DE7146504U

DE7146504U - Ruehrorgan

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Publication number: DE7146504U
Application number: DE19717146504U
Authority: DE
Original assignee: FA T ZEISE
Current assignee: FA T ZEISE
Priority date: 1971-12-10
Filing date: 1971-12-10
Publication date: 1972-12-07

Description

2 HAMBURG 1 -3BBOSeEXSCXaK 30 . TELEFON (0411) 244523

Aktenzeichen: Neuanmeldung

Aiune 1 derln ι Fa_s Theodor ZeIse. Hamburg-

Ruhr organ

Die Erfindung betrifft ein verbessertes Rührorgan für umlaufende Rührvorrichtungen mit um die Drehachse angeordneten, schräg angestellten, gegebenenfalls schraubenartig verbundenen Flügeln.

Es sind bereits zahlreiche Rührorgane mit schräg angestellten Flügeln bekannt, bei denen die Anzahl, die Grosse und die Formgebung der Flügel in verschiedener ¥eise den jeweiligen Anforderungen angepasst sind. Bei derartigen Flügelrührern wird normalerweise durch Erzeugung von Verwirbelungen und Scherkräften im Mischgut eine möglichst gute Durchmischung angestrebt. Dabei wird dem Mischgut durch die schräg angestellten Flügel eine Stromungskomponente parallel zur Drehachse erteilt, die vom Anstellwinkel, der Drohgeschwindigkeit, der Art des Mischgutes und weiteren Faktoren abhängt. Bei den herkömmlichen Flügelrührern treten nun bei bestimmten Rühraufgaben, beispielsweise beim Aufmischen von abgesetzten Feststoffen oder beim Ablassen des Mischgutes bei laufendem Rührwerk gewisse Schwierigkeiten auf. So dauert beispielsweise bei einer Suspension mit abgesetzten Feststoffen das Wiederanrühren zu einer homogenen Suspension relativ lange. Zur Verkürzung der Aufmischzeit wurden nach dem Gegenstromprinzip arbeitende, mehrstufige Spezialrührer vorgeschlagen, die jedoch einerseits wesentlich aufwenidger sind und andererseits bei anderen Rühraufgaben, beispielsweise beim Suspensieren von Feststoffen mit höherem spezifischen Gewicht den herkömmlichen Flügelrührern unterlegen sind.

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Ein weiterer Nachteil der bekannten Flügelrührer bestellt darin, dass bei einer Veränderung des Flüssigkeitsspiegels bei laufendem Rührwerk, beispielsweise bei der Entleerung des Rührbehälters sich im Bereich der Drehachse ein Flüssigkeitstrichter (Trombe) ausbildet, dessen Grosse von der Drehzahl sowie von der Form und den Abmessungen des Rührorgans abhängt. Durch diese Trombe wird einerseits Luft in das Mischgut eingearbeitet und andererseits durch die Teilbeaufschlagung des Rührorgans eine asymmetrische Beanspruchung der Welle bewirkt. Darüber hinaus entstehen dabei rogelmässig störende Geräusche. Diese Erscheinungen bind unerwünscht, da in vielen Fälleu zur Verhinderung der Schaumbildung das Eintragen von Luft in das Mischgut verhindert werden muss und eine Teilbeaufschlagung des Rührorgans die Laufruhe beeinträchtigt und sogar zu einer WeI-lendeformat-ion führen kann.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, varlbdsserte Rührorgane der eingangs erwähnten Art zu schaffen, welche die bisherigen Nachteile vermeiden, im Mischgut starke Scherkräfte und eine ausgezeichnete Verwirbelung erzeugen, ein rasches Aufmischen von abgesetzten Feststoffen gestatten und die bei Veränderungen des Flüssigkeitsspiegels eintretende Trombenbildung zurückdrängen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die erfindungsgemässen Rührorgane der eingangs beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel jeweils ein oder mehrere Durchlassöffnungen aufweisen und mindestens eine DurchlassÖffnung jedes Flügels mit mindestens einem auf dessen Saugseite angeordneten Umlenksteg versehen ist.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform verlaufen die Dturchlassöffnungen im wesentlichen senkrecht zum umgebend η Flächenbereich des Flügels und nehmen zusammengenommen höchstens etwa 30 #, vorzugsweise 5 bis 25 "fa der Flügelfläche ein. Die DurchlassÖffnungen nehmen normalerweise in

