EP3065852A1 - Rührwerk zum mischen von fluiden - Google Patents

Rührwerk zum mischen von fluiden

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EP3065852A1
EP3065852A1 EP14793142.2A EP14793142A EP3065852A1 EP 3065852 A1 EP3065852 A1 EP 3065852A1 EP 14793142 A EP14793142 A EP 14793142A EP 3065852 A1 EP3065852 A1 EP 3065852A1
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EP
European Patent Office
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paddle
agitator
paddles
main shaft
shaft
Prior art date
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Application number
EP14793142.2A
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EP3065852B1 (de
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Martin Falger
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Wusoa GmbH
Original Assignee
Wusoa GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Wusoa GmbH filed Critical Wusoa GmbH
Priority to PL14793142T priority Critical patent/PL3065852T3/pl
Publication of EP3065852A1 publication Critical patent/EP3065852A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP3065852B1 publication Critical patent/EP3065852B1/de
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/05—Stirrers
    • B01F27/11—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers
    • B01F27/112—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers with arms, paddles, vanes or blades
    • 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
    • B01F27/11253—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 the blades extending oblique to the stirrer axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/95—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with stirrers having planetary motion, i.e. rotating about their own axis and about a sun axis
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F23/00—Mixing according to the phases to be mixed, e.g. dispersing or emulsifying
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
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    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/90—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with paddles or arms 
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F—MIXING, e.g. DISSOLVING, EMULSIFYING OR DISPERSING
    • B01F35/00—Accessories for mixers; Auxiliary operations or auxiliary devices; Parts or details of general application
    • B01F35/30—Driving arrangements; Transmissions; Couplings; Brakes
    • B01F35/32—Driving arrangements
    • B01F35/32005—Type of drive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F2215/00—Auxiliary or complementary information in relation with mixing
    • B01F2215/04—Technical information in relation with mixing
    • B01F2215/0413—Numerical information
    • B01F2215/0418—Geometrical information
    • B01F2215/0422—Numerical values of angles

Definitions

  • the invention relates to an agitator for mixing fluids having different viscosities according to the preamble of claim i.
  • Stirrers for stirring or mixing of fluids are known.
  • For stirring or mixing of the fluid propellers or modifications of a propeller are used, which are referred to as agitators.
  • agitators Under Propeller or the modifications is a device to understand the two or more in uniform
  • Intervals arranged around a shaft sheets or wings exists.
  • the propeller mixes fluids as the blades rotate around the shaft.
  • patent CH 690836 A5 discloses an agitator for stirring a dough, the attachment of further elements to the wings or blades in order to influence the flow behavior produced.
  • the Utility Model AT 007987 Ui is an agitator for biomass, sewage sludge or the like refer to the propeller shaft or its drive shaft relative to the horizontal is inclined at different angles in order to achieve a better spatial mixing of the fluid.
  • a displaceable propeller of an agitator which is longitudinally displaceable along its drive axis, can be found in the utility model DE 20 2008 015 990 Ui.
  • a propeller, which can be tilted with its drive axle, is disclosed in the patent DE 19756 485 C2.
  • German Offenlegungsschrift DE 10 2010 002461 Ai discloses an agitator which is enclosed by a jacket with a plurality of openings, so that the fluid is drawn or pressed through the channel, thereby generating a movement.
  • the propeller there are other forms that have been used to mix fluids, such as the DE 91 02 832 Ui, DE 20 2011 107 055 Ui, DE 6 910th 714 T2 or DE 88 11 813 Ui can be removed.
  • the object of the present invention is to provide an agitator which brings about an improved mixing of the fluids.
  • the agitator according to the invention for mixing fluids having different viscosities comprises a main shaft with a rotation axis and paddle.
  • the paddles are connected to the main shaft, the paddles each having a paddle shaft with a paddle shaft axis.
  • Paddle shaft axes have a first angle to the axis of rotation, which has a value between 20 ° and 40 0 has.
  • the paddles are arranged with their paddle surfaces at a second angle of 90 0 to each other.
  • the paddles have a first rotation about the main shaft and a second rotation about the respective one
  • the main shaft is formed facing away from, is greater than a, based on the axis of rotation, radial second distance of the paddle shaft axes facing one of the main shaft formed upper end of the paddle shafts.
  • the advantage is an outward inclination of the paddles in a region of the paddles facing away from the main shaft, so that an improved flow in the fluid can be achieved.
  • the first rotation is transferable to the paddles by a rotationally fixed connection formed between the main shaft and the paddle
  • the second rotation is transferable to the paddles by a rolling element gear
  • Rolling element between the main shaft and the paddle is formed.
  • the rotationally fixed connection with the aid of the paddle shafts rotatably receiving second guide tubes is formed, which are rotatably connected to the main shaft.
  • the second guide tubes rotatably received on a housing which is rotatably connected to the main shaft.
  • the guide tubes it is possible to fix the guide tubes on the housing.
  • the gears are designed in the form of bevel gears, so that in a simple manner an inclination of the paddle shaft axis can be achieved to the axis of rotation.
  • the WälzEffe is in one
  • Gear housing accommodated, whereby penetration of the fluid prevented and can be completely prevented by means of seals on the transmission housing.
  • the paddle shafts on stabilizing tubes which have holding plates, and wherein the stabilizing tubes are designed with notches for more feather keys of the paddle shafts.
  • This attachment can also be made by closures, bolts and other mechanical Verschraubungsart.
  • all sorts of closures, bolts and mechanical fittings can be used.
