EP2370198B1 - Bördelrührer - Google Patents

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EP2370198B1
EP2370198B1 EP09799550.0A EP09799550A EP2370198B1 EP 2370198 B1 EP2370198 B1 EP 2370198B1 EP 09799550 A EP09799550 A EP 09799550A EP 2370198 B1 EP2370198 B1 EP 2370198B1
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EP
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stirring
stirrer
flange
flat element
shaft
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Martin Hirzel
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    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/051—Stirrers characterised by their elements, materials or mechanical properties
    • B01F27/054—Deformable stirrers, e.g. deformed by a centrifugal force applied during operation
    • B01F27/0541—Deformable stirrers, e.g. deformed by a centrifugal force applied during operation with mechanical means to alter the position of the stirring elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/07—Stirrers characterised by their mounting on the shaft
    • B01F27/071—Fixing of the stirrer to the shaft
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01F27/0726—Stirrers characterised by their mounting on the shaft characterised by the disposition of the stirrers with respect to the rotating axis having stirring elements connected to the stirrer shaft each by a single radial rod, other than open frameworks
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    • B01F27/1125—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers with arms, paddles, vanes or blades with vanes or blades extending parallel or oblique to the stirrer axis
    • B01F27/11251—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers with arms, paddles, vanes or blades with vanes or blades extending parallel or oblique to the stirrer axis having holes in the surface
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/117—Stirrers provided with conical-shaped elements, e.g. funnel-shaped

Definitions

  • the invention relates to an industrial stirrer according to the preamble of patent claim 1.
  • Industrial stirrers are used for stirring, mixing or blending substances or substances such as liquids, powdery substances or dough-like masses. In this case, different requirements are placed on the stirring method and the stirring result, wherein an essential criterion is the selection of the geometric shape of a stirring body. Under industrial stirrers is in the present case any type of production technology used stirrers to understand, be it for example stirrers from the food industry, paint industry or from the construction or environmental technology.
  • Another selection criterion for the embodiment of a stirrer is always the shape of the stirred tank.
  • stirrers which have a plurality of flat stirring bodies with a plurality of smaller passage openings.
  • SU 1542601 discloses an industrial stirrer according to the preamble of claim 1.
  • the invention has the object, an industrial stirrer in such a way that it can be used at low cost production for a variety of mixing tasks.
  • the invention is characterized by the features of claim 1.
  • the invention is based on an industrial stirrer with a drive shaft and at least one spoke, whose at least one stirrer body is designed in the stirring direction with a plane-like cross-sectional area.
  • the stirring body is moved through a medium to be stirred.
  • the stirring direction corresponds to this direction of movement, wherein in the case of a rotating stirrer under the stirring direction substantially at a time tangentially applied to a circular path direction to understand. Along the circular path, the stirring direction thus changes correspondingly to the circular movement of the rotating stirrer.
  • the stirring body can be adapted in its shape, in its dimensions and in its position with respect to a stirring shaft generating the stirring without significant restrictions of the respective stirring task.
  • the stirrer according to the invention has the feature that the plane-like cross-sectional area of the at least one agitating body is interrupted by a recess, ie it has a hole in the surface area.
  • stirred medium such as a highly viscous or jelly-like mass after stirring a mixing / mixing with a required homogeneity, especially in the beginning Having corner regions of square stirred containers.
  • the recess is arranged centrally in the plane of the stirring body. Via the centrally arranged recess, an increased symmetry of a flow profile formed during the stirring process is made possible, whereby an improved homogenization can be achieved.
  • a Centrally arranged recess further reduces the production costs of such a stirring body, as available standard parts of other industries often this symmetry is present, which are to be used for example as components for producing such a stirring body.
  • the at least one stirring body of the stirrer according to the invention is formed from a flat element and a flange.
  • the flat element forms an enlarged stirring cross-sectional area in the medium to be stirred in the stirring direction, the flange following the flat element producing a funnel effect and thus influencing the stirring flow profile.
  • the flare connects to the central recess.
  • the forming Rhackströmungsprofil is further improved in this way, so that, for example, toroidal rotational flow (similar to a Rauchkringels of cigarette smoke) can form around the stirring body.
  • the flange is formed in the direction of stirring in relation to the material thickness of the flat body the same length or longer. If the flange is formed the same length in relation to the thickness of the flat body, an optimized flow behavior of the medium is achieved, which achieves a good mixing of the medium to be stirred. If, for example, the crimp in the stirring direction is made longer in relation to the thickness of the flat body, it is possible to utilize the advantages of a tubular stirrer and its stirring behavior in, for example, a viscous medium.
