EP4031271A1 - Rührorganvorrichtung und verfahren zur durchmischung - Google Patents

Rührorganvorrichtung und verfahren zur durchmischung

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Publication number
EP4031271A1
EP4031271A1 EP20774907.8A EP20774907A EP4031271A1 EP 4031271 A1 EP4031271 A1 EP 4031271A1 EP 20774907 A EP20774907 A EP 20774907A EP 4031271 A1 EP4031271 A1 EP 4031271A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
agitator
blade
shaft
stirring
stirrer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP20774907.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Andreas Enz
Wolfgang Keller
Werner Himmelsbach
Wolfgang Last
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
EKATO Ruehr und Mischtechnik GmbH
Original Assignee
EKATO Ruehr und Mischtechnik GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by EKATO Ruehr und Mischtechnik GmbH filed Critical EKATO Ruehr und Mischtechnik GmbH
Publication of EP4031271A1 publication Critical patent/EP4031271A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • B01F27/1123—Stirrers characterised by the configuration of the stirrers with arms, paddles, vanes or blades sickle-shaped, i.e. curved in at least one direction
    • 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
    • B01F27/09—Stirrers characterised by the mounting of the stirrers with respect to the receptacle
    • B01F27/091—Stirrers characterised by the mounting of the stirrers with respect to the receptacle with elements co-operating with receptacle wall or bottom, e.g. for scraping the receptacle wall
    • 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
    • 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
    • B01F27/113—Propeller-shaped stirrers for producing an axial flow, e.g. shaped like a ship or aircraft propeller
    • 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
    • B01F27/80—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis
    • B01F27/808—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis with stirrers driven from the bottom of the receptacle

Definitions

  • the invention relates to a stirring element device according to the preamble of claim 1, a stirring system according to claim 12 and a method according to claim 15.
  • Agitator devices for crystallization systems are known from the prior art, which have several agitator blades, some of which are provided for mixing mixed material and others for removing material deposits and / or encrustations from a bottom surface of a stirred tank.
  • Stirring blades which are provided for removing material deposits and / or encrustations, are arranged in a vicinity of the floor area in order to scrape the material deposits and / or encrustations from the floor area, while stirring blades, which are intended to mix the mixed material, are outside the vicinity are arranged in order to achieve the most central possible mixing of the mixed material.
  • the object of the invention is in particular to provide a device of the generic type with improved properties in terms of construction.
  • the task is solved according to the invention by the features of claims 1 and 15, while advantageous configurations and developments of the invention can be found in the subclaims.
  • the invention is based on an agitator device, in particular for crystallization systems, with an agitator shaft, with at least one first blade element held on the agitator shaft, which is provided to mix at least one mixed material, and with at least one second blade element held on the agitator shaft, wel Ches is provided to keep at least a close range around the agitator shaft free of material deposits and / or encrustations.
  • the stirrer device has at least one stirring blade with a front side and a rear side, which has the first blade element and the second blade element.
  • a cost-efficient and / or compact agitator device can be achieved in particular.
  • additional stirring blades which either perform the function of the first blade telements or providing the function of the second leaf element can be dispensed with.
  • the agitator device is particularly suitable for crystallization systems, since in these there is a natural mixing of the mixed material due to reaction processes within the agitated container and a reduced intermixing of the mixed material can be compensated for by dispensing with agitator blades located outside the vicinity of the bottom surface.
  • the first blade element and the second blade element could form subregions of the stirring blade that are different from one another and advantageously adjoining one another.
  • the second blade element could form a sub-area arranged within the near area around the agitator shaft and / or the first blade element could form a sub-area arranged outside the near area around the agitator shaft.
  • the agitator blade could have a scraping edge within the vicinity of the agitator shaft for scraping off the material deposits and / or encrustations and outside the vicinity of the agitator shaft a mixing surface for mixing the mixed material.
  • the first blade element and the second blade element are preferably designed as a common partial area of the stirring blade, which provides both the function of the first blade element and the function of the second blade element.
  • the common sub-area dissolves material deposits and / or encrustations and at the same time mixes them with the mixed material.
  • a “stirrer device” is to be understood as meaning, in particular, a preferably functional component, in particular a structural and / or functional component, of a stirrer, in particular a mixer and / or a stirrer, in particular for a fluid, but not limited to fluids. It would be conceivable that the agitator device also includes the entire agitator, in particular the entire mixer and / or the entire agitator.
  • the agitator device could have exactly one agitator blade.
  • the agitator device preferably has at least two, particularly preferably exactly two, agitator blades which, when viewed parallel to the agitator shaft, preferably form an agitator ring with n-fold rotational symmetry, where n corresponds to a number of agitator blades.
  • An “agitator shaft” is to be understood in particular as an elongated element to which the agitator blade is attached, preferably by means of a hub, and which defines an axis of rotation of the agitator blade.
  • the agitator shaft protrudes in the Randomzu stood through a bottom surface of a stirred tank in an interior of the Rhakbereheatl age.
  • the agitator shaft has at least one end which is arranged in the inner region of the agitator container.
  • the agitator shaft could emerge from the agitator container on a side of the agitator tank opposite the bottom surface.
  • the agitator shaft is aligned parallel to a direction of gravity, at least in the operating state.
  • a “close range around the agitator shaft” should preferably be understood as a spatial area which, when viewed along the agitator shaft, corresponds to a circle centered around the agitator shaft, the radius of which is at least 20%, particularly advantageously at least 30%, preferably at least 40% and especially preferably corresponds to at least 50% of a diameter of the stirred tank.
  • the proximity around the agitator shaft preferably corresponds to an area swept over by the second blade element, particularly preferably an area swept over by the agitator blade, in the operating state.
  • front side and the rear side prefferably be designed as surfaces that correspond to one another and / or are congruent.
  • the front side and the rear side preferably have different surface areas and / or shapes with respect to one another.
  • Provided is to be understood as meaning in particular specially designed and / or equipped.
  • the fact that an object is provided for a specific function should be understood in particular to mean that the object fulfills and / or executes this specific function in at least one application and / or operating state.
  • “intended” is not to be understood as a mere suitability.
  • the first blade element and the second blade element completely form the stirring blade.
  • a space saving and / or weight saving and / or cost saving and / or a simple Fierstel development of the agitator blade can be achieved.
  • the common sectionbe rich of the first blade element and the second blade element comprises the entire stirring blade.
  • the functions of the first sheet element and the second can advantageously flow through this Blade elements can be combined in a single stirring blade and several separate sub-areas can be dispensed with.
  • the front side in the near area advantageously have a plane perpendicular to the agitator shaft at a cutting angle of at most 60 ° in one and in particular in each plane parallel to the agitator shaft intersects of at most 55 ° and particularly preferably of at most 50 °.
  • the plane running parallel to the agitator shaft preferably intersects the agitator blade in a cross-sectional area of the agitator blade.
  • a “cross-sectional area” of the agitator blade is to be understood as meaning, in particular, an intersection of the agitator blade with the plane running parallel to the agitator shaft, which has a minimal surface area.
  • the plane running parallel to the agitator shaft can be displaced as desired within the close range along a direction of the agitator blade.
  • the plane running perpendicular to the agitator shaft can be displaced as desired along a cutting edge of the front side with the plane running parallel to the agitator shaft.
  • the front side is preferably inclined when viewed along the direction of gravity ent long the direction of rotation.
  • the front side and the rear side are aligned at least substantially parallel to one another.
  • the fact that the front side and the rear side are aligned “at least substantially parallel to one another” should preferably be understood to mean that alignments of at least mutually opposite partial areas of the front side and the rear side differ from one another by an angle of at most 20 °, advantageously at most 15 °, advantageously differ at most 10 ° and preferably at most 5 °.
