HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Rührwerk für
Einsatz in der chargenweisen Verarbeitung verschiedener viskoser
Fluide (Flüssigkeiten), wie sie in der chemischen,
pharmazeutischen und Nahrungsmittel-Industrie für die Herstellung von
Erzeugnissen in kleinen Mengen und in einer Vielfalt von
Arten durchgeführt wird. Das Rührwerk ist auch in Prozessen
einsetzbar, bei denen im Betrieb der Vorrichtung eine
Umsetzung, ein Auflösen o.dgl. eine Änderung der
Flüssigkeitsviskosität innerhalb eines weiten Bereichs herbeiführt und
sich die Strömung im Gefäß von einer turbulenten Strömung auf
eine Laminarströmung ändert.
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Die Flüssigkeitsströmungseigenschaften innerhalb eines
Rührwerksgefäßes variieren erheblich zwischen einem Bereich
niedriger Viskosität (Turbulenzströmungsbereich) und einem
Bereich hoher Viskosität (Laminarströmungsbereich). Außerdem
variiert auch die Art der Strömung oder des Fließens und des
Mischens zwischen diesen Bereichen.
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Insbesondere rotieren in einem Bereich niedriger
Viskosität das Fluid und die Schaufel gemeinsam. Aufgrund dieser
Erscheinung tritt die Bildung eines feststoffartigen
umlaufenden (rotary) Abschnitts an der Rührwerksachse bzw. -welle
auf, was zu einer Störung des Mischvorgangs führen kann. Aus
diesem Grund wird die Anordnung einer Leitplatte im Gefäß
allgemein als wesentlich angesehen. Der Einfluß der
Leitplatte, deren Vorsehen für den Bereich niedriger
Viskosität wesentlich ist, nimmt jedoch mit Erhöhungen der
Flüssigkeitsviskosität ab. In einem Bereich hoher Viskosität
(Laminarströmungsbereich) führt die Anordnung einer Leitplatte zu
dem Problem, daß ein Teil der Flüssigkeit an der Rückseite
der Leitplatte zurückbleibt und daran anhaftet. Im Fall einer
niedrigkonzentrierten Aufschlämmungsflüssigkeit ist eine
Leitplatte für die Erzielung einer gleichmäßigen Dispersion
von Feststoffteilchen sehr wirksam. Bei zunehmender
Aufschlämmungskonzentration begünstigt dagegen die Leitplatte,
daß Feststoffteilchen am Wandabschnitt des Gefäßinneren
zurückbleiben (stagnieren) und sich daran ablagern und
verfestigen.
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Wenn ein mit Viskositätsänderungen in einem weiten
Bereich verbundener Prozeß o.dgl. durchgeführt werden soll,
ist es daher übliche Praxis, festzustellen, ob im
Rührwerksgefäß für jeden der Bereiche niedriger, mittlerer und hoher
Viskosität eine Leitplatte vorgesehen werden soll, und
entsprechend eine geeignete Form der (des) Rührwerksschaufel
oder -flügels zu wählen.
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Zudem wurde gemäß herköuimlichere Praxis dem oben
geschilderten Fall durch Unterteilung des Inneren des
Rührwerksgefäßes in eine Anzahl von Stufen Rechnung getragen.
Wenn die Form eines Rührwerksflügels diesem Zweck angepaßt
werden soll, wurde eine in Fig. 6 gezeigte Konstruktion
eingesetzt (ungeprüfte JP-Patentveröffentlichung 57-45332). Bei
dieser Konstruktion weist ein Rührwerksgefäß 1 einen darin
angeordneten, wendel- oder schraubenförmigen Bandflügel
(ribbon blade) 12 auf, der längs der Innenfläche der
Seitenwand des Gefäßes 1 drehbar ist bzw. umläuft. Weiterhin sind
Paddelflügel bzw. Schaufeln 13 an einer Rührachse bzw. -welle
2 im Zentrum des Inneren des Rührwerksgefäßes 1 radial
angeordnet, welche Schaufeln gegenläufig zum schraubenförmigen
Bandflügel 12 drehbar sind.