  • the surface of the flat element to the surface of the recess in a ratio range of at least 0.5: 1 to (1: x)> 1 is formed.
  • Ratio sizes of 0.8 to 8 have been found to be useful combination of annular surface to inner diameter surface which can be realized with standard parts.
  • the stirring body forms a sufficient, planar-like cross-sectional area to produce the aforementioned advantages such as a homogeneous medium at low speed of the stirrer.
  • the task is given expanded to the effect that with increasing stirring speed a forming axial vortex must not pass through to the stirring body, otherwise air would be introduced into the material to be stirred. This may also be desirable in individual cases.
  • the flat element is designed as a round, oval or square body.
  • the design of the flat element with different surface shapes has the advantage that the plane-like cross-sectional area of the flat element can be adapted in each case to the stirring task or to the medium or container shape to be stirred.
  • the recess and the adjoining flare is round, oval or square. This has the advantage that depending on the stirring task, the cross-sectional area of the recess and the adjoining lateral surface of the flange can be formed differently.
  • an alternative attachment of the stirring body to the stirring shaft by, for example, an articulated connection has the advantage that the stirrer can be introduced into a container opening in the pivoted-in state, wherein the diameter of the opening can be smaller than the effective stirring diameter. Due to the centrifugal force, the pendulum arranged on the articulated joint stirring body during the stirring process to a larger effective radius.
  • the at least one stirring body is a welding bead, as he, for example, from the Catalog "Welding fittings made of stainless steel VA4" (2008-09-24), fittings Arnold GmbH , XP 002574996 is known.
  • This has the advantage that standard parts for the stirring bodies are to be used, for example, for the production of a stirrer according to the invention, which advantageously lowers the production costs of such a stirrer.
  • the effective stirring diameter of the stirrer can be adapted to the geometry of the respective stirring container by appropriate length adaptation of the spoke.
  • the essence of this aspect is that at least one, preferably three stirring bodies according to the invention are present.
  • Stirring vessel and its dimensions are adjusted. With regard to the number of stirring bodies, it is advisable to adjust symmetry considerations around the center of rotation in order to minimize occurring bearing loads on the drive shaft. In principle, however, slow-moving stirrers with a single stirring body are also conceivable.
  • the stirring body is rotatably formed on the shaft and / or pivotally mounted on the spoke.
  • FIG. 1 a stirrer 1 according to the invention, which arranged on spokes 2 stirring body 3, in the present case arranged radially symmetrically about a hub 4 at a distance of 120 °.
  • the stirrers are set slightly inclined relative to the vertical, which is achieved via a rotation along the axis of the spokes 2.
  • the hub 4 has in its center further on a shaft receiving 5a, which allows a threaded bore attachment of the stirrer 1 to a motor-driven shaft (not shown here).
  • the stirrer 1 is set in rotation via the shaft, in such a way that the stirring bodies 3 are moved along the stirring direction 5.
  • the stirring body 3 has, on the one hand, a flat element 6 with a central recess 7, which forms the direction of rotation-related front side. On the stirring direction-related rear side, the stirring body 3 has a flange 8, which adjoins the recess 7 in the present case.
  • the stirrer body 3 is thus moved in the stirring direction 5 with the flat element 6 first through the medium to be stirred, wherein the medium to be stirred on the surface of the flat element 6 on the one hand by the recess 7 and the adjoining flare 8, on the other hand also flows around the stirring body 3.
  • the stirring bodies 3 are welded to a round material by means of a weld seam 9, which in turn is inserted into a stirring body attachment 10 on the spoke 2.
  • the Stirrer attachment 10 comprises a grub screw with which in the present case the round material welded to the stirrer body 3 is tensioned.
  • the attached to the spoke 2 Rhakismefest Trent 10 serves as a kind of connection adapter 11, which allows a compound of the stirring body 3 via the spoke 2 with the hub 4 and thus with the driving shaft via the shaft receiving 5.
  • connection adapter 11 such as threads, are conceivable.
  • connection adapter 11 makes it possible for the stirring bodies 3 to be inclined slightly in their vertical orientation with respect to the drive shaft and thus to provide improved stirring behavior, in particular with respect to a downward pulling force, similar to a screw.
  • the spoke 2 is itself in the present case also secured by welds to the hub 4, whereby the stirrer 1 forms a unit of three Rlick emotionsn 3 with corresponding fastening devices and Ardsadaptern.
  • the stirring bodies can also be welded to the spokes in the region of the flare or on the surface next to the flare by means of the flanged form, in order to withstand the considerable shearing forces during the stirring.