  • the paddle shafts are rotatably received in second guide tubes, wherein they are connected via reinforcements with a transmission housing a lower translation, and wherein they are mounted and sealed against the translation housing multiple times.
  • Fig. I in a perspective view of an inventive agitator with
  • FIG. 2 in a section a lower translation of the agitator gem.
  • Fig. 6 in a plan view of the lower translation with paddle.
  • the agitator i has a drive 2, by which it can be set in motion.
  • the drive 2 may be formed electrically, pneumatically or hydraulically.
  • the drive 2 is designed in the form of an electric motor.
  • the drive 2 of the bionic agitator i depends on the viscosity and the amount of fluid that has to be agitated respectively mixed and after the objective.
  • the drive 2 is coupled to a transmission 3, which in turn drives a main shaft 4 of the agitator 1, which is connected to a lower gear ratio 5 of the agitator 1, s. in particular Fig. 2.
  • a gear ratio used depends on the particular fluid and the objective. Depending on requirements, the gear ratio is used with slow to fast running properties. The gear ratio is also matched to the particular drive 2 used to achieve an energy-efficient and gentle mixing of the respective fluid.
  • the main shaft 4 is stored several times. This multiple storage allows a relatively smooth rotation about its axis of rotation 6. Furthermore, the multiple storage, since the main shaft 4 carries the whole weight of the agitator 1, an improved
  • a precise fit of the connection from the transmission 3 to the main shaft 4 is made by means of a feather key 7.
  • a mounting plate 8 is provided for mounting the bionic agitator i.
  • the mounting plate 8 can be connected by means of highly efficient screws, gaskets and bearings with the device which is intended for assembly and which may consist of wood, concrete, stone, plastic or metal.
  • the mounting plate 8 for example, on a non-illustrated lid of a non-illustrated closed space in which the fluid to be stirred is attached.
  • the mounting plate 8 is fixedly connected to a guide tube 9, inside which the main shaft 4 extends to the lower gear 5, which in a lower
  • the guide tube 9 may take other forms than a tube and the material may vary again here. The important thing is that it is so tight that the fluid does not get inside.
  • the transmission housing 10 In the transmission housing 10 is the end facing away from the drive 2 formed end 12 of the main shaft 4, which is connected to the transmission housing 10 via a bearing bracket 13. By the rotation of the main shaft 4 is also the
  • Translation housing 10 set in rotation, so that the entire lower part of the bionic agitator 1 rotates about the axis of rotation 6 of the main shaft 4.
  • bevel gears 14 are added, which mark a drive 2 facing trained end of paddle shafts 15.
  • one paddle shaft 15 each has a bevel gear 14.
  • the bevel gears 14 are, as can be seen in particular in Fig. 2, via a drive gear 16 which is rotatably connected to the main shaft 4, with each other in operative connection.
  • the bevel gears 14 are driven by the conical drive gear 16 of the main shaft 4. Due to the compound, i. rotationally fixed connection of the bevel gears 14 with their respective associated paddle shaft 15, the paddle shafts 15 are set in rotation.
  • the trained by the bevel gears 14 and the drive gear 16 drive the paddle shafts 15 in the transmission housing 10 may also be made by means of a toothed belt drive, rotary joint drive, belt drive, chain drive, magnets and others.
  • the transmission housing 10 is sealed so far that no fluid gets inside and that the flow generated in the fluid is not affected by the size and shape of the transmission housing 10.
  • each second guide tube 18 comprises a paddle shaft 15 at least partially.
  • the paddle shafts 15 are received in their respective associated second guide tubes 18 and are stored multiple times. At the same time they are sealed several times, so that no fluid can penetrate into the interior of the transmission case 10. At this It should be noted that said seals may be in the form of suitable rubber seals or metal seals.
  • Stabilization tubes 23 of the paddles 20 can be mounted quickly and upon movement of the paddle 20, the connection between the paddle shaft 15 and the respective
  • Stabilizing tube 23 does not slip or is not solved.
  • a first radial distance of the paddle shaft axes 28 relative to the axis of rotation 6 at the lower end 21 is greater than a second end of the paddle shaft axes 28 facing the main shaft 4 on the axis of rotation 6 Paddle shafts 15, in particular to the
  • the stabilizing tubes 23 are mounted on the paddle shafts 15 with the holding plates 24, which are provided with notches for the further keyways 22, not shown. This attachment can also be made by fasteners, bolts and others
  • the stabilizing tubes 23 of the paddles 20 serve as supports of the paddles 20, they give the respective paddle 20 an additional stability and also prevent a
  • the paddles 20 are provided with metal angles 26 for reinforcement and flow enhancement of the paddles 20. Also paddle edges 27 of the paddle 20 are turned over to also improve the flow behavior of the paddle 20. Shape, in other words outer contours, and size of the paddle 20 depends on the fluid and the amount of fluid that needs to be circulated. The following shapes are used for the paddle 20: round, oval, triangle, trapezoid, rhombus, rhombus, parallelogram, square, rectangle, quadrangle and natural forms from the animal kingdom and nature. At the same time, the paddle 20 can be bent or deformed if this serves for the stability of the paddles 20 and / or positively influences the flow behavior of the fluid.
  • the paddle 20 is as shown in Figures 1, 2, 4 and 6, formed flat or plate-shaped.
  • the paddle shafts 15 with their shaft axes 28 and in the axial extension of the paddles 20 with their coaxial Paddelachsen 29 are positioned at a first angle ⁇ of 20 ° to 40 0 to the main shaft 4, so that an ideal flow behavior of the fluid is generated.
