WO2021245036A1 - Rührvorrichtung und verfahren zum betrieb einer rührvorrichtung - Google Patents

Rührvorrichtung und verfahren zum betrieb einer rührvorrichtung Download PDF

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WO2021245036A1
WO2021245036A1 PCT/EP2021/064577 EP2021064577W WO2021245036A1 WO 2021245036 A1 WO2021245036 A1 WO 2021245036A1 EP 2021064577 W EP2021064577 W EP 2021064577W WO 2021245036 A1 WO2021245036 A1 WO 2021245036A1
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unit
radiation
guide tube
stirring device
medium
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Wolfgang Last
Josef Wagner
Konstantin EPP
Marco König
Alexander Peschl
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EKATO Rühr- und Mischtechnik GmbH
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    • B01J2219/00763—Baffles

Definitions

  • the invention relates to a stirring device according to the preamble of claim 1, a stirrer with at least one stirring device according to claim 13 and a
  • the object of the invention is in particular to provide a generic device with improved properties in terms of effectiveness, in particular in terms of irradiation and / or in terms of flow guidance, in particular in terms of a path length of a medium in a radiation area, in particular to maximize a contact time and / or to maximize an average radiation density and / or to maximize the amount of radiation absorbed by the medium.
  • the object is achieved according to the invention by the features of patent claims 1 and 14, while advantageous refinements and further developments of the invention can be found in the subclaims.
  • the invention is based on a stirring device, in particular a reactor stirring device, with a radiation unit which is provided for irradiating a medium.
  • the stirring device have a guide tube unit which is provided for separating two opposing flows of the medium.
  • the configuration according to the invention makes it possible to achieve advantageous properties with regard to flow and / or irradiation during mixing and / or stirring.
  • a high degree of efficiency in particular with regard to a radiation and / or a flow, can be achieved before geous.
  • a high degree of homogeneity of an irradiation and / or a flow velocity can advantageously be achieved.
  • dead spaces can be avoided.
  • a homogeneous flow can advantageously be achieved, in particular inside and outside a guide tube.
  • component efficiency can also be increased.
  • a “stirring device” should be understood to mean an, in particular functional, component, in particular a structural and / or functional component, of a stirrer, in particular of a reactor, alternatively or additionally of a stirred tank and / or a stirring system.
  • the stirring device is provided for processing, in particular at least for homogenization, suspension, emulsification and / or gassing, of at least one medium and / or for heat transfer within at least one medium.
  • the medium can in particular comprise further components, such as, for example, solvents, stabilizers, dyes, catalysts, initiators such as, for example, radical chain starters, gases such as, for example, chlorine gas, and / or other plastics.
  • the stirring device is preferably designed as a reactor stirring device.
  • a “reactor stirring device” should be understood to mean a stirring device which is intended to process the medium at least to activate and / or initiate and / or maintain a chemical reaction of the medium, such as, for example, a polymerization, a depolymerization, a photolysis, a photocatalysis, decontamination and / or halogenation, in particular chlorination.
  • the reactor stirring device could be provided, in particular, for water treatment.
  • the reactor device is preferably designed as a photoreactor device. It would be conceivable that the stirring device comprises the entire stirrer and / or reactor and / or stirred tank and / or an entire stirring system. In particular, it would be conceivable that the agitation device designed as a reactor agitation device encompasses the entire reactor.
  • the stirring device has a radiation unit which is provided to irradiate the medium, in particular to activate and / or initiate and / or maintain the chemical reaction of the medium.
  • the radiation unit could include at least one radiation element and advantageously to act on the medium with electromagnetic radiation, in particular with electromagnetic radiation in the visible and / or in the invisible range of the electromagnetic spectral range, in particular with invisible UV radiation and / or with visible VIS radiation may be provided.
  • the radiation unit can preferably at least initiate and / or maintain the chemical reaction of the medium by means of electromagnetic radiation emitted by the radiation unit. That at- At least one radiation element could, for example, have a lamp, an LED and / or a laser and preferably be designed as a lamp, as an LED and / or as a laser.
  • the radiation unit has a plurality of, for example, at least two, advantageously at least three, particularly advantageously at least four, preferably at least six and particularly preferably at least eight radiation elements.
  • the radiation unit could also have at least one housing to protect the at least one radiation element, in particular from mechanical and / or chemical stress.
  • the radiation unit could have a housing to protect all radiation elements.
  • the radiation unit preferably has a housing for each radiation element to protect each of all radiation elements.
  • the at least one radiation element could be at least partially, preferably at least to a large extent, and particularly preferably completely, at least in the circumferential direction, surrounded by the housing.
  • the housing could at least partially, preferably at least to a large extent and particularly preferably completely consist of a material which is at least translucent and / or preferably transparent to the radiation of the at least one radiation element.
  • the housing is designed in particular as a glass tube, in particular as a quartz glass tube.
  • the expression “at least a large part” should be understood to mean at least 55%, advantageously at least 65%, preferably at least 75%, particularly preferably at least 85% and particularly advantageously at least 95%.
  • the stirring device has a guide tube unit, which is provided for the purpose of fluidically separating two opposing flows of the medium.
  • the guide tube unit is a structural unit which is at least partially provided for guiding two opposing flows of the medium, in particular a circulation flow of the medium.
  • the guide tube unit is advantageously at least partially designed as a hollow cylinder, which is provided for guiding the medium, in particular in a vertical direction, in particular at least substantially parallel to a surface normal to a subsurface.
  • “At least essentially parallel” should be understood here to mean an alignment of a direction relative to a reference direction, in particular in a plane, the direction having a deviation from the reference direction, in particular less than 8 °, advantageously less than 5 ° and particularly advantageously less than 2 °.
  • a main direction of extent of the guide tube unit runs vertically.
  • a “main direction of extension” of the guide tube unit should be understood to mean a direction which runs parallel to a longest edge of a smallest geometric cuboid which just completely surrounds the guide tube unit.
  • the guide tube unit could have an at least substantially angular geometry, specifically for example an at least substantially cuboid geometry.
  • the guide tube unit surrounds at least one flow of the two countercurrent flows of the medium, in particular at least partially, advantageously to a large extent, and preferably completely, directly.
  • the guide tube unit passively separates the two opposing flows of the medium, that is to say that the guide tube unit preferably structurally separates the two opposing flows of the medium.
  • a main extension of the guide tube unit parallel to the direction of flow is at least one of the two opposing currents at least twice, in particular at least three times and advantageously at least four times as long as at least one cross-sectional extension of the guide tube unit.
  • the guide tube unit preferably has an entry area and / or an exit area.
