JP2023540595A - 攪拌要素装置および攪拌要素装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも１つの螺旋攪拌器（１２；１２’）を備え、特に、流動層および／または固形物混合物および／または高粘度懸濁液を攪拌するための攪拌要素装置（１０；１０’）であって、螺旋攪拌器（１２；１２’）は、回転軸線（１４）の周りに回転可能であるとともに、回転軸線（１４）の周りに延びる少なくとも１つの巻線（１６）を有する攪拌要素装置（１０；１０’）に関する。本発明によれば、螺旋攪拌器（１２；１２’）は基体（１８；１８’）を備え、基体（１８；１８’）は、少なくとも１つの断面図において、少なくとも部分的に楕円形、特に円形の外輪郭（２０；２０’）を有する。

Description

本発明は、請求項１の前文に記載の攪拌要素装置、および請求項１３の前文に記載の攪拌要素装置の製造方法に関する。

螺旋攪拌器の使用は、従来技術から既に知られている。螺旋攪拌器は、異なる産業および異なる手順において、例えば固体物質の混合のために使用される。螺旋攪拌器の特に要求される適用分野は、ここではポリマーの製造、例えばポリエチレンまたはポリプロピレンの気相重合であり、気相は固体物質のバルク中に攪拌される。この種の方法は、典型的には、５０ｍ^３以上の容積を有するとともに対応する大きなトルクおよび更なる機械的な力が螺旋攪拌器に作用する大型反応器において実行され、それは更に、プロセス関連の理由のためにオープン構造において自己支持型に作製されなければならないことが多い。このことは、この種の方法に対して、螺旋攪拌器の機械的強度に関して非常に高い要求をもたらし、螺旋攪拌器の形状は、同時に、これらの方法に特に適合される。

特許文献１では、長方形または三角形の断面を有する中空プロファイルから形成された螺旋攪拌器が提案されている。ここでの欠点は、その幾何学的形状に関する特別な要求のために、螺旋攪拌器の成形に非常に高い労力が必要なことである。さらに、螺旋攪拌器がワンピースで形成されるので、特に大型反応器で使用する場合、その重量が大きいため、取扱いおよび輸送において更なる欠点がある。

独国特許出願公開第１２１８１６５号明細書

本発明の目的は、特に、汎用的な装置の有利な更なる発展を提供することである。この課題は、請求項１および１３の特徴による本発明によって解決され、本発明の有利な実施形態および発展形態は従属請求項に記載される。

本発明は、少なくとも１つの螺旋攪拌器を備え、特に、流動層および／または固形物混合物および／または高粘度懸濁液を攪拌するための攪拌要素装置であって、螺旋攪拌器は、回転軸線の周りに回転可能であるとともに、回転軸線の周りに延びる少なくとも１つの巻線を有する攪拌要素装置に基づく。

螺旋攪拌器は基体を備え、基体は、少なくとも１つの断面図において、少なくとも部分的に楕円形、特に円形の外輪郭を有することが提案される。
そのような実施形態は、有利には、構成要素の張力および剛性が既知の攪拌要素装置に匹敵するとともに改善された効率を有する攪拌要素装置を提供することを可能にする。特に、有利には、ねじり剛性が高められた攪拌要素装置を提供することが可能である。このようにして、有利なことに、特に信頼性が高く長寿命の攪拌要素装置を提供することができる。さらに、本発明による攪拌要素装置の実装によって、材料の特に効率的な利用が可能になる。さらに、攪拌要素装置の製造における材料投入の低減に加えて、重量の切り詰めが有利に達成可能であり、その結果、取扱い労力および輸送労力が大幅に低減される。さらに、製造労力および製造時間を有利に削減することができる。攪拌要素装置の上述の有利な特徴により、攪拌要素装置の製造および／または組み立て時のコストの節約を達成することがさらに有利に可能である。

「攪拌要素装置」は、特に、少なくとも螺旋攪拌器を含む攪拌器の動作可能な構成要素、特に構造的および／または機能的構成要素として理解されるべきである。攪拌要素装置は、特に、固形物混合物および／または高粘度懸濁液を攪拌するように構成される。攪拌要素装置は、多種多様な工業プロセスで使用されるように構成され得る。好ましくは、攪拌要素装置は、プラスチック製造および／またはプラスチック加工の手順において、特に気相重合におけるポリプロピレンの製造のために、特に５０ｍ^３以上の容積を有する反応器において使用されるように構成される。