  • the paddles 20 are to be mounted on the paddle shafts 15 such that the paddle faces 30 are ß of 90 0 to each other at a second angle, such as in particular Fig. 6 can be removed, so that an ideal flow behavior of the fluid is generated.
  • a first sectional plane Ei of a paddle surface 30 and a second sectional plane E2 of the other paddle surface 30 are shown. It follows that the paddle surfaces 30 are arranged at a second angle ⁇ with a value of 90 0 to each other.
  • Components of the fluid are completely mixed and the fluid is thus maximally homogeneous.
  • Movement means that much less energy must be expended to keep the fluid in motion, as is the case with conventional agitators.
  • Another advantage of this type of stirring is that possible in the fluid contained solids do not wrap around the paddle 20 or compounds, that is, the paddle shafts 15, the holding plates 24 and the stabilizing tubes 23.
  • FIGS 3 and 5 are for improved clarity.
  • the agitator 1 is in various sizes and designs for a variety of applications in which fluids are circulated or mixed, manufactured and offered.
  • these may be agricultural operations (such as biogas plants with and without gas hoods, slurry tanks, milk cooling, etc.), industry (such as
  • the bionic agitator can be made of any type of wood, plastic, carbon, metal and other existing materials.
  • the connections, in particular the paddle shafts 15, the holding plates 24 and the stabilizing tubes 23, which connect the components of the bionic agitator are always dependent on the type and
  • the compounds can be screwed, glued, plugged or riveted.
  • the bionic agitator 1 relates to the stirring in different areas, such as stirring in biogas plants with and without gas hoods, the agitation of manure storage in farms, stirring in sewage treatment plants in communities, municipalities and cities, stirring in

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Rührwerk zum Mischen von Fluiden mit unterschiedlichen Viskositäten, wobei das Rührwerk (i) ein bionisches Rührwerk ist, mit einer Hauptwelle (4) mit einer Drehachse (6) und mit Paddeln (20), welche mit der Hauptwelle (4) verbunden sind, wobei die Paddel (20) jeweils eine Paddelwelle (15) mit einer Paddelwellenachse (28) aufweisen, und wobei die Paddelwellenachsen (28) zur Drehachse (6) einen ersten Winkel (a) aufweisen, welcher einen Wert zwischen 20° und 40° besitzt, und wobei die Paddel (20) mit ihren Paddelflächen (30) in einem zweiten Winkel (ß) von 90° zueinander angeordnet sind, und wobei die Paddel (20) im Betrieb des Rührwerks (1) eine erste Rotation um die Hauptwelle (4) und eine zweite Rotation um die jeweilige Paddelwellenachse (28) aufweisen. Erfindungsgemäß ist ein bezogen auf die Drehachse (6) radialer erster Abstand der Paddelwellenachsen (28) an einem unteren Ende (21) der Paddelwellen (15), welches von der Hauptwelle (4) abgewandt ausgebildet ist, größer als ein bezogen auf die Drehachse (6) zweiter Abstand der Paddelwellenachsen (28) an einem der Hauptwelle (4) zugewandt ausgebildeten oberen Ende der Paddelwellen (15).

Description

Rührwerk zum Mischen von Fluiden
Die Erfindung betrifft ein Rührwerk zum Mischen von Fluiden mit unterschiedlichen Viskositäten nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs i.
Rührwerke zum Rühren bzw. Durchmischen von Fluiden sind bekannt. Zum Rühren bzw. Durchmischen des Fluids werden Propeller bzw. Abwandlungen eines Propellers eingesetzt, die als Rührwerke bezeichnet werden. Unter Propeller bzw. den Abwandlungen ist eine Vorrichtung zu verstehen, die aus zwei oder mehreren in gleichmäßigen
Abständen um eine Welle angeordneten Blättern bzw. Flügel besteht. Der Propeller durchmischt Fluide, indem die Blätter bzw. Flügel sich um die Welle drehen.
Rührwerke mit Propeller werden zur Durchmischung unterschiedlicher Fluide genutzt. So geht aus der Patentschrift CH 690836 A5 ein Rührwerk zum Rühren eines Teiges hervor, die Anbringung von weiteren Elementen an den Flügeln bzw. Blätter, um das erzeugte Strömungsverhalten zu beeinflussen.
Dem Gebrauchsmuster AT 007987 Ui ist ein Rührwerk für Biomasse, Klärschlamm oder Ähnlichem zu entnehmen, dessen Propellerachse bzw. dessen Antriebswelle gegenüber der Horizontalen in unterschiedlichen Winkeln geneigt ist, um eine bessere räumliche Durchmischung des Fluids zu erreichen.
Ein verschiebbarer Propeller eines Rührwerks, welcher entlang seiner Antriebsachse längsverschiebbar ist, kann dem Gebrauchsmuster DE 20 2008 015 990 Ui entnommen werden. Ein Propeller, welcher mit seiner Antriebsachse geneigt werden kann, ist in der Patentschrift DE 19756 485 C2 offenbart.