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Wenn dem oben geschilderten Fall durch Verwendung einer
Leitplatte und Wahl (arranging) der Form des Rührwerksflügels
Rechnung getragen werden soll, wurde bisher eine in Fig. 7
gezeigte Konstruktion eingesetzt (geprüfte
JP-Patentveröffentlichung 1-371173). Bei dieser Konstruktion ist an einem
unteren Abschnitt einer Rührwelle 2 im Zentrum des Inneren
eines Rührwerksgefäßes 1 ein flacher, plattenförmiger Flügel
6 vorgesehen, der längs der Innenfläche der Bodenwand des
Rührwerksgefäßes 1 angeordnet ist. Ein vom flachen,
Plattenförmigen Flügel 6 abgehender, gitterförmiger Flügel 7 ist an
einem oberen Abschnitt der Rührwelle 2 vorgesehen. Weiterhin
sind mehrere Leitplatten 14 in gegenseitigen Abständen an der
Innenfläche der Seitenwand des Gefäßes 1 angeordnet, wobei
sich jede Leitplatte 14 axial von einer unteren Position zu
einer oberen Position dieser Innenfläche erstreckt.
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Beim Rührwerk mit der zuerst beschriebenen Konstruktion,
bei welcher der schraubenförmiger Bandflügel 12 und die
Schaufeln 13 als Rührwerksflügel benutzt werden, erschwert
der eine komplizierte Ausgestaltung besitzende
Rührwerksflügel Vorgänge wie Chargieren, Austragen (Fördern) und
Überführen, was die Gefahr für Störungen bedingt.
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Ein anderer Nachteil ist folgender: Da im unteren oder
Bodenabschnitt des Rührwerksgefäßinneren kein effektiver bzw.
wirksamer Flügel vorhanden ist, ist die Flüssigkeitsströmung
im Bodenabschnitt äußerst inaktiv. Zudem kann ein Rührvorgang
bei Einbringung (nur) einer kleinen Flüssigkeitsmenge nicht
eingeleitet werden. Da ferner die radial einwärts des
schraubenförmigen Bandflügels 12 angeordneten Paddelflügel bzw.
Schaufeln 13 in mehreren Stufen vorgesehen sind, kollidiert
die durch jede Schaufel 13 in einer der Stufen erzeugte
zirkulierende bzw. Umwälzströmung (circulating flow) mit
einer anderen derartigen Strömung an der Zwischenfläche
zwischen diesen Stufen, so daß ein (stagnierender)
Restbereich entsteht. Letzterer wirkt als Grenzfläche, welche den
Grad des Vermischens zwischen den Stufen beeinträchtigt. Wenn
sich weiterhin der Flüssigkeitsspiegel ändert, ruft dies eine
Veränderung in der Beziehung zwischen der Position der
Flüssigkeitsoberfläche und der Position, in welcher die Flügel
montiert sind, hervor. Eine Veränderung des
Flüssigkeitsspiegels führt somit zu einem Unterschied in den
Mischbedingungen. Darüber hinaus behindert ein von einer Schaufel 13 in
der Radialrichtung des Gefäßes abgegebener bzw. geförderter
(discharged) Strom eine durch den radial auswärts gelegenen
schraubenförmigen Bandflügel 12 herbeigeführte
Abwärtsströmung. Infolgedessen wird die Gesamt-Umwälzströmung
unweigerlich ungenügend.
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Das Rührwerk mit der zweitgenannten Konstruktion, bei
welcher der aus dem flachen, plattenförmigen Flügel 6 und dem
daran anschließenden gitterartigen Flügel 7 bestehende
Rührwerksflügel in Verbindung mit den Leitplatten 14 benutzt
wird, ist nicht mit den Mängeln des erstgenannten Rührwerks
behaftet; diese Anordnung ist auch in der Beziehung
vorteilhaft, daß die Strömungserzeugungseigenschaften des
Rührwerksflügels eine Verkürzung der Mischzeit ermöglichen und der in
Frage kommende Viskositätsbereich breit oder weit ist. Die
Anordnung der Leitplatten 14 führt jedoch unweigerlich zu
Problemen, wie sie oben geschildert worden sind, d.h. Bildung
eines zurückbleibenden bzw. (stagnierenden) Restbereichs an
der Rückseite der Leitplatten bei zunehmender
Flüssigkeitsviskosität, Auftreten eines Strömungszusammenbruchs in einem
Bereich hoher Viskosität sowie Verbleiben, Ablagern und
Verfestigen von Feststoffteilchen am Wandabschnitt des Gefäß
inneren bei sich erhöhender Konzentration der Aufschlämmung.