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ihrer Grosse zur Spitze des Flügels hin ab und sind dabei vorteilhaft so bemessen, dass sie im Betrieb etwa gleiche Volumendurchsätze ergeben. Sie können zveckmässig kreisförmig oder ellipsenförmlg ausgebildet sein oder in bestimmten Fällen auch eine schlitzförmige Gestalt aufweisen.

Die Umlenkstege sind vorteilhaft so angeordnet, dass sie die zugehörige Durchlassöffnung unter einem Anstellwinkel mindestens teilweise übergreifen. Dabei kann die der Durchlassöffnung zugewandte Fläche der Umlenkstege zweckmässig eine zur Drehachse senkrechte Ebene längs einer Linie schneiden, die im wesentlichen schräg zu den Flügelradien verläuft. Es wird bevorzugt, dass die Umlenkstege dem saugseitigen Rand der zugehörigen Durchlassöffnung folgen oder zu diesem tangential verlaufen. Je nach den Anforderungen kann der Umlenksteg auch die zugehörige Durchlassöffnung brückenartig überspannen. Die Umlenkstege besitzen vorzugsweise eine gegebenenfalls angerundete, im wesentlichen rechteckige, trapezförmige oder dreieckige Kontur und erstrecken sich normalerweise in ihrer Länge mindestens nach einer Seite über die zugehörige Durchlassöffnung hinaus. Die der Durchlassöffnung zugewandte Fläch.6 ist vorteilhaft gekehlt, gewölbt oder verwunden ausgebildet und kann dabei auch eine Abknicklinie aufweisen. Für einige Anwendungszwecke hat es sich als vorteilhaft erwiesen, die Umlenkstege pflugscharartig auszubilden. Wenn eine besonders starke Scherwirkung angestrebt wird, können die Umlenkstege mit einer profilierten Scherkante versehen und/oder perforiert sein.

Die Flügel des erfindungsgemässen Bührorgans besitzen zweckmässig eine gegebenenfalls angerundete, im wesentlichen rechteckige oder trapezförmige Gestalt und sind unter einem Anstellwinkel von 15 bis 60°, vorzugsweise 30 bis 50° gegen eine zur Drehachse senkrechte Ebene angestellt. Je nach, den Anforderungen können die Flügel auch eine schraubenartig verwundene Form mit eißem Steigungsverhältnis zwischen o,5 und 2,ο besitzen.

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Das eriindungsgemässe Rührorgan erzeugt durch die Kombination der schräg angestellten Flügel mit den Durchlassöffnungen und den auf der Saugseite angeordneten Umlenkstegen einerseits hohe Scherkräfte und andererseits eine völlige Verwirbelung des Mischgutes. Bei der Drehung des Rührorgans wird eine gegenüber herkömmlichen Flügelrührern um den Querschnitt der Durchlassöffnungen verminderte Strömungskomponente parallel zur Drehachse erzeugt und gleichzeitig dem durch die Durchlassöffnungen hindurchtretenden Mischgut mittels der auf der Saugseite angeordneten ümlenkstege eine völlig andere Strömungsrichtung erteilt. Durch die zahlreichen Abreisskanten des neuen Rührorgans werden im Mischgut hohe Scherkräfte erzeugt, so dass sich selbst bei relativ geringer Drehzahl stabile Emulsionen erzeugen und bei chemischen Reaktionen ein ausgezeichneter Stoffaustausch erzielen lässt.