  • the stirring blade in this embodiment is designed as a band-shaped, preferably plate-shaped element.
  • an element is “plate-shaped” should preferably be understood as meaning that a length and a width of a smallest imaginary square that just barely accommodates the element are at least twice, particularly preferably at least four times, preferably at least six times and particularly preferably at least eight times a height of the smallest imaginary square that is.
  • the front side and the rear side are inclined along the rotating direction when viewed along the agitator shaft. In particular, this can save space and / or save weight and / or save costs. A thickness of the stirring blade can be reduced particularly advantageously.
  • the front side and the rear side converge, advantageously continuously.
  • the front side and the rear side preferably run towards one another in the operating state in the direction of the floor area.
  • an imaginary interior angle between the cut edges of the front and back with the plane with an imaginary lengthening of the cut edges until they meet is at most 80 °, particularly advantageously at most at least 70 ° and preferably at most 60 °.
  • this can increase the stability of the stirring blade.
  • a lower part of the stirring blade, which is exposed to the greatest loads, can be made thicker than an upper part of the stirring blade.
  • a cross-sectional area of the agitator blade any shapes that appear sensible to the person skilled in the art would be conceivable.
  • the stirring blade have an at least substantially triangular cross-sectional area.
  • the fact that a cross-sectional area of the stirring blade essentially corresponds to a shape should preferably be understood to mean that when viewed along a plane running parallel to the stirring shaft and intersecting the stirring blade in a cross-sectional area, at least 80%, preferably at least 90% and preferably 100 % of an area content of the cross-sectional area can be covered by at least one area with the shape which is arranged completely within the cross-sectional area.
  • the front and the back meet in an edge of the stirring blade.
  • the front side and the rear side preferably run separately from one another.
  • the cross-sectional area preferably corresponds to a trapezoid tapering counter to the direction of gravity.
  • a cut edge of a top side of the trapezoid oriented counter to the direction of gravity has a length which is preferably at most 30%, advantageously at most 20% and particularly advantageously at most 10% of the lengths of the cut edges on the front side and Back is.
  • the stirring blade preferably has an underside arranged opposite the top side.
  • the front side, the rear side and the lower side could have cut edges of the same length when viewed.
  • the cut edges of the front, the rear and the underside preferably have different lengths when viewed.
  • the cut edge of the underside particularly preferably has a greater length than the cut edges of the front side and the rear side.
  • an end part of the stirring blade which is aligned along the direction of gravity and which is exposed to particularly high forces in the operating state can be designed with increased robustness.
  • the agitator blade have a front edge which is bent backwards in the radial direction starting from the agitator shaft.
  • the fact that the front edge is "bent backwards in the radial direction from the agitator shaft” should be understood in particular to mean that the front edge has at least one, preferably exactly one, curvature when viewed along the agitator shaft, the front edge starting from the agitator shaft has a direction opposite to the direction of rotation of the stirring blade. It would also be possible for the front edge to be bent forward in the radial direction starting from the agitator shaft.
  • the front edge is advantageously largely, particularly advantageously completely, arranged within the vicinity of the agitator shaft.
  • the second blade element preferably has the leading edge at least for the most part, preferably completely. In particular, a scraping effect of the second leaf element can be further improved in this way.
  • the front edge is bent backwards by at least 30 °, advantageously by at least 50 ° and particularly advantageously by at least 70 °.
  • the front edge be bent backwards by at least 90 °.
  • the stirring blade when viewed along the stirring shaft, has a spiral shape, in particular a logarithmic spiral shape, with at least one revolution.
  • Cross-sectional areas of the stirring blade could be different from one another over a radial extension of the stirring blade.
  • a thickness and / or height of the stirring blade could be inconsistent over the radial extent.
  • cross-sectional areas of the agitator blade are at least substantially constant over at least a large part of a radial extent of the agitator blade.
  • the fact that the cross-sectional areas are “at least essentially constant” is to be understood in this context in particular as meaning that the cross-sectional areas are identical to one another except for tolerances occurring during manufacture. It would be possible for the stirring blade to have at least two separate partial areas in which the cross-sectional areas are at least essentially constant.
  • the stirring blade preferably has a contiguous partial area in which the cross-sectional areas are at least essentially constant.
  • the contiguous partial area is particularly preferably free of end areas of the stirring blade.
  • the stirring blade prefferably has an inner radial end and an outer radial end and to be flat towards both radial ends.
  • the agitator blade have an inner radial end and an outer radial end and be designed to taper towards both radial ends.
  • the stirring blade is preferably attached to a hub via the radial end in its nere.
  • the agitator blade preferably ends in a point towards the outer radial end which, when viewed perpendicular to the front and / or back of the agitator blade, encloses an interior angle of at most 80 °, advantageously at most 65 ° and particularly advantageously at most 50 °.
  • Cross-sectional areas of the stirring blade between the radial ends are preferably constant.
  • a stirring system advantageously a crystallization system, is proposed, with at least one stirring element device and with at least one stirring container in which the stirring element device is arranged and which has a bottom surface.
  • the bottom surface is preferably designed to be rotationally symmetrical.
  • the stirred tank advantageously has at least one side wall which adjoins the bottom surface and which runs parallel to the stirrer shaft.
  • the agitator blade could possibly have a leading edge which runs horizontally independently of the floor area.
  • the stirring blade have a leading edge which, preferably runs parallel to the bottom surface even during a rotation of the stirring blade.
  • the agitator blade is particularly advantageously arranged snugly against the bottom surface, in particular with an at least substantially constant distance between the agitator blade and the bottom surface when viewed along the agitator blade, the distance being at most 5 cm, preferably at most 3 cm and preferably at most 1 cm amounts to.
  • an area swept by the agitator blade in at least one operating state has a diameter which is at least 50%, advantageously at least 60%, of a diameter of the bottom surface.
  • the diameter of the area swept by the stirring blade could be less than 50% of the diameter of the bottom surface.
  • Fig. 1 is a schematic representation of a stirring system with a stirrer device and a stirred tank
  • Fig. 2 is a schematic representation of the stirrer device, on which a stirrer blade and a further stirrer blade of the stirrer device are fastened, in an isometric view
  • Fig. 3 is a schematic representation of the agitator device in a mallli chen view
  • Fig. 4 is a schematic representation of the agitator device in a view from above
  • Fig. 5 is a schematic representation of the agitator device in a wide Ren side view
  • FIG. 6 shows a schematic cross-sectional illustration of the agitator device in the further side view
  • FIG. 8 shows a further exemplary embodiment of a stirrer device, to which a stirrer blade and a further stirrer blade of the stirrer device are attached, in an isometric view,
  • FIG. 9 shows a schematic representation of the agitator device from FIG. 8 in a view looking onto a front side of the hub, FIG.
  • Fig. 10 is a schematic representation of the hub of the further Rlickorganvorrich device in a view along a stirrer shaft of the second Rlickorganvor device
  • FIG. 11 is a schematic representation of the hub of the further Randorganvorrich device in a view looking at an outer radial end of the agitator blade of the hub,
  • Fig. 12 is a schematic representation of a hub of a further Rlickorganvor device, to which a stirring blade and a further stirring blade are attached, in an oblique view,
  • FIG. 13 is a schematic representation of the hub of the further Rlickorganvorrich device in a view looking at a front side of the hub
  • Fig. 14 is a schematic representation of the hub of the further Randorganvorrich device in a view along a stirrer shaft of the further agitator device and
  • Fig. 15 is a schematic representation of the hub of the further Rlickorganvorrich device in a view looking at an outer radial end of the agitator blade.