Aus der Offenlegungsschrift DE 10 2010 002461 Ai ist ein Rührwerk bekannt, welches durch einen Mantel mit mehreren Öffnungen umschlossen ist, so dass das Fluid durch den Kanal gezogen bzw. gedrückt wird und dadurch eine Bewegung erzeugt wird. Neben der Verwendung von unterschiedlichen Ausprägungen des Propellers, gibt es noch andere Formen, die verwendet wurden, um Fluide zu durchmischen, wie der DE 91 02 832 Ui, DE 20 2011 052 408 Ui, DE 20 2011 107 055 Ui, der DE 6 910 714 T2 oder der DE 88 11 813 Ui entnommen werden kann.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es ein eine verbesserte Durchmischung der Fluide herbeiführendes Rührwerk bereitzustellen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Rührwerk zum Mischen von Fluiden mit den Merkmalen das Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen mit zweckmäßigen und nicht-trivialen Weiterbildungen der Erfindung sind in den jeweiligen Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Rührwerk zum Mischen von Fluiden mit unterschiedlichen Viskositäten, wobei das Rührwerk ein bionisches Rührwerk ist, umfasst eine Hauptwelle mit einer Drehachse und Paddel. Die Paddel sind mit der Hauptwelle verbunden, wobei die Paddel jeweils eine Paddelwelle mit einer Paddelwellenachse aufweisen. Die
Paddelwellenachsen weisen zur Drehachse einen ersten Winkel auf, welcher einen Wert zwischen 20° und 400 besitzt. Die Paddel sind mit ihren Paddelflächen in einem zweiten Winkel von 900 zueinander angeordnet. Im Betrieb des Rührwerks weisen die Paddel eine erste Rotation um die Hauptwelle und eine zweite Rotation um die jeweilige
Paddelwellenachse auf. Ein bezogen auf die Drehachse radialer erster Abstand der Paddelwellenachsen an einem unteren Ende der Paddelwellen, welches von der
Hauptwelle abgewandt ausgebildet ist, ist größer als ein, bezogen auf die Drehachse, radialer zweiter Abstand der Paddelwellenachsen an einem der Hauptwelle zugewandt ausgebildeten oberen Ende der Paddelwellen. Der Vorteil ist eine Schrägstellung der Paddel in einem von der Hauptwelle abgewandt ausgebildeten Bereich der Paddel nach Außen, so dass eine verbesserte Strömung im Fluid erzielt werden kann.
Aus dem Stand der Technik ist eine Schrägstellung der Paddel im von der Hauptwelle abgewandt ausgebildeten Bereich der Paddel nach Innen, also eine der Drehachse zugewandt ausgebildete Stellung der Paddel bekannt. Bei gleicher Gestalt der Paddel führt die erfindungsgemäße Stellung der Paddel zu einem wesentlich größeren Umfangsradius aufgrund der nach Außen gerichteten Paddel, wodurch ein ebenfalls vergrößerter Strömungsradius erzielbar ist, der schließlich zu einer verbesserten Strömung des Fluids und damit zu einer verbesserten Durchmischung des Fluids führt.
In einer Ausgestaltung ist die erste Rotation durch eine zwischen der Hauptwelle und den Paddel ausgebildete drehfeste Verbindung auf die Paddel übertragbar, und die zweite Rotation ist durch ein Wälzkörpergetriebe auf die Paddel übertragbar, wobei das
Wälzkörpergetriebe zwischen der Hauptwelle und den Paddel ausgebildet ist.
Bevorzugt ist die drehfeste Verbindung mit Hilfe von die Paddelwellen drehbar aufnehmenden zweiten Führungsrohren ausgebildet, welche drehfest mit der Hauptwelle verbunden sind.
Besonders bevorzugt sind zur Ausbildung der drehfesten Verbindung die zweiten Führungsrohre drehfest an einem Gehäuse aufgenommen, welches drehfest mit der Hauptwelle verbunden ist. Somit besteht die Möglichkeit die Führungsrohre am Gehäuse zu fixieren.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rührwerks weist das
Wälzkörpergetriebe Zahnräder auf. Mit Hilfe der Zahnräder lassen sich bevorzugt große Kräfte übertragen.
Bevorzugt sind die Zahnräder in Form von Kegelrädern ausgebildet, sodass auf einfache Weise eine Schrägstellung der Paddelwellenachse zur Drehachse erzielt werden kann.
In einer weiteren Ausgestaltung ist das Wälzkörpergetriebe in einem
Übersetzungsgehäuse aufgenommen, wodurch ein Eindringen des Fluids verhindert und mittels Dichtungen am Übersetzungsgehäuse vollständig verhindert werden kann.
Bevorzugt weisen die Paddelwellen Stabilisierungsrohre auf, welche Halteplatten aufweisen, und wobei die Stabilisierungsrohre mit Einkerbungen für weitere Passfedern der Paddelwellen ausgestaltet sind. Somit ist eine schnelle und passgenaue Montage möglich und die Paddel geraten während dem Betrieb nicht aus den vorgesehenen Winkeln bzw. nicht aus ihren vorgesehenen Positionen. Diese Befestigung kann auch durch Verschlüsse, Bolzen und andere mechanische Verschraubungsarten vorgenommen werden. In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rührwerks weisen die Paddelwellen an einem von dem Paddel abgewandt ausgebildeten Ende Passfedern für den Anschluss an Stabilisierungsrohre auf, wobei Halterungen der Paddel vorgesehen sind. Dadurch ist sichergestellt, dass die Stabilisierungsrohre der Paddel schnell montiert werden können und bei Bewegung der Paddel die Verbindung zwischen den Paddelwellen und den Stabilisierungsrohren der Paddel nicht verrutschen. Alternativ können aber alle möglichen Verschlüsse, Bolzen und mechanische Verschraubungen verwendet werden.