ABRISS DER ERFINDUNG
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Die vorliegende Erfindung ist entwickelt worden, um die
Probleme eines Rührwerks des zweitgenannten Typs
auszuschalten, und sie zielt darauf ab, ein Rührwerk mit effektiven
bzw. wirksamen Flüssigkeitsmischeigenschaften auch bei hohen
Viskositäten und hohen Konzentrationen betriebsfähig zu
machen, um damit den Einsatzbereich einer einzigen
(derartigen) Vorrichtung drastisch zu erweitern, dabei aber ein
Verbleiben (Stagnieren), Ablagern und Verfestigen von
Feststoffteilchen an einem Seitenwandbereich des Gefäßinneren bei
hohen Konzentrationen zu verhindern.
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Gegenstand dieser Erfindung ist daher ein Rührwerk,
umfassend ein Rührwerksgefäß, im Zentrum des Rührwerksgefäßes
drehbar angeordnete erste und zweite Rührachsen bzw. -wellen,
einen an der ersten Rührachse montierten Rührwerksflügel,
bestehend aus einem längs der Innenfläche der Bodenwand des
Rührwerksgefäßes angeordneten, flachen, plattenförmigen
Flügel und einem über dem flachen, plattenförmigen Flügel
angeordneten und fortlaufend in diesen übergehenden
gitterförmigen Flügel, mindestens eine an der zweiten Rührachse
montierte Leitplatte, wobei die Leitplatte außerhalb des Bereichs,
in welchem der Rührwerksflügel rotiert, und lotrecht längs
der Innenfläche der Seitenwand des Rührwerksgefäßes verläuft,
sowie eine Antriebsanordnung zum Drehen der ersten und
zweiten Rührachsen unabhängig voneinander.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen zeigen:
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Fig. 1 eine (teilweise) im Schnitt gehaltene Vorderansicht
einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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Fig. 2A bis 2C schematische Darstellungen von drei
verschiedenen Beispielen von Leitplatten für die
erfindungsgemäße Vorrichtung,
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Fig. 3A bis 3D Darstellungen von vier verschiedenen
Beispielen der Querschnittsform der Leitplatten,
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Fig. 4 eine graphische Darstellung des Beispiels einer
Beziehung zwischen der Flüssigkeitsviskosität und
dem Verhältnis der Drehungsgeschwindigkeiten oder
Drehzahlen des Rührwerksflügels und der Leitplatten
gemäß der Erfindung,
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Fig. 5 eine (teilweise) im Schnitt gehaltene Vorderansicht
einer anderen Ausführungsform dieser Erfindung,
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Fig. 6 eine im Schnitt gehaltene Vorderansicht eines
herkömmlichen Rührwerks und
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Fig. 7 eine im Schnitt gehaltene Vorderansicht eines
anderen herkömmlichen Rührwerks.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
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Ein in Fig. 1 dargestelltes Rührwerk gemäß einer
Ausführungsform dieser Erfindung weist ein zylindrisches
Rührwerksgefäß 1 auf. Im Zentrum des Inneren des Rührwerksgefäßes 1
sind eine sich zu einer Stelle in der Nähe der Bodenwand des
Gefäßes 1 erstreckende innere Rührachse bzw. -welle 2 und
eine sich zu einer Stelle oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche
erstreckende äußere Rührachse bzw. -welle 3 angeordnet.
Innere und äußere Welle 2 bzw. 3 sind relativ zueinander
drehbar ineinander eingesetzt. Diese Rührwellen 2 und 3
können mittels Antriebsvorrichtungen 4 bzw. 5, die oberhalb
der oberen Wand des Rührwerksgefäßes 1 vorgesehen sind,
unabhängig voneinander angehalten und in Drehung versetzt
werden. Richtung und Geschwindigkeit der jeweiligen Drehungen
der Rührwellen 2 und 3 lassen sich unabhängig voneinander
steuern bzw. regeln.
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Das Rührwerk weist einen längs der Innenfläche der
Bodenwand des Rührwerksgefäßes 1 angeordneten flachen,
plattenförmigen Flügel 6 auf, der an einem unteren Abschnitt der
inneren Rührwelle 2 montiert ist und in Gleit- oder
Streifberührung mit der Innenfläche der Bodenwand des Gefäßes
1 steht.
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Der flache, plattenförmige Flügel 6 besitzt sowohl die
Eigenschaften (die Fördereigenschaften) eines (einer)
herkömmlichen, bekannten Paddelflügels bzw. Schaufel als auch
die Eigenschaften (Scher- und Abstreifeigenschaften) eines
herkömmlichen, bekannten Hufeisen- oder Anker-Flügels.
