DE8317526U1 - Ruehrstab fuer die homogenisierung von ruehrmassen - Google Patents

Description

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M.K. Juchheim GmbH & Co. Moltkestraße 13 - 31

D-64Ö0 Fulda

Rührstab für die Homogenisierung von Rührmassen "

Die Neuerung betrifft einen Rührstab für die Homogenisierung von Rührmassen, insbesondere als Einsatzteil für elektrische Handantriebsmaschinen, bestehend aus einer Rührwelle, an deren einem Ende verdrehfest ein erstes Rührelement mit mindestens einer Propellerflache angeordnet ist, die unter einem solchen Winkel zur Rührwelle angestellt ist, daß der Rührmasse eine auf das andere Ende der Rührwelle zu gerichteter Impuls erteilbar ist.

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Derartige Rührstäbe werden für flüssige j pastöse und gallertartige Rührmassen verwendet, vorwiegend für das Aufrühren von Suspensionen, deren feste Partikel sich während einer mehr oder weniger langen Lagerzeit abgesetzt haben. Beispielhaft seien hier nur Anstrichfarben genannt, deren Farbpigmente sich innerhalb des wässrigen oder organischen Lösungsmittels sedimentiert haben. Es ist unerläßlich, derartige Massen vor dem Gebrauch zu homogenisieren, um ein einwandfreies Arbeitsergebnis zu erhalten.

Für die vorstehend genannten Zwecke ist ein Rührstab bekannt, der als Zubehör zu Heimwerker-Handbohrmaschinen geliefert wird. Sein Rührelement besteht aus einer Kreisscheibe, die auf ihrem Umfang mit einer Vielzahl radialer Schlitze versehen ist. Die zwischen den Schlitzen liegenden Flächenelemente sind in sich um radiale Achsen verwunden, so daß eine Vielzahl von Propellerflachen gebildet wird, die der Rlihrmasse Impulse erteilen, die auf das ändere, gegenüberliegende Ende der Rührwelle zu gerichtet sind.

Es entsteht hierbei die Wirkung einer Axialturbine,

wobei natürlich durch die Mitnahme der Rührmasse in Umfangs* richtung auch eine Zentrifugalwirkung eintritt.

Mit dem bekannten Rührstab ist es jedoch schwierig und langwierig, den sogenannten Bodensatz von sedimentierten Suspensionen aufzurühren. Einerseits ist die Sogwirkung unterhalb des Rührelementes gering, andererseits ist die an sich sehr viel wirksamere Strömung oberhalb des Rührelements im wesentlichen axial, d.h. nach oben gerichtet, so daß der Bodensatz der Rührmasse nur der sehr schwachen

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Rückströmung zur Saugseite des R'ührelements ausgesetzt ist. Diese Eigenschaft zeigt sich besonders ceutlich und mit unangenehmen Begleiterscheinungen, wenn versehentlich das Rührelement zu dicht unter die Oberfläche der Rührmasse gebracht wird: Ein Teil der Rührmasse wird in Richtung auf die Antriebsmaschine bzw. die Bedienungsperson herausgeschleudert.

Will man mit dem bekannten Rührstab den Bodensatz aufrühren und diesen in den Homogenisierungsvorgang einbeziehen, so bleibt im Grunde keine andere Mb'gl ichkeit, als das Rührelement schleifend über den Boden des Behälters und bis in die umlaufende Ecke zu führen» die zwischen dem Behälterboden und seiner.Seitenwand gebildet wird. Auch bei einer derartigen Handhabung des Rührstabs, die ein ruckartiges Schlagen der Rührwelle zur Folge hat, wenn das Rührelement exzentrisch auf den Behälter auftrifft, läßt sich allenfalls nach sehr langer Einwirkdauer ein nur einigermaßen ausreichender Mischeffekt erzielen. Hierbei wird aber meist der innere Oberflächenüberzug des Mischbehälters ver-Iet7:t_s so daß unerwünschte Fremdpartikel in die Rührmasse gelangen. Sofern es sich um Blechbehälter und wässrige Rührmassen handelt, findet bei einer weiteren Aufbewahrung der nicht verbrauchten Rührmasse eine fortschreitende Korrosion des Behälters statt, die den Behälterinhalt schließlich unbrauchbar werden läßt.