In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Rührwerks sind die Paddelwellen in zweiten Führungsrohren drehbar aufgenommen, wobei sie über Verstärkungen mit einem Übersetzungsgehäuse einer unteren Übersetzung verbunden sind, und wobei sie gegenüber dem Übersetzungsgehäuse mehrfach gelagert und abgedichtet sind. Der Vorteil ist, dass mit Hilfe der zweiten Führungsrohre eine verbesserte Stabilität und ein ruhiges Rührverhalten ausgebildet ist und gleichzeitig das Eindringen des Fluids in das Innere des unteren Übersetzungsgehäuses verhindert ist.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung. Die vorstehend in der Beschreibung genannten Merkmale und
Merkmalskombinationen sowie die nachfolgend in der Figurenbeschreibung genannten und/oder in den Figuren alleine gezeigten Merkmale und Merkmalskombinationen sind nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen
Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Gleichen oder funktionsgleichen Elementen sind identische Bezugszeichen zugeordnet. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist es möglich, dass die Elemente nicht in allen Figuren mit ihrem Bezugszeichen versehen sind, ohne jedoch ihre Zuordnung zu verlieren. Es zeigen:
Fig. i in einer perspektivischen Darstellung ein erfindungsgemäßes Rührwerk mit
einem Antrieb,
Fig. 2 in einem Schnitt eine untere Übersetzung des Rührwerks gem. Fig. i, Fig. 3 in einer perspektivischen Ansicht die untere Übersetzung gem. Fig. 2,
Fig. 4 in einer perspektivischen Ansicht Paddel des Rührwerks gem. Fig. i,
Fig. 5 in einem Teilschnitt die untere Übersetzung mit Paddel, und
Fig. 6 in einer Draufsicht die untere Übersetzung mit Paddel.
Ein erfindungsgemäßes Rührwerk i zum Mischen von Fluiden, insbesondere ein bionisches Rührwerk, ist gem. Fig. i aufgebaut. Das Rührwerk i weist einen Antrieb 2 auf, durch welchen es in Bewegung gesetzt werden kann. Der Antrieb 2 kann elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch ausgebildet sein. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Antrieb 2 in Form eines Elektromotors ausgebildet.
Alternativ kann auch Wasser oder ein Dampf-, Otto- oder anders gearteter
Verbrennungsmotor eingesetzt werden. Der Antrieb 2 des bionischen Rührwerks i richtet sich nach der Viskosität und der Menge des Fluids, das bewegt respektive durchmischt werden muss sowie nach der Zielsetzung.
Der Antrieb 2 ist mit einem Getriebe 3 gekoppelt, das wiederum eine Hauptwelle 4 des Rührwerks 1 antreibt, welche mit einer unteren Übersetzung 5 des Rührwerks 1 verbunden ist, s. insbesondere Fig. 2. Eine verwendete Getriebeübersetzung hängt von dem jeweiligen Fluid und der Zielsetzung ab. Je nach Anforderung wird die Getriebeübersetzung mit langsam bis schnell laufenden Eigenschaften eingesetzt. Die Getriebeübersetzung wird zudem auf den jeweils verwendeten Antrieb 2 abgestimmt, um eine energieeffiziente und schonende Durchmischung des jeweiligen Fluids zu erreichen.
Die Hauptwelle 4 ist mehrfach gelagert. Diese Mehrfachlagerung ermöglicht eine relativ reibungslose Rotation um ihre Drehachse 6. Des Weiteren dient die Mehrfachlagerung, da die Hauptwelle 4 das ganze Gewicht des Rührwerks 1 trägt, einer verbesserten
Gewichtsverteilung auf die einzelnen Lager.
Eine genaue Passung der Verbindung vom Getriebe 3 zur Hauptwelle 4 wird mittels einer Passfeder 7 vorgenommen. Zur Montage des bionischen Rührwerks i ist eine Montageplatte 8 vorgesehen. Die Montageplatte 8 kann mittels hocheffizienten Schrauben, Dichtungen und Lagern mit der Vorrichtung, die zur Montage vorgesehen ist und die aus Holz, Beton, Stein, Kunststoff oder Metall bestehen kann, verbunden werden.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Montageplatte 8 beispielsweise auf einen nicht näher dargestellten Deckel eines nicht näher dargestellten geschlossenen Raums, in dem sich das zu rührende Fluid befindet, angebracht. Durch diese Verbindung des bionischen Rührwerks i mit dem Deckel wird erstens eine Stabilität des bionischen Rührwerks i erzielt und zweitens verhindert, dass das Fluid austreten bzw. unerwünschtes Fluid in den Raum, in dem das Fluid gerührt wird, eintreten kann. Je nach Beschaffenheit des Deckels und des Fluids werden unterschiedliche Dichtungen und unterschiedliche
Befestigungsvorrichtungen verwendet. Diese Bauweise ermöglicht einen schnellen Austausch der jeweiligen Komponenten und ermöglicht eine schnelle Inbetriebnahme des bionischen Rührwerks i beim Aufbau, der Wartung oder nach einer Reparatur.
Die Montageplatte 8 ist fest mit einem Führungsrohr 9 verbunden, in dessen Inneren die Hauptwelle 4 zur unteren Übersetzung 5 verläuft, welche in einem unteren
Übersetzungsgehäuse 10 aufgenommen ist. Das Führungsrohr 9 kann auch andere Formen als ein Rohr annehmen und das Material kann auch hier wieder variieren. Wichtig ist lediglich, dass es soweit dicht ist, dass das Fluid nicht ins Innere gelangt.