  • Fig. 1 The present in Fig. 1
  • the exemplary embodiment shown represents only a prototype. It would be more expedient to design a stirrer in process engineering which, in particular in the area of the food industry, but also in a multiplicity of other applications, has an apparently one-piece construction. This would have to be chosen so that the multiplicity of openings and undercuts shown here would mean an almost impossible complexity with respect to the cleaning of the stirrer 1.
  • a corresponding angle of incidence of the Rcken stressesenkrechten against a drive shaft has the advantage that a certain tensile torque is exerted by the screw-like force down on the entire agitator 1, which in turn the rotational movement of the stirrer 1 is stabilized on the shaft, in particular against a rocking of vibration resonances ,
  • Fig. 2 shows a stirring body 3 in the form of a weld bead, which in turn corresponds to a standard part.
  • the rear view of the weld bead is shown, wherein the welding bead is formed from a flat element 6 and a subsequent bead 8.
  • the flange 8 has a flange wall thickness 21 which is chosen to be approximately equal to the surface element wall thickness 22.
  • the flare 8 is connected to the flat element 6 in a fluent continuous connection, so that no dirt deposits due to grooves or undercuts are to be feared even at these points.
  • the recess 7 in the middle of the stirring body 3 allows the passage of the medium to be stirred when moving in the stirring direction 5, which in the present case corresponds to a movement in the image plane.
  • Fig. 3 shows the front of a stirring body 3 in the form of a weld bead.
  • the flat element 6 is connected in the region of the recess 7 fluently to the flange 8, which also provides an improved cleaning property in the present case.
  • the surface 31 of the recess 7, which corresponds to the passage cross-sectional area through the recess 7, in this case has in relation to the surface of the Flat element 32 has an approximately by a factor of 5.5 reduced effective stirring cross section.
  • the medium to be stirred is thus moved by a larger by a factor of about 5.5 portion of the surface of the flat element 32 according to the stirring direction 5, wherein a smaller proportion passes through the surface of the recess 31. In this way, a flow profile is generated around the agitator 3, which achieves a corresponding required mixing due to the effect on its environment.
  • Fig. 4 shows a side view of a stirring body 3 in the form of a weld bead.
  • the stirring body 3 is hereby moved in the stirring direction 5, wherein schematically the flow pattern 41 in the form of drawn streamlines is shown in fragmentary form.
  • the flow pattern 41 shown here represents only a sketch of a possible flow scenario, since the flow behavior of fluids around solids is essentially influenced by the rate of movement of the solid on the one hand and by the fluid mechanical properties, for example the viscosity of the fluid medium. In this case, both laminar, rather unfavorable for a stirring flow conditions as well as turbulent or even chaotic flow patterns can arise.
  • the stirring body 3 has a thickness of the flat body 42a, which in the present case is somewhat smaller compared to the thickness of the flange 42.
  • the flare is connected at its flanging edge steadily passing over the flare 43 to the flat element 6, wherein the Forming the hemming radius 43 seen either from a surface portion of the flat element 6 or, as not shown here, also from the edge of the flat element 6, with the aid of an elongated and possibly not purely circular radius, may be formed.
  • a stirring body 3 is realized, which has almost no undercuts or depressions, which would represent, for example, for deposits in the form of impurities or difficulties in cleaning the device, for example in use in the food industry.

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  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft einen Industrierührer nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
  • Industrierührer werden für ein Rühren, Vermischen oder Vermengen von Stoffen bzw. Substanzen, wie beispielsweise Flüssigkeiten, pulverförmigen Stoffen oder teigförmigen Massen eingesetzt. Dabei werden unterschiedliche Anforderungen an das Rührverfahren und das Rührergebnis gestellt, wobei ein wesentliches Kriterium die Auswahl der geometrischen Form eines Rührkörpers darstellt. Unter Industrierührern ist vorliegend jede Art von fertigungstechnisch eingesetzten Rührwerken zu verstehen, seien es beispielsweise Rührwerke aus der Lebensmittelindustrie, Farbindustrie oder auch aus dem Baugewerbe oder der Umwelttechnik.
  • Es ist bekannt, dass beispielsweise flüssige Stoffe mit hohen Viskositäten bzw. Stoffgemische mit unterschiedlichen Viskositäten der Ausgangsstoffe oder teigförmige Massen schwierig zu verrühren sind, um eine homogene Vermengung bzw. Vermischung der einzelnen Komponenten zu einer Gesamtmenge zu erreichen. Insbesondere ist hierbei auch die Vermeidung von strömungstechnischen Totgebieten bei der Durchmischungsbewegung zu betrachten, welche wiederum zu Inhomogenitäten im Endprodukt führen würden.