螺旋攪拌器は、回転軸線の周りに回転可能であり、回転軸線の周りに延びる少なくとも１つの巻線を有し、回転軸線は、好ましくは、螺旋攪拌器をちょうど完全に取り囲む最小の幾何学的円筒の最長縁と平行に延びる。回転軸線に対して垂直に見て、回転軸線の周りに延びる螺旋攪拌器の少なくとも１つの巻線は、螺旋攪拌器をちょうど完全に包囲する最小の幾何学的シリンダの内側包囲面に沿って、回転軸線の方向に向けられた、好ましくは一定の勾配で完全に３６０度回転して回転軸線の周りに巻く曲線を形成する。螺旋攪拌器は、好ましくは、回転軸線の周りに延びる複数の連続する巻線を有する。好ましくは、巻線は、いずれの場合にも、回転軸線の方向に沿って少なくとも実質的に同じ勾配を有し、螺旋攪拌器は、螺旋、スクリュー、螺旋線、または円筒渦巻の形状を有する。巻線は、時計回り又は反時計回りのいずれかで回転軸線の周りに延びることができる。回転軸線に沿った視線方向における螺旋攪拌器の巻線のコースは、以下において、螺旋攪拌器の主要コースと称される。好ましくは、螺旋攪拌器は、自己支持型であるように実装される。自己支持型螺旋攪拌器の代わりに、螺旋攪拌器が少なくとも１つの安定化要素を備えることが考えられる。安定化要素は、例えば、螺旋攪拌器の主要コースに対してある角度で配置され、例えば、螺旋攪拌器の少なくとも１つの巻線を、螺旋攪拌器の安定化の目的で螺旋攪拌器の少なくとも１つの更なる巻線に接続することができる。好ましくは、螺旋攪拌器はいくつかのセグメントに分割することができる。セグメントは、例えば、螺旋攪拌器の回転軸線の周りに延びる半巻線を含むことができ、任意のより小さい又はより大きいセグメントも考えられる。組み立てられた状態では、螺旋攪拌器の複数のセグメントは、形状嵌合および／または圧力嵌合接続を介して、例えばねじ接続によって、互いに接続され得る。代替的に又は追加的に、複数のセグメントは、組み立てられた状態において、物質対物質結合を介して互いに接続されてもよく、例えば溶接されてもよい。このような実施形態により、攪拌要素装置の輸送を有利に改善することができる。螺旋攪拌器は、更なる追加のセグメントによって拡張することができ、したがって、攪拌要素装置の使用の柔軟性を有利に改善することも考えられる。

「少なくとも実質的に」とは、本明細書では、所与の値からの偏差が所与の値の２５％未満、好ましくは１０％未満、特に優先的には５％未満であると理解されるべきである。
好ましくは、基体は、螺旋攪拌器の耐荷重基本構造を形成し、攪拌要素装置の動作状態において螺旋攪拌器に作用する機械的な力およびモーメント、特にトルクおよび／またはねじりモーメントを受けるように構成される。好ましくは、基体は、例えば駆動シャフトを介して、攪拌要素装置の一部または攪拌要素装置を備える攪拌器の一部であり得る駆動ユニットに接続可能であり、駆動ユニットによって与えられる駆動モーメントを受け、当該駆動モーメントを用いて螺旋攪拌器を回転軸線の周りで回転運動させるように構成される。好ましくは、少なくとも１つの断面図において、基体における少なくとも部分的に楕円形の、特に円形の外輪郭は、１８０度の角度にわたって延びる少なくとも１つの部分にわたって楕円形、好ましくは円形である。外輪郭は、好ましくは、断面全体にわたって楕円形、特に円形である。好ましくは、基体は、螺旋攪拌器の主要コース全体に沿って延びている。好ましくは、基体は、螺旋攪拌器の主要コースに沿った全ての断面図において、部分的に楕円形、特に円形の外輪郭を有する。好ましくは、基体の外輪郭は、螺旋攪拌器の主要コース全体に沿って、断面図において少なくとも実質的に一定の直径を有する。

「構成された」とは、特に、特別に設計された及び／又は装備されたことを意味する。オブジェクトが特定の機能のために構成されるとは、特に、少なくとも１つのアプリケーション状態および／または動作状態においてオブジェクトが当該特定の機能を果たす及び／又は実行することと理解されるべきである。

螺旋攪拌器が、基体に接続された攪拌ブレードを備えることが更に提案される。有利には、基体に接続された攪拌ブレードによって、基体の形状とは無関係に、螺旋攪拌器の特別な幾何学的形状が達成可能であり、特に柔軟な方法で異なる個々の手順要件に適合させることができる。攪拌ブレードが基体に接続されていることにより、従来から知られている螺旋攪拌器の攪拌ブレードの実施形態とは異なり、攪拌ブレード自体が、もはや耐荷重機能を有さず、これは、有利には、攪拌ブレードの幾何学的実施および／または材料の選択に関して向上した柔軟性をもたらす。有利には、特に、大容量反応器で使用されるように構成され、したがって、対応するサイズおよび重量を有する攪拌要素装置において、攪拌ブレードおよび基体を別々に輸送し、それらを現場で互いに接続することが可能であり、その結果、組み立て中の輸送および／または取扱いを簡略化することができる。