  • Fig. 15 is a schematic representation of the hub of the further Rlickorganvorrich device in a view looking at an outer radial end of the agitator blade.
  • only one object of multiple existing objects is provided with a reference symbol.
  • FIG. 1 shows part of a stirring system 40a.
  • the stirring system 40a is designed as a crystallization system.
  • the stirring system 40a has a stirring container 42a.
  • the stirred tank 42a is filled with a mixed material 54a.
  • the stirred tank 42a has a bottom surface 44a.
  • the bottom surface 44a is concave when viewed from the inside.
  • the bottom surface 44a is designed to be rotationally symmetrical.
  • the stirring system 40a has a stirring element device 10a.
  • the agitator device 10a is arranged in the Rlickbenzol ter 42a.
  • the agitator device 10a has an agitator shaft 14a.
  • the agitator shaft 14a is guided through a recess 48a in the bottom surface 44a.
  • the agitator shaft 14a has one end 46a.
  • the end 46a is oriented against a direction of gravity 47a.
  • the stirring vessel 42a has a sealing element (not shown) which is arranged in the recess 48a and seals a gap (not shown) between the stirring shaft 14a and the bottom surface 44a.
  • the sealing element could for example have an elastomer and / or a ball bearing.
  • the agitator device 10a has an agitator blade 22a which is attached to the agitator shaft 14a.
  • the agitator device 10a has a further agitator blade 32a, which is also attached to the agitator shaft 14a.
  • the stirring blade 22a and the further stirring blade 32a are attached to a hub 12a of the stirring element device 10a.
  • the stirring blade 22a and the further stirring blade 32a are fastened to the hub 12a by a welding process.
  • the further stirring blade 32a is identical to the stirring blade 22a and is attached to the hub 12a rotated by 180 °.
  • the hub 12a is pushed onto the agitator shaft 14a and fastened to it.
  • Figures 2 to 6 show different views of parts of the agitator device.
  • the stirring blade 22a has the first blade member 16a.
  • the stirring blade 22a has the second blade member 18a.
  • the first blade element 16a and the second blade element 18a completely form the stirring blade 22a.
  • the first blade element 16a and the second blade element 18a are each designed to be identical to the stirring blade 22a.
  • the first blade element 16a and the second blade element 18a are formed by a common partial area which comprises the entire stirring blade 22a.
  • the first sheet member 16a thoroughly mixes the mixed material 54a.
  • the second leaf element 18a holds a proximity area 20a the agitator shaft 14a free of material deposits and incrustations.
  • the stirring blade 22a has a front side 24a.
  • the stirring blade 22a has a rear side 26a.
  • the near area 20a of the agitator shaft 14a corresponds to an area swept over by the agitator blade 22a, as shown in FIG.
  • the area swept by the agitator blade 22a has a diameter which is 50% of a diameter of the bottom surface 44a.
  • the front side 24a of the stirring blade 22a intersects in the near area 20a in a plane A running parallel to the stirring shaft 14a, which is shown in FIG. 4 and was used as the cutting plane in Figure 6, a plane B running perpendicular to the stirring shaft 14a at an intersection angle 28a of approximately 45 °, as shown in FIG. Alternatively, the angle of intersection 28a could be any other value below 60 °.
  • the plane A running parallel to the agitator shaft intersects the agitator blade 22a in a cross-sectional area 30a.
  • the front side 24a and the rear side 26a run towards one another.
  • An imaginary inside angle 50a between the cut edges of the front side 24a and rear side 26a in the sectional view shown in FIG. 6 with an imaginary extension of the cut edges until they meet is approximately 60 °.
  • the interior angle 50a can be any other value below 80 °.
  • the stirring blade 22a has a cross-sectional area 30a as shown in FIG.
  • the cross-sectional area 30a is essentially triangular.
  • the cross-sectional area 30a is designed as a trapezoid.
  • the cross-sectional area 30a is designed to taper counter to the direction of gravity 47a.
  • cross-sectional areas of the agitator blade 22a are identical to the cross-sectional area 30a over a large part of a radial extent of the agitator blade 22a.
  • the stirring blade 22a has an inner radial end 36a, as shown in more detail in FIG.
  • the stirring blade 22a has an outer radial end 38a.
  • the stirring blade 22a is designed to taper towards both radial ends 36a, 38a.
  • the cross-sectional areas of the stirring blade 22a are identical to the cross-sectional area 30a when the cutting plane is shifted perpendicular to the stirring shaft 14a between the radial ends 36a, 38a.
  • the stirring blade 22a ends in a tip 52a toward the outer radial end 38a.
  • the stirring blade 22a has a leading edge 34a.
  • the front edge 34a runs parallel to the bottom surface 44a, as shown in FIG.
  • the front edge 34a always runs parallel to the bottom surface 44a during a rotation of the stirring blade 22a.
  • the front edge 34a is used to scrape off material deposits and incrustations which collect on the bottom surface 44a.
  • FIG. 7 shows a schematic progression diagram of a method for thorough mixing during crystallization with the stirring system 40a.
  • both the mixed material 54a is mixed by means of the agitator blade 22a and the vicinity 20a around the agitator shaft 14a is kept free of material deposits and encrustations.
  • a filling step 100a the mixed material 54a is filled into the stirred container 42a.
  • a mixing step 110a the agitator device 10a is put into the operating state.
  • the mixing step 110a follows the filling step 100a.
  • FIGS. 8 to 15 two further exemplary embodiments of the invention are shown.
  • the following descriptions are essentially limited to the differences between the exemplary embodiments, reference being made to the description of the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 7 with regard to components, features and functions that remain the same.
  • the letter a in the reference symbols of the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 7 is replaced by the letter b in the reference symbols of the exemplary embodiment in FIGS. 8 to 11 and the letter c in the reference symbols in the exemplary embodiment in FIGS. 12 to 15.
  • components with the same designation in particular with regard to components with the same reference symbols, reference can in principle also be made to the drawings and / or the description of the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 7.
  • a front side 24c and a rear side 26c of a stirring blade 22c of the stirring element device 10c are aligned parallel to one another.
  • the front side 24c and the rear side 26c could also be aligned so as to taper towards one another.
  • the stirring blade 22c could have an at least substantially triangular cross section exhibit.
  • the stirring blade 22c has a leading edge 34c.
  • the front edge 34c is bent in the radial direction from an agitator shaft 14c and in particular a hub 12c of the agitator device 10c to the rear, namely by 90 ° to the rear.
  • the leading edge 34c could be bent backwards at any other angle between 90 ° and 180 °.
  • agitator device 10 agitator device 12 hub 14 agitator shaft 16 first blade element 18 second blade element 20 near area 22 agitator blade 24 front 26 rear 28 cutting angle 30 cross-sectional area 32 further agitator blade 34 front edge 36 inner radial end 38 outer radial end 40 agitator system 42 agitator 44 bottom surface

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mixers Of The Rotary Stirring Type (AREA)
  • Accessories For Mixers (AREA)

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Rührorganvorrichtung (10a-c), insbesondere zur Verwendung in Kristallisationsanlagen, mit einer Rührwelle (14a-c), mit zumindest einem an der Rührwelle (14a-c) gehaltenen ersten Blattelement (16a-c), welches dazu vorgesehen ist, zumindest ein Mischmaterial zu durchmischen, und mit zumindest einem an der Rührwelle (14a-c) gehaltenen zweiten Blattelement (18a-c), welches dazu vorgesehen ist, zumindest einen Nahbereich (20a-c) um die Rührwelle (14a-c) von Materialablagerungen und/oder Verkrustungen frei zu halten. Um eine Konstruktion zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass die Rührorganvorrichtung zumindest ein Rührblatt (22a-c) mit einer Vorderseite (24a-c) und einer Rückseite (26a-c) aufweist, welches das erste Blattelement (16a-c) und das zweite Blattelement (18a-c) aufweist.