Insbesondere besitzt der Flügel 6 die Eigenschaften einer
Schaufel (paddle blade), durch welche Flüssigkeit in der
Radialrichtung des Gefäßes gefördert (discharged) wird, und die
Eigenschaften eines Hufeisen- oder Anker-Flügels, durch den
an der Wandfläche haftende Substranzen abgestreift, zerstreut
und in Schwebe gebracht (floated) werden.
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Vom flachen, plattenförmigen Flügel 6 geht ein
gitterförmiger Flügel 7 aus, der, ebenso wie der Flügel 6, an der
inneren Rührwelle 2 montiert ist. Der gitterförmige Flügel 7
besteht aus mehreren flachen, stabförmigen, waagerechten
Rippen 8, die in der Radialrichtung des Gefäßes 1 verlaufen,
und mehreren flachen, stabförmigen, lotrechten Streifen oder
Leisten 9, die sich lotrecht, d.h. senkrecht zu den
waagerechten Rippen 8 erstrecken. Der gitterförmige Flügel 7
besitzt bestimmte Eigenschaften, derart, daß bei der Drehung
des Flügels 7 die jeweiligen Endabschnitte seiner Bauteile
die Flüssigkeit einer Scherwirkung unterwerfen und sie in
kleine Teile unterteilen, die ihrerseits aufgrund der Wirkung
von hinter diesen Bauteilen erzeugten kleinsten Wirbeln
wieder miteinander vermischt werden.
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Der flache, plattenförmige Flügel 6 und der
gitterförmige Flügel 7 sind materialeinheitlich zu einem Rührflügel
gebildet. In der folgenden Beschreibung werden die Flügel 6
und 7 daher, sofern nicht anders angegeben, mit dem
Oberbegriff "Rührflügel" bezeichnet werden.
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Obgleich sich jede der lotrechten Leisten 9 vollständig
quer über alle waagerechten Rippen erstreckt, stellt dies
lediglich ein Beispiel dar. Wahlweise können die lotrechten
Leisten 9 mit jeweils verschiedenen der waagerechten Rippen 8
kombiniert sein. Letztere dienen zum Versteifen des
gitterförmigen Flügels 7. Selbstverständlich ist die Zahl der
waagerechten Rippen 8, die sich durch die Abmessungen des
Flügels 7 bestimmt, nicht auf die Zahl bei der dargestellten
Ausführungsform beschränkt, vielmehr können auch mehr als
zwei derartige Rippen 8 vorgesehen sein.
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Die Vorrichtung enthält ferner eine Anzahl von
Leitplatten 10, die abnehmbar an den distalen Enden von an der
äußeren Rührwelle 3 vorgesehenen Tragrippen 1l montiert sind.
Die Leitplatten 10 verlaufen lotrecht außerhalb des
Rotationsbereichs des Rührflügels 6, 7 und stehen in Gleit- bzw.
Streifberührung mit der Innenfläche der Seitenwand des
Rührwerksgefäßes 1. Beispiele der Leitplatten sind in den Fig. 2A
bis 2C dargestellt.
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Fig. 2A veranschaulicht eine Leitplatte 10, die sich
lotrecht und geradlinig längs der Seitenwand des
Rührwerksgefäßes 1 erstreckt. Die Leitplatte 10 kann verschiedene
Querschnittsformen aufweisen. Im allgemeinen ist die
Leitplatte 10 gemäß Fig. 3A eine flache Platte eines rechteckigen
Querschnitts. Die Leitplatte 10 kann jedoch auch einen
dreieckigen Querschnitt gemäß fig. 3B, einen halbkreisförmigen
Querschnitt gemäß Fig. 3C oder einen T-förmigen Querschnitt
gemäß Fig. 3D aufweisen.
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Die Fig. 2B und 2C veranschaulichen Leitplatten mit
bestimmten Gegenwinkeln (counter angles) . Fig. 2B
veranschaulicht eine Leitplatte 10' mit einem Gegenwinkel, der durch
eine Steigung (0, 5) relativ zur lotrechten Länge des
Rührflügels bestimmt ist. Fig. 2C veranschaulicht eine Leitplatte
10" mit einem Gegenwinkel, der durch eine unterschiedliche
Steigung (1,0) relativ zur lotrechten Länge des Rührflügels
bestimmt ist.