攪拌ブレードは、形状嵌合および／または圧力嵌合接続を介して、例えばねじ接続等によって、基体に接続され得る。しかし、有利な実施形態では、攪拌ブレードが基体と物質対物質結合によって結合されることが提案される。このようにして、有利には、基体への攪拌ブレードの特に確実な接続が、単純な技術的手段で達成可能である。攪拌ブレードは、例えば、はんだ付け接続および／または溶接接続および／または接着接続および／または加硫によって、物質対物質結合で基体に接続され得る。攪拌ブレードと基体との間の物質対物質結合は、直接的に実現されてもよいし、又は、物質対物質結合によって基体および攪拌ブレードにそれぞれ接続可能な更なる要素を介して間接的に実現されてもよい。

さらに、螺旋攪拌器が、攪拌ブレードを基体に接続する少なくとも１つの接続要素を備えることが提案される。これにより、攪拌ブレードと基体との間の接続をさらに有利に改善することができる。好ましくは、接続要素は、攪拌ブレードおよび基体にそれぞれ物質対物質結合によって接続されている。好ましくは、接続要素は、基体の外輪郭を少なくとも部分的に取り囲む内輪郭を有する。好ましくは、螺旋攪拌器は、複数の接続要素を備え、これらの接続要素は、少なくとも実質的に互いに同一に形成され、螺旋攪拌器の主要コースに沿って、間隔を空けて、特に互いに等しい距離で配置される。これは、有利には、攪拌ブレードと基体との間の特に確実な接続、ならびに基体から攪拌ブレードへの特に均一な力の伝達を可能にする。

基体は攪拌ブレードに沿って部分的にのみ延在してもよい。しかしながら、有利な実施形態では、基体が攪拌ブレード全体に沿って、特に主要コースに沿って延在することが提案される。このような実施形態は、有利なことに、特に安定した螺旋攪拌器、特に高いねじり強度を有する螺旋攪拌器を提供することを可能にする。有利には、さらに、基体から攪拌ブレードへの駆動モーメントの特に均一な力伝達が可能になり、その結果として、特に均一な攪拌結果が有利に達成可能である。

攪拌ブレードが、基体から離れる方を向く側に少なくとも実質的に平坦な表面を有することも提案される。そのような実施形態は、攪拌結果を有利に改善することを可能にする。少なくとも実質的に平坦な表面は、巨視的に滑らかであるように実装されることが好ましい。好ましくは、少なくとも実質的に平坦な表面は、螺旋攪拌器の主要コースに沿って、特に均一な勾配を有し、主要コースに垂直な方向において、巨視的な凹凸がなく、特に巨視的な高さおよび／または深さがなく実装される。攪拌ブレードは、平坦な表面に塗布されたコーティングを有し、コーティングは例えば平坦な表面の摩耗から保護するように構成されることが考えられる。

攪拌ブレードは、断面図において、基体の外輪郭の直径よりも小さい、または外輪郭の直径に対応する横方向範囲を有することができる。しかし、有利な実施形態では、断面図において、攪拌ブレードの横方向範囲は、基体の外輪郭の直径よりも大きいことが提案される。そのような実施形態は、攪拌結果を有利に改善することを可能にする。「外輪郭の直径」とは、本明細書では、外輪郭をちょうど包含すると理解される最小の円の直径である。攪拌ブレードの横方向範囲は、螺旋攪拌器の主要コースに対して少なくとも実質的に垂直に延びる。「実質的に垂直」という用語は、本明細書では特に、基準方向に対する方向の向きを定義することを意図しており、方向および基準方向は、特に投影面で見たときに、９０度の角度を含み、角度は、特に８度未満、有利には５度未満、特に有利には２度未満の最大偏差を有する。好ましくは、攪拌ブレードの横方向範囲は、螺旋攪拌器の主要コース全体に沿って少なくとも実質的に一定である。

さらに、断面図において、攪拌ブレードは、基体の外輪郭の直径の最大２０％に等しい厚みを有することが提案される。このようにして、材料の節約が有利に達成可能である。有利には、製造プロセスを改善することがさらに可能である。加えて、有利なことに、攪拌ブレードが基体の外輪郭の直径に対して小さい厚みを有する場合、攪拌ブレードの幾何学的実装の柔軟性を高めることができる。好ましくは、断面図において、攪拌ブレードは、基体の外輪郭の直径の最大１５％、特に好ましくは最大１０％の厚みを有する。好ましくは、攪拌ブレードは、断面図における攪拌ブレードの厚みに少なくとも実質的に対応する薄い材料厚みを有する金属シートで実現される。

