DE3737683A1 - Ruehrer zum homogenisieren von niedrig- bis hochviskosen phasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Rührer mit einem, auf einem Schaft fest angeordneten, gewendelten Schraubenblatt zum Homogenisieren von niedrig- bis hochviskosen Phasen.

Rotierende Rührer sind zum Homogenisieren und Mischen von unterschiedlichsten Materialien in einer Vielzahl von technischen Anwendungsgebieten erforderlich und im Ein­ satz. Zu denken ist hierbei an die Aufbereitung von Lebensmitteln, Medikamenten, Lacken und Farben, Schmier­ ölen, keramischen Massen, aber auch z. B. an die Homogeni­ sierung von Glasschmelzen.

Insbesondere bei der Herstellung von Spezialgläsern, an die besonders hohe Anforderungen hinsichtlich ihrer Rein­ heit und ihrer Homogenität zu stellen sind, ist es nicht nur ein Problem, eine gewünschte Temperatur möglichst ohne Gradienten über die gesamte Schmelze einzustellen, sondern es müssen vor Verarbeitung von Glasposten aus einer sol­ chen Schmelze auch adsorbierte Gase möglichst weitgehend entfernt sein. Gase können bei der Herstellung des Glases in das Glasvolumen auf unterschiedliche Weise gelangen, z. B. als Luft beim Ansetzen der pulverförmigen Gemenge­ bestandteile, als Zersetzungsgase (vor allem H₂O, CO₂) von Komponenten, die nicht als Oxide, sondern als Hydrate, Carbonate, Nitrate und ähnlichem in die Glasschmelze ein­ geführt werden und schließlich durch Adsorption im Schmelzzustand des Glases.

Um eine möglichst gasfreie Schmelze mit möglichst gleich­ mäßiger Temperaturverteilung zu erhalten, ist es bekannt, Glasschmelzen einem sogenannten Konditionierungsprozeß zu unterziehen. Dieser Prozeßschritt hat die Aufgabe, die Temperatur des schmelzflüssigen Glases kontrolliert zu senken (z. B. von einer Temperatur von 1150°C auf eine Temperatur von 1000°C), die Temperaturverteilung über den Strömungsquerschnitt möglichst gleichmäßig zu gestalten, sowie Inhomogenitäten in der Zusammensetzung der Glas­ schmelze zu beseitigen. Während des Konditionierens fließt das Glas z. B. durch eine mit feuerfester Keramik ausge­ kleidete Rinne von mehreren Metern Länge, wobei die Rinne, auch Speiser und Feeder genannt, eine Breite von etwa 60 cm hat. Die Tiefe einer in einer solchen Rinne befind­ lichen Glasschmelze beträgt etwa 20 cm.

Zur chemischen und physikalischen Homogenisierung (Zu­ sammensetzung und Temperatur der Schmelze) ist es bekannt, mehrere Rührelemente gleichzeitig zu benutzen, die von oben senkrecht in die Glasschmelze eintauchen und dort rotieren. Unterhalb der Schmelzenoberfläche sind die Rüh­ rer mit jeweils einem Schraubenblatt ausgestattet, das z. B. aus Keramik oder auch aus Metall, vorzugsweise Platin, bestehen kann. Infolge der Rotationsrichtung wird das schmelzflüssige Glas entweder nach oben angehoben oder aber nach unten weggedrückt. Es werden in der Praxis sowohl rechts- als auch linksgewendelte Schraubenblätter angewendet.

Es hat sich nun gezeigt, daß eine optimale Durchmischung aller Schichten einer zu homogenisierenden Phase, z. B. einer Glasschmelze, selbst dann nicht erreicht wird, wenn nicht nur eine Vielzahl von Rührern eingesetzt wird, son­ dern wenn diese Rührer auch noch unterschiedlich gegenein­ ander angeordnet sind (z. B. unterschiedliche Tauchtiefe oder jeweils entgegengesetzt gewendelte Schraubenblätter bei benachbarten Rührern) und auch selbst dann nicht, wenn den Rührern unterschiedliche Drehrichtungen erteilt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den eingangs ge­ nannten Rührer so zu verbessern, daß nicht nur eine ver­ besserte Durchmischung der zu homogenisierenden Phase er­ reicht wird, sondern daß auch die Anzahl von erforderli­ chen, in manchen Fällen sehr kostspieligen Rührern in ei­ ner Homogenisierungsvorrichtung gesenkt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der in die zu homogenisierende Phase eintauchende Schaft des Rührers mit einem zweiten, auf dem Schaft benachbart zum ersten Schraubenblatt fest angeordneten, dem ersten Schraubenblatt entgegengesetzt gewendelten Schrauben­ blatt versehen ist.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Rührers gemäß der Erfindung bestehen der Schaft sowie die Schrauben­ blätter aus gegenüber Umwelteinflüssen weitgehend inertem Metall, vorzugsweise aus Platin.