  • An “entry area of the guide tube unit” should be understood to mean an area of the guide tube unit, in particular an opening of the guide tube unit, in which / through which the medium enters the guide tube unit and / or is sucked into the guide tube unit.
  • Under an “exit area of the guide tube unit” should be an area the guide tube unit, in particular an opening of the guide tube unit, in which / through which the medium emerges from the guide tube unit and / or is ejected from the guide tube unit.
  • Provided is to be understood as specifically programmed, designed and / or equipped.
  • the fact that an object is provided for a specific function should be understood to mean that the object fulfills and / or performs this specific function in at least one application and / or operating state.
  • the radiation unit be at least partially formed in one piece with the guide tube unit.
  • a stirring device can be provided which provides particularly advantageous properties with regard to effectiveness.
  • the fact that the radiation unit is "at least partially in one piece" with the guide tube unit is to be understood as meaning that the radiation unit and the guide tube unit have at least one, in particular at least two, advantageously at least three, particularly advantageously at least four, preferably at least five and particularly preferably at least have six common elements that are part, in particular functional part, of both units.
  • at least part of the radiation unit is, in particular, part of the guide tube unit.
  • At least one and preferably all of the radiation elements in particular the housings of the radiation elements, could be provided for separating and / or guiding the flows of the medium.
  • the components of the radiation unit which are provided for separating and / or guiding the flows of the medium are in particular part of the guide tube unit.
  • the radiation unit has at least one at least essentially transparent inner wall element and at least one at least essentially transparent outer wall element, the inner wall element and the outer wall element also being part of the guide tube unit.
  • at least essentially transparent is intended
  • the inner wall element and / or the outer wall element has a transmission coefficient for a wavelength range of the radiation provided by the radiation elements of the radiation unit, which is advantageously at least 85%, particularly advantageously at least 90%, preferably at least 95% and is particularly preferably at least 99%. In this way, in particular, a particularly high level of efficiency can be achieved.
  • a receiving area could be formed from between the inner wall element and the outer wall element and, for example, be filled with a cooling medium, in particular with oil.
  • the receiving area is a space between the inner wall element and the outer wall element.
  • the cooling medium is guided into and / or out of the receiving area by means of at least one supply element of the stirring device.
  • the at least one supply element could be part of a holding unit which is provided to hold at least the inner wall element and / or the outer wall element. Radiation elements of the radiation unit are preferably arranged at least partially and particularly preferably completely in the receiving area between the inner wall element and the outer wall element.
  • the inner wall element and / or the outer wall element is at least partially formed from a transparent glass or the like, in particular at least partially from quartz glass.
  • at least one and preferably a plurality of baffle elements are attached to the inner wall element and / or to the outer wall element, for example in one piece.
  • the baffle elements are intended to keep at least one flow as turbulent as possible.
  • the radiation unit at least partially form a fluid-technical guide for separating the opposing flows of the medium.
  • the radiation unit at least partially guides the countercurrent flows along a main direction of extent of the jet management unit.
  • a “main direction of extent” of the radiation unit should be understood to mean a direction which runs parallel to a longest edge of a smallest geometric cuboid which just completely surrounds the radiation unit.
  • at least two at least essentially opposing currents flow around the radiation unit.
  • Such a configuration can, in particular, achieve a particularly high level of effectiveness, in particular with regard to the irradiation of the medium.
  • mixing of the opposing flows of the medium can be avoided by such a configuration.
  • particularly advantageous circulation of the medium can be achieved.
  • the radiation unit is provided for irradiating a volume of the medium flowing within the guide tube unit.
  • the radiation unit is provided for irradiating a volume of the medium flowing outside the guide tube unit.
  • there is at least one radiation element and preferably all radiation elements of the radiation unit are provided for irradiating the volume of the medium flowing outside the guide tube unit.
  • the radiation unit is advantageously provided for irradiating the two opposing flows of the medium.
  • at least one radiation element and preferably all radiation elements of the radiation unit are provided for irradiating the two opposing flows of the medium. In this way, in particular, continuous irradiation can be achieved. are guaranteed.
  • component efficiency can be increased as a result, in particular in that only one radiation unit is necessary for irradiating two flows of the medium.
  • the radiation unit at least partially define at least one passage area for a radial passage of the medium through the radiation unit, the at least one passage area being delimited by at least two radiation elements of the radiation unit.
  • the medium flows through the at least one passage area in the radial direction.
  • the radiation unit at least partially defines a plurality of, for example, at least two, advantageously of at least three, particularly advantageously of at least four, preferably of at least six and particularly preferably of at least eight passage areas for the radial passage of the medium through the radiation unit, which are each limited by at least two radiation elements of the radiation unit.
  • the at least one passage area and preferably all passage areas is / are alternatively or additionally at least partially delimited by at least one further element.
  • the at least one further element, by which the at least one passage area and preferably all passage areas is / are alternatively or additionally delimited could be designed as the guide tube unit.
  • advantageous circulation of the medium in particular can be achieved.
  • effective irradiation of the medium in the at least one passage area can be ensured.
  • the radiation unit comprises a plurality of radiation elements which are each arranged in alignment with the guide tube unit.
  • the plurality of radiation elements is advantageously arranged in such a way that the main direction of extent of the radiation element is aligned parallel to the main direction of extent of the guide tube unit.
  • the plurality of radiation elements are arranged along a radius which corresponds at least substantially to a radius of the guide tube unit.
  • the radiation unit comprises a plurality of, for example, at least two, advantageously at least three, particularly advantageously at least four, preferably at least six and particularly preferably at least eight radiation elements, which are each arranged in alignment with the guide tube unit.
  • all of the radiation elements of the radiation unit are each arranged in alignment with the guide tube unit.
  • particularly advantageous flow properties in particular with regard to the flowing medium, can be achieved.
  • a particularly high level of effectiveness with regard to the irradiation can be achieved here.
  • the stirring device has at least one holding unit which attaches at least one radiation element of the radiation unit to at least one guide tube element of the guide tube unit.
  • this makes it possible to provide a stirring device which has advantageous properties with regard to stability.
  • at least one radiation element of the radiation unit is connected to at least one guide tube element of the guide tube unit by means of the at least one holding unit.
  • the fact that at least one radiation element of the radiation unit is "connected" to at least one guide tube element of the guide tube unit should be understood to mean that the radiation element is advantageously connected to the guide tube element at least via a force fit and / or at least a form fit, for example via riveting and / or a snap-in connection and / or a tongue and groove connection and / or a clamp connection and / or another connection that appears sensible to a specialist and / or is connected to the guide tube element in a materially bonded manner, for example by a welding process, an adhesive process , an injection process and / or another process that appears sensible to a person skilled in the art.
  • the guide tube unit has at least one guide tube element.