攪拌要素装置が、基体全体に沿って少なくとも部分的に延在する少なくとも１つのカバー要素を有するカバーユニットを備え、当該カバーユニットが、回転軸線に垂直な少なくとも１つの方向において基体を少なくとも部分的に、好ましくは完全に覆うことが更に提案される。そのような実施形態は、攪拌結果を有利に改善することを可能にする。さらに有利なことに、螺旋攪拌器の外輪郭を、攪拌要素装置が特に簡単な技術的器具で使用される特定の攪拌工程の手順要件に合わせることが可能である。好ましくは、カバー要素は、基体の主要範囲の少なくとも５０％、有利には少なくとも７０％、特に有利には少なくとも８０％、好ましくは少なくとも９０％に相当する主要部分に沿って、特に好ましくは基体全体に沿って延在する。好ましくは、カバー要素は、回転軸線に対して垂直な方向に加えて、更なる方向において、すなわち、回転軸線に垂直な方向に対して反平行な少なくとも１つの方向において、および回転軸線に平行でありかつ攪拌ブレードから離れる方向において、基体を覆う。好ましくは、カバーユニットは、カバー要素と、基体全体に沿って少なくとも部分的に延在し、回転軸線に垂直な方向において基体を少なくとも部分的に覆う少なくとも１つの更なるカバー要素とを備える。カバー要素は、好ましくは、螺旋攪拌器の回転軸線に面する側に配置される。好ましくは、カバー要素は、物質対物質結合、例えば溶接されることによって攪拌ブレードに接続され、例えば、特に、回転軸線および基体に面する攪拌ブレードの最長縁部に沿って少なくとも部分的に接続される。更なるカバー要素は、好ましくは、螺旋攪拌器における、回転軸線から離れる方を向く側に配置される。好ましくは、更なるカバー要素は、特に、回転軸線から離れる方を向くとともに基体に向かって面する攪拌ブレードの最長縁部に沿って、物質対物質結合によって攪拌ブレードに接続、例えば溶接される。代替的に、カバー要素および／または更なるカバー要素は、攪拌ブレードと一体的に形成されることが考えられる。好ましくは、更なるカバー要素は、断面図において、カバー要素よりも小さい範囲を有する。これにより、有利なことに、螺旋攪拌器の縁部領域におけるフロープロファイルを最適化することができ、よって、攪拌結果をさらに改善することができる。カバー要素および更なるカバー要素に加えて、カバーユニットは、追加のカバー要素を備えてもよい。好ましくは、追加のカバー要素は、基体が断面図に対して垂直に完全に取り囲まれるように、カバー要素および更なるカバー要素に接続される。好ましくは、追加のカバー要素は、最長縁部に沿って、カバー要素および更なるカバー要素に接続、例えば溶接される。代替的に、カバー要素、更なるカバー要素、および追加のカバー要素は、例えば、曲がった金属シートから製造されたワンピース品として形成され得る。

基体は、詰まった材料、例えば少なくとも１つの断面図において少なくとも部分的に楕円形の、特に円形の外輪郭を有する曲がった丸棒から形成されてもよい。しかし、有利な実施形態では、基体は管として形成されることが提案される。このような実施によって、材料の節約が有利に達成可能である。さらに、有利なことに、構成要素の張力および構成要素の剛性が詰まった材料と同等の場合、重量低減を達成することが可能である。これにより、さらに有利なことに、取扱い労力および／または輸送労力を大幅に低減することができる。好ましくは、管は曲がった円管として形成される。

本発明はさらに、攪拌容器と、上述の実施形態の１つによる攪拌要素装置とを備えた攪拌反応器に関する。好ましくは、攪拌容器および攪拌要素装置に加えて、攪拌反応器は、少なくとも１つの駆動ユニットと、攪拌要素装置、特に螺旋攪拌器の基体を駆動ユニットに接続する少なくとも１つの移送要素、例えば駆動シャフトとを含む。攪拌反応器の駆動ユニットは、例えば、これらに限定されないが、駆動モーメントを発生させるための電気モータ、駆動モーメントを伝達するためのクラッチおよび／または伝達要素および／または更なる要素を含んでもよい。

攪拌容器の内壁に対する壁クリアランスが最適化されるように螺旋攪拌器が攪拌容器内に配置されることも提案される。そのような実施形態は、攪拌結果を有利に改善することを可能にする。攪拌容器の内壁に対する壁クリアランスを適切に選択するために、様々な影響因子を考慮しなければならない。第１に、動作中において、機械的な力が攪拌器の一時的な変形を引き起こす可能性があり、その結果、金属ばねの圧縮と同様に、螺旋攪拌器の直径が拡大され得、壁クリアランスが縮小する。ここで、螺旋攪拌器の一時的な変形による壁クリアランスの縮小は、螺旋攪拌器の機械的特性、例えば螺旋攪拌器のねじり剛性および／または自重に強く依存する。さらに、螺旋攪拌器の壁クリアランスは、攪拌容器の断面全体にわたって均一な攪拌プロセスが可能になるように選択されなければならない。ここで、一方では、壁クリアランスは、攪拌されるべき媒体が全く攪拌されないか、または十分に攪拌されないであろう、攪拌容器の内壁の近傍におけるデッドゾーンの形成を防止するために十分に小さくあるべきである。他方では、特に流動層および／または固形物混合物の攪拌にとって、選択された壁クリアランスは小さすぎてはならず、さもなければ、攪拌されるべき個々の粒子によって、螺旋攪拌器と内壁との間の間隙においてブロッキングが生じ得る。したがって、最適な壁クリアランスは、攪拌される媒体の粒径および／または粒径分布に応じて最適化されなければならない。好ましくは、螺旋攪拌器の壁クリアランスは、動作状態における変形の場合であっても、内壁への接触が防止されるように最適化される。好ましくは、螺旋攪拌器の壁クリアランスは、内壁の近傍におけるデッドゾーンの形成が防止されるように最適化される。好ましくは、螺旋攪拌器の壁クリアランスは、攪拌される粒子による螺旋攪拌器と内壁との間の間隙のブロッキングが防止されるように最適化される。