  • Ein weiteres Auswahlkriterium für die Ausführungsform eines Rührers stellt stets auch die Form des Rührbehälters dar.
  • Es ist bekannt, dass bei Rührbehältern mit einer eckigen Behälterform oftmals eine nur unzureichende Vermischung bzw. Vermengung in den Eckenbereichen erreicht wird, wenn nicht das Rührelement speziell der Rühraufgabe angepasst gewählt ist.
  • Aus der EP-A-0865817 und der DE 101 10 910 C1 sind jeweils Rührer bekannt, die mehrere flächige Rührkörper mit mehreren kleineren Durchgangsöffnungen aufweisen. SU 1542601 offenbart einen Industrierührer entsprechend dem Oberbegriff des Anpsruch 1.
  • Aus diesem Grunde liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Industrierührer derart weiterzubilden, dass er bei kostengünstiger Herstellung für eine Vielzahl von Rühraufgaben einsetzbar ist.
  • Zur Lösung der Aufgabe ist die Erfindung durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gekennzeichnet.
  • Vorteilhafte Erweiterungen und zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen beschrieben.
  • Die Erfindung geht von einem Industrierührer mit einer Antriebswelle und mindestens einer Speiche aus, dessen mindestens ein Rührkörper in Rührrichtung mit einer ebenenartigen Querschnittsfläche ausgebildet ist.
  • In den meisten Fällen wird der Rührkörper durch ein zu rührendes Medium bewegt. Die Rührrichtung entspricht dieser Bewegungsrichtung, wobei im Falle eines rotierenden Rührers unter der Rührrichtung im Wesentlichen die zu einem Zeitpunkt tangential an einer Kreisbahn anliegende Richtung zu verstehen ist. Entlang der Kreisbahn ändert sich die Rührrichtung somit der Kreisbewegung des rotierenden Rührers entsprechend.
  • Der Rührkörper kann in seiner Form, in seinen Abmessungen und in seiner Lage mit Bezug auf eine die Rührbewegung erzeugende Rührwelle ohne wesentliche Einschränkungen der jeweiligen Rühraufgabe angepasst werden.
  • Weiter enthält der erfindungsgemäße Rührer das Merkmal, dass die ebenenartige Querschnittsfläche des mindestens einen Rührkörpers von einer Ausnehmung durchbrochen ist, er im Flächenbereich also ein Loch aufweist.
  • Untersuchungen mit einem derartigen Rührkörper, welcher in seiner ebenenartigen Querschnittsfläche von einer Ausnehmung durchbrochen ist, haben gezeigt, dass ein zu rührendes Medium wie beispielsweise eine hochviskose oder gar geleeartige Masse nach dem Rührvorgang eine Vermengung/Vermischung mit einer geforderten Homogenität, insbesondere auch ansatzweise in den Eckenbereichen von eckigen Rührbehältern aufweist.
  • Darüber hinaus zeigen die Untersuchungen, dass die beim Rührvorgang eintretende Durchmischung des Mediums bei Verwendung des erfindungsgemäßen Rührers bereits bei verhältnismäßig niedrigen Drehzahlen des Rührers, welche in etwa um die Hälfte gegenüber bekannten Rührern aus dem Stand der Technik vermindert sind, einsetzt.
  • Die Ausnehmung ist dabei zentrisch in der Ebene des Rührkörpers angeordnet. Über die zentrisch angeordnete Ausnehmung ist eine erhöhte Symmetrie eines beim Rührvorgang ausgebildeten Strömungsprofils ermöglicht, wodurch eine verbesserte Homogenisierung erzielbar ist. Eine zentrisch angeordnete Ausnehmung vermindert weiterhin die Herstellkosten eines derartigen Rührkörpers, da bei erhältlichen Normteilen anderer Branchen oftmals diese Symmetrie vorhanden ist, welche beispielsweise als Bauteile zur Herstellung eines derartigen Rührkörpers zu verwenden sind.
  • Der mindestens eine Rührkörper des erfindungsgemäßen Rührers ist aus einem Flachelement und einem Bördel gebildet. Das Flachelement bildet im zu rührenden Medium in Rührrichtung eine vergrößerte Rührquerschnittsfläche aus, wobei der auf das Flachelement folgende Bördel einen Trichtereffekt erzeugt und somit auf das Rühr-Strömungsprofil Einfluss nimmt.