Am unteren Ende des Führungsrohrs 9, welches der unteren Übersetzung 5 zugewandt positioniert ist, ist dieses mit einem Anschluss 11 mit der unteren Übersetzung 5 gekoppelt, die drehbar ist. Auch hier gilt wieder, dass die Verbindung soweit dicht sein muss, dass kein Fluid ins Innere gelangt und dass das untere Übersetzungsgehäuse 10 drehbar ist. Beide Anforderungen werden durch unterschiedliche Dichtungen und Lagerungen erreicht.
In dem Übersetzungsgehäuse 10 befindet sich das vom Antrieb 2 abgewandt ausgebildete Ende 12 der Hauptwelle 4, die mit dem Übersetzungsgehäuse 10 über eine gelagerte Halterung 13 verbunden ist. Durch die Rotation der Hauptwelle 4 wird auch das
Übersetzungsgehäuse 10 in Rotation versetzt, so dass sich der gesamte untere Teil des bionischen Rührwerks 1 um die Drehachse 6 der Hauptwelle 4 dreht. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Hauptwelle 4 drehfest mit dem Übersetzungsgehäuse 10 verbunden ist.
Im Übersetzungsgehäuse 10 sind Kegelräder 14 aufgenommen, die ein dem Antrieb 2 zugewandt ausgebildetes Ende von Paddelwellen 15 markieren. Wie Fig. 2 entnommen werden kann, weist je eine Paddelwelle 15 ein Kegelrad 14 auf. Die Kegelräder 14 stehen, wie insbesondere in Fig. 2 erkennbar, über ein Antriebszahnrad 16, welches drehfest mit der Hauptwelle 4 verbunden ist, miteinander in Wirkverbindung. Somit ist ein
Wälzkörpergetriebe ausgebildet.
Die Kegelräder 14 werden vom kegelförmigen Antriebszahnrad 16 der Hauptwelle 4 angetrieben. Aufgrund der Verbindung, d.h. drehfesten Verbindung der Kegelräder 14 mit der ihnen jeweils zugeordneten Paddelwelle 15, werden die Paddelwellen 15 in Rotation versetzt.
Der durch die Kegelräder 14 und dem Antriebszahnrad 16 ausgebildeter Antrieb der Paddelwellen 15 im Übersetzungsgehäuse 10 kann auch mittels eines Zahnriemenantrieb, Drehgelenkantrieb, Riemenantrieb, Kettenantrieb, Magneten und anderen hergestellt sein.
Wichtig ist, dass das Übersetzungsgehäuse 10 soweit abgedichtet ist, dass kein Fluid ins Innere gelangt und das die im Fluid erzeugte Strömung nicht durch die Größe und Form des Übersetzungsgehäuses 10 beeinträchtigt wird.
An einer Unterseite 17 des Übersetzungsgehäuses 10, welche vom Antrieb 2 abgewandt ausgebildet ist, sind zweite Führungsrohre 18 der Paddelwellen 15 ausgebildet, wobei je ein zweites Führungsrohr 18 eine Paddelwelle 15 zumindest teilweise umfasst.
Mittels Verstärkungen 19, welche an der Unterseite 17 ausgebildet sind, sind die zweiten Führungsrohre 18 an dem Übersetzungsgehäuse 10 befestigt. Diese Verstärkungen 19 sorgen für eine größerer Stabilität und eine ruhige und gleichmäßige Bewegung von an den Paddelwellen 15 befestigten Paddel 20. Wie insbesondere Fig. 1 entnommen werden kann, weist je eine Paddelwelle 15 ein Paddel 20 auf.
Die Paddelwellen 15 sind in den ihnen jeweils zugeordneten zweiten Führungsrohren 18 aufgenommen und sind mehrfach gelagert. Gleichzeitig sind sie mehrfach abgedichtet, damit kein Fluid in das Innere des Übersetzungsgehäuses 10 eindringen kann. An dieser Stelle sei erwähnt, dass die genannten Abdichtungen in Form von geeigneten Gummidichtungen oder Metalldichtungen ausgebildet sein können. Hierbei ist
insbesondere das zu durchmischende Fluid zu berücksichtigen, und zu beachten, inwieweit eine korrosive und/oder fressende Neigung des Fluids gegenüber dem Material der eingesetzten Dichtungen besteht.
An einem unteren Ende 21 der Paddelwellen 15, welche vom Übersetzungsgehäuse 10 bzw. von der Hauptwelle 4 abgewandt ausgebildet ist, sind diese mit weiteren Passfedern 22 für den Anschluss an Stabilisierungsrohre 23 und Halterungen in Form von Halteplatten 24 der Paddel 20 versehen. Die weiteren Passfedern 22 sorgen dafür, dass die
Stabilisierungsrohre 23 der Paddel 20 schnell montiert werden können und bei Bewegung der Paddel 20 die Verbindung zwischen der Paddelwelle 15 und dem jeweiligen
Stabilisierungsrohr 23 nicht verrutscht bzw. nicht gelöst wird.
Wie insbesondere Fig. 2 zu entnehmen ist, ist ein bezogen auf die Drehachse 6 radialer erster Abstand der Paddelwellenachsen 28 an dem unteren Ende 21 größer als ein bezogen auf die Drehachse 6 zweiter Abstand der Paddelwellenachsen 28 an einem der Hauptwelle 4 zugewandt ausgebildeten oberen Ende der Paddelwellen 15, insbesondere an den
Kegelrädern 14.