Der Neuerung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Rührstab der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern_s daß der Homogenisierungs- bzw. Mischeffekt verbessert

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Und gleichzeitig die Handhabung des Rührstabes erleichtert Wird*

Die Lösung der gestellten Aufgabe erfolgt bei dem eingangs angegebenen Rührstab neuerungsgemäß dadurch, daß dem ersten Rührelement gegenüber auf der Rührwelle verdrehfest ein zweites Rührelement mit mindestens einer weiteren Propellerflache angeordnet ist, die unter einem solchen Winkel zur Rührwelle angestellt ist, daß der Rührmasse ein auf das erste Rührelement zu gerichteter Impuls erteilbar ist.

Die sich auf den Anstellwinkel der Propellerfläche relativ zur Rührwellt beziehenden Angaben sind im Hinblick auf die der Rührmasse dadurch erteilten Impulse für den Fachmann eindeutige Konstruktionsvorschriften, wie er die Propellerflachen im Hinblick auf den Drehsinn der Rührwelle auszurichten hat. üblicherweise werden derartige Rührstäbe für eine Rechtsdrehung vorgesehen, d.h. die Rührelemente führen eine Rechtsdrehung aus, wenn man vom Einspannende der Rührwelle in Richtung auf die Rührelemente blickt. Dieser Drehsinn entspricht auch dem Drehsinn der üblicherweise für Handbohrmaschinen verwendeten Spiralbohrer. Die (in Gebrauchslage) am unteren Ende des Rührstabes angeordneten Propellerflächen des ersten Rührelements fördern also die Rührmasse nach oben; die darüberliegenden Propellerflächen des zweiten Rührelements fördern die Rührmasse nach unten₉ d.h. im Bereich zwischen den beiden Rührelementen prallen zwei entgegengesetzt gerichtete Massenströme aufeinander, worauf sich durch entsprechende Umlenkung eine Strömung mit sehr starken radialen und tangentialen Komponenten ergibt. Hierdurch stellt sich im Bereich zwischen den beiden

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Rührelementen ein sehr starker Mischeffekt ein. Durch die zentrifugale Strömung erfolgt zusätzlich ein sehr starkes Aufrühren der Rührmasse in einem Bereich, der von der Zentrifugal strömung getroffen wird. Hierdurch läßt sich insbesondere ein dem Aufrühren hartnäckig widerstrebender Bodensatz aufrühren, wenn beispielsweise der Rührstab sogenannte Taumelbewegungen ausführt. Vor allem aber werden die schwer erreichbaren Zonen im Bereich der umlaufenden Ecke zwischen Boden und Seitenwänden des Rührgefässes "freigeblasen". Die Folge ist ein zeitlich sehr stark verkürzter Rührvorgang.

Es ist nicht mehr erforderlich, den Rührstab sehr dicht und in schleifender Berührung mit der Behälterinnenfläche zu halten. Dadurch sowie durch den stabilisierenden Strömungseffekt wird ein ruhigerer Lauf des Rührstabes erzielt.

Der Abstand der beiden in Gegenrichtung fördernden Rührelemente ist weitgehend unkritisch. Es ist jedoch im Hinblick auf das Durchmischen von Rührmassen mit geringem Füllstand anzustreben, daß die beiden Rührelemente nicht allzu weit-voneinander entfernt sind. Im Hinblick auf den eintretenden Zentrifugaleffekt ist daher anzustreben, daß der Abstand "D" der beiden Rührelemerite gleich oder kleiner ist als der Umkreis der Propellerflächen.

Es ist dabei ganz besonders zweckmäßig, wenn die beiden

Rührelemente spiegelsymmetrisch in Bezug auf eine zwischen ihnen liegende radiale Ebene ausgebildet sind, d.h. die Propel lerfl ä'chen der beiden Rührelemente liegen einander unmittelbar gegenüber, d.h. sie sind nicht in Umfangs-

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richtung versetzt.