  • the guide tube unit preferably has a plurality of, for example, at least two, advantageously of at least three, particularly advantageously of at least four, preferably of at least six and particularly important preferably of at least eight guide tube elements.
  • the guide tube element is designed in particular as a segment of a pipe section.
  • the guide tube element could in particular be designed in one piece with at least one further element of the guide tube unit.
  • the guide tube element could be designed as a metal sheet, alternatively or additionally as a plastic sheet.
  • the guide tube element could preferably have an at least substantially flat, in particular plane, and / or alternatively or additionally a round, in particular special curved shape.
  • the guide tube element is designed as an at least partially curved plate and / or as an at least partially curved sheet metal.
  • the holding unit could be at least part of the radiation element of the radiation unit and / or of the guide tube element of the guide tube unit.
  • the radiation element of the radiation unit could thereby be directly connected to the guide tube element of the guide tube unit.
  • directly connected should be understood to be at least positively adjacent and / or connected while avoiding further components.
  • the guide tube unit have at least one receiving area for at least partially receiving at least one radiation element of the radiation unit.
  • advantageous properties can be achieved with regard to fluid flow guidance.
  • a high level of space efficiency can be achieved by such a configuration.
  • the receiving area of the guide tube unit could be designed as a rectangular, round or oval recess.
  • the radiation unit and the guide tube unit preferably overlap at least partially with respect to an axial direction.
  • the stirring device has at least one stirring element arranged at least essentially within the guide tube unit.
  • a high level of efficiency can be achieved in this way.
  • a particularly advantageous separation of the flows can be made possible.
  • the agitator element is provided in order to se to be rotated, particularly when stirring and / or mixing.
  • the agitator element is designed to be point-symmetrical, in particular with respect to a longitudinal extension of the agitator shaft.
  • the stirring shaft advantageously runs in a vertical direction, preferably in the direction of an acting gravity, where the vertical direction preferably runs perpendicular to a substrate.
  • the agitator element could be part of an agitator unit which is at least partially arranged within the guide tube unit.
  • at least 40%, advantageously at least 50%, particularly advantageously at least 60%, preferably at least 70% and particularly preferably completely within the guide tube unit could be arranged at least 40% of the stirring element.
  • the stirring unit could comprise at least one further element which is arranged at least essentially outside the guide tube unit.
  • the stirring unit particularly preferably has at least one, in particular centrally arranged, hub element.
  • the hub element is at least partially immersed in the guide tube unit.
  • the axis of rotation particularly preferably runs through the hub element.
  • the stirring unit, in particular the hub element of the stirring unit is advantageously provided for mounting on at least one drive shaft.
  • the hub element is particularly advantageously connected to the drive shaft by means of a force fit and / or form fit connection, for example by means of clamps and / or screws and / or a tongue and groove connection.
  • the stirring unit, in particular the hub element of the stirring unit is connected in one piece to the drive shaft.
  • “In one piece” should be understood to be at least cohesively connected, for example by a welding process, an adhesive process, an injection molding process and / or another process that appears sensible to the person skilled in the art, and / or advantageously formed in one piece, such as by a Fierstel development from a single casting and / or by production in a single or multi-component injection molding process and advantageously from a single blank.
  • the agitator unit is preferably at least for the most part made of a counterpart, in particular Special organic, solvent and / or acids and / or bases resistant material made, in particular from a ceramic or a ceramic composite material.
  • the stirring unit is particularly preferably made at least to a large extent from a metal and / or from a metal alloy, in particular from steel and / or stainless steel.
  • a metal alloy in particular from steel and / or stainless steel.
  • at least a large part of the stirring unit is made of a plastic.
  • the stirring unit has an, in particular additional, at least partial coating, for example with a metal oxide and / or a particularly corrosion-resistant polymer, and / or is rubberized.
  • a conveying direction preferably runs at least substantially parallel to the axis of rotation.
  • the stirring device has at least one further radiation unit which is provided for irradiating the medium and is arranged radially outside the guide tube unit.
  • the further radiation unit has, in particular any number, further radiation elements.
  • the further radiation unit has, in particular, a greater radial distance from an axis of rotation of the agitator element than the guide tube unit.
  • the further radiation elements of the further Strahlungsein unit have a greater radial distance from the axis of rotation of the agitator than the guide tube unit. It would be conceivable that the radiation elements of the radiation unit and the further radiation elements of the further radiation unit are designed identically. Such a configuration can in particular provide improved properties with regard to effectiveness, in particular in connection with photochemical processes.
  • a stirrer in particular a reactor, with a container and with at least one stirring device, which is at least partially arranged in the container, is also proposed.
  • the container could in particular be designed to be rotationally symmetrical and preferably at least substantially cylindrical.
  • An inner wall of the container forms, in particular, a cylinder jacket of the container.
  • the container has in particular a preferably curved lid and / or base which is connected to the container wall.
  • the lid and / or the base can in particular be connected in one piece to the container wall.
  • the lid and / or the base can be connected to the container wall in a non-positive and / or form-fitting manner.
  • the stirrer in particular the reactor, has at least one gas inlet, for example in a lower, central area, and / or at least one gas outlet, for example in a lower, decentralized area, in particular to an inlet and / or outlet of Gas, such as chlorine gas.
  • the stirrer, in particular the reactor has at least one metering unit, in particular for metering at least one catalyst substance.
  • the stirrer in particular the reactor, has at least one inlet and / or at least one outlet, in particular to an inlet and / or an outlet of at least one substance, in particular the medium, preferably to carry out continuous operation of the Reactor.
  • the radiation unit comprises a plurality of radiation elements which are spaced from an inner wall of the container by at least 20% of a radius of the container.
  • an advantageous flow around the radiation elements, in particular on both sides, can be made possible.
  • a particularly high efficiency can be achieved in this way.
  • a particularly high degree of efficiency can be achieved by such a configuration.
  • the radiation unit has a plurality of, for example, at least four radiation elements, advantageously at least five radiation elements, particularly preferably at least six radiation elements, preferably at least eight radiation elements and particularly preferably at least ten radiation elements.
  • the radius of the container is, in particular in the case of a rotationally symmetrical container, a distance between the axis of rotation of the container and the inner wall of the container.
  • the majority of radiation elements elements is spaced from the inner wall of the container by at least 20% of the radius of the container.
  • the majority of radiation elements are arranged at least 30%, advantageously by at least 40%, particularly advantageously by at least 45%, preferably by at least 50% and particularly preferably by at least 55% of the radius of the container from the inner wall of the container.
  • the radiation unit is fastened to at least a first axial end region of the container and the guide tube unit is fastened to at least one second axial end region of the container opposite the first axial end region.
  • the radiation unit is preferably attached to at least an upper axial end of the container.