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Wenn der Gegenwinkel zu groß ist, ist die Leitplatte
nicht sehr wirksam. Die den Gegenwinkel bestimmende Steigung
(oder auch Ganghöhe) sollte daher vorzugsweise eine Größe
besitzen, die nicht mehr als 1,5 relativ zu dieser Länge
(d.h. das 1,5-fache dieser Länge) beträgt.
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Die Leitplatten 10, 10' oder 10" können folgende
Eigenschaften besitzen: Sie lassen die Strömung, die bei der
Rotation des flachen, plattenförmigen Flügels 6 gefördert wird,
längs der Innenfläche der Seitenwand des Gefäßes hochsteigen,
um eine zirkulierende Strömung oder Umwälzströmung im Gefäß
zu erzeugen; sie bewirken, daß an der Wandfläche haftende
Substanzen abgestreift, zerstreut und in Schwebe gebracht
werden; und sie bewegen bei zunehmender Viskosität die
Flüssigkeit, um diese in Bewegung zu halten und die Gefahr für
einen Abfall der Strömungsgeschwindigkeit im
Seitenwandbereich des Gefäßinneren zu reduzieren.
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Obgleich in der Vorrichtung mehrere Leitplatten 10, 10'
oder 10" verwendet werden, kann je nach den
Verwendungsbedingungen die Zahl der Leitplatten zweckmäßig vergrößert oder
verkleinert (sogar auf eine Leitplatte) werden.
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Fig. 5 zeigt eine andere Ausführungsform dieser
Erfindung, die sich von der ersten Ausführungsform gemäß Fig. 1
unterscheidet, bei welcher die Rührwelle eine
Doppelwellenkonstruktion aus einer inneren und einer äußeren Rührwelle 2
bzw. 3 besitzt. Insbesondere unterscheidet sich die zweite
Ausführungsform durch eine Anordnung, bei welcher eine
Rührwelle 2' für den Rührflügel, entsprechend der inneren
Rührwelle 2, durch eine über der oberen Wand des Rührwerksgefäßes
1 vorgesehene Antriebsvorrichtung 4' angetrieben wird, und
eine der äußeren Rührwelle 3 entsprechende Rührwelle 3' für
die Leitplatten durch eine am unteren Abschnitt des
Rührwerksgefäßes 1 vorgesehene Antriebsvorrichtung 5'
angetrieben wird. Die anderen Einzelheiten der zweiten
Ausführungsform sind die gleichen wie in Fig. 1, weshalb sie
nicht mehr im einzelnen beschrieben werden sollen.
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Obgleich nicht dargestellt, kann die Ausführungsform
gemäß Fig. 1 so abgewandelt werden, daß die eine
Doppelwellenstruktur oder -konstruktion bildenden Rührwellen 2 und 3
von unten her durch am unteren Abschnitt des Rührwerksgefäßes
1 vorgesehene Antriebsvorrichtungen 4 und 5 angetrieben
werden. Weiterhin kann die Ausführungsform gemäß Fig. 5 so
abgewandelt werden, daß die Antriebsvorrichtung 4' für die
Rührflügelwelle 2' im unteren Bereich (unterhalb) des Gefäßes
1 angeordnet ist, während die Antriebsvorrichtung 5' für die
Leitplatten-Rührwelle 3' oberhalb der oberen Wand des Gefäßes
1 vorgesehen ist.
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Bei der beschriebenen Konstruktion werden die Rührwelle
2 oder 2', an welcher der Rührflügel 6, 7 montiert ist, und
die Rührwelle 3 oder 3', an welcher die Leitplatten 10, 10'
oder 10" angebracht sind, durch ein externes Antriebssystem,
d.h. die Antriebsvorrichtung 4 oder 4' bzw. die
Antriebsvorrichtung 5 oder 5' mit unterschiedlichen Drehzahlen
angetrieben. Die Rotationsrichtung dieser Wellen wird ebenfalls
entsprechend der zu behandelnden Flüssigkeit und dem
Einsatzzweck zweckmäßig gewählt.
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Das Verhältnis zwischen den jeweiligen Drehzahlen der
Rührwelle 2 oder 2' und der Rührwelle 3 oder 3' wird durch
entsprechende Einstellung in Abhängigkeit von den
verschiedenen Charakteristika oder Eigenschaften der Flüssigkeit
geändert. Wenn der Rührflügel 6, 7 durch die Rotation der
Rührwelle 2 oder 2' und die Leitplatten 10, 10' und 10" durch die
Rotation der Rührwelle 3 oder 3' in Drehung versetzt werden,
entsteht im Rührwerksgefäß 1 die nachstehend beschriebene
Strömung.