Hinsichtlich Herstellung und Rühreffekt ist es besonders vorteilhaft, wenn die Rlihrelemente aus je einer zur Rühr·· welle koaxialen Kreisscheibe gebildet sind, die durch

mehrere radiale Trennlinien in Sektoren unterteilt ist, ff

und wenn innerhalb eines jeden Sektors eine Teilfäche entlang einer im wesentlichen radial verlaufenden Biegelinie in einem stumpfen Winkel unter Bildung der Propellerflache gebogen ist, und wenn die Propellerflächen einander paarweise gegenüberliegend aufeinander ai· gerichtet sind.

Durch das Abknicken der Kreisscheibe innerhalb der Sektoren entstehen abwechselnd Teilflächen, die innerhalb einer zur Riihrwelle radialen Ebene liegen, und Teilflächen, die hierzu in einem stumpfen Winkel stehen und die eigentliehen Propellerflächen bilden, die auf die Rührmasse die beschriebenen axialen Impulse ausüben. Die einzelnen Rührelemente lassen sich infolgedessen leicht als Stanzünd Biegeteile aus Blech ausführen. Jeweils zwei spiegelsymmetrisch ausgebildete Rührelemente lassen sich alsdann leicht übereinander und in spiegelsymmetrischer Anordnung im Bereich des unteren Endes der Rührwelle befestigen, beispielsweise durch einen Schweiß- oder Lötvorgang.

Es ist dabei besonders vorteilhaft, wenn - in Drehrichtung gesehen - die Propellerflachen den in je einer radialen Ebene liegenden Teilflächen der Sektoren nachfolgen. Hierdurch dringt das Rührelement mit seiner in Umlaufrichtung vorderen Kante zunächst tangential in die Rührmasse ein Und lenkt diese nachfolgend in axialer Richtung ab, sobald i die Pfopellerflächen jenseits der Biegelinien in die Rühr-

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masse hineinlaufen. Auf diese Weise wird sehr einfach ein strömungsgünstiges Profil der einzelnen Rührelemente erzeugt.

Durch die Anordnung eines zweiten, nämlich oberen, Rührelements, dessen Strömungsrichtung derjenigen des ersten, nämlich unteren, Rührelements entgegengerichtet ist, wird such wirksam verhindert, daß Rührmasse aus dem Rührbehälter in Richtung der Bedienungsperson herausgeschleudert wird, wenn beispielsweise durch Unachtsamkeit die Rührelemente in unmittelbare Nähe des Flüssigkeitsspiegels gelangen.

Schließlich werden auch Verklumpungen bzw. Agglomerate oder "Knötchen" in der Rührmasse wirksam zerkleinert. Dies geschient einmal durch das bereits beschriebene

Aufeinanderprallen der beiden Strömungen im Bereich

zwischen den Rührelementen und zum anderen durch die hohe Scherwirkung, die die in radialen Ebenen liegenden feilflächen der Rührelemente in Verbindung mit der in Umlaufrichtung vorderen Kante auf die Rührmasse ausüben. Jedes Rührelement ist - insbesondere in seiner bevorzugten Ausführungsform gemäß Ausführungsbeispiel - eine Anordnung von umlaufenden "Messern", obwohl die Kanten der Rührelemente abgerundet, zumindest aber nicht scharfkantig ausgebildet sind. Hierbei muß man sich vor Augen halten, daß derartige Rührstäbe mit der üblichen Drehzahl von Handbohrmaschinen rotieren, die zwischen etwa 1000 und 4000 U/min liegen.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Neuerung ergeben sich aus den übrigen Unteransprüchen

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Ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Neuerung wird nachfolgend anhand der Figuren 1 bis 3 näher erläutert.

Es zeigen:

Figur 1 eine Seitenansicht eines vollständigen Rührstabes ,

Figur 2 eine Draufsicht auf den Rührstab nach Figur in Richtung der Rührwelle und

Figur 3 eine perspektivische Ansicht des Rührstabes 1Q nach den Figuren 1 und 2.