  • Überdies schließt sich der Bördel an der zentrischen Ausnehmung an. Dies hat den Vorteil, dass das zu verrührende Medium fließend durch die Ausnehmung hindurchtreten kann. Das sich ausbildende Rührströmungsprofil wird auf diese Weise weiterhin verbessert, sodass sich beispielsweise toroidale Rotationsströmungen (ähnlich eines Rauchkringels aus Zigarettenrauch) um den Rührkörper ausbilden können.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der Bördel in Rührrichtung im Verhältnis zur Materialstärke des Flachkörpers gleich lang oder länger ausgebildet ist. Wird der Bördel gleich lang im Verhältnis zur Stärke des Flachkörpers ausgebildet, wird ein optimiertes Fließverhalten des Mediums erreicht, welches eine gute Durchmischung des zu rührenden Mediums erzielt. Wird beispielsweise der Bördel in Rührrichtung im Verhältnis zur Stärke des Flachkörpers länger ausgebildet, ist es möglich, die Vorteile eines rohrförmigen Rührers und dessen Rührverhalten in einem beispielsweise zähflüssigen Medium zu nutzen.
  • Darüber hinaus ist es in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass die Fläche des Flachelements zur Fläche der Ausnehmung in einem Verhältnisbereich von mindestens 0,5:1 bis (1:x) >1 gebildet ist. Als mit Standardteilen realisierbare zweckmäßige Kombination von Kreisringfläche zu Innendurchmesserfläche haben sich Verhältnisgrößen von 0,8 bis 8 herausgestellt. Durch dieses Flächenverhältnis der Ringfläche eines Flachelements zur Fläche der Ausnehmung wird gewährleistet, dass der Rührkörper eine ausreichende, ebenenartige Querschnittsfläche ausbildet, um die vorbenannten Vorteile wie beispielsweise ein homogenes Medium bei niedriger Drehzahl des Rührers zu erzeugen. Oftmals ist jedoch auch die Aufgabenstellung dahin gehend erweitert gegeben, dass bei ansteigender Rührdrehzahl ein sich bildender axialer Strudel nicht bis zum Rührkörper durchtreten darf, da ansonsten Lufteinbringungen in das Rührgut erfolgen würden. Dies kann ggf. im Einzelfall auch erwünscht sein.
  • Darüber hinaus ist in einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, dass das Flachelement als runder, ovaler oder eckiger Körper ausgebildet ist. Die Ausbildung des Flachelements mit unterschiedlichen Flächenformen weist den Vorteil auf, dass die ebenenartige Querschnittsfläche des Flachelements jeweils der Rühraufgabe bzw. dem zu rührenden Medium bzw. der Behälterform anpassbar ist.
  • In einer weiteren, bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass die Ausnehmung und der sich daran anschließende Bördel rund, oval oder eckig ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass je nach Rühraufgabe die Querschnittsfläche der Ausnehmung und die sich daran anschließende Mantelfläche des Bördels unterschiedlich ausgebildet werden kann.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist überdies vorgesehen, dass die Befestigung des Rührkörpers an einer Welle mittels Gewindeverbindung, Schweißverbindung oder Adapterverbindung und über Speichen erfolgt. Eine alternative Befestigung des Rührkörpers an der Rührwelle durch beispielsweise eine Gelenkverbindung hat den Vorteil, dass der Rührer in eine Behälteröffnung in eingeschwenktem Zustand einführbar ist, wobei der Durchmesser der Öffnung kleiner als der wirksame Rührdurchmesser sein kann. Aufgrund der Fliehkraft stellen sich die an der Gelenkverbindung pendelnd angeordneten Rührkörper während des Rührvorgangs zu einem größeren effektiven Radius auf.
  • In einer überdies bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der mindestens eine Rührkörper ein Schweißbördel ist, wie er beispielsweise aus dem Katalog "Schweißfittinge aus Edelstahl VA4" (2008-09-24), Armaturen Arnold GmbH, XP 002574996 bekannt ist. Dies, hat den Vorteil, dass beispielsweise zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Rührers Normteile für die Rührkörper zu verwenden sind, was die Herstellkosten eines derartigen Rührers vorteilhaft senkt.
  • Der effektive Rührdurchmesser des Rührers kann durch entsprechende Längenanpassung der Speiche an die Geometrie des jeweiligen Rührbehälters angepasst werden.
  • Der Kern dieses Aspektes liegt darin, dass mindestens ein, vorzugsweise drei erfindungsgemäße Rührkörper vorhanden sind.
  • Aufgrund der frei wählbaren Anzahl der Rührkörper an einem erfindungsgemäßen Rührer kann dieser an die jeweilige Rühraufgabe bzw. an den
  • Rührbehälter und dessen Abmessungen angepasst werden. Bei der Anzahl der Rührkörper bietet es sich an, Symmetriebetrachtungen um das Rotationszentrum anzustellen, um auftretende Lagerbelastungen der Antriebswelle zu minimieren. Grundsätzlich sind jedoch auch langsam laufende Rührer mit einem einzelnen Rührkörper denkbar.