Description

RÜHRORGANVORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR DURCHMISCHUNG
Die Erfindung betrifft eine Rührorganvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , ein Rührsystem nach Anspruch 12 und ein Verfahren nach Anspruch 15.
Aus dem Stand der Technik sind Rührorganvorrichtungen für Kristallisationsanlagen be kannt, welche mehrere Rührblätter aufweisen, von denen manche zur Durchmischung von Mischmaterial und andere zur Entfernung von Materialablagerungen und/oder Ver krustungen von einer Bodenfläche eines Rührbehälters vorgesehen sind. Rührblätter, welche zur Entfernung von Materialablagerungen und/oder Verkrustungen vorgesehen sind, sind in einem Nahbereich der Bodenfläche angeordnet, um die Materialablagerun gen und/oder Verkrustungen von der Bodenfläche abzuschaben, während Rührblätter, welche zur Durchmischung des Mischmaterials vorgesehen sind, außerhalb des Nahbe reichs angeordnet sind, um eine möglichst zentrale Durchmischung des Mischmaterials zu erreichen.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vorrichtung mit verbesserten Eigenschaften hinsichtlich einer Konstruktion bereitzustellen. Die Aufga be wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Ansprüche 1 und 15 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.
Die Erfindung geht aus von einer Rührorganvorrichtung, insbesondere für Kristallisations anlagen, mit einer Rührwelle, mit zumindest einem an der Rührwelle gehaltenen ersten Blattelement, welches dazu vorgesehen ist, zumindest ein Mischmaterial zu durchmi schen, und mit zumindest einem an der Rührwelle gehaltenen zweiten Blattelement, wel ches dazu vorgesehen ist, zumindest einen Nahbereich um die Rührwelle von Materialab lagerungen und/oder Verkrustungen frei zu halten.
Es wird vorgeschlagen, dass die Rührorganvorrichtung zumindest ein Rührblatt mit einer Vorderseite und einer Rückseite aufweist, welches das erste Blattelement und das zweite Blattelement aufweist. Hierdurch kann insbesondere eine kosteneffiziente und/oder kom pakte Rührorganvorrichtung erreicht werden. Besonders vorteilhaft kann auf eine Ver wendung von zusätzlichen Rührblättern, welche entweder die Funktion des ersten Blat- telements oder die Funktion des zweiten Blattelements bereitstellen, verzichtet werden. Insbesondere kann auf außerhalb eines Nahbereichs einer Bodenfläche eines Rührbehäl ters, innerhalb dessen die Rührorganvorrichtung in zumindest einem Betriebszustand der Rührorganvorrichtung angeordnet ist, angeordnete Rührblätter verzichtet werden. Die Rührorganvorrichtung ist besonders geeignet für Kristallisationsanlagen, da in diesen durch Reaktionsprozesse innerhalb des Rührbehälters eine natürliche Durchmischung des Mischmaterials stattfindet und eine reduzierte Durchmischung des Mischmaterials durch einen Verzicht auf außerhalb des Nahbereichs der Bodenfläche angeordnete Rühr blätter kompensiert werden kann.
Es wäre möglich, dass das erste Blattelement und das zweite Blattelement voneinander verschiedene und vorteilhaft aneinander angrenzende Teilbereiche des Rührblatts ausbil den. Beispielsweise könnte das zweite Blattelement einen innerhalb des Nahbereichs um die Rührwelle angeordneten Teilbereich und/oder das erste Blattelement einen außerhalb des Nahbereichs um die Rührwelle angeordneten Teilbereich ausbilden. Beispielsweise könnte das Rührblatt innerhalb des Nahbereichs um die Rührwelle eine Abschabekante zu einem Abschaben der Materialablagerungen und/oder Verkrustungen und außerhalb des Nahbereichs um die Rührwelle eine Mischoberfläche zum Durchmischen des Misch materials aufweisen. Bevorzugt sind das erste Blattelement und das zweite Blattelement als ein gemeinsamer Teilbereich des Rührblatts ausgebildet, welcher sowohl die Funktion des ersten Blattelements als auch die Funktion des zweiten Blattelements bereitstellt. Vorteilhaft löst der gemeinsame Teilbereich Materialablagerungen und/oder Verkrustun gen und vermischt gleichzeitig selbige mit dem Mischmaterial.
Unter einer „Rührorganvorrichtung“ soll insbesondere ein, bevorzugt funktionstüchtiger, Bestandteil, insbesondere eine Konstruktions- und/oder Funktionskomponente, eines Rührorgans, insbesondere eines Mischers und/oder eines Rührwerks, insbesondere für ein Fluid jedoch nicht beschränkt auf Fluide, verstanden werden. Denkbar wäre, dass die Rührorganvorrichtung auch das gesamte Rührorgan, insbesondere den gesamten Mi scher und/oder das gesamte Rührwerk, umfasst.
Die Rührorganvorrichtung könnte genau ein Rührblatt aufweisen. Bevorzugt weist die Rührorganvorrichtung zumindest zwei, besonders bevorzugt genau zwei, Rührblätter auf, welche bei einer Betrachtung parallel zur Rührwelle vorzugsweise einen Rührkranz mit einer n-fachen Drehsymmetrie ausbilden, wobei n einer Anzahl an Rührblättern entspricht. Unter einer „Rührwelle“ soll insbesondere ein längliches Element verstanden werden, an welchem das Rührblatt, vorzugsweise mittels einer Nabe, befestigt ist und welches eine Rotationsachse des Rührblatts definiert. Vorteilhaft ragt die Rührwelle in dem Betriebszu stand durch eine Bodenfläche eines Rührbehälters in einen Innenbereich des Rührbehäl ters hinein. Insbesondere weist die Rührwelle zumindest ein Ende auf, welches im Innen bereich des Rührbehälters angeordnet ist. Alternativ könnte die Rührwelle an einer der Bodenfläche entgegenliegenden Seite des Rührbehälters aus dem Rührbehälter austre ten. Vorzugsweise ist die Rührwelle zumindest in dem Betriebszustand parallel zu einer Schwerkraftrichtung ausgerichtet.
Unter einem „Nahbereich um die Rührwelle“ soll vorzugsweise ein räumlicher Bereich verstanden werden, welcher bei einer Betrachtung entlang der Rührwelle einem um die Rührwelle zentrierten Kreis entspricht, dessen Radius zumindest 20 %, besonders vorteil haft zumindest 30 %, bevorzugt zumindest 40 % und besonders bevorzugt zumindest 50 % eines Durchmessers des Rührbehälters entspricht. Bevorzugt entspricht der Nahbe reich um die Rührwelle einem in dem Betriebszustand von dem zweiten Blattelement, besonders bevorzugt einem von dem Rührblatt, überstrichenen Bereich.
Es wäre möglich, dass die Vorderseite und die Rückseite als zueinander entsprechende und/oder kongruente Flächen ausgebildet sind. Bevorzugt weisen die Vorderseite und die Rückseite zueinander unterschiedliche Flächeninhalte und/oder Formen auf.