本発明はさらに、少なくとも１つの螺旋攪拌器を有する攪拌要素装置を製造する方法に基づく。
螺旋攪拌器の基体が、少なくとも部分的に楕円形、特に円形の外輪郭を有する管から製造されることが提案される。これにより、攪拌要素装置を製造するための特に効率的な方法を有利に提供することが可能になる。従来の方法と比較して材料投入量を低減することが有利に可能であり、したがって、材料に関する効率を有利に高める。基体が、少なくとも部分的に楕円形の、特に円形の外輪郭を有する管から作製される場合、特に低い材料投入量と同時に特に高い強度が有利に達成可能である。さらに、特に低い比重を有する攪拌器を製造することが有利に可能であり、したがって、さらに、輸送を有利に改善する。さらに有利には、例えば駆動モータおよび／または支持体および／または基礎等のような螺旋攪拌器の動作のための更なる要素がそれぞれより小さい寸法を与えられ得るので、その低い比重のために特に効率的な動作に適した螺旋攪拌器を製造することが可能である。さらに、製造労力および／または製造期間が有利に削減可能である。さらに、コストの節約が有利に達成可能である。

その方法では、螺旋攪拌器の攪拌ブレードが基体に接続されることが更に提案される。このような実施態様は、有利なことに、攪拌ブレードの幾何学的実施態様に関して改善された柔軟性を有する方法を提供することを可能にする。攪拌ブレードが基体に接続され、よって耐荷重機能を有しないので、基体から独立した攪拌ブレードの成形が有利に可能になる。好ましくは、攪拌ブレードは、例えば溶接プロセスを介して、基体と物質対物質結合によって結合される。

本発明による攪拌要素装置および攪拌要素装置を製造するための方法は、上述の用途および実装に限定されるものではない。特に、本明細書に記載される機能を果たすために、本発明による攪拌要素装置および攪拌要素装置を製造するための方法は、本明細書で与えられる数とは異なる数の個々の要素、構成要素およびユニットを備えてもよい。

更なる利点は、以下の図面の説明から明らかになるであろう。図面には、本発明の２つの例示的な実施形態が示されている。図面、明細書、および特許請求の範囲は、複数の特徴を組み合わせて含んでいる。当業者であれば、これらの特徴を意図的に個々に考慮し、更なる好都合な組み合わせを見出すであろう。

図１は、攪拌要素装置を備えた攪拌装置を概略図で示す。 図２は、基体と攪拌ブレードとを備える螺旋攪拌器を有する攪拌要素装置を概略側面図で示す。 図３は、基体および攪拌ブレードの概略部分断面図を示す。 図４は、螺旋攪拌器を概略斜視図で示す。 図５は、攪拌要素装置を製造する方法の概略図を示す。 図６は、攪拌要素装置の更なる例示的な実施形態を概略断面図で示す。

図において、各ケースに複数の形態で存在するオブジェクトのうち、１つのみに参照符号が付されている。
図１は、攪拌反応器４０を概略図で示す。攪拌反応器４０は、攪拌容器５６を備える。攪拌反応器４０は、攪拌要素装置１０を備える。図１において、攪拌要素装置１０は、攪拌反応器４０の攪拌容器５６内に配置されている。攪拌反応器４０は、駆動ユニット４４を備える。攪拌要素装置１０は、攪拌反応器４０の駆動シャフトを介して攪拌反応器４０の駆動ユニット４４に接続されている。