  • the guide tube unit is preferably fastened to at least a lower axial end region of the container. It would be conceivable that the radiation unit and the guide tube unit are additionally connected to one another in a central region of the container.
  • the invention is based on a method for operating a Rlickvor device which has at least one radiation unit by means of which a medium is irradiated.
  • a relative dwell time of the medium in an effective area of the radiation unit is lengthened in that the radiation unit is flowed around on both sides by opposing flows of the medium.
  • a “relative length of stay of the medium in an effective area of the radiation unit” can be a length of stay of the medium in the effective area of the radiation unit per flow cycle of the medium.
  • the method according to the invention can in particular achieve a particularly high level of efficiency.
  • particularly advantageous properties with regard to efficient and / or effective activation and / or initiation tion and / or maintenance of the chemical reaction of the medium can be achieved.
  • the stirring device according to the invention and the stirrer with the stirring device according to the invention should not be restricted to the application and embodiment described above.
  • the stirrer according to the invention and the stirrer with the stirrer according to the invention can have a number deviating from a number of individual elements, components and units mentioned herein in order to fulfill a mode of operation described herein.
  • the method according to the invention for operating a stirring device should not be restricted to the application and embodiment described above.
  • the method according to the invention for operating a stirring device in order to fulfill a mode of operation described herein can have a number that differs from a number of individual method steps mentioned herein.
  • Fig. 4 is a flow chart of a method for operating the Rlickvorrich device
  • Fig. 5 shows a further embodiment of a stirrer with a Rlickvor direction in a simplified cross-sectional view
  • Fig. 6 a part of the stirrer with the stirrer with a guide tube unit in a sectional plan view
  • Fig. 7 a part of the stirrer with the stirrer and with an intermediate space between an inner wall element and an outer wall element of the guide tube unit
  • Fig. 8 shows a further embodiment of a stirrer with a Rlickvor direction in a simplified cross-sectional view
  • FIG. 9 shows a part of the stirrer with the stirring device, which has a radiation unit and a further radiation unit, in a simplified sectional plan view.
  • FIGS 1 and 2 show a stirrer 10a, which is designed as a reactor in the example shown.
  • the stirrer 10a has a container 44a. Le diglich for illustration, a part of the stirrer 10a is cut open in the figures for example, in particular to visibly show an interior of the stirrer 10a.
  • the stirrer 10a has a stirring device 12a. the In the example shown, stirring device 12a is at least partially arranged in container 44a.
  • the stirring device 12a is designed as a reactor stirring device.
  • the stirring device 12a has a radiation unit 14a.
  • the radiation unit 14a is provided for irradiating a medium 16a.
  • the radiation unit 14a is provided for irradiating the medium 16a with UV radiation.
  • the radiation unit 14a is provided to at least initiate and / or maintain at least one chemical reaction, for example a photochemical reaction, in particular chlorination and / or halogenation and / or bromination, of the medium 16a.
  • the stirring device 12a also has a guide tube unit 18a.
  • the guide tube unit 18a is provided for separating two opposing currents 20a, 22a of the medium 16a.
  • the radiation unit 14a comprises a plurality of radiation elements 26a.
  • the radiation unit 14a comprises a plurality of eight radiation elements 26a.
  • the radiation elements 26a are identical to one another in the example shown.
  • the radiation elements 26a are each arranged in alignment with the guide tube unit 18a.
  • the radiation unit 14a is formed at least partially in one piece with the guide tube unit 18a. This means that, as shown by way of example in FIG. 1, part of each of the radiation elements 26a is formed in one piece with the guide tube unit 18a.
  • the radiation elements 26a each have a partial section 54a which is each formed in one piece with the guide tube unit 18a.
  • Figure 2 shows the stirring device 12a in particular in an operating state.
  • the operating state two at least essentially opposite flows 20a, 22a of the medium 16a flow around the radiation unit 14a.
  • one of the two at least essentially opposite flows 20a, 22a of the medium 16a flows upwards in the interior of the guide tube unit 18a, specifically flow 20a in particular.
  • a second of the two at least essentially opposing flows 20a, 22a of the medium 16a flows downward outside the guide tube unit 18a, in particular flow 22a.
  • the two at least essentially opposing flows 20a, 22a of the medium 16a are in circulation.
  • the radiation unit 14a at least partially forms a fluid-technical guide 24a.
  • the fluid power guide 24a is provided for separating the opposing currents 20a, 22a of the medium 16a.
  • the radiation unit 14a together with a guide tube element 38a of the guide tube unit 18a, forms a fluid-technical guide 24a, which is provided for separating the opposing flows 20a, 22a of the medium 16a.
  • the fluid power guide 24a separates a volume 28a of the medium 16a flowing inside the guide tube unit 18a from a volume 30a of the medium 16a flowing outside the guide tube unit 18a.
  • the radiation unit 14a is provided for irradiating the volume 28a of the medium 16a flowing within the guide tube unit 18a. All of the radiation elements 26a of the radiation unit 14a are provided for irradiating the volume 28a of the medium 16a flowing within the guide tube unit 18a.
  • the radiation unit 14a is for irradiating the volume 30a of the medium 16a flowing outside the guide tube unit 18a provided, namely all radiation elements 26a of the radiation unit 14a are provided for irradiating the volume 30a of the medium 16a flowing outside the guide tube unit 18a.
  • the radiation unit 14a is thus provided for irradiating the two opposing currents 20a, 22a of the medium 16a, specifically in the example shown for irradiation by means of UV radiation. Alternatively or additionally, irradiation with visible light would also be conceivable.
  • the radiation unit 14a defines a plurality of passage regions 32a.
  • the passage regions 32a serve for a radial passage 34a of the medium 16a through the radiation unit 14a.
  • the radiation unit 14a defines a plurality of eight transmission regions 32a.
  • the circulation of the medium 16a in the operating state is made possible by means of the passage regions 32a.
  • Each of the passage regions 32a is delimited by at least two radiation elements 26a of the radiation unit 14a. In each case two radiation elements 26a of the radiation unit 14a delimit each of the passage regions 32a laterally.
  • the stirring device 12a has at least one holding unit 36a.
  • the holding unit 36a attaches at least one radiation element 26a of the radiation unit 14a to at least one guide tube element 38a of the guide tube unit 18a.
  • the holding unit 36a can, however, be designed in any manner that appears expedient to a person skilled in the art. Alternatively or additionally, the holding unit 36a could be designed, for example, as shown in DE 102017 102 165 A1.
  • the guide tube unit 18a has at least one receiving area 40a.
  • the guide tube unit 18a has eight receiving areas 40a.
  • the receiving area 40a is provided for at least partially receiving at least one radiation element 26a of the radiation unit 14a.