Unter „vorgesehen“ soll insbesondere speziell ausgelegt und/oder ausgestattet verstan den werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vorgesehen ist, soll insbesondere verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumin dest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder ausführt. Insbesonde re ist „vorgesehen“ nicht als eine bloße Eignung zu verstehen.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das erste Blattelement und das zweite Blattelement das Rührblatt vollständig ausbilden. Flierdurch kann insbesondere eine Platzersparnis und/oder Gewichtsersparnis und/oder Kostenersparnis und/oder eine einfache Fierstel lung des Rührblatts erreicht werden. Besonders vorteilhaft kann auf weitere Blattelemente zur Bildung des Rührblatts verzichtet werden. Bevorzugt umfasst der gemeinsame Teilbe reich des ersten Blattelements und des zweiten Blattelements das gesamte Rührblatt. Flierdurch können vorteilhaft die Funktionen des ersten Blattelements und des zweiten Blattelements in einem einzelnen Rührblatt vereint werden und es kann auf mehrere se parate Teilbereiche verzichtet werden.
Um ein Entfernen von Materialablagerungen und/oder Verkrustungen durch das zweite Blattelement zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass die Vorderseite in dem Nahbereich in einer und insbesondere in jeder zur Rührwelle parallelen Ebene eine senkrecht zur Rührwelle verlaufende Ebene unter einem Schnittwinkel von höchstens 60°, vorteilhaft von höchstens 55° und besonders bevorzugt von höchstens 50° schneidet. Bevorzugt schneidet die parallel zur Rührwelle verlaufende Ebene das Rührblatt in einer Quer schnittsfläche des Rührblatts. Unter einer „Querschnittsfläche“ des Rührblatts soll in die sem Zusammenhang insbesondere eine Schnittfläche des Rührblatts mit der parallel zur Rührwelle verlaufenden Ebene verstanden werden, welche einen minimalen Flächeninhalt aufweist. Insbesondere ist die parallel zur Rührwelle verlaufende Ebene innerhalb des Nahbereichs entlang einer Verlaufsrichtung des Rührblatts beliebig verschiebbar. Insbe sondere ist die senkrecht zur Rührwelle verlaufende Ebene entlang einer Schnittkante der Vorderseite mit der parallel zur Rührwelle verlaufenden Ebene beliebig verschiebbar. Vor zugsweise ist die Vorderseite bei einer Betrachtung entlang der Schwerkraftrichtung ent lang der Drehrichtung geneigt. Hierdurch kann ein Abschabeeffekt des zweiten Blattele ments, wodurch die Materialablagerungen und/oder Verkrustungen in dem Betriebszu stand aufgelockert werden, vorteilhaft erhöht werden.
In einer Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Vorderseite und die Rückseite zumindest im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind. Darunter, dass die Vorderseite und die Rückseite „zumindest im Wesentlichen parallel zueinander“ ausgerichtet sind, soll vorzugsweise verstanden werden, dass Ausrichtungen zumindest voneinander gegenüberliegender Teilbereiche der Vorderseite und der Rückseite sich voneinander um einen Winkel von höchstens 20°, vorteilhaft höchstens 15°, besonders vorteilhaft höchstens 10° und bevorzugt höchstens 5° unterscheiden. Insbesondere ist das Rührblatt in dieser Ausgestaltung als ein bandförmiges, vorzugsweise plattenförmi ges, Element ausgebildet. Darunter, dass ein Element „plattenförmig“ ist, soll vorzugswei se verstanden werden, dass eine Länge und eine Breite eines kleinsten imaginären Qua ders, welcher das Element gerade noch aufnimmt, mindestens das Zweifache, besonders vorzugsweise mindestens das Vierfache, bevorzugt mindestens das Sechsfache und be sonders bevorzugt mindestens das Achtfache einer Höhe des kleinsten imaginären Qua- ders beträgt. Vorzugsweise sind die Vorderseite und die Rückseite bei einer Betrachtung entlang der Rührwelle entlang der Drehrichtung geneigt. Hierdurch kann insbesondere eine Platzersparnis und/oder Gewichtsersparnis und/oder Kostenersparnis erreicht wer den. Besonders vorteilhaft kann eine Dicke des Rührblatts verringert werden.
In einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Vordersei te und die Rückseite, vorteilhaft stetig, aufeinander zulaufen. Bevorzugt laufen die Vor derseite und die Rückseite in dem Betriebszustand in Richtung der Bodenfläche aufei nander zu. Vorteilhaft beträgt in einer parallel zur Rührwelle verlaufenden Ebene, welche das Rührblatt in einer Querschnittsfläche schneidet, ein imaginärer Innenwinkel zwischen Schnittkanten der Vorderseite und Rückseite mit der Ebene bei einer gedachten Verlän gerung der Schnittkanten, bis sie sich treffen, höchstens 80°, besonders vorteilhaft höchs tens 70° und bevorzugt höchstens 60°. Hierdurch kann insbesondere eine Stabilität des Rührblatts erhöht werden. Besonders vorteilhaft kann ein unterer Teil des Rührblatts, wel cher den stärksten Belastungen ausgesetzt ist, dicker ausgebildet werden als ein oberer Teil des Rührblatts.
Hinsichtlich einer Querschnittsfläche des Rührblatts wären beliebige, dem Fachmann als sinnvoll erscheinende Formen denkbar. Um jedoch eine Stabilität des Rührblatts weiter zu erhöhen und/oder eine Herstellung zu vereinfachen, wird vorgeschlagen, dass das Rühr blatt eine zumindest im Wesentlichen dreieckförmige Querschnittsfläche aufweist. Darun ter, dass eine Querschnittsfläche des Rührblatts im Wesentlichen einer Form entspricht, soll vorzugsweise verstanden werden, dass bei einer Betrachtung entlang einer zur Rührwelle parallel verlaufenden Ebene, welche das Rührblatt in einer Querschnittsfläche schneidet, zumindest 80 %, bevorzugt zumindest 90 % und bevorzugt 100 % eines Flä cheninhalts der Querschnittsfläche durch zumindest eine vollständig innerhalb der Quer schnittsfläche angeordnete Fläche mit der Form abdeckbar ist. Denkbar wäre, dass sich die Vorderseite und die Rückseite in einer Kante des Rührblatts treffen. Vorzugsweise verlaufen die Vorderseite und die Rückseite getrennt voneinander. Bevorzugt entspricht die Querschnittsfläche einem sich entgegen der Schwerkraftrichtung verjüngenden Tra pez. Bei einer Betrachtung einer parallel zur Rührwelle verlaufenden Ebene weist eine Schnittkante einer entgegen der Schwerkraftrichtung ausgerichteten Oberseite des Tra pezes eine Länge auf, welche bevorzugt höchstens 30 %, vorteilhaft höchstens 20 % und besonders vorteilhaft höchstens 10 % von Längen der Schnittkanten der Vorderseite und Rückseite beträgt. Vorzugsweise weist das Rührblatt eine der Oberseite gegenüberlie gend angeordnete Unterseite auf. Beispielsweise könnten die Vorderseite, die Rückseite und die Unterseite in der Betrachtung gleichlange Schnittkanten aufweisen. Bevorzugt weisen die Schnittkanten der Vorderseite, der Rückseite und der Unterseite in der Be trachtung unterschiedliche Längen auf. Besonders bevorzugt weist die Schnittkante der Unterseite eine größere Länge als die Schnittkanten der Vorderseite und der Rückseite auf. Besonders vorteilhaft kann ein entlang der Schwerkraftrichtung ausgerichteter Endteil des Rührblatts, welcher in dem Betriebszustand besonders hohen Kräften ausgesetzt ist, mit einer erhöhten Robustheit ausgebildet werden.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass das Rührblatt eine Vorderkante aufweist, welche in radialer Richtung von der Rührwelle ausgehend nach hinten gebogen ist. Darunter, dass die Vorderkante „in radialer Richtung von der Rührwelle ausgehend nach hinten gebogen“ ist, soll insbesondere verstanden werden, dass die Vorderkante bei einer Betrachtung entlang der Rührwelle zumindest eine, vorzugsweise genau eine, Krümmung aufweist, wobei die Vorderkante von der Rührwelle ausgehend eine der Rotationsrichtung des Rührblatts entgegengesetzte Verlaufsrichtung aufweist. Es wäre auch möglich, dass die Vorderkante in radialer Richtung von der Rührwelle ausgehend nach vorne gebogen ist. Vorteilhaft ist die Vorderkante zu einem Großteil, besonders vorteilhaft vollständig, inner halb des Nahbereichs der Rührwelle angeordnet. Vorzugsweise weist das zweite Blat telement die Vorderkante zumindest zu einem Großteil, bevorzugt vollständig, auf. Hier durch kann insbesondere ein Abschabeeffekt des zweiten Blattelements weiter verbessert werden.