攪拌要素装置１０は、流動層および／または固形物混合物および／または高粘度懸濁液を攪拌するように構成されている。攪拌要素装置１０は、螺旋攪拌器１２を備える。螺旋攪拌器１２は、回転軸線１４を中心に回転可能である。螺旋攪拌器１２は、回転軸線１４の周りに延びる少なくとも１つの巻線１６を有する。攪拌反応器４０の駆動シャフト４２から開始して、巻線１６は、螺旋攪拌器１２の主要範囲方向６２に沿って実質的に一定の勾配を有し、回転軸線１４の周りに３６０度完全に回転して巻回されている。本実施形態では、螺旋攪拌器１２は、主要範囲方向６２において互いに続くとともに回転軸線１４の周りに延びる複数の巻線、すなわち、巻線１６、更なる巻線５８、および更なる巻線６０を有する。更なる巻線５８、６０は、巻線１６の勾配と実質的に同一の勾配を有し、いずれの場合も回転軸線１４の周りに３６０度完全に回転して巻回されている。螺旋攪拌器１２は、その主要範囲方向６２に螺旋の形状を有する。

螺旋攪拌器１２は基体１８を備える。螺旋攪拌器１２の基体１８は、接続点６４において攪拌反応器４０の駆動シャフト４２に接続されている。螺旋攪拌器１２は、自己支持型であるように実装される。攪拌反応器４０の動作状態において、駆動ユニット４４によって与えられる駆動力は、駆動シャフト４２から螺旋攪拌器１２の基体１８に伝達され、螺旋攪拌器１２に回転軸線１４を中心とする回転方向６６の回転運動を実行させる。

攪拌要素装置１０の螺旋攪拌器１２は、攪拌容器５６の内壁８０に対する壁クリアランス７６が最適化されるように、攪拌反応器４０の攪拌容器５６内に配置されている。本実施例では、壁クリアランス７６は７５ｍｍである。本実施例では、攪拌容器５６の内壁８０に対する螺旋攪拌器１２の壁クリアランス７６は、攪拌反応器４０の動作状態において、一方では、攪拌容器５６の断面全体にわたって完全な混合が可能になり、他方では、螺旋攪拌器１２と内壁との間で攪拌される媒体（図示せず）の粒子による螺旋攪拌器１２のブロッキングが防止されるように最適化される。

図２は、攪拌要素装置１０の概略側面図を示す。螺旋攪拌器１２の基体１８は、少なくとも１つの断面図（図３参照）において、少なくとも部分的に楕円形、特に円形の外輪郭２０を有する。本実施例では、基体１８の外輪郭２０は円形である。本実施例では、基体１８は、螺旋攪拌器１２の主要コース２６に沿った全ての断面図において、部分的に楕円形、特に円形の外輪郭２０を有する（図４参照）。

基体１８は管３６として形成されている。本実施例では、管３６は曲がった円管として形成されている。
螺旋攪拌器１２は攪拌ブレード２２を備える。攪拌ブレード２２は基体１８に接続されている。

螺旋攪拌器１２は、攪拌ブレード２２を基体１８に接続する少なくとも１つの接続要素２４を備える。本実施例では、螺旋攪拌器１２は、複数の接続要素２４、すなわち、接続要素２４および複数の更なる接続要素６８を備える。接続要素２４および更なる接続要素６８は、互いに実質的に同一に形成され、互いに離間して配置されている。

攪拌ブレード２２は基体１８と物質対物質結合によって接続されている。本実施例では、攪拌ブレード２２は、接続要素２４および更なる接続要素６８を介して、間接的な物質対物質結合によって基体１８に接続されている。

図３は、螺旋攪拌器１２の概略部分図を基体１８の断面図で示し、基体１８および攪拌ブレード２２の部分領域をそれぞれ示し、接続要素２４を示す。
接続要素２４は、基体１８の外輪郭２０を少なくとも部分的に取り囲む円弧状の内輪郭４６を有する。本実施例では、接続要素２４は、内輪郭４６の領域において基体１８の外輪郭２０に接続、本実施例では、溶接されている。

攪拌ブレード２２は、その下面４８において、物質対物質結合によって、本実施例では溶接によって、接続要素２４に接続されている。したがって、接続要素２４は、間接的な物質対物質結合によって攪拌ブレード２２を基体１８に接続している。さらに、攪拌ブレード２２は、同様に、更なる接続要素６８を介して、間接的な物質対物質結合によって基体１８に接続されている。

攪拌ブレード２２は、横方向範囲３０を有する。断面図において、攪拌ブレード２２の横方向範囲３０は、基体１８の外輪郭２０の直径３２よりも大きい。
攪拌ブレード２２は、横方向範囲３０に対して垂直な厚み３４を有する。攪拌ブレード２２の厚み３４は、基体１８の外輪郭２０の直径３２の最大２０％に相当する。本実施例では、攪拌ブレード２２は、横方向範囲３０に対応する小さな材料厚みを有する金属シートで形成される。