In den Figuren ist eine Rührwelle 1 gezeigt, die einen von der Kreisform abweichenden Querschnitt, nämlich einen Sechskantquerschnitt, aufweist. Die Rührwelle trägt an iiirem (in Gebrauchslage) unteren Ende verdrehfest ein erstes Rührelement 2 und, diesem im Abstand "D" gegenüber, ein zweites Rührelement 3. Es ist erkennbar, daß dieser Abstand "D" kleiner ist als der Umkreis der Riihrelemente, der im Falle ihrer Herstellung aus Kreisscheiben mit deren Außendurchmesser gleichzusetzen ist.

Die Rührelemente 2 und 3 bestehen aus je einer zur R'ührwelle 1 koaxialen Kreisscheibe, die durch vier radiale Trennlinien 4 in eine gleiche Anzahl von Sektoren 5 unterteilt ist. Es ist erkennbar, daß die Trennlinien nur soweit radial einwärts geführt sind, daß ein Zusammenhalt der Sektoren in der Nähe der Rührwelle 1 gewährleistet ist.

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Innerhalb eines jeden Sektors 5 werden durch annähernd radial verlaufende Biegelinien 6 Teilflächen gebildet, von denen die einen Teilflächen 7 in einer zur RUhrwelle 1 ra'diälen Ebene verlaufen, während die anderen Teilflächen unter einem stumpfen Winkel dazu ausgerichtet sind und die sogenannten Propellerflachen 8 bilden. Die Propellerflächen beider Rührelemente 2 und 3 liegen einander in spiegelsymmetrischer Anordnung paarweise gegenüber und sind, wie sich insbesondere aus Figur 1 ergibt, aufeinander zu gerichtet, d.h. sie ragen in den Zwischenraum zwischen den beiden radialen Ebonen hinein, in denen die stehengebliebenen Teilflächen 7 verlaufen. Der Abstand dieser beiden Ebenen wird als Abstand "D" der beiden Rührelemente angesehen (Figur 1).

Es ist weiterhin insbesondere aus Figur 1 erkennbar, daß die stehengebliebenen Teilflächen 7 und die dazu abgebogenen Propellerflächen 8 unter einem stumpfen Winkel zueinander verlaufen. Der Winkel, um den die Propellerflachen 8 aus den genannten Ebenen herausgebogen sind, ist der zugehörige Komplementärwinkel. Er kann zwischen etwa 30 und 40 Winkelgraden liegen und beträgt vorzugsweise 35 Winkelgrade.

Der Drehsinn der Rührwelle 1 ist in Figur 3 durch einen gekrümmten Pfeil 9 angegeben. Bezogen auf diesen Drehsinn folgen die Propellerflächen 8 den in je einer radialen Ebene liegenden Teilflächen 7 der Sektoren 5 nach. Die in radialen Ebenen liegenden Teilflächen 7 laufen also zunächst tangential in die Rührmasse hinein, und nach überschreiten der Biegelinien 6 wird die Rührmasse von

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den Propellerf1ächen 8 erfaßt und in den Zwischenraum zwischen den beiden Rührelementen 2 und 3 gefördert. Hierbei erfolgt alsdann der Zusammenprall der beiden Tei!strömungen, und aufgrund des konstanten Volumens der Rlihrmasse wird diese alsdann in radialer bzw. tangentialer Richtung nach außen gefördert. Die Strömung verläuft dabei in etwa spiegelsymmetrisch zu einer zwischen den beiden Rührelementen 2 und 3 liegenden, gedachten, Ebene. Diese Strömung ist es, die bei einer Taumelbewegung der Rührwelle 1 Sedimente im Bereich des Bodens und insbesondere im Bereich der umlaufenden Ecke zwischen Boden und seitlicher Behälterwand aufrührt. Sobald sich die Rührelemente seitlich der Behälterwand nähern, entsteht eine allmählich zunehmende Reaktionskraft, die die Rührelemente im Abstand von der Behälterwandung hält, also auf die Rührwelle einen stabilisierenden Effekt ausübt, so daß es nicht zu dem bei herkömmlichen Rührstäben beobachteten Schlagen der Rührwelle kommt.