  • the receiving region 40a is designed as a recess from the guide tube element 38a. That means that the radiation unit 14a and the guide tube unit 18a at least partially overlap with respect to an axial direction 56a.
  • FIG. 3 shows a plan view of the stirrer 10a of the previous figures.
  • the container 44a includes an inner wall 48a.
  • the plurality of, in particular eight, radiation elements 26a are arranged spaced apart from the inner wall 48a of the container 44a by at least 20% of a radius 46a of the container 44a (see FIGS. 1 to 3).
  • the plurality of radiation elements 26a are arranged at a distance of approximately 55% of a radius 46a of the container 44a from the inner wall 48a of the container 44a.
  • the container 44a has a first axial end region 50a. Opposite the first axial end region 50a, the container 44a has a second axial end region 52a.
  • the radiation unit 14a is attached at least to the first axial end region 50a of the container 44a.
  • the guide tube unit 18a is attached at least to the second axial end region 52a of the container 44a. The radiation unit 14a and the guide tube unit 18a are thus attached at least to opposite axial end regions 50a, 52a of the container 44a.
  • the stirrer 10a has a stirring element 42a arranged at least essentially within the guide tube unit 18a.
  • the agitator element 42a is designed to be rotatable about an axis of rotation 58a.
  • the agitator element 42a has a centrally arranged hub element 60a.
  • the agitator element 42a has three rotor blade elements 62a, with a different number of rotor blade elements 62a also being conceivable.
  • the agitator 42a is provided for conveying and / or mixing the medium 16a.
  • the agitator 10a also has a drive unit 64a designed as an electric motor.
  • FIG. 4 shows a flow chart of a method 100a for operating the stirring device 12a, which has at least one radiation unit 14a.
  • the method 100a has, in particular, a first method step 102a.
  • the method 100a has a further method step 104a.
  • the medium 16a is irradiated by the radiation unit 14a.
  • a relative dwell time of the medium 16a in an effective area of the radiation unit 14a is increased in that the radiation unit 14a is flowed around on both sides by opposing currents 20a, 22a of the medium 16a. Furthermore, the medium 16a is then transported into an area outside the effective area of the radiation unit 14a.
  • Figures 5 to 9 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 other exemplary embodiments, in particular FIGS. 1 to 4, with regard to components, features and functions that remain the same.
  • the letter a in the reference characters of the exemplary embodiment in FIGS. 1 to 4 is replaced by the letters b and c in the reference characters in the exemplary embodiments in FIGS. 5 to 9.
  • FIGS 5 to 7 show a further embodiment of a stirrer 10b.
  • the stirrer 10b has a stirring device 12b.
  • the stirring device 12b has a radiation unit 14b.
  • the radiation unit 14b has an at least substantially transparent inner wall element 66b.
  • the radiation unit 14b has an at least substantially transparent outer wall element 68b.
  • the inner wall element 66b and the outer wall element 68b are also part of a guide tube unit 18b of the stirring Device 12b.
  • the inner wall element 66b and the outer wall element 68b are largely, in particular completely, formed from quartz glass.
  • the inner wall element 66b and the outer wall element 68b are at least essentially cylindrical and have different diameters.
  • a receiving area 40b is arranged between the inner wall element 66b and the outer wall element 68b.
  • the radiation unit 14b has a plurality of radiation elements 26b. In the example shown, the radiation unit 14b has a number of 24 radiation elements 26b.
  • the radiation elements 26b are arranged in the receiving area 40b between the inner wall element 66b and the outer wall element 68b.
  • the stirrer 10b also has a plurality of baffle elements 72b. Some of the baffle elements 72b are fixed in one piece on the inner wall element 66b.
  • the receiving area 40b is cooled by means of a coolant designed as an oil.
  • the supply of the receiving area 40b with the coolant takes place via at least one supply line which is part of a holding unit 74b designed as a suspension.
  • FIGS 8 and 9 show a further embodiment of a stirrer 10c.
  • the stirrer 10c has a stirring device 12c.
  • the stirring device 12c has a radiation unit 14c.
  • the radiation unit 14c comprises a plurality of radiation elements 26c, which are each arranged in alignment with a guide tube unit 18c of the stirring device 12c.
  • the stirring device 12c has a further radiation unit 76c.
  • the radiation unit 76c is provided for the purpose of irradiating a medium (not shown).
  • the radiation unit 76c is radially outside of the guide tube unit 18c arranged.
  • the radiation unit 76c is arranged radially between the guide tube unit 18c and an inner wall 48c of a container 44c of the stirrer 10c.
  • the radiation unit 76c is arranged in an area between the guide tube unit 18c and the inner wall 48c (cf. also FIG. 9).
  • the radiation unit 76c has an arbitrarily selectable number of further radiation elements 78c.
  • the further radiation unit 76c has six further radiation elements 78c.
  • the further radiation elements 78c of the further radiation unit 76c have a greater radial distance 80c from an axis of rotation 58c of a stirring element 42c of the stirrer 10c than the radiation elements 26c of the radiation unit 14c.
  • the illustrated orientation of the stirrer 10c is exemplary, with any further orientations of the stirrer 10c, for example a horizontal direction in which the stirring element 42c is arranged to the side of the container 44c, or a reverse orientation of the stirrer 10c, in which the stirring element 42c is arranged above the container 44c, would be conceivable.
  • the further radiation elements 78c of the further radiation unit 76c could, for example, be fastened in particular to the container 44c in a manner known from WO 2018/141517.
  • stirrer 10 stirrer 12 stirrer device 14 radiation unit 16 medium 18 guide tube unit 20 flow 22 flow 24 fluid technology 26 radiation element 28 volume 30 volume 32 passage area 34 radial passage 36 holding unit 38 guide tube element 40 receiving area 42 agitator 44 container 46 radius 48 inner wall 50 first axial end area 52 second axial end area 54 Section 56 Axial direction 58 Axis of rotation 60 Hub element 62 Rotor blade element 64 Drive unit 66 Inner wall element Outer wall element baffle element holding unit further radiation unit further radiation element radial distance process process step further process step

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Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Rührvorrichtung (12a-c), insbesondere Reaktorrührvorrichtung, mit einer Strahlungseinheit (14a-c), welche zu einer Bestrahlung eines Mediums (16a-b) vorgesehen ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Rührvorrichtung (12a-c) eine Leitrohreinheit (18a-c) aufweist, welche zur Trennung zweier gegenläufiger Strömungen (20a-b, 22a-b) des Mediums (16a-b) vorgesehen ist.