  • In einer überdies bevorzugten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rührers ist es vorgesehen, dass der Rührkörper drehbar an der Welle und/oder schwenkbar an der Speiche ausgebildet ist. Dies hat den Vorteil, dass die Raumlage der Querschnittsfläche des ebenenartigen Flachelementes an die jeweilige Rühraufgabe bzw. an das zu rührende Medium sowie an die Abmessungen und Form des Rührbehälters, insbesondere an die Einführöffnung angepasst werden kann. Insbesondere kann über ein Verschwenken der Rührkörper an der Speiche, also eine Veränderung der vertikalen Rührkörperausrichtung relativ zur Antriebswelle, eine Höhenwirkung des Rührers eingestellt werden, welche stabilisierend auf die Rotationsbewegung einwirken kann, indem der Rührer beispielsweise eine Zugkraft nach unten erfährt.
  • Weitere Merkmale der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung und den Zeichnungen hervor.
  • Dabei zeigen:
    • Fig. 1
    eine perspektivische Darstellung eines an einem Wellenende anzuordnenden Rührers;
    Fig. 2
    eine rückseitige Ansicht eines Flachelements mit zentrischer Ausnehmung und sich daran anschließendem Bördel;
    Fig. 3
    eine Vorderansicht eines Flachelements mit zentrischer Ausnehmung;
    Fig. 4
    eine Seitenansicht eines Rührkörpers.
  • Im Detail zeigt Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Rührer 1, welcher an Speichen 2 angeordnete Rührkörper 3, vorliegend radial symmetrisch um eine Nabe 4 im Abstand von 120° angeordnet, aufweist. Die Rührkörper sind gegenüber der Vertikalen leicht geneigt eingestellt, was über eine Verdrehung entlang der Achse der Speichen 2 erreicht wird. Die Nabe 4 weist in ihrer Mitte des Weiteren eine Wellenaufnahme 5a auf, welche über eine Gewindebohrung eine Befestigung des Rührers 1 an einer motorgetriebenen Welle (hier nicht gezeigt) erlaubt. In der Anwendungstechnik wird der Rührer 1 über die Welle in Rotation versetzt, und zwar derart, dass die Rührkörper 3 entlang der Rührrichtung 5 bewegt werden.
  • Der Rührkörper 3 weist einerseits ein Flachelement 6 mit einer zentrischen Ausnehmung 7 auf, welches die rührrichtungsbezogene Vorderseite bildet. Auf der rührrichtungsbezogenen Rückseite weist der Rührkörper 3 einen Bördel 8 auf, welcher sich vorliegend an die Ausnehmung7 anschließt. Bei der bestimmungsgemäßen Verwendung des Rührers 1 wird somit der Rührkörper 3 in Rührrichtung 5 mit dem Flachelement 6 voran durch das zu rührende Medium bewegt, wobei das zu rührende Medium an der Oberfläche des Flachelements 6 einerseits durch die Ausnehmung 7 und den daran anschließenden Bördel 8, andererseits auch um den Rührkörper 3 herumströmt.
  • Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind die Rührkörper 3 mittels einer Schweißnaht 9 an ein Rundmaterial angeschweißt, welches wiederum in eine Rührkörperbefestigung 10 an der Speiche 2 eingesteckt wird. Die Rührkörperbefestigung 10 umfasst eine Madenschraube, mit welcher vorliegend das am Rührkörper 3 angeschweißte Rundmaterial gespannt wird. Die an der Speiche 2 befestigte Rührkörperbefestigung 10 dient als eine Art Verbindungsadapter 11, welcher eine Verbindung des Rührkörpers 3 über die Speiche 2 mit der Nabe 4 und somit mit der antreibenden Welle über die Wellenaufnahme 5 erlaubt. Auch andere Adapterausführungen, beispielsweise Gewinde, sind denkbar. Zusätzlich ist durch die rotationssymmetrische Ausbildung des Verbindungadapters 11 ermöglicht, dass die Rührkörper 3 in ihrer vertikalen Ausrichtung leicht gegenüber der Antriebswelle geneigt sind und somit ein verbessertes Rührverhalten, insbesondere in Bezug auf ein abwärts ziehendes Kraftmoment, ähnlich einer Schraube, bieten. Die Speiche 2 ist ihrerseits vorliegend ebenfalls über Schweißnähte an der Nabe 4 befestigt, wodurch der Rührer 1 eine Einheit aus drei Rührkörpern 3 mit entsprechenden Befestigungsvorrichtungen und Verbindungsadaptern bildet.