Es ist insbesondere aus Figur 1 erkennbar, daß die Propeilerflächen 8 des unteren Rührelements 2 aufgrund ihres Anstellwinkels zur Rührwelle 1 und des Drehsinns gemäß Figur 3 Impulse auf die Rührmasse ausüben, die zum oberen Ende der Rührwelle 1 gerichtet sind. Es ist gleichfalls erkennbar, daß die Propellerflachen 8 des oberen Rührelements 3 aufgrund ihrer spiegelsymmetrischen Anordnung hierzu sowie aufgrund des gleichen Drehsinns auf die Rührmasse Impulse ausüben, die nach unten, d.h. auf das untere Rührelement 2 zu gerichtet sind. Schräg stehende Flächen oder Flächenelemente erzeugen beim Durchlauf durch ein Fluidum in diesem eine bewegung, die dem Entlaicgleiten von Volumenselementen des Fluidums auf den

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schrägen Flächen entspricht.

Bei einem in der Praxis erprobten Ausführungsbeispiel betrug der Abstand "D" 62 mm, und die Rlihrelemente besassen einen Außendurchmesser (Umkreis der Propellerflachen) von 102 mm. Das Blech der Rührelemente war 2 mm dick, und die übrigen Dimensionen entsprachen den in der Öetailbeschreibung enthaltenen Angaben.

Claims (7)

r a · ■ » · »ι 122/21 • - 1 · SCHUTZANSPROCHE:

1. Rührstab für die Homogenisierung von Rührmassen, insbesondere als Einsatzteil für elektrische Handantriebsmaschinen j bestehend aus einer Rührwelle, an deren einem Ende verdrehfest ein erstes Rührelement mit mindestens einer Propellerfläche angeordnet ist, die unter einem solchen Winkel zur Rührwelle angestellt ist, daß der Rührmasse ein auf das andere Ende der Rührwelle zu gerichteter Impuls erteilbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß de-ti ersten Rührelement (2) gegenüber auf der Rührwelle (1) verdrehfest ein zweites Rührelement (3) mit mindesters einer weiteren Propellerflache (8) angeordnet ist, die unter einem solchen Winkel zur Riihrwelle (1) angestellt ist, daß der Rührmasse ein auf das erste Rührelement (2) zu gerichteter Impuls erteilbar ist.

2. Rührstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand "D" der beiden Rührelemente (2, 3) gleich oder kleiner ist als der umkreis der Pro-20 pellerflächen (8).

3. Rührstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Rührelemente (2, 3) spiegelsymmetrisch in Bezug auf eine zwischen ihnen liegende, radiale Ebene ausgebildet sind.

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4. Rührstab nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührelemente (2, 3) aus je einer zur Rührwelle (1) koaxialen Kreisscheibe gebildet sind, die durch mehreve radiale Trennlinien (4) in Sektoren (5) unterteilt ist und daß innerhalb eines jeden Sektors (5) eine Teilfäche entlang einer im wesentlichen radial verlaufenden Biegelinie (6) in einem stumpfen Winkel unter Bildung der Propellerflache (8) gebogen ist, und daß die Propellerflachen (8) einander paarweise gegenüberliegend aufeinander zu gerichtet sind.

5. Rührstab nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß - in Drehrichtung geseuen - die Propellerflächen (8) den in je einer radialen Ebene liegenden Teilflächen (7) der Sektoren (5) nachfolgen.

6. Rührstab nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß jede Kreisscheibe (2, 3) in vier Sektoren (5) unterteilt ist, daß die Biege!inien (6) etwa in der Mitte eines jeden Sektors angeordnet sind und daß die Propellerflächen (8) unter einem Winkel von 30 bis

40 Grad aus den Ebenen der stehengebliebenen Teil-' flächen (7) der Sektoren (5) herausgebogen sind.

7. Rührstab nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rührwelle (1) mindestens &n ihrem den Rührelementen (2, 3) abgekehrten Ende einen von der Kreisförm abweichenden Querschnitt aufweist.

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