Description

Rührvorrichtung und Verfahren zum Betrieb einer Rührvorrichtung
Stand der Technik
Die Erfindung betrifft eine Rührvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , einen Rührer mit zumindest einer Rührvorrichtung nach Anspruch 13 sowie ein
Verfahren zum Betrieb einer Rührvorrichtung nach dem Oberbegriff des An spruchs 16, insbesondere zu einer Initiierung und/oder Aufrechterhaltung einer chemischen Reaktion, insbesondere einer Chlorierung.
Aus der Kunststoffchemie ist bekannt, in einem Rührkessel Polyvinylchlorid (PVC) durch Bestrahlung mit UV-Licht zu C-PVC zu chlorieren. Hierzu kommt eine UV- Lampe zum Einsatz, welche an dem Rührkessel befestigt ist.
Die Aufgabe der Erfindung besteht insbesondere darin, eine gattungsgemäße Vor richtung mit verbesserten Eigenschaften in Bezug auf eine Effektivität, und zwar insbesondere hinsichtlich einer Bestrahlung und/oder hinsichtlich einer Strö- mungsführung, und zwar insbesondere hinsichtlich einer Weglänge eines Medi ums in einem Strahlungsbereich, insbesondere zu einer Maximierung einer Kon taktzeit und/oder zu einer Maximierung einer mittleren Strahlungsdichte und/oder zu einer Maximierung von durch das Medium absorbierter Strahlungsmenge, be reitzustellen. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der Pa- tentansprüche 1 und 14 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiter bildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können. Vorteile der Erfindung
Die Erfindung geht aus von einer Rührvorrichtung, insbesondere einer Reaktor rührvorrichtung, mit einer Strahlungseinheit, welche zu einer Bestrahlung eines Mediums vorgesehen ist.
Es wird vorgeschlagen, dass die Rührvorrichtung eine Leitrohreinheit aufweist, welche zur Trennung zweier gegenläufiger Strömungen des Mediums vorgesehen ist.
Durch eine derartige Ausgestaltung können verbesserte Eigenschaften hinsichtlich einer Effektivität, und zwar insbesondere im Zusammenhang mit photochemischen Prozessen, welche insbesondere eine niedrige Quantenausbeute aufweisen, er reicht werden. Insbesondere können durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer Strömung und/oder einer Bestrahlung bei einem Mischen und/oder bei einem Rühren erzielt werden. Ferner kann vor teilhaft ein hoher Wirkungsgrad, und zwar insbesondere hinsichtlich einer Bestrah lung und/oder einer Strömung, erzielt werden. Insbesondere kann vorteilhaft eine hohe Homogenität einer Bestrahlung und/oder einer Strömungsgeschwindigkeit erzielt werden. Insbesondere können Toträume vermieden werden. Ferner kann vorteilhaft eine homogene Strömung, insbesondere innerhalb und außerhalb eines Leitrohrs, erzielt werden. Insbesondere kann ferner eine Bauteileffizienz erhöht werden.
Unter einer „Rührvorrichtung“ soll ein, insbesondere funktionstüchtiger, Bestand teil, insbesondere eine Konstruktions- und/oder Funktionskomponente, eines Rüh rers, insbesondere eines Reaktors, alternativ oder zusätzlich eines Rührkessels und/oder einer Rühranlage, verstanden werden. Die Rührvorrichtung ist zu einer Bearbeitung, insbesondere zumindest zu einer Homogenisierung, Suspendierung, Emulgierung und/oder Begasung, zumindest eines Mediums und/oder zu einer Wärmeübertragung innerhalb zumindest eines Mediums vorgesehen. Vorzugswei se ist die Rührvorrichtung zur Bearbeitung und/oder Herstellung eines Mediums, beispielsweise basierend auf der chemischen Reaktion 2 CHC + CI2 => 2 CCU + H2, vorgesehen, welches zumindest einen Stoff, insbesondere einen Reaktand, wie beispielsweise einen Kunststoff, vorzugsweise Polyvinylchlorid, aufweist. Des Weiteren kann das Medium insbesondere weitere Komponenten umfassen, wie beispielsweise Lösungsmittel, Stabilisatoren, Farbstoffe, Katalysatoren, Initiatoren wie beispielsweise Radikal ketten Starter, Gase wie beispielsweise Chlorgas, und/oder weitere Kunststoffe.
Die Rührvorrichtung ist vorzugsweise als eine Reaktorrührvorrichtung ausgebildet. Unter einer „Reaktorrührvorrichtung“ soll eine Rührvorrichtung verstanden werden, welche zur Bearbeitung des Mediums zumindest zu einer Aktivierung und/oder Initiierung und/oder Aufrechterhaltung einer chemischen Reaktion des Mediums vorgesehen ist, wie beispielsweise einer Polymerisation, einer Depolymerisation, einer Photolyse, einer Photokatalyse, einer Dekontamination und/oder einer Halo genierung, insbesondere einer Chlorierung. Alternativ oder zusätzlich könnte die Reaktorrührvorrichtung insbesondere zu einer Wasseraufbereitung vorgesehen sein. Vorzugsweise ist die Reaktorvorrichtung als eine Photoreaktorvorrichtung ausgebildet. Denkbar wäre, dass die Rührvorrichtung den gesamten Rührer und/oder Reaktor und/oder Rührkessel und/oder eine gesamte Rühranlage um fasst. Insbesondere wäre denkbar, dass die als Reaktorrührvorrichtung ausgebil dete Rührvorrichtung den gesamten Reaktor umfasst.
Die Rührvorrichtung weist eine Strahlungseinheit auf, welche dazu vorgesehen ist, das Medium, insbesondere zu der Aktivierung und/oder der Initiierung und/oder der Aufrechterhaltung der chemischen Reaktion des Mediums, zu bestrahlen. Bei spielsweise könnte die Strahlungseinheit zumindest ein Strahlungselement umfas sen und vorteilhaft zu einer Beaufschlagung des Mediums mit elektromagnetischer Strahlung, insbesondere mit elektromagnetischer Strahlung im sichtbaren und/oder im nicht-sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektralbereichs insbesondere mit nicht-sichtbarer UV-Strahlung und/oder mit sichtbarer VIS- Strahlung, vorgesehen sein. Vorzugsweise kann die Strahlungseinheit mittels von der Strahlungseinheit emittierter elektromagnetischer Strahlung die chemische Reaktion des Mediums zumindest initiieren und/oder aufrechterhalten. Das zumin- dest eine Strahlungselement könnte beispielsweise eine Lampe, eine LED und/oder einen Laser aufweisen und vorzugsweise als eine Lampe, als eine LED und/oder als ein Laser ausgebildet sein. Insbesondere weist die Strahlungseinheit eine Mehrzahl von beispielsweise zumindest zwei, vorteilhaft zumindest drei, be sonders vorteilhaft zumindest vier, vorzugsweise zumindest sechs und besonders bevorzugt zumindest acht Strahlungselementen auf.