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Fig. 4 ist eine graphische Darstellung, in welcher auf
der Abszisse die Viskosität (Poise; 1P = 0,1 Ns/m²) der
gerührten oder umgewälzten Flüssigkeit aufgetragen ist, während
auf der Ordinate das Verhältnis (N2/N1) zwischen der
Absolutgröße N1 der Zahl der Umdrehungen pro Zeiteinheit des
Rührflügels und der Absolutgröße N2 derjenigen der Leitplatten
aufgetragen ist. Die graphische Darstellung veranschaulicht
somit das Beispiel einer Beziehung zwischen der Viskosität
und den Drehzahlen von Rührflügel und Leitplatten.
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Obgleich das Verhältnis zwischen den Umdrehungszahlen
des Rührflügels 6, 7 und der Leitplatten 10, 10' oder 10" in
Abhängigkeit von den Eigenschaften des (der) zu rührenden
Materials (Flüssigkeit) variiert wird, wird dieses Verhältnis
im allgemeinen in Abhängigkeit von der Viskosität in der
Weise geändert, daß in einem Bereich niedriger Viskosität der
Rührflügel und die Leitplatten mit einem großen derartigen
Verhältnis in Drehung versetzt werden. Mit einer solchen
Drehung wird im Rührwerksgefäß 1 eine große bzw. starke
Umwälzströmung erzeugt. Insbesondere wird die Flüssigkeit durch
den flachen, plattenförmigen Flügel 6 im unteren Bereich des
Rührflügels radial gefördert (discharged), während ein
Anhaften der Flüssigkeit an der Innenfläche des unteren
Wandabschnitts des Gefäßes 1 verhindert wird. Der Strom oder die
Strömung der geförderten Flüssigkeit wird durch die
Leitplatten 10, 10' oder 10" derart gestört, daß sie an einer
kreisförmigen Bewegung gehindert wird und längs der Innenfläche
der Seitenwand des Gefäßes zum oberen Bereich des Gefäß
inneren hochsteigt. Die Strömung bewegt sich sodann im oberen
Bereich von einer Stelle nahe der Seitenwand zu einer
zentralen Position um sodann längs der Rührwelle 2 oder 2'
abzusinken und zur Position des flachen, plattenförmigen Flügels
6 zurückzukehren.
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Die waagerechten Rippen 8 und die lotrechten Leisten 9
des gitterförmigen Flügels 7 im oberen Bereich des
Rührflügels üben normalerweise eine Scherwirkung auf einen Teil der
zirkulierenden Strömung aus, die längs der Rührwelle 2 oder
2' absinkt. Infolgedessen wird die Flüssigkeit mit geringem
Energieverbrauch in kleine Teile unterteilt. Die kleinen
Teile der Flüssigkeit werden durch die Wirkung kleiner
Wirbel, die hinter den waagerechten Rippen 8 und den lotrechten
Leisten 9 erzeugt werden, miteinander vermischt. Auf diese
Weise wird der Mischvorgang innerhalb einer kurzen Zeit
vollständig durchgeführt.
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Im Bereich hoher Viskosität werden andererseits der
Rührflügel 6, 7 und die Leitplatten 10, 10' oder 10" mit
einem vergleichsweise kleinen Verhältnis zwischen den
Umdrehungszahlen in Drehung versetzt. Mit einer solchen Drehung
oder Rotation bewirken die Leitplatten 10, 10' oder 10", daß
an der Wandfläche haftende Substanzen abgestreift, zerteilt
und in Schwebe gebracht werden, und sie reduzieren auch die
Gefahr für einen Abfall der
Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit im Seitenwandbereich des Gefäßinneren bei zunehmender
Viskosität.