図４は、攪拌要素装置１０の螺旋攪拌器１２を概略斜視図で示す。基体１８は、攪拌ブレード２２全体に沿って、すなわち螺旋攪拌器１２の主要コース２６に沿って延びている。

攪拌ブレード２２は、基体１８から離れる方を向く側３８に平面２８を有する。
図５は、攪拌要素装置１０を製造する方法を説明するための概略図を示す。第１の方法ステップ５０において、少なくとも部分的に楕円形、特に円形の外輪郭２０（図２参照）を有する管３６から螺旋攪拌器１２の基体１８が製造される。方法ステップ５０において、基体１８は、適切な成形プロセスによって管３６から成形される。更なる方法ステップ５２において、例えば溶接プロセスによって、接続要素２４および更なる接続要素６８がそれぞれ基体１８に接続される。更なる方法ステップ５４において、攪拌ブレード２２は、好ましくは薄い材料厚みを有する金属シートから形成され、次いで、例えば溶接プロセスによって攪拌ブレード２２の下面４８にそれぞれ接続された接続要素２４および更なる接続要素６８によって、基体１８に接続される。

図６には、本発明の更なる例示的な実施形態が示されている。以下の説明および図面は、例示的な実施形態間の相違点に本質的に限定され、同じ名称を有する構成要素、特に同じ参照番号を有する構成要素に関しては、主として、他の例示的な実施形態、特に図１～図５の図面および／または説明を参照することができる。例示的な実施形態を区別するために、図６に示される例示的な実施形態の参照番号にプライム符号が付加されている。

図６は、攪拌要素装置１０’の更なる例示的な実施形態を示す。攪拌要素装置１０’は、螺旋攪拌器１２’を備える。螺旋攪拌器１２’は、回転軸線（図示せず）を中心に回転可能である。螺旋攪拌器１２’は基体１８’を備える。基体１８’は、断面図において、少なくとも部分的に楕円形の、特に円形の外輪郭２０’を有する。先の例示的な実施形態における基体１８とは異なり、基体１８’は詰まったプロファイルで作られている。しかしながら、代替的に、先の例示的な実施形態と同様に、攪拌要素装置１０’の基体１８’を管から作ることもできる。

螺旋攪拌器１２’は攪拌ブレード２２’を備える。攪拌ブレード２２’は、前述の例示的な実施形態の攪拌要素装置１０の攪拌ブレード２２と実質的に同一に形成され、したがって、これに関して図１～図５の説明を参照することができる。

螺旋攪拌器１２’はカバーユニット７８’を含む。カバーユニット７８’は、基体１８’全体に沿って延在する少なくとも１つのカバー要素７０’を備える。本実施例では、カバーユニット７８’は、カバー要素７０’および更なるカバー要素７２’を備える。カバー要素７０’は、物質対物質結合、例えば溶接によって攪拌ブレード２２’に接続されている。カバー要素７０’は、攪拌ブレード２２’の横方向範囲３０’に対して少なくとも実質的に垂直に配置されている。第１のカバー要素７０’は、螺旋攪拌器１２’の回転軸線（図示せず）に面する側に配置されている。更なるカバー要素７２’は、物質対物質結合、例えば溶接によって攪拌ブレード２２’に接続されている。更なるカバー要素７２’は、攪拌ブレード２２’の横方向範囲３０’に対して少なくとも実質的に垂直に配置されている。更なるカバー要素７２’は、攪拌ブレード２２’全体に沿って延在している。第２のカバー要素７２’は、螺旋攪拌器１２’における、回転軸線（図示せず）から離れる方を向く側に配置されている。更なるカバー要素７２’は、攪拌ブレード２２’に対して垂直な方向において、カバー要素７０’より小さい範囲を有する。

任意の実施態様では、攪拌要素装置１０’のカバーユニット７８’は、追加のカバー要素７４’を備える。追加のカバー要素７４’は、カバー要素７０’および更なるカバー要素７２’に、それぞれ物質対物質結合によって、例えば溶接によって接続されてもよい。追加のカバー要素７４’は、流れの最適化のために構成される。攪拌要素装置１０’の動作状態において、追加のカバー要素７４’は、特に、更なるカバー要素７２’に向かう最適化されたガス流を生成するように構成されている。追加のカバー要素７４’が取り付けられた状態では、基体１８’は、断面図に対して垂直に、攪拌ブレード２２’、カバー要素７０’、更なるカバー要素７２’、および追加のカバー要素７４’によって全方向に取り囲まれる。

攪拌要素装置１０’を製造する方法の説明については、主に図５の説明を参照することができ、更なる方法ステップ５４において、さらに、カバー要素７０’および更なるカバー要素７２’がそれぞれ攪拌ブレード２２’に接続、例えば溶接される。任意に、更なる方法ステップ５４において、更に、追加のカバー要素７４’が、カバー要素７０’および更なるカバー要素７２’にそれぞれ接続、例えば溶接されることが更に可能である。