Insbesondere könnte die Strahlungseinheit zudem zumindest eine Einhausung zum Schutz des zumindest einen Strahlungselements insbesondere vor mechani scher und/oder chemischer Beanspruchung aufweisen. Beispielsweise könnte die Strahlungseinheit eine Einhausung zum Schutz sämtlicher Strahlungselemente aufweisen. Vorzugsweise weist die Strahlungseinheit für jedes Strahlungselement jeweils eine Einhausung zum Schutz eines jeden von sämtlichen Strahlungsele menten auf. Das zumindest eine Strahlungselement könnte zumindest teilweise, vorzugsweise zumindest zu einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig zumindest in Umfangsrichtung von der Einhausung umgeben sein. Die Einhau sung könnte zumindest teilweise, vorzugsweise zumindest zu einem Großteil und besonders bevorzugt vollständig aus einem Material bestehen, welches für die Strahlung des zumindest einen Strahlungselements zumindest transluzent und/oder vorzugsweise transparent ist. Denkbar wäre, dass die Einhausung ins besondere als ein Glasrohr, insbesondere als ein Quarzglasrohr, ausgebildet ist. Unter dem Ausdruck „zumindest zu einem Großteil“ soll in diesem Zusammen hang zumindest zu 55 %, vorteilhaft zumindest zu 65 %, vorzugsweise zumindest zu 75 %, besonders bevorzugt zumindest zu 85 % und besonders vorteilhaft zu mindest zu 95 % verstanden werden.
Die Rührvorrichtung weist eine Leitrohreinheit auf, welche dazu vorgesehen ist, zwei gegenläufige Strömungen des Mediums strömungstechnisch zu trennen. Die Leitrohreinheit ist eine Baueinheit, die zumindest teilweise zu einer Führung zwei er gegenläufiger Strömungen des Mediums, insbesondere einer Zirkulationsströ mung des Mediums, vorgesehen ist. Die Leitrohreinheit ist vorteilhaft zumindest teilweise als ein Hohlzylinder ausgebil det, welcher zu der Führung des Mediums, insbesondere in eine vertikale Rich tung, insbesondere zumindest im Wesentlichen parallel zu einer Flächennormalen eines Untergrunds, vorgesehen ist. Unter „zumindest im Wesentlichen parallel“ soll hier eine Ausrichtung einer Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung, insbe sondere in einer Ebene, verstanden werden, wobei die Richtung gegenüber der Bezugsrichtung eine Abweichung insbesondere kleiner als 8°, vorteilhaft kleiner als 5° und besonders vorteilhaft kleiner als 2° aufweist. Insbesondere verläuft eine Haupterstreckungsrichtung der Leitrohreinheit vertikal. Unter einer „Haupterstre ckungsrichtung“ der Leitrohreinheit soll dabei eine Richtung verstanden werden, welche parallel zu einer längsten Kante eines kleinsten geometrischen Quaders verläuft, welcher die Leitrohreinheit gerade noch vollständig umschließt. Alternativ oder zusätzlich könnte die Leitrohreinheit eine zumindest im Wesentlichen eckige, und zwar beispielsweise eine zumindest im Wesentlichen quaderförmige, Geomet rie aufweisen.
Vorzugsweise umschließt die Leitrohreinheit in Strömungsrichtung betrachtet zu mindest eine Strömung der zwei gegenläufigen Strömungen des Mediums, insbe sondere zumindest teilweise, vorteilhaft zu einem Großteil, und vorzugsweise voll ständig, unmittelbar. Insbesondere trennt die Leitrohreinheit die zwei gegenläufi gen Strömungen des Mediums passiv, das heißt, dass die Leitrohreinheit die zwei gegenläufigen Strömungen des Mediums vorzugsweise baulich trennt. Vorzugs weise ist eine Haupterstreckung der Leitrohreinheit parallel zur Strömungsrichtung zumindest einer der zwei gegenläufigen Strömungen zumindest zweimal, insbe sondere wenigstens dreimal und vorteilhaft zumindest viermal so lang wie wenigs tens eine Querschnittserstreckung der Leitrohreinheit. Vorzugsweise weist die Leitrohreinheit einen Eintrittsbereich und/oder einen Austrittsbereich auf. Unter einem „Eintrittsbereich der Leitrohreinheit“ soll ein Bereich der Leitrohreinheit, ins besondere eine Öffnung der Leitrohreinheit, verstanden werden, in welchem/durch welche das Medium in die Leitrohreinheit eintritt und/oder in die Leitrohreinheit eingesaugt wird. Unter einem „Austrittsbereich der Leitrohreinheit“ soll ein Bereich der Leitrohreinheit, insbesondere eine Öffnung der Leitrohreinheit, verstanden werden, in welchem/durch welche das Medium aus der Leitrohreinheit heraustritt und/oder aus der Leitrohreinheit ausgestoßen wird.