  • Für größere Ausgestaltungen des erfindungsgemäßen Rührers können die Rührkörper auch im Bereich des Bördels oder auf der Fläche neben dem Bördel mittels der Bördelform angepasster Halterungen an die Speichen angeschweißt sein, um den erheblichen Scherkräften während des Rührens standzuhalten.
  • Das vorliegend in Fig. 1 gezeigte Ausführungsbeispiel stellt jedoch ausschließlich einen Prototyp dar. Zweckmäßiger würde in der Verfahrenstechnik ein Rührer zu gestalten sein, der insbesondere im Bereich der Lebensmittelindustrie, aber auch in einer Vielzahl von andersartigen Anwendungen einen augenscheinlich einstückigen Aufbau aufweist. Die müsste so gewählt werden, da die hier gezeigte Vielzahl an Öffnungen und Hinterschneidungen eine nahezu unmögliche Komplexität in Bezug auf die Reinigung des Rührers 1 bedeuten würde. Im Anwendungsfall ist somit davon auszugehen, dass eine bestimmte Konstellation an Rührkörpern 3 über Speichen 2 direkt an einer Nabe 4 angeschweißt werden, wobei die Schweißnähte im Nachgang möglichst glatt poliert und somit gegenüber Schmutzablagerungen unempfindlich gemacht werden müssen. Ein entsprechender Anstellwinkel der Rührkörpersenkrechten gegenüber einer Antriebswelle bietet den Vorteil, dass ein gewisses Zugmoment durch die schraubenähnliche Krafteinwirkung nach unten auf den gesamten Rührer 1 ausgeübt wird, wodurch wiederum die Rotationsbewegung des Rührers 1 an der Welle, insbesondere gegenüber einem Aufschaukeln von Schwingungsresonanzen, stabilisiert wird.
  • Fig. 2 zeigt einen Rührkörper 3 in Form eines Schweißbördels, welcher wiederum einem Normteil entspricht. In Fig. 2 ist die rückseitige Ansicht des Schweißbördels dargestellt, wobei der Schweißbördel aus einem Flachelement 6 und einem daran anschließenden Bördel 8 gebildet ist. Der Bördel 8 weist vorliegend eine Bördelwandstärke 21 auf, welche in etwa gleich der Flächenelementwandstärke 22 gewählt ist. Der Bördel 8 ist vorliegend in einer fließend stetigen Verlaufsanbindung an das Flachelement 6 angeschlossen, sodass auch an diesen Stellen keine Schmutzablagerungen aufgrund von Rillen oder Hinterschneidungen zu befürchten sind. Die Ausnehmung 7 in der Mitte des Rührkörpers 3 ermöglicht den Durchtritt des zu rührenden Mediums bei Bewegung in Rührrichtung 5, was vorliegend einer Bewegung in die Bildebene hinein entspricht.
  • Fig. 3 zeigt die Vorderseite eines Rührkörpers 3 in Form eines Schweißbördels. Das Flachelement 6 ist im Bereich der Ausnehmung 7 fließend an den Bördel 8 angebunden, was ebenfalls vorliegend eine verbesserte Reinigungseigenschaft bietet. Die Fläche 31 der Ausnehmung 7, was der Durchtrittsquerschnittsfläche durch die Ausnehmung 7 entspricht, weist vorliegend im Verhältnis zur Fläche des Flachelements 32 einen ca. um den Faktor 5,5 verkleinerten wirksamen Rührquerschnitt auf. Das zu rührende Medium wird somit durch einen um einen Faktor von ca. 5,5 größeren Anteil der Fläche des Flachelements 32 entsprechend der Rührrichtung 5 bewegt, wobei durch die Fläche der Ausnehmung 31 ein geringerer Anteil hindurchtritt. Auf diese Weise wird umgebend um den Rührkörper 3 ein Strömungsprofil erzeugt, welches aufgrund der Einwirkung auf seine Umgebung eine entsprechende geforderte Durchmischung erzielt.
  • Fig. 4 zeigt eine seitliche Ansicht eines Rührkörpers 3 in Form eines Schweißbördels. Der Rührkörper 3 wird hierbei in Rührrichtung 5 bewegt, wobei schematisch das Strömungsbild 41 in Form von eingezeichneten Stromlinien ausschnittsweise gezeigt wird. Das gezeigte Strömungsbild 41 stellt vorliegend jedoch nur eine Skizze eines möglichen Strömungsszenarios dar, da das Strömungsverhalten von Fluiden um Festkörper herum im Wesentlichen durch die Bewegungsgeschwindigkeit des Festkörpers einerseits als auch durch die fluidmechanischen Eigenschaften, beispielsweise die Viskosität des fluiden Mediums, beeinflusst wird. Hierbei können sowohl laminare, für einen Rührvorgang eher ungünstige Strömungsverhältnisse als auch turbulente oder gar chaotische Strömungsbilder entstehen.