１０…攪拌要素装置
１２…螺旋攪拌器
１４…回転軸線
１６…巻線
１８…基体
２０…外輪郭
２２…攪拌ブレード
２４…接続要素
２６…主要コース
２８…表面
３０…横方向範囲
３２…直径
３４…厚み
３６…管
３８…側
４０…攪拌反応器
４２…駆動シャフト
４４…駆動ユニット
４６…内輪郭
４８…下面
５０…方法ステップ
５２…更なる方法ステップ
５４…更なる方法ステップ
５６…攪拌容器
５８…更なる巻線
６０…更なる巻線
６２…主要範囲方向
６４…接続点
６６…回転方向
６８…更なる接続要素
７０…カバー要素
７２…更なるカバー要素
７４…追加のカバー要素
７６…壁クリアランス
７８…カバーユニット
８０…内壁
８２…方向

Claims (14)

1. 少なくとも１つの螺旋攪拌器（１２；１２’）を備え、特に、流動層および／または固形物混合物および／または高粘度懸濁液を攪拌するための攪拌要素装置（１０；１０’）であって、前記螺旋攪拌器（１２；１２’）は、回転軸線（１４）の周りに回転可能であるとともに、前記回転軸線（１４）の周りに延びる少なくとも１つの巻線（１６）を有する攪拌要素装置（１０；１０’）において、前記螺旋攪拌器（１２；１２’）は基体（１８；１８’）を備え、前記基体（１８；１８’）は、少なくとも１つの断面図において、少なくとも部分的に楕円形、特に円形の外輪郭（２０；２０’）を有することを特徴とする攪拌要素装置（１０；１０’）。
2. 前記螺旋攪拌器（１２；１２’）は、前記基体（１８；１８’）に接続された攪拌ブレード（２２；２２’）を備えることを特徴とする、請求項１に記載の攪拌要素装置（１０；１０’）。
3. 前記攪拌ブレード（２２；２２’）は、物質対物質結合によって前記基体（１８；１８’）に接続されていることを特徴とする、請求項２に記載の攪拌要素装置（１０；１０’）。
4. 前記螺旋攪拌器（１２；１２’）は、前記攪拌ブレード（２２；２２’）を前記基体（１８；１８’）に接続する少なくとも１つの接続要素（２４）を備えることを特徴とする、請求項２または３に記載の攪拌要素装置（１０；１０’）。
5. 前記基体（１８；１８’）は、前記攪拌ブレード（２２；２２’）全体に沿って、特に主要コース（２６）に沿って延在することを特徴とする、請求項２～４のいずれか一項に記載の攪拌要素装置（１０；１０’）。
6. 前記攪拌ブレード（２２；２２’）は、前記基体（１８）から離れる方を向く側（３８）に少なくとも実質的に平坦な表面（２８；２８’）を有することを特徴とする、請求項２～５のいずれか一項に記載の攪拌要素装置（１０；１０’）。
7. 前記断面図において、前記攪拌ブレード（２２；２２’）の横方向範囲（３０；３０’）は、前記基体（１８；１８’）の前記外輪郭（２０；２０’）の直径（３２；３２’）よりも大きいことを特徴とする、請求項２～６のいずれか一項に記載の攪拌要素装置（１０；１０’）。
8. 前記断面図において、前記攪拌ブレード（２２；２２’）は、前記基体（１８；１８’）の前記外輪郭（２０；２０’）の直径（３２；３２’）の最大２０％に等しい厚み（３４；３４’）を有することを特徴とする、請求項２～７のいずれか一項に記載の攪拌要素装置（１０；１０’）。
9. 前記基体（１８’）に沿って少なくとも部分的に延在する少なくとも１つのカバー要素（７０’）を有するカバーユニット（７８’）を備え、該カバーユニット（７８’）は、前記回転軸線（１４）に垂直な少なくとも１つの方向（８２’）において前記基体（１８’）を少なくとも部分的に覆うことを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載の攪拌要素装置（１０’）。
10. 前記基体（１８）は管（３６）として形成されていることを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載の攪拌要素装置（１０）。
11. 攪拌容器（５６）と、請求項１～１０のいずれか一項に記載の攪拌要素装置（１０；１０’）とを備えた攪拌反応器（４０）。
12. 前記螺旋攪拌器（１２；１２’）は、前記攪拌容器（５６）の内壁（８０）に対する壁クリアランス（７６）が最適化されるように前記攪拌容器（５６）内に配置されることを特徴とする、請求項１１に記載の攪拌反応器（４０）。
13. 少なくとも１つの螺旋攪拌器（１２）を備えた特に請求項１～９のいずれか一項に記載の攪拌要素装置（１０；１０’）を製造する方法であって、前記螺旋攪拌器（１２；１２’）の基体（１８；１８’）は、少なくとも部分的に楕円形、特に円形の外輪郭（２０；２０’）を有する管（３６）から製造されることを特徴とする、方法。
14. 前記螺旋攪拌器（１２；１２’）の攪拌ブレード（２２；２２’）が前記基体（１８；１８’）に接続されることを特徴とする、請求項１３に記載の方法。

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