Platinrührer sind insbesondere für die Homogenisierung von Glasschmelzen geeignet.

Für die Homogenisierung von kalten Phasen, z. B. Lebens­ mittel, Lacke und Farben, Medikamente und ähnliches, können die Rührer auch aus anderen geeigneten Werkstoffen gefertigt sein, z. B. aus Stahl, Kunststoff, Glas oder Keramik.

Mit der Ausbildung eines Rührers gemäß der Erfindung sind folgende Vorteile verbunden:

Der erfindungsgemäße Rührer weist in seinem in die zu homogenisierende Phase eintauchenden Teil zwei übereinan­ der auf dem Schaft fest angeordnete Schraubenblätter auf, die entgegengesetzt gewendelt sind, dieser Schaftteil stellt also quasi eine rechtsdrehende Schraube über einer linksdrehenden Schraube (oder umgekehrt) dar.

Dieser Rührer durchpflügt bei Rotation das zu homogeni­ sierende Material in mittlerer Tiefe und befördert gleich­ zeitig Material aus der Mitte nach oben und nach unten. Die Durchmischungswirkung eines solchen Rührsystems ist um ein Vielfaches besser als die von separat angeordneten einfachen Schraubenrührern, denen unterschiedliche Dreh­ richtungen erteilt werden und die jeweils in nur einer Richtung gewendelte Schraubenblätter aufweisen.

Hierdurch wird nicht nur die Homogenität der zu durch­ mischenden Phase gesteigert, sondern es ist infolge der erhöhten Effizienz des erfindungsgemäßen Rührers außerdem möglich, die Anzahl von Rührern in einer Homogenisierungs­ vorrichtung bei gleichbleibender Homogenisierungsleistung zu senken. Wenn Edelmetallrührer eingesetzt werden müssen, stellt dies eine erhebliche Kostensenkung dar.

Mit dem gemäß der Erfindung gestalteten Rührer ist es außerdem möglich, die Rotationsgeschwindigkeit des Rührers zu senken, wobei trotzdem ein gleicher Homogenisierungs­ grad erreicht wird wie mit einem Rührer mit in einer ein­ zigen Richtung gewendeltem Schraubenblatt. Hierdurch wird die Gefahr gemindert, Gasblasen über den Rührer in die zu homogenisierende Phase hineinzuziehen.

Insgesamt gesehen können Homogenisierungsvorrichtungen mit dem erfindungsgemäß ausgebildeten Rührer also nicht nur besser sondern auch wirtschaftlicher arbeiten.

Anhand der Zeichnung wird die Wirkungsweise des erfin­ dungsgemäßen Rührers näher erläutert. In der Figur ist der in die zu homogenisierende Phase eintauchende Teil eines Rührers mit seinem Schaft 1 und zwei auf diesem Schaft 1 fest übereinander angeordneten Schraubenblättern 3 und 5 dargestellt. Die Schraubenblätter 3, 5 sind entgegengesetzt gewendelt angeordnet.

Der Rührer wird senkrecht in die zu durchmischende Phase so eingebracht, daß sich der Grenzbereich zwischen dem Schraubenblatt 3 und dem Schraubenblatt 5 etwa in der Mitte der zu homogenisierenden Materialmenge befindet. Auf diese Weise wird mit nur einem einzigen Rührer ein Teil der zu durchmischenden Phase nach oben und ein weiterer Teil der zu durchmischenden Phase gleichzeitig nach unten befördert.

Oberhalb des in der Figur abgebrochen dargestellten Schaftes ist ein Antriebsaggregat vorzusehen, das den Rührer in Rotation versetzt.

Claims (5)

1. Rührer mit einem, auf einem Schaft fest angeordneten gewendelten Schraubenblatt zum Homogenisieren von niedrig- bis hochviskosen Phasen, dadurch gekennzeichnet, daß der in die zu homogenisierende Phase eintauchen­ de Schaft (1) des Rührers mit einem zweiten, auf dem Schaft benachbart zum ersten Schraubenblatt (3) fest ange­ ordneten, dem ersten Schraubenblatt entgegengesetzt gewen­ delten Schraubenblatt (5) versehen ist.

2. Rührer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (1) sowie die Schraubenblätter (3, 5) aus gegenüber Umwelteinflüssen weitgehend inertem Metall bestehen.

3. Rührer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft (1) und die Schraubenblätter (3, 5) aus Platin bestehen.

4. Rührer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schraubenblätter (3, 5) aus vorzugsweise hoch­ temperaturbeständiger Keramik und der Schaft (1) aus einem gegenüber Umwelteinflüssen weitgehend inerten Metall be­ stehen.

5. Verwendung des Rührers gemäß den Ansprüchen 1 bis 4 zur Homogenisierung von schmelzflüssigem Glas.