Unter „vorgesehen“ soll speziell programmiert, ausgelegt und/oder ausgestattet verstanden werden. Darunter, dass ein Objekt zu einer bestimmten Funktion vor gesehen ist, soll verstanden werden, dass das Objekt diese bestimmte Funktion in zumindest einem Anwendungs- und/oder Betriebszustand erfüllt und/oder aus führt.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Strahlungseinheit zumindest teilweise einstü ckig mit der Leitrohreinheit ausgebildet ist. Hierdurch kann insbesondere eine Rührvorrichtung bereitgestellt werden, welche besonders vorteilhafte Eigenschaf ten hinsichtlich einer Effektivität bereitstellt. Darunter, dass die Strahlungseinheit mit der Leitrohreinheit „zumindest teilweise einstückig“ ausgebildet ist, soll ver standen werden, dass die Strahlungseinheit und die Leitrohreinheit zumindest ein, insbesondere zumindest zwei, vorteilhaft zumindest drei, besonders vorteilhaft zumindest vier, vorzugsweise zumindest fünf und besonders bevorzugt zumindest sechs gemeinsame Elemente aufweisen, die Bestandteil, insbesondere funktionel ler Bestandteil, beider Einheiten sind. Vorzugsweise ist zumindest ein Teil der Strahlungseinheit insbesondere Teil der Leitrohreinheit. Insbesondere könnte zu mindest ein und könnten vorzugsweise alle Strahlungselemente, insbesondere die Einhausungen der Strahlungselemente, zur Trennung und/oder Führung der Strömungen des Mediums vorgesehen sein. Insbesondere sind die Bestandteile der Strahlungseinheit, welche zur Trennung und/oder Führung der Strömungen des Mediums vorgesehen sind, insbesondere Teil der Leitrohreinheit.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Strahlungseinheit zumindest ein zu mindest im Wesentlichen transparentes inneres Wandelement und zumindest ein zumindest im Wesentlichen transparentes äußeres Wandelement aufweist, wobei das innere Wandelement und das äußere Wandelement zudem Teil der Leit rohreinheit sind. Unter der Wendung „zumindest im Wesentlichen transparent“ soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass das innere Wandelement und/oder das äußere Wandelement einen Transmissionskoeffizien ten für einen Wellenlängenbereich der durch die Strahlungselemente der Strah lungseinheit bereitgestellten Strahlung aufweist, welcher vorteilhaft zumindest 85 %, besonders vorteilhaft zumindest 90 %, vorzugsweise zumindest 95 % und besonders bevorzugt zumindest 99 % beträgt. Hierdurch kann insbesondere eine besonders hohe Effizienz erzielt werden. Beispielsweise könnte ein Aufnahmebe reich zwischen dem inneren Wandelement und dem äußeren Wandelement aus gebildet sein und beispielsweise mit einem Kühlmedium, und zwar insbesondere mit Öl, gefüllt sein. Insbesondere ist der Aufnahmebereich ein Raum zwischen dem inneren Wandelement und dem äußeren Wandelement. Denkbar wäre, dass das Kühlmedium mittels zumindest eines Versorgungselements der Rührvorrich tung in den Aufnahmebereich hinein und/oder aus dem Aufnahmebereich heraus geführt ist. Beispielsweise könnte das zumindest eine Versorgungselement Teil einer Halteeinheit sein, welche dazu vorgesehen ist, zumindest das innere Wan delement und/oder das äußere Wandelement zu halten. Vorzugsweise sind Strah lungselemente der Strahlungseinheit in dem Aufnahmebereich zwischen dem in neren Wandelement und dem äußeren Wandelement zumindest teilweise und be sonders bevorzugt vollständig angeordnet. Insbesondere ist das innere Wandele ment und/oder das äußere Wandelemente zumindest teilweise von einem transpa renten Glas oder dergleichen, insbesondere zumindest teilweise von Quarzglas, gebildet. Zudem wäre denkbar, dass an dem inneren Wandelement und/oder an dem äußeren Wandelement zumindest ein und vorzugsweise eine Mehrzahl von Stromstörelementen angebracht sind, und zwar beispielsweise einstückig. Insbe sondere sind die Stromstörelemente dazu vorgesehen, zumindest eine Strömung möglichst turbulent zu halten.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Strahlungseinheit zumindest teilweise eine fluidtechnische Führung zur Trennung der gegenläufigen Strömungen des Medi ums ausbildet. Insbesondere führt die Strahlungseinheit zumindest teilweise die gegenläufigen Strömungen entlang einer Haupterstreckungsrichtung der Strah- lungseinheit. Unter einer „Haupterstreckungsrichtung“ der Strahlungseinheit soll dabei eine Richtung verstanden werden, welche parallel zu einer längsten Kante eines kleinsten geometrischen Quaders verläuft, welcher die Strahlungseinheit gerade noch vollständig umschließt. Insbesondere ist die Strahlungseinheit in ei nem Betriebszustand von zumindest zwei zumindest im Wesentlichen entgegen gesetzten Strömungen umströmt. Durch eine derartige Ausgestaltung kann insbe sondere eine besonders hohe Effektivität, und zwar insbesondere hinsichtlich der Bestrahlung des Mediums, erzielt werden. Insbesondere kann durch eine derartige Ausgestaltung ein Vermischen der gegenläufigen Strömungen des Mediums ver mieden werden. Dadurch kann insbesondere eine besonders vorteilhafte Zirkulati on des Mediums erzielt werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Strahlungseinheit zu einer Bestrah lung eines innerhalb der Leitrohreinheit strömenden Volumens des Mediums vor gesehen ist. Insbesondere ist zumindest ein Strahlungselement und sind vor zugsweise sämtliche Strahlungselemente der Strahlungseinheit zu einer Bestrah lung des innerhalb der Leitrohreinheit strömenden Volumens des Mediums vorge sehen. Durch eine derartige Ausgestaltung kann insbesondere eine besonders hohe Effektivität, und zwar hinsichtlich der Bestrahlung des Mediums, erreicht werden. Ferner kann hierdurch insbesondere eine kontinuierliche Bestrahlung ge währleistet werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Strahlungseinheit zu einer Bestrah lung eines außerhalb der Leitrohreinheit strömenden Volumens des Mediums vor gesehen ist. Insbesondere ist zumindest ein Strahlungselement und sind vor zugsweise sämtliche Strahlungselemente der Strahlungseinheit zu einer Bestrah lung des außerhalb der Leitrohreinheit strömenden Volumens des Mediums vor gesehen. Vorteilhaft ist die Strahlungseinheit zur Bestrahlung der zwei gegenläufi gen Strömungen des Mediums vorgesehen. Insbesondere ist zumindest ein Strah lungselement und sind vorzugsweise sämtliche Strahlungselemente der Strah lungseinheit zur Bestrahlung der zwei gegenläufigen Strömungen des Mediums vorgesehen. Hierdurch kann insbesondere eine kontinuierliche Bestrahlung ge- währleistet werden. Ferner kann hierdurch eine Bauteileffizienz gesteigert werden, und zwar insbesondere dadurch, dass lediglich eine Strahlungseinheit zu der Be strahlung zweier Strömungen des Mediums notwendig ist.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Strahlungseinheit wenigstens teilweise zu mindest einen Durchlassbereich für einen radialen Durchlass des Mediums durch die Strahlungseinheit definiert, wobei der zumindest eine Durchlassbereich durch zumindest zwei Strahlungselemente der Strahlungseinheit begrenzt ist. Insbeson dere in einem Betriebszustand durchströmt das Medium den zumindest einen Durchlassbereich in radialer Richtung. Denkbar wäre, dass die Strahlungseinheit wenigstens teilweise eine Mehrzahl von beispielsweise zumindest zwei, vorteilhaft von zumindest drei, besonders vorteilhaft von zumindest vier, vorzugsweise von zumindest sechs und besonders bevorzugt von zumindest acht Durchlassberei chen für den radialen Durchlass des Mediums durch die Strahlungseinheit defi niert, welche jeweils durch zumindest zwei Strahlungselemente der Strahlungs einheit begrenzt sind. Zudem wäre denkbar, dass der zumindest eine Durchlass bereich und vorzugsweise sämtliche Durchlassbereiche alternativ oder zusätzlich zumindest teilweise durch zumindest ein weiteres Element begrenzt ist/sind. Bei spielsweise könnte das zumindest eine weitere Element, durch welches der zu