Der Anstellwinkel der Flügel, die Anzahl, die Form und die Abmessungen der Durchlassöffnungen sowie die Form und Anstellung der Umlenkstege können dabei unter Berücksichtigung der Eigenschaften des Mischgutes aufeinander abgestimmt werden. Dabei können die Umlenkstege vorteilhaft lösbar und/oder in ihrem Anstellwinkel verstellbar am Flügel befestigt sein. Xn bestimmten Fällen kann es darüber hinaus zweckmässig sein, das Rührorgan zu Verstellung des Anstellwinkels der Flügel nach Art eines Verstellpropellers auszubilden. Bei höhen Mischbehältern und/ oder Mischgütern mit höherer Viskosität kann das Rührorgan auch mehrere auf einer Welle in axialen Abständen voneinander angeordnete Flügelsätze aufweisen. Hierbei kann durch entsprechende Bemessung eine günstige, axiale Verzahnung der durch die einzelnen Flügelsätze erzeugten Rührzonen und damit eine sehr homogene Durchmischung erreicht werden. Durch die besondere Gestaltung des Rührorgans entstehen über die gesamte Flügellänge starke Wirbelfelder, die insbesondere bei Mischgütern mit höherer Viskosität den die Gesamtdurchmischung hemmenden Strömungskurzschluss verhindern.

Beim Suspendieren von spezifisch schweren Peststoffen in leichteren Flüssigkeiten kann zur Erzielung einer hinreichend grossen axialen Strömungskomponente eine starke Schräganstellung benutzt und die Anzahl und Grosse der Durchlassöf fnungen4relatiν klein gehalten werden, damit die Feststoffe auch bei geringer Umfangsgeschwindigkeit über die gesamte Volumenhöhe bis zur Oberfläche bewegt werden.

Die bei den herkömmlichen Fiügelrührern bei Veränderungen des Flüssigkeitsspiegels auftretende Trombenbildung wird bei den erfindungsgemässen Rührorganen weitgehend vermieden, so dass das Strömungsbild auch bei Veränderungen des Füllstandes praktisch konstant bleibt.

Trotz der vorstehend beschriebenen Vorteile hinsichtlich der Mischwirkung kommen die erfindungsgemässen Rührorgane mit einem relativ geringen Kraftbedarf aus. Bei grossem Mischgutvolumen und entsprechend grosser Dimensionierung des Rührorgans wird infolge der mischtechnisehen Vorteile nur eine relativ geringe Antriebsleistung benötigt, so dass sich erhebliche betriebswirtschaftliche Vorteile ergeben.

Soweit das erfindungsgemässe Rührorgan mehrere in axialen Abständen angeordnete Flügelsätze aufweist, können diese sowohl auf einer gemeinsamen Welle, als auch auf mit unterschiedlicher Drehzahl angetriebenen konzentrischen ¥ellen (Voll- und Hohlwelle) angeordnet sein.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen weiter erläutert. Es zeigen:

Fig. ι eine schematische, teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Rührorgans,

Fig. 2 eine schematische, teilweise geschnittene Aufsicht auf das Rührorgan gemäß Fig. 1,

Fig. 3 einen schematischen Radialschnitt durch einen Flügel mit einer abgewandelten Form des Umlenksteges,

Fig. 4 einen Radialschnitt durch einen Flügel mit einem rechteckigem Umlenksteg,

Fig. 5 einen schematischen Radial schnitt durch einen Flügel mit einem gewölbten ümlenksteg,

Fig. 6 einen schematischen Radialschnitt durch einen Flügel mit einer weiteren abgewandelten Ausführungsform des Umlenksteges,

Fig. 7 eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines propellerartigen Rührorganes und

Fig. 8 eine schematische Aufsicht auf das propellerartige Rührorgan gemäß Fig. 7·

