Gleitlager. Durch die vorgeschaltete Lippendichtung wird
das Lager auch von Vakuum- oder Überdruckeinflüssen aus
dem Rührgefäß entlastet. Die erfindungsgemäße
Rührvorrichtung kann damit ohne Überwachung und mit
hoher Betriebssicherheit im Dauerlauf gefahren werden.
Durch die Trennung der Lager- und Dichtflächen können
diese nach ihren Einsatzbedingungen optimal ausgebildet
werden und werden auch nicht so hoch belastet. Die
erfindungsgemäße Lippendichtung drückt hierbei gegen
eine gehärtete und geglättete Lauffläche, wodurch der
Verschleiß minimiert und eine optimale Dichtwirkung
erzielt wird. Durch den dichten Sitz des Gehäusekonus im
Hals des Rührgefäßes und die Lippendichtung können im
Rührgefäß auch stärkere Über- oder Unterdrücke als
bisher ohne Dichtigkeits- und Leckageprobleme erzeugt
werden.
Für die Vermischung hoch korrosiver Reagenzien empfiehlt
es sich, die Rührwelle aus einem korrosionsfestem
Metall, insbesondere Stahl, herzustellen und die
Lauffläche für die Lippendichtung aus einer
oxidkeramischen Plasmabeschichtung zu bilden. Diese hat
den Vorteil einer hohen Korrosionsunempfindlichkeit in
Verbindung mit einer großen mechanischen
Widerstandsfähigkeit. Durch die Art und den Werkstoff
der Beschichtung, insbesondere Chromoxid, läßt sich die
Lauffläche auch sehr glatt und maßgetreu herstellen.
In Variation zum gezeigten Ausführungsbeispiel kann die
Lippendichtung auch auf der Rührwelle befestigt und
dadurch mitbewegt werden. Sie dichtet dann gegen die
feststehende Wandung der Gehäusebohrung.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen angegeben. Hierbei erlauben die
mehrteilige Ausbildung der Rührwelle und das lös- und
schwenkbar gelagerte Rührblatt die Verwendung einer
einzigen Rührvorrichtung für unterschiedliche
Einsatzzwecke, d.h. verschiedene Rührgefäßgrößen und
unterschiedliche Rührbedingungen bzw. Reagenzien. Die
erfindungsgemäße Rührwelle kann mit Vorteil auch an
anderen Rührvorrichtungen, auch solchen nach dem Stand
der Technik, eingesetzt werden.
Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise und
schematisch dargestellt. Sie zeigt einen Querschnitt
durch eine Rührvorrichtung.
Die Rührvorrichtung (1) besteht aus einem Gehäuse (3),
das axial von einer drehbar gelagerten Rührwelle (4)
durchsetzt wird, die an ihrem Ende ein Rührblatt (7)
aufweist. Die Rührwelle (4) besitzt außenseitig einen
Vierkant (10), über den sie mit einem nicht
dargestellten Motor oder einem anderen Antrieb verbunden
wird.
Das Gehäuse (2) besitzt einen Konus (3), mit dem es im
ebenfalls konischen Hals eines Rührgefäßes (18) mit
dichtem Sitz aber lösbar befestigt ist. Das Gehäuse (2)
besteht aus Metall, vorzugsweise aus korrosionsfestem
Stahl. Zur Abdichtung gegenüber dem üblicherweise
gläsernen Flaschenhals (18) ist bei guter Konuspassung
nur ein O-Ring (19) erforderlich. Ansonsten kann auch
eine konische Manschette aus Tetrafluoräthylen zwischen
Konus und Flaschenhals vorgesehen sein.
Die Rührwelle (4) ist im Gehäuse (2) über zwei Wälzlager
(11, 12), hier in Form von radialen Kugellagern,
gelagert. Für Anwendungsfälle, in denen höhere
Axialkräfte auftreten, kann zusätzlich ein
Axialkugellager vorgesehen sein oder die Wälzlagerung
von vornherein als Rollenlager ausgebildet sein. Die
Wälzlager können gefettet sein oder eine
schmierungsfreie Wälzpaarung aufweisen. Die Wälzlager
(11, 12) sind in bekannter Weise auf der Rührwelle (4)
befestigt und außenseitig in Gehäusebohrungen (20)
geführt. Das hintere Wälzlager (11) wird durch eine
Spannmutter (13) in seinem Gehäusesitz fixiert. Das
vordere Wälzlager (12) wird über Distanzscheiben (16)
zwischen den Lippendichtungen (14) und über eine
Spannscheibe (17) im Gehäuse fixiert. Die
Distanzscheiben (16) und die Spannscheibe (17) sind mit
Preßsitz in die Gehäusebohrung (20) geführt und dichten
dadurch außenseitig ab.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel sind zwei
Lippendichtungen (14) vor dem vorderen Wälzlager (12)
angeordnet, die das Wälzlager und die anderen nach außen
offenen Bereiche des Gehäuses (3) gegen das Innere des
Rührgefäßes (18) abdichten. Je nach Einsatzzweck kann
die Zahl der Lippendichtungen (14) variieren. Die
Lippendichtungen (14) sind außenseitig in der
Gehäusebohrung (20) geführt und drücken mit ihren
Lippen, die vorzugsweise aus Elastomeren bestehen, gegen
eine Lauffläche (15) auf der Rührwelle (4). Die
dichtenden Lippen sind nach hinten unter die
Distanzringe (16) umgeschlagen. Der radiale Abstand
zwischen den Lippen und den Distanzringen variiert mit
dem Einsatzzweck, insbesondere den Druckverhältnissen im
Rührgefäß (18).