Vorstellbar wäre, dass die Vorderkante um mindestens 30°, vorteilhaft um mindestens 50° und besonders vorteilhaft um mindestens 70° nach hinten gebogen ist. Um einen Ab schabeeffekt des zweiten Blattelements weiter zu verbessern und/oder eine mechanische Belastung des Rührblatts zu verringern, wird vorgeschlagen, dass die Vorderkante um mindestens 90° nach hinten gebogen ist. Denkbar wäre, dass das Rührblatt bei einer Be trachtung entlang der Rührwelle eine Spiralform, insbesondere eine logarithmische Spiral form, mit zumindest einer Umdrehung aufweist.
Querschnittsflächen des Rührblatts könnten über eine radiale Erstreckung des Rührblatts unterschiedlich zueinander sein. Beispielsweise könnte eine Dicke und/oder Höhe des Rührblatts über die radiale Erstreckung inkonsistent sein. Um eine Herstellung des Rühr- blatts zu vereinfachen, wird vorgeschlagen, dass Querschnittsflächen des Rührblatts über zumindest einen Großteil einer radialen Erstreckung des Rührblatts zumindest im We sentlichen konstant sind. Darunter, dass die Querschnittsflächen „zumindest im Wesentli chen konstant“ sind, soll insbesondere in diesem Zusammenhang verstanden werden, dass die Querschnittsflächen bis auf bei der Herstellung vorkommende Toleranzen zuei nander identisch sind. Es wäre möglich, dass das Rührblatt zumindest zwei separate Teilbereiche aufweist, in welchen die Querschnittsflächen zumindest im Wesentlichen konstant sind. Bevorzugt weist das Rührblatt einen zusammenhängenden Teilbereich auf, in welchem die Querschnittsflächen zumindest im Wesentlichen konstant sind. Besonders bevorzugt ist der zusammenhängende Teilbereich frei von Endbereichen des Rührblatts.
Es wäre möglich, dass das Rührblatt ein inneres Radialende und ein äußeres Radialende aufweist und zu beiden Radialenden hin flach ausgebildet ist. Um die radiale Erstreckung des Rührblatts auf eine materialsparende Weise zu erhöhen, wird vorgeschlagen, dass das Rührblatt ein inneres Radialende und ein äußeres Radialende aufweist und zu beiden Radialenden hin verjüngend ausgebildet ist. Vorzugsweise ist das Rührblatt über das in nere Radialende an einer Nabe befestigt. Bevorzugt endet das Rührblatt zum äußeren Radialende hin in einer Spitze, welche bei einer Betrachtung senkrecht auf die Vordersei te und/oder Rückseite des Rührblatts einen Innenwinkel von höchstens 80°, vorteilhaft höchstens 65° und besonders vorteilhaft höchstens 50° einschließt. Bevorzugt sind Quer schnittsflächen des Rührblatts zwischen den Radialenden konstant.
Weiterhin wird ein Rührsystem, vorteilhaft eine Kristallisationsanlage, vorgeschlagen, mit zumindest einer Rührorganvorrichtung und mit zumindest einem Rührbehälter, in wel chem die Rührorganvorrichtung angeordnet ist und welcher eine Bodenfläche aufweist. Bevorzugt ist die Bodenfläche rotationssymmetrisch ausgebildet. Vorteilhaft weist der Rührbehälter zumindest eine an die Bodenfläche angrenzende Seitenwand auf, welche parallel zur Rührwelle verläuft. Hierdurch kann insbesondere eine Konstruktion verbessert werden. Besonders vorteilhaft kann auf eine Verwendung von separaten Rührblättern zur Durchmischung von Misch material und zur Entfernung von Materialablagerungen und/oder Verkrustungen von der Bodenfläche verzichtet werden.
Eventuell könnte das Rührblatt eine Vorderkante aufweisen, welche unabhängig von der Bodenfläche waagrecht verläuft. Um den Abschabeeffekt des Rührblatts zu verbessern, wird vorgeschlagen, dass das Rührblatt eine Vorderkante aufweist, welche, vorzugsweise auch während einer Drehung des Rührblatts, parallel zur Bodenfläche verläuft. Besonders vorteilhaft ist das Rührblatt an die Bodenfläche anschmiegend angeordnet, insbesondere mit einem bei einer Betrachtung entlang des Rührblatts zumindest im Wesentlichen kon tanten Abstand zwischen dem Rührblatt und der Bodenfläche, wobei der Abstand höchs tens 5 cm, vorzugsweise höchstens 3 cm und bevorzugt höchstens 1 cm beträgt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass bei einer Betrachtung entlang der Rührwelle ein in zu mindest einem Betriebszustand vom Rührblatt überstrichener Bereich einen Durchmesser aufweist, welcher zumindest 50°%, vorteilhaft zumindest 60 %, eines Durchmessers der Bodenfläche beträgt. Hierdurch kann insbesondere eine gründliche Entfernung von Mate rialablagerungen und/oder Verkrustungen auf der Bodenfläche erreicht werden. Alternativ könnte der Durchmesser des vom Rührblatt überstrichenen Bereichs weniger als 50 % des Durchmessers der Bodenfläche betragen.
Ferner wird ein Verfahren zur Durchmischung, insbesondere bei einer Kristallisation, vor geschlagen, bei welchem mittels eines Rührblatts sowohl ein Mischmaterial durchmischt als auch ein Nahbereich um eine Rührwelle von Materialablagerungen und/oder Verkrus tungen frei gehalten wird. Hierdurch kann insbesondere eine Konstruktion verbessert werden. Besonders vorteilhaft kann auf eine Verwendung von separaten Rührblättern und/oder Blattelementen zur Durchmischung des Mischmaterials und zur Entfernung von Materialablagerungen und/oder Verkrustungen von dem Nahbereich verzichtet werden.
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeich nungen sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinn vollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.