Das in den Figuren 1 und 2 dargestellte Rübrorgan ist als Lochbalkenrührer mit h jeweils unter rechtem Winkel zueinander radial verlaufenden, sich aufwärts trapezförmig verjüngenden Flügeln 1 ausgebildet, die unter einem Winkel von 45° gegen eine zur Drehachse h senkrechte Ebene angestellt sind, Jeder Flügel 1 weist drei in radialen Abständen voneinander angeordnete, kreisförmige Durchlaßöffnungen 2 auf, deren Durchmesser zur Spitze des Flügel 1 hin abnehmen und dabei so bemessen sind, daß sie im Betrieb etwa die gleichen Volumendurchsätze ergeben. Auf der Saugseite jeden Flügels sind den Durchlaßöffnungen 2 zugeordnete Umlenkstege 3 befestigt, die bei der dargestellten Ausführungsform rechteckig ausgebildet sind und in tangentialer Anordnung zur Durchlaßöffnung 2 diese unter einem Anstellwinkel von 45° zur Flügelfläche teilweise übergreifen. Die Flügel 1 sind in üblicher Weise an einer Nabe 6 befestigt, die auf einer Welle 5 befestigt und mit dieser um eine Drehachse k drehoar sind.

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Die der Durchlaßöffnurig 2 zugewandte Fläche der Umlenkstege 3 schneidet eine zur Drehachse h senkrechte Ebene längs einer schräg zu den Flügelradien verlaufende Linie. Auf diese Weise wird das im Betrieb durch die Durchlaßöffnungen 2 hindurchströmende flüssige Medium relativ zu seiner bisherigen Strömungsrichtung wirksam umgelenkt.

In den Figuren 3 bis 6 sind verschiedene Ausführungsformen der Umlenkstege 3 aus einer in der Flü^elebene liegerden Blickrichtung dargestellt. Die in Fig. k gezeigte, rechteckige Ausbildung entspricht den in den Figuren 1 und 2 verwendeten Umlenkstegen. Bei der Ausführungsform gemäß Figar 3 sind die Umlenkstege mit einer bogenartig gekerbten Scherkante 8 und einer Vielzahl von Durchgangsboiarungen

7 versehen. Hierbei wird durch die Formgebung der Scherkante

8 auf den durch die Durchlaßöffnrng 2 zugeführten Strom des

; fließfähigen Mediums eine verstärkte Scherkraft ausgeübt.

Die DurchgangsbohruBgen 7 erzeugen auf der Saugseite des Flügels 1 eine Viehlzahl von getrennten und abweichend gerichteten Kleinströmen, was in vielen Fällen zur Erhöhung der Durchwiibelung erwünscht ist. Die Lage und Formgebung der Scherkante und/dder die Anzahl, Größe und Richtung der Durchgangsbohrungen 7 werden dabei je nach den Anforderungen auf den Durchmesser und don Abstand der Durchlaßöff'nungen 2, die Anstellwinkel der Flügel 1 und der Umlenkstege 3 und das fließfähige Medium abgestimmt. Dabei können die Umlenkstege 3 vorteilhaft auch in der in Figur 5 dargestellten Weise gewölbt ausgebildet sein und auf ihrer der Durchlaßöffnung zugewendeten Seite eine konkav gekehlte Umlenkfläche 9 auf-

s weisen.

Bei der in Figur 6 dargestellten Ausführungsform wird die Durchlaßöffnung 2 durch den rechtwinklig ausgebildeten Umlenksteg 3' brückenartig überspannt, wobei rowohl die der

, Flügelebene zugewandte '^;->rderkante als auch die rückwärtige

• ·

• ·

Kante des Umlenksteges 3¹ als Scherkante wirkt. Auch bei dieser Ausführungsform kann ein je nach den Anforderungen in sich gewölbter Umlenksteg 3^W verwendet werden, wie dies in Figur 6 strichpunktiert dargestellt wurden 1st.