Die Rührwelle (4) kann aus unterschiedlichen Werkstoffen
bestehen. Für den Einsatz bei stark korrosiven Medien
werden korrosionsfeste Werkstoffe, insbesondere Stähle
oder andere Metalle verwendet. Als besonders günstig hat
sich ein unter der Warenbezeichnung "Hastelloy C 4"
erhältlicher Werkstoff herausgestellt.
Die Lauffläche (15) für die Dichtlippen muß besonders
hart, glatt und korrosionsbeständig sein. Dies wird
erreicht durch eine Plasmabeschichtung der Rührwelle (4)
aus einem oxidkeramischen Werkstoff, insbesondere
Chromoxid (Cr2O3). Hierdurch läßt sich eine Oberfläche
mit einer Härte über 60 HRC und einer
Oberflächenrauhigkeit unter 0,4 µ-Meter bei drallfreiem
Schliff und Oberflächenversiegelung erzielen. Die
Lauffläche (15) wird hierbei auf hochpräzise Passung
geschliffen. Je nach Wellenwerkstoff und Einsatzzweck
kann die Lauffläche auch aus anderen Materialien,
insbesondere auch vom Wellenwerkstoff selbst, gebildet
werden und geringere Bearbeitungstoleranzen aufweisen.
Die Rührwelle (4) besteht aus mehreren Wellenstücken (5)
und (6), die miteinander zur Herstellung beliebiger
Wellenlängen verschraubt sind. Die einzusetzenden
Wellenteile (5) weisen hierzu jeweils an einem Ende
einen Schraubzapfen und am anderen eine Schraubbohrung
auf. Das endseitige Wellenstück (6) trägt am freien Ende
das Rührblatt (7), das über ein Lager (9) schwenkbar
befestigt ist. Das Rührblatt (7) ist entsprechend der
Gefäßform als Kreisabschnitt ausgebildet und besitzt
eine Höhe, die kleiner ist als die Weite des
Flaschenhalses. In Längsstellung geschwenkt kann die
Rührwelle (4) damit problemlos ins Rührgefäß (18)
eingeführt und die Rührvorrichtung (1) angesetzt werden.
Das Rührblatt (7) kann für verschiedene Einsatzzwecke
ausgetauscht werden und weist im gezeigten
Ausführungsbeispiel eine Reihe von kreisförmigen
Öffnungen (8) auf. Das Rührblatt kann in anderen
Ausführungsformen auch als Propellerrührer,
Scheibenrührer, Disperser etc. ausgebildet sein.
- Stückliste
(1) Rührvorrichtung, Rührwerk
(2) Gehäuse
(3) Konus, konischer Gehäuseteil
(4) Welle, Rührwelle
(5) Wellenstück
(6) Wellenstück
(7) Rührblatt
(8) Öffnung
(9) Lager
(10) Vierkant
(11) Wälzlager, hinten
(12) Wälzlager, vorne
(13) Spannmutter
(14) Lippendichtung
(15) Lauffläche
(16) Distanzscheibe
(17) Spannscheibe
(18) Rührgefäß, Flaschenhals
(19) O-Ring
(20) Gehäusebohrung
Claims (5)
1. Rührvorrichtung zum Einsatz in Rührgefäßen bestehend aus
einem Gehäuse mit einer darin drehbar gelagerten
Rührwelle und mit einem konischen Gehäuseteil, dadurch
gekennzeichnet, daß die Rührwelle (4) im
Gehäuse (2) über mindestens ein Wälzlager (11, 12)
gelagert ist, das zum Rührgefäß (18) über mindestens
eine Lippendichtung (14) abgedichtet ist, deren Lippe
gegen eine gehärtete und geglättete Lauffläche (15)
drückt.
2. Rührvorrichtung nach Anspruch (1), dadurch
gekennzeichnet, daß die Lauffläche (15)
auf der Rührwelle (4) angeordnet ist und als
oxidkeramische Plasmabeschichtung ausgebildet ist.
3. Rührvorrichtung nach Anspruch (1) oder (2), dadurch
gekennzeichnet, daß die Lippendichtungen
(14) in einer Gehäusebohrung (20) geführt und über
Distanzscheiben (16) und eine außenseitige Spannscheibe
(17) gegen das Wälzlager (12) verspannt sind, wobei die
Distanz- und Spannscheiben (16, 17) mit Preßsitz in der
Gehäusebohrung (20) geführt sind.
4. Rührvorrichtung nach Anspruch (1) oder einem der
folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die
Rührwelle (4) mehrteilig (5, 6) ausgebildet ist und
aus korrosionsfestem Stahl besteht.
5. Rührvorrichtung nach Anspruch (1) oder einem der
folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß die
Rührwelle (4) ein lösbar und schwenkbar gelagertes
Rührblatt (7) aufweist.
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