Die Stabilisierungsrohre 23 sind mit den Halteplatten 24, die mit nicht näher dargestellten Einkerbungen für die weitere Passfedern 22 versehen sind, an die Paddelwellen 15 montiert. Diese Befestigung kann auch durch Verschlüsse, Bolzen und andere
mechanische Verschraubungsarten vorgenommen werden.
Die Stabilisierungsrohre 23 der Paddel 20 dienen als Halterungen der Paddel 20, sie geben dem jeweiligen Paddel 20 eine zusätzliche Stabilität und verhindern zudem eine
Verdrehung von Paddelaußenflächen 25 der Paddel 20. Mit anderen Worten bedeutet dies, dass die Stabilisierungsrohre 23 die Paddel 20 in ihrer Position relativ zueinander und relativ zur Hauptwelle 4 stabilisieren, so dass eine Depositionierung verhindert wird und Winkel bzw. Winkellagen, wie unten erläutert wird, erhalten bleiben.
Die Paddel 20 sind mit Metallwinkel 26 zur Verstärkung und Strömungsbesserung der Paddel 20 versehen. Auch sind Paddelränder 27 der Paddel 20 umgeschlagen, um ebenfalls das Strömungsverhalten der Paddel 20 zu verbessern. Form, mit anderen Worten Außenkonturen, und Größe der Paddel 20 richten sich nach dem Fluid sowie der Menge des Fluids, das umgewälzt werden muss. Zum Einsatz kommen folgende Formen für die Paddel 20: Rund, Oval, Dreieck, Trapez, Raute, Rhombus, Parallelogramm, Quadrat, Rechteck, Viereck und natürliche Formen aus dem Tierreich und der Natur. Gleichzeitig kann das Paddel 20 gebogen oder verformt werden, wenn dies der Stabilität der Paddel 20 dient und/oder das Strömungsverhalten des Fluids positiv beeinflusst. Das Paddel 20 ist wie in den Figuren 1, 2, 4 und 6 dargestellt, flächig bzw. plattenförmig ausgebildet.
Die Paddelwellen 15 mit ihren Wellenachsen 28 und in axialer Verlängerung die Paddel 20 mit ihren koaxialen Paddelachsen 29 sind in einem ersten Winkel α von 20° bis 400 zur Hauptwelle 4 positioniert, damit ein ideales Strömungsverhalten des Fluids erzeugt wird.
Die Paddel 20 sind so an den Paddelwellen 15 anzubringen, dass die Paddelflächen 30 in einem zweiten Winkel ß von 900 zueinander stehen, wie insbesondere Fig. 6 entnommen werden kann, damit ein ideales Strömungsverhalten des Fluids erzeugt wird. Zum besseren Verständnis sind eine erste Schnittebene Ei der einen Paddelfläche 30 und eine zweite Schnittebene E2 der anderen Paddelfläche 30 eingezeichnet. Daraus geht hervor, dass die Paddelflächen 30 im zweiten Winkel ß mit einem Wert von 900 zueinander angeordnet sind.
Durch die Drehungen der Paddel 20, das heißt durch eine erste Rotation der Paddel 20 um die Drehachse 6 und durch eine zweite Rotation der jeweiligen Paddel 20 um die ihnen zugeordnete Paddelwellenachse 28, wird das Fluid von den Paddels 20 vor sich hergeschoben beziehungsweise verdrängt. Die dadurch erzeugte Bewegung sorgt dafür, dass das Fluids um 3600 verschoben wird, was wiederum zur Folge hat, dass die
Bestandteile des Fluids vollständig durchmischt werden und das Fluid so maximal homogen wird.
Bei dieser Bewegung des Fluids werden Turbulenzen soweit als möglich reduziert und Scherkräfte vermieden. Dadurch ist eine wesentlich bessere Durchmischung des Fluids realisiert. Gleichzeitig hat die Bewegung der Paddel 20 und die im Fluid erzeugte
Bewegung zur Folge, dass wesentlich weniger Energie aufgewendet werden muss, um das Fluid in Bewegung zu halten, als dies bei herkömmlichen Rührwerken der Fall ist. Ein weiterer Vorteil dieser Art des Rührens besteht darin, dass mögliche in dem Fluid enthaltenen Feststoffe sich nicht um die Paddel 20 oder Verbindungen, das heißt die Paddelwellen 15, die Halteplatten 24 und die Stabilisierungsrohre 23, wickeln.
Die Figuren 3 und 5 dienen der verbesserten Anschaulichkeit.
Das Rührwerk 1 ist in verschiedensten Größen und Ausführungen für die verschiedensten Einsätze, in denen Fluide umgewälzt bzw. durchmischt werden, gefertigt und angeboten. Beispielsweise kann es sich hierbei um Einsätze in der Landwirtschaft (wie Biogasanlagen mit und ohne Gashauben, Güllekasten, Milchkühlung, etc.), der Industrie (wie
Emulsionsbecken, Rührtechniken in Laboren, etc.), der Lebensmittelindustrie (wie Limonaden- und Fruchtsafthersteller, Molkereien, Brauereien, etc.), in Gemeinden und Kommunen (Kläranlagen, Trinkwasseraufbereitung, stehenden Gewässern, etc.) und noch vielem mehr handeln.
Das bionische Rührwerk kann aus jeglichen Holz-, Kunststoff-, Karbon-, Metallarten und aus anderen bestehenden Materialien gefertigt werden. Die Verbindungen, insbesondere die Paddelwellen 15, die Halteplatten 24 und die Stabilisierungsrohre 23, welche die Bauteile des bionischen Rührwerks verbinden, sind immer abhängig von Art und
Beschaffenheit des Materials, aus dem das Rührwerk gebaut wird. Dementsprechend können die Verbindungen geschraubt, geklebt, gesteckt, oder vernietet sein.