Das in den Figuren 7 und 8 dargestellte Rührorgan ist propellerartig ausgebildet und besitzt drei unter Winkeln von jeweils 120 zueinander auf einer Najfbe 6 angeordnete Propellerflügel 1, die in üblicher Weise nach strömungstechnischen Kriterien schraubenförmig verwunden sind. Die Narbe

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ist auf einer Welle 5/üm eine Drehachse k drehbar gege. Jeder Flügel 1 weist drei in Abständen voneinander auf dem Flügelspitzenradius angeordnete, ei.li$senförmige Durchlaßöffnungen 2 auf, wobei die große Achse der Ellipse jeweils etwa in Umfangsrichtung verläuft. Auf der Saugseite jedes Flügels 1 sind jeweils den Durchlaßöffnungen 2 zugeordnete Umlenkstege 3 befestigt, «eiche die Flügelfläche längs einer zur Durchlaßöffnung 2 hin gekehlten Linie schneiden. Die Umlenkstege 3 sind in sich gewölbt und besitzen auf ihrer der Durchlaßöffnung 2 zugewandten Seite eine konkav gekehlte Umlenkfläche, welche die Durchlaßöffnung 2 übergreift und sich nach beiden Seiten über die zugehörige Durchlaßöffnung hinauserstreckt. Dabei ist jeweils der Abstand des in Drehricbfcin£ vorderen Teiles des Umlenksteges 3 von der Drehachse größer als der Abstand des hinteren Teiles. Bei der dargestellten Ausführungsform wird durch die Winkelanstellung der Umlenkstege 3 sowohl zur Flügelfläche, als auch zu einer zur Drehachse senkrechten Ebene, als auch zu den Flügelradien eine im wesentlichen relativ zur Drehachse einwärts gerichtete Umlenkung der durch die Durchlaßöffnungen 2 strömenden Teile des fließfähigen Mediums erzielt_r Gleichzeitig wird durch die Ränder der DurchJLaßöffnungen 2 und der Umlenkstege 3 eine zusätzliche Scherwirkung erzeugt. Hierdurch wird die Durchmischung verbessert und die bei den herkömmlichen Rührorganen unerwünschte Trojnbenbildung

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im Bereich nahe der Drehachse weitgehend oder vollständig unterdrückt.

Das erfindungsgemäfle Rührorgan wurde vorstehend unter .Bezugnahme auf bevorzugte Ausführungsformen erläutert, kam jedoch vom Fachmann je nach den Anforderungen in verschiedener Weise abgewandelt werden, wobei insbesondere die Anzahl, Anordnung, Form und Größe der Durchlaßöffnungen, die Anordnung Formgebung und die Anstellwinkel der Umlenkstege unter Berücksichtigung der Eigenschaften des fließfähigen Mediums aufeinander abgestimmt werden können. Dabei ist es auch möglich, die einzelnen Flügel des Rührorgans in der von Verstellpropellern bekannten Weise her in ihrem Anstellwinkel verstellbar auszubilden und/oder die Umlenkstege mittels verstellbarer Befestigungsorgane auswechselbar und im An» stellwinkel und/oder der Orientierung relativ zur Durchlaß-Öffnung einstellbar festzulegen. Auf diese Veise kern» ei« und dasselbe Rührorgan je nach der vorliegenden Rühraufgabe mit den passenden Umlenkstegen bestückt und diese unter Berücksichtigung der Eigenschaften des fließfähigen Mediums optimal ausgerichtet werden. In anderen Fällen, insbesondere bei einfacheren Rühraufgaben wird mit einem aus einfach herzustellenden Einzelteilen gefertigten Lochbalkenrührer der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Art bereits eine erhebliche Verbesserung der Rührwirkung erzielt.