Es zeigen:
Fig. 1 Eine schematische Darstellung eines Rührsystems mit einer Rührorgan vorrichtung und einem Rührbehälter,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Rührorganvorrichtung, an welcher ein Rührblatt und ein weiteres Rührblatt der Rührorganvorrichtung be festigt sind, in einer isometrischen Ansicht, Fig. 3 eine schematische Darstellung der Rührorganvorrichtung in einer seitli chen Ansicht,
Fig. 4 eine schematische Darstellung der Rührorganvorrichtung in einer An sicht von oben,
Fig. 5 eine schematische Darstellung der Rührorganvorrichtung in einer weite ren seitlichen Ansicht,
Fig. 6 eine schematische Querschnittsdarstellung der Rührorganvorrichtung in der weiteren seitlichen Ansicht,
Fig. 7 ein schematisches Verlaufsdiagramm eines Verfahrens zur Durchmi schung mit dem Rührsystem,
Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Rührorganvorrichtung, an wel cher ein Rührblatt und ein weiteres Rührblatt der Rührorganvorrichtung befestigt sind, in einer isometrischen Ansicht,
Fig. 9 eine schematische Darstellung der Rührorganvorrichtung aus Fig. 8 in einer auf eine Vorderseite der Nabe blickenden Ansicht,
Fig. 10 eine schematische Darstellung der Nabe der weiteren Rührorganvorrich tung in einer Ansicht entlang einer Rührwelle der zweiten Rührorganvor richtung,
Fig. 11 eine schematische Darstellung der Nabe der weiteren Rührorganvorrich tung in einer auf ein äußeres Radialende des Rührblatts der Nabe bli ckenden Ansicht,
Fig. 12 eine schematische Darstellung einer Nabe einerweiteren Rührorganvor richtung, an welcher ein Rührblatt und ein weiteres Rührblatt befestigt sind, in einer Schrägansicht,
Fig. 13 eine schematische Darstellung der Nabe der weiteren Rührorganvorrich tung in einer auf eine Vorderseite der Nabe blickenden Ansicht,
Fig. 14 eine schematische Darstellung der Nabe der weiteren Rührorganvorrich tung in einer Ansicht entlang einer Rührwelle der weiteren Rührorgan vorrichtung und
Fig. 15 eine schematische Darstellung der Nabe der weiteren Rührorganvorrich tung in einer auf ein äußeres Radialende des Rührblatts blickenden An sicht. Von mehrfach vorhandenen Objekten ist in den Figuren jeweils lediglich eines mit einem Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt einen Teil eines Rührsystems 40a. Das Rührsystem 40a ist als eine Kristalli sationsanlage ausgebildet. Das Rührsystem 40a weist einen Rührbehälter 42a auf. Der Rührbehälter 42a ist mit einem Mischmaterial 54a gefüllt. Der Rührbehälter 42a weist eine Bodenfläche 44a auf. Die Bodenfläche 44a ist von innen betrachtet konkav ausgebildet. Die Bodenfläche 44a ist rotationssymmetrisch ausgebildet. Das Rührsystem 40a weist eine Rührorganvorrichtung 10a auf. Die Rührorganvorrichtung 10a ist in dem Rührbehäl ter 42a angeordnet. Die Rührorganvorrichtung 10a weist eine Rührwelle 14a auf. Die Rührwelle 14a ist durch eine Ausnehmung 48a der Bodenfläche 44a geführt. Die Rühr welle 14a weist ein Ende 46a auf. Das Ende 46a ist entgegen einer Schwerkraftrichtung 47a ausgerichtet. Der Rührbehälter 42a weist ein Abdichtungselement (nicht dargestellt) auf, welches in der Ausnehmung 48a angeordnet ist und einen Zwischenraum (nicht dar gestellt) zwischen der Rührwelle 14a und der Bodenfläche 44a abdichtet. Das Abdich tungselement könnte beispielsweise ein Elastomer und/oder ein Kugellager aufweisen.
Die Rührorganvorrichtung 10a weist ein Rührblatt 22a auf, welches an der Rührwelle 14a befestigt ist. Die Rührorganvorrichtung 10a weist ein weiteres Rührblatt 32a auf, welches ebenfalls an der Rührwelle 14a befestigt ist. Das Rührblatt 22a und das weitere Rührblatt 32a sind an einer Nabe 12a der Rührorganvorrichtung 10a befestigt. Das Rührblatt 22a und das weitere Rührblatt 32a sind durch einen Schweißprozess an der Nabe 12a befes tigt. Das weitere Rührblatt 32a ist zum Rührblatt 22a identisch ausgebildet und um 180° verdreht an der Nabe 12a befestigt. Die Nabe 12a ist auf die Rührwelle 14a aufgeschoben und an dieser befestigt.
Die Figuren 2 bis 6 zeigen verschiedene Ansichten von Teilen der Rührorganvorrichtung.
Das Rührblatt 22a weist das erste Blattelement 16a auf. Das Rührblatt 22a weist das zweite Blattelement 18a auf. Das erste Blattelement 16a und das zweite Blattelement 18a bilden das Rührblatt 22a vollständig aus. Das erste Blattelement 16a und das zweite Blat telement 18a sind jeweils zum Rührblatt 22a identisch ausgebildet. Das erste Blattelement 16a und das zweite Blattelement 18a sind durch einen gemeinsamen Teilbereich ausge bildet, welcher das gesamte Rührblatt 22a umfasst. Das erste Blattelement 16a durch mischt das Mischmaterial 54a. Das zweite Blattelement 18a hält einen Nahbereich 20a der Rührwelle 14a von Materialablagerungen und Verkrustungen frei. Das Rührblatt 22a weist eine Vorderseite 24a auf. Das Rührblatt 22a weist eine Rückseite 26a auf.
Der Nahbereich 20a der Rührwelle 14a entspricht einem von dem Rührblatt 22a überstri- chenen Bereich, wie er in Figur 4 dargestellt ist. Bei einer Betrachtung entlang der Rühr welle 14a weist der vom Rührblatt 22a überstrichene Bereich einen Durchmesser auf, welcher 50 % eines Durchmessers der Bodenfläche 44a beträgt.
Die Vorderseite 24a des Rührblatts 22a schneidet in dem Nahbereich 20a in einer zur Rührwelle 14a parallel verlaufenden Ebene A, welche in Figur 4 dargestellt ist und als Schnittebene in Figur 6 verwendet wurde, eine senkrecht zur Rührwelle 14a verlaufende Ebene B unter einem Schnittwinkel 28a von etwa 45°, wie in Figur 6 dargestellt. Alternativ könnte der Schnittwinkel 28a beliebige andere Werte unter 60° betragen. Die zur Rühr welle parallel verlaufende Ebene A schneidet das Rührblatt 22a in einer Querschnittsflä che 30a.
Die Vorderseite 24a und die Rückseite 26a laufen aufeinander zu. Ein imaginärer Innen winkel 50a zwischen den Schnittkanten der Vorderseite 24a und Rückseite 26a in der in Figur 6 gezeigten Schnittdarstellung bei einer gedachten Verlängerung der Schnittkanten bis sie sich treffen beträgt etwa 60°. Alternativ kann der Innenwinkel 50a beliebige andere Werte unter 80° betragen.
Das Rührblatt 22a weist eine Querschnittsfläche 30a auf, wie sie in Figur 6 dargestellt ist. Die Querschnittsfläche 30a ist im Wesentlichen dreiecksförmig. Die Querschnittsfläche 30a ist als ein Trapez ausgebildet. Die Querschnittsfläche 30a ist entgegen der Schwer kraftrichtung 47a hin verjüngend ausgebildet. Bei einer Verschiebung der Schnittebene senkrecht zur Rührwelle 14a sind Querschnittsflächen des Rührblatts 22a über einen Großteil einer radialen Erstreckung des Rührblatts 22a identisch zur Querschnittsfläche 30a.
Das Rührblatt 22a weist ein inneres Radialende 36a auf, wie es in Figur 3 näher darge stellt ist. Das Rührblatt 22a weist ein äußeres Radialende 38a auf. Das Rührblatt 22a ist zu beiden Radialenden 36a, 38a hin verjüngend ausgebildet. Die Querschnittsflächen des Rührblatts 22a sind bei einer Verschiebung der Schnittebene senkrecht zur Rührwelle 14a zwischen den Radialenden 36a, 38a identisch zur Querschnittsfläche 30a. Das Rührblatt 22a endet zum äußeren Radialende 38a hin in einer Spitze 52a. Das Rührblatt 22a weist eine Vorderkante 34a auf. Die Vorderkante 34a verläuft parallel zur Bodenfläche 44a, wie in Figur 1 dargestellt. Die Vorderkante 34a verläuft während einer Rotation des Rührblatts 22a stets parallel zur Bodenfläche 44a. Die Vorderkante 34a dient einem Abschaben von Materialablagerungen und Verkrustungen, welche sich an der Bodenfläche 44a sammeln.