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Außerdem wird bei den rotierenden bzw. umlaufenden
Leitplatten 10, 10' oder 10" vermieden, daß sich an ihrer
Rückseite ein zurückbleibender oder bewegungsloser, d.h.
stagnierender Abschnitt bildet. Auf diese Weise kann
zufriedenstellend gewährleistet werden, daß die beschriebene Bildung der
zirkulierenden Strömung, die Unterteilung der Flüssigkeit in
kleine Teile und das Vermischen dieser Teile, die sämtlich
für ein gleichmäßiges Vermischen nötig sind, sicher
stattfinden, während durch das Abstreifen der Substanzen von der
Wandfläche die Gefahr dafür, daß Substanzen an der Seitenwand
des Gefäßes anhaftend zurückbleiben, weitgehend ausgeschaltet
wird. Im Fall einer Flüssigkeit, etwa einer
hochkonzentrierten Aufschlämmung, ermöglichen weiterhin die rotierenden oder
umlaufenden Leitplatten 10, 10' oder 10" das Abstreifen von
an der Wandfläche abgesetzten Substanzen, bevor diese
koagulieren und sich verfestigen, so daß diese Substanzen (in den
Kreislauf) zurückgeführt (replaced) werden können.
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Aufgrund der beschriebenen Konstruktion gewährleistet
die vorliegende Erfindung die folgenden Wirkungen:
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(1) Der Rührflügel und die Leitplatten, die mit
unterschiedlicher Drehzahl in Drehung versetzt werden, ermöglichen
die Bildung einer zirkulierenden Strömung im Rührwerksgefäß.
Der gitterartige Flügel im oberen Abschnitt des Rührflügels
übt eine Scherwirkung auf den längs der inneren Rührwelle
absinkenden Teil der zirkulierenden Strömung aus und unterteilt
damit die Flüssigkeit in kleine Teile oder Anteile. Die
kleinen Teile bzw. Anteile der Flüssigkeit werden durch die
Wirkung kleiner bzw. winziger Wirbel, die hinter den Bauteilen
des gitterförmigen Flügels entstehen, wirksam miteinander
vermischt.
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Auch bei den besonders schwierig erfolgreich
durchzuführenden Arbeiten mit hoher Viskosität und hoher Konzentration
verhindern die Leitplatten, daß irgendein Anteil der
verarbeiteten Substanzen am Seitenwandabschnitt des Gefäßinneren
zurückbleibt, sich dort ablagert, verfestigt und daran
anhaftet (und im Fall einer Erwärmung der Aufschlämmung
zusätzlich verschmilzt), wobei derartige Ablagerungen zerstreut
bzw. aufgelöst und in Schwebe gebracht werden. Diese Wirkung
findet statt, ohne daß etwaige Substanzen an der Rückseite
der Leitplatten zurückbleiben und daran anhaften. Auch in
einem solchen Betrieb werden somit das Auflösen ungelöster
Substanzen begünstigt und die Gefahr für einen Abfall der
Flüssigkeitsströmungsgeschwindigkeit am Seitenwandabschnitt
des Gefäßinneren verringert, wodurch die oben beschriebenen
Flüssigkeitsmischcharakteristika gewährleistet werden.
Hierdurch wird es wiederum möglich, eine gleichmäßige
Mischleistung sowie einen guten Wärmeübergang und eine gute
Wärmeableitleistung aufrechtzuerhalten oder zu verbessern.
Weiterhin können damit Mischcharakteristika oder -eigenschaften
erzielt werden, die von einem Bereich niedriger Viskosität
(Turbulenzströmungsbereich) bis zu einem Bereich hoher
Viskosität (Laminarströmungsbereich) durchwegs stabil sind.
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Aufgrund dieses Merkmals wird das Rührwerk effektiv als
Reaktionsgefäß verwendbar.
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(2) Die oben beschriebenen ausgezeichneten
Flüssigkeits-Mischcharakteristika ermöglichen einen Rührbetrieb für
z.B. Kristallisation, Emulsionspolymerisation oder höchst
kohäsive Aufschlämmung bei sehr niedriger Drehzahl des
Flügels und mit sehr geringem Energieverbrauch.
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(3) Wenn die Leitplatten gegenüber der
Strömungsrichtung einen Anstellwinkel aufweisen, ist es im Fall einer
hohen Viskosität möglich, den längs der Innenfläche der
Seitenwand des Gefäßes hochsteigenden Anteil der
zirkulierenden Strömung zu vergrößern.
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(4) Wenn Drehzahl und Drehrichtung der Leitplatten in
Abhängigkeit von der Drehzahl und Drehrichtung des
Rührflügels (entsprechend) eingestellt werden, kann damit die auf
die Flüssigkeit innerhalb des Rührwerksgefäßes ausgeübte
Scherkraft geregelt oder kontrolliert werden.