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Claims

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PATENTANWALT
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Aktenzeichen; Neuanmeldung

Anmelderin; Fa. Theodor Zeise, Hamburg

P*f©ifTANSPRÜCHE

1.) Rührorgan für umlaufende Rührvorrichtungen mit um die Drehachse angeordneten, schräg angestellten, gegebenenfalls schraubenartig verwundenen Flügeln, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (i) jeweils ein oder mehrere Durchlassöffnungen (2) aufweisen und mindestens eine Durchlassöffnung (2) jedes Flügels (1) mit mindestens einem auf dessen Saugseite angeordneten TJmIonksteg (3) versehen ist.

2.) Rührorgan nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet. dass die Durchlassöffnungen (2) im wesentlichen senkrecht zum umgebenden Flächenbereich des Flügels (1) verlaufen und zusammengenommen höchstens etwa 30$> vorzugsweise 5 bis 25% der Flügelfläche einnehmen.

3·) Rührorgan nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnungen (2) in ihrer Grosse zur Spitze des Flügels (1) hin abnehmen und vorzugsweise so bemessen sind, dass sie im Betrieb etwa gleiche Volumendurchsätze ergeben.

k.) Rührorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnungen (2) im wesentlichen kreisförmig oder ellipsenförmig ausgebildet sind.

5.) Rührorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, dass die Durchlassöffnungen (2) schlitzas?*ig förmige Gestalt aufweiten.

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6_e) Rührorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet. dass jeder Umlenksteg (3) die zugehörige Durchlassöffnung (2) unter einem Anstellwinkel mindestens teilweise übergreift.

7.) Rührorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die der Durchlassöffnung (2) zugewandte Flache der Umlenkstege (3) eine zur Drehachse (4) senkrechte Ebene längs einer Linie schneidet, die im wesentlichen schräg zu den Flügelradien verläuft-

8.) Rührorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 7» dadurch gekennzeichnet. dass die Umlenkstege (3) dem saugseitigen Rand der zugehörigen Durchlassöffnung (2) folgen, oder zu diesem tangential verlaufen.

9.) Rührorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet. dass mindestens eine Durchlassöffnung (2) jedes Flügels (1) durch einen zugehörigen Umlenksteg (3¹) brückenartig überspannt wird.

1o.) Rührorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet. dass die der Durchlassöffnung (2) zugewandte Fläche der Umlenkstege (3) gekehlt, gewölbt oder verwunden ausgebildet ist.

11.) Rührorgan nach einem r'ar Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet. dass sich die Umlenkstege (3) in ihrer Länge mindestens nach einer Seite über die zugehörige Durchlassöffnung (2) hinauserstrecken.

12.) Rührorgan nach einem d^r Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet. dass die Umlenkstege (3) eine gegebenenfalls angerundete, im wesentlichen rechteckige, trapezförmige oder dreieckige Kontur aufweisen.

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13·) Rührorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet« dass die Umlenketege (3) pflugscharartig ausgebildet sind.

Ik.) Rührorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet. dass die der Durchlassöffnung (2) zugewandte Fläche der Umlenketege (3) eine Abknicklinie aufweist·

15·) Rührorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet. dass die Umlenketege (3) eine profilierte Scherkante (8) aufweisen.

16.) Rührorgan nach einem der Anspruch« 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet. dass die Usilenkstege (3) perforiert sind.

17·) Rührorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch

gekennzeichnet. dp .0 die Flügel (1) eine gegebenenfalls angerundete, im wesentlichen rechteckige oder trapezförmige Gestalt besitzen und unter einem Anstellwinkel von 15 bis 60°, vorzugsweise 30 bis 50° gegen eine zur Drehachse senkrechte Ebene angestellt sind.

18.) Rührorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (l) eine schraubenartig verwundene Form mit einem Steigungsverhältnis zwischen 0,5 und 2,o besitzen.

19.) Rührorgan nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekenn ζ ei cha et, daß die Umlenkstege (3) mittels verstellbarer Befestigungsorgane auswechselbar und/oder in ihrer zäumlichen Orientierung relativ zur Durchlaßöffnung (2) einstellbar befestigt sind.