Figur 7 zeigt ein schematisches Verlaufsdiagramm eines Verfahrens zur Durchmischung bei einer Kristallisation mit dem Rührsystem 40a. Bei dem Verfahren wird mittels des Rührblatts 22a sowohl das Mischmaterial 54a durchmischt als auch der Nahbereich 20a um die Rührwelle 14a von Materialablagerungen und Verkrustungen frei gehalten. In ei nem Füllschritt 100a wird das Mischmaterial 54a in den Rührbehälter 42a gefüllt. In einem Mischschritt 110a wird die Rührorganvorrichtung 10a in den Betriebszustand versetzt. Der Mischschritt 110a folgt auf den Füllschritt 100a.
In Figuren 8 bis 15 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung gezeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleichbleibender Bauteile, Merk male und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 bis 7 verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 bis 7 durch den Buchstaben b in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der Figuren 8 bis 11 und den Buchstaben c in den Bezugszeichen des Ausführungsbeispiels der Figuren 12 bis 15 ersetzt. Bezüglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit gleichen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Be schreibung des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 bis 7 verwiesen werden.
In den Figuren 8 bis 11 sind Teile einer Rührorganvorrichtung 10b in verschiedenen An sichten dargestellt. Eine Vorderseite 24b und eine Rückseite 26b eines Rührblatts 22b der Rührorganvorrichtung 10b sind parallel zueinander ausgerichtet.
In den Figuren 12 bis 15 sind Teile einer Rührorganvorrichtung 10c in verschiedenen An sichten dargestellt. Eine Vorderseite 24c und eine Rückseite 26c eines Rührblatts 22c der Rührorganvorrichtung 10c sind parallel zueinander ausgerichtet. Alternativ könnten die Vorderseite 24c und die Rückseite 26c auch zueinander zulaufend ausgerichtet sein. Fer ner könnte das Rührblatt 22c einen zumindest im Wesentlichen dreieckigen Querschnitt aufweisen. Das Rührblatt 22c weist eine Vorderkante 34c auf. Die Vorderkante 34c ist in radialer Richtung von einer Rührwelle 14c und insbesondere einer Nabe 12c der Rühror ganvorrichtung 10c ausgehend nach hinten gebogen, und zwar um 90° nach hinten. Al ternativ könnte die Vorderkante 34c um beliebige andere Winkel zwischen 90° und 180° nach hinten gebogen sein.
Bezugszeichen
10 Rührorganvorrichtung 12 Nabe 14 Rührwelle 16 erstes Blattelement 18 zweites Blattelement 20 Nahbereich 22 Rührblatt 24 Vorderseite 26 Rückseite 28 Schnittwinkel 30 Querschnittsfläche 32 weiteres Rührblatt 34 Vorderkante 36 inneres Radialende 38 äußeres Radialende 40 Rührsystem 42 Rührbehälter 44 Bodenfläche
46 Ende
47 Schwerkraftrichtung
48 Ausnehmung 50 Innenwinkel 52 Spitze
54 Mischmaterial 100 Füllschritt 110 Mischschritt

Claims

Ansprüche
1. Rührorganvorrichtung (10a-c), insbesondere für Kristallisationsanlagen, mit einer Rührwelle (14a-c), mit zumindest einem an der Rührwelle (14a-c) gehaltenen ersten Blattelement (16a-c), welches dazu vorgesehen ist, zumindest ein Misch material (54a-c) zu durchmischen, und mit zumindest einem an der Rührwelle (14a-c) gehaltenen zweiten Blattelement (18a-c), welches dazu vorgesehen ist, zumindest einen Nahbereich (20a-c) um die Rührwelle (14a-c) von Materialabla gerungen und/oder Verkrustungen frei zu halten, gekennzeichnet durch zumin dest ein Rührblatt (22a-c) mit einer Vorderseite (24a-c) und einer Rückseite (26a- c), welches das erste Blattelement (16a-c) und das zweite Blattelement (18a-c) aufweist.
2. Rührorganvorrichtung (10a-c) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das erste Blattelement (16a-c) und das zweite Blattelement (18a-c) das Rührblatt (22a-c) vollständig ausbilden.
3. Rührorganvorrichtung (10a-c) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderseite (24a-c) in dem Nahbereich (20a-c) in einer zur Rühr welle (14a-c) parallelen Ebene (A) eine senkrecht zur Rührwelle (14a-c) verlau fende Ebene (B) unter einem Schnittwinkel (28a-c) von höchstens 60° schneidet.
4. Rührorganvorrichtung (10b-c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderseite (24b-c) und die Rückseite (26b- c) zumindest im Wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
5. Rührorganvorrichtung (10a) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderseite (24a) und die Rückseite (26a) aufeinander zulaufen.
6. Rührorganvorrichtung (10a) nach einem der Ansprüche 1 bis 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührblatt (22a) eine zumindest im Wesentlichen dreieckförmige Querschnittsfläche (30a) aufweist.
7. Rührorganvorrichtung (10a-c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest ein weiteres Rührblatt (32a-c), welches bezüg lich der Rührwelle (14a-c) rotationssymmetrisch zum Rührblatt (22a-c) ausgebil det und angeordnet ist.
8. Rührorganvorrichtung (10c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührblatt (22c) eine Vorderkante (34c) aufweist, welche in radialer Richtung von der Rührwelle (14c) ausgehend nach hinten gebogen ist.
9. Rührorganvorrichtung (10c) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorderkante (34c) um mindestens 90° nach hinten gebogen ist.
10. Rührorganvorrichtung (10a-c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Querschnittsflächen des Rührblatts (22a-c) über zumindest einen Großteil einer radialen Erstreckung des Rührblatts (22a-c) zumindest im Wesentlichen konstant sind.
11. Rührorganvorrichtung (1 Oa-c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührblatt (22a-c) ein inneres Radialende (36a-c) und ein äußeres Radialende (38a-c) aufweist und zu beiden Radialenden (36a-c, 38a-c) hin verjüngend ausgebildet ist.
12. Rührsystem (40a), insbesondere Kristallisationsanlage, mit zumindest einer Rührorganvorrichtung (10a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit zumindest einem Rührbehälter (42a), in welchem die Rührorganvorrichtung (10a) angeordnet ist und welcher eine Bodenfläche (44a) aufweist.
13. Rührsystem (40a) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Rührblatt (22a) eine Vorderkante (34a) aufweist, welche parallel zur Bodenfläche (44a) verläuft.
14. Rührsystem (40a) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Betrachtung entlang der Rührwelle (14a) ein in zumindest einem Be triebszustand vom Rührblatt (22a) überstrichener Bereich einen Durchmesser aufweist, welcher zumindest 50 % eines Durchmessers der Bodenfläche (44a) beträgt.
15. Verfahren zur Durchmischung, insbesondere bei einer Kristallisation, insbeson- dere mit einer Rührorganvorrichtung (1 Oa-c) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 und vorzugsweise mit einem Rührsystem (40a) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, bei welchem mittels eines Rührblatts (22a) sowohl ein Mischmaterial durch mischt als auch ein Nahbereich (20a) um eine Rührwelle (14a) von Materialabla gerungen und/oder Verkrustungen frei gehalten wird.
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