Das erfindungsgemäße bionischen Rührwerks 1 betrifft das Rühren in unterschiedlichen Bereichen, wie beispielsweise das Rühren in Biogasanlagen mit und ohne Gashauben, das Rühren von Güllelager in Landwirtschaftlichen Betrieben, das Rühren in Klär- und Abwasseranlagen bei Kommunen, Gemeinden und Städte, das Rühren in
Wasseraufbereitungsanlagen, das Rühren in Labors, das Rühren in der
Lebensmittelindustrie, das Rühren in der Metallindustrie, das Rühren in der
Chemieindustrie, das Umwälzen von Luft in Wohnhäuser und Wohnanlagen, das
Umwälzen von Luft in Klimatisierten und beheizten Räumen, das Umwälzen von Luft in Gärtnereien, das Umwälzen von Luft in Gewerbe- und Industrieanlagen, auf jede
Ausrichtung des Rührwerks in der horizontalen wie vertikalen Lage, auf jede Montageart, auf jede Ausgestaltung des Rührwerks hinsichtlich der Größe und des verwendeten Materials, auf jedes beschriebene Rührwerk, dass in Art des verwendeten Antriebs, der Übersetzungen, der Dichtungen und der Verbindungen von dem beschriebenen abweicht, ansonsten jedoch die gleiche Zielsetzung wie das beschrieben bionische Rührwerk 1 hat.

Claims

Patentansprüche
Rührwerk zum Mischen von Fluiden mit unterschiedlichen Viskositäten, wobei das Rührwerk (i) ein bionisches Rührwerk ist, mit einer Hauptwelle (4) mit einer Drehachse (6) und mit Paddeln (20), welche mit der Hauptwelle (4) verbunden sind, wobei die Paddel (20) jeweils eine Paddelwelle (15) mit einer Paddelwellenachse (28) aufweisen, und wobei die Paddelwellenachsen (28) zur Drehachse (6) einen ersten Winkel (a) aufweisen, welcher einen Wert zwischen 20° und 400 besitzt, und wobei die Paddel (20) mit ihren Paddelflächen (30) in einem zweiten Winkel (ß) von 900 zueinander angeordnet sind, und wobei die Paddel (20) im Betrieb des Rührwerks (1) eine erste Rotation um die Hauptwelle (4) und eine zweite Rotation um die jeweilige Paddelwellenachse (28) aufweisen,
dadurch gekennzeichnet, dass
ein bezogen auf die Drehachse (6) radialer erster Abstand der Paddelwellenachsen (28) an einem unteren Ende (21) der Paddelwellen (15), welches von der Hauptwelle (4) abgewandt ausgebildet ist, größer ist als ein bezogen auf die Drehachse (6) radialer zweiter Abstand der Paddelwellenachsen (28) an einem der Hauptwelle (4) zugewandt ausgebildeten oberen Ende der Paddelwellen (15).
Rührwerk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, dass
die erste Rotation durch eine zwischen der Hauptwelle (4) und den Paddel (20) ausgebildete drehfeste Verbindung (10, 18) auf die Paddel (20) übertragbar ist, und die zweite Rotation durch ein Wälzkörpergetriebe (14, 16) auf die Paddel (20) übertragbar ist, wobei das Wälzkörpergetriebe (14, 16) zwischen der Hauptwelle (4) und den Paddel (20) ausgebildet ist.
Rührwerk nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, dass
die drehfeste Verbindung (10, 18) mit Hilfe von die Paddelwellen (15) drehbar aufnehmenden zweiten Führungsrohren (18) ausgebildet ist, welche drehfest mit der Hauptwelle (4) verbunden sind.
4. Rührwerk nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet, dass
zur Ausbildung der drehfesten Verbindung (10, 18) die zweiten Führungsrohre (18) drehfest an einem Gehäuse (10) aufgenommen sind, welches drehfest mit der Hauptwelle (4) verbunden ist.
5. Rührwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Wälzkörpergetriebe (14, 16) Zahnräder (14, 16) aufweist.
6. Rührwerk nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Zahnräder (14, 16) Kegelräder sind.
7. Rührwerk nach einem der Ansprüche 2 bis 6,
dadurch gekennzeichnet, dass
das Wälzkörpergetriebe (14, 16) in einem Übersetzungsgehäuse (10) aufgenommen ist.
8. Rührwerk nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Paddelwellen (15) Stabilisierungsrohre (23) aufweisen, welche Halterungen (24) aufweisen, und wobei die Stabilisierungsrohre (23) mit Einkerbungen für weitere Passfedern (22) der Paddelwellen (15) ausgestaltet sind.
9. Rührwerk nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Paddelwellen (15) an einem von dem Paddel (20) abgewandt ausgebildeten Ende Passfedern für den Anschluss an Stabilisierungsrohre (23) aufweisen, und wobei Halterungen (24) der Paddel vorgesehen sind.
10. Rührwerk nach einem der vorherigen Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet, dass die Paddelwellen (15) in zweiten Führungsrohren (18) drehbar aufgenommen sind, wobei sie über Verstärkungen (19) mit einem Übersetzungsgehäuse (10) einer unteren Übersetzung (5) verbunden sind, und wobei sie gegenüber dem
Übersetzungsgehäuse (10) mehrfach gelagert und abgedichtet sind.
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