  • Der Rührkörper 3 weist eine Stärke des Flachkörpers 42a auf, welche im Vergleich zur Stärke des Bördels 42 vorliegend etwas kleiner gewählt ist. Über die Variation der Stärke des Bördels 42, also den Bereich, in welchem ein zu rührendes Fluid durch den Rührkörper geführt hindurchtritt, sind unterschiedliche Parameter in Bezug auf das zu erzielende Rührergebnis einstellbar.
  • Der Bördel ist an seiner Bördelkante stetig übergehend über den Bördelradius 43 an das Flachelement 6 angeschlossen, wobei die Ausbildung des Bördelradius 43 entweder von einem Flächenabschnitt des Flachelements 6 aus gesehen oder, wie vorliegend nicht gezeigt, auch vom Rand des Flachelements 6 aus, unter Zuhilfenahme eines langgestreckten und eventuell nicht rein kreisförmigen Radius, ausgebildet sein kann. Mittels eines derartig weich fließend übergehenden Bördelradius 43 ist ein Rührkörper 3 realisierbar, welcher nahezu keine Hinterschneidungen oder Vertiefungen aufweist, welche beispielsweise für Ablagerungen in Form von Verunreinigungen oder Schwierigkeiten bei der Reinigung des Geräts, beispielsweise im Einsatz in der Lebensmittelindustrie, darstellen würden.
  • Die Erfindung ist jedoch nicht auf die hier gezeigten Ausführungsbeispiele beschränkt, sie umfasst vielmehr all diejenigen Ausgestaltungen, die durch die Ansprüche definiert sind. Insbesondere sind hierbei auch ähnlich geartete Normteile umfasst, welche die erfindungsgemäß beanspruchten Eigenschaften, wie in den Ansprüchen definiert, aufweisen.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    Rührer
    2
    Speiche
    3
    Rührkörper
    4
    Nabe
    5
    Rührrichtung
    5a
    Wellenaufnahme
    6
    Flachelement
    7
    Ausnehmung
    8
    Bördel
    9
    Schweißnaht
    10
    Rührkörperbefestigung
    11
    Verbindungsadapter
    21
    Bördelwandstärke
    22
    Flachelementwandstärke
    31
    Fläche der Ausnehmung
    32
    Fläche des Flachelements
    41
    Strömungsbild
    42
    Stärke des Bördels
    42a
    Stärke des Flachkörpers
    43
    Bördelradius

Claims (8)

  1. Industrierührer, welcher aus einer Welle, mindestens einer Speiche (2) und mindestens einem Rührkörper (3) gebildet ist, wobei der Rührkörper (3) aus einem Flachelement (6) und einem Bördel (8) gebildet ist und das Flachelement (6) in Rührrichtung (5) mit einer ebenenartigen Querschnittsfläche ausgebildet ist, die von einer Ausnehmung (7) durchbrochen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (7) zentrisch in der Ebene des Rührkörpers (3) angeordnet ist und dass sich der Bördel (8) an der zentrischen Ausnehmung (7) anschließt.
  2. Industrierührer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bördel (8) in Rührrichtung (5) im Verhältnis zur Stärke des Flachelements (42a) gleich lang oder länger ausgebildete ist.
  3. Industrierührer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fläche (32) des Flachelements (6) zur Querschnittsfläche (31) der Ausnehmung (7) in einem Verhältnisbereich von mindestens 0,5:1 bis 1: x mit (1:x) > 1 gebildet ist.
  4. Industrierührer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Flachelement (6) als runder, ovaler oder eckiger Körper ausgebildet ist.
  5. Industrierührer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (7) und der sich daran anschließende Bördel (8) rund, oval oder eckig ausgebildet ist.
  6. Industrierührer nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rührkörper (3) ein Schweißbördel ist.
  7. Industrierührer (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Rührkörper (3) drehbar an der Welle und/oder schwenkbar an der Speiche (2) ausgebildet ist.
  8. Industrierührer (1) nach einem der Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Befestigung des Rührkörpers (3) an einer Welle mittels Gewindeverbindung und/oder Schweißverbindung und/oder Adapterverbindung (11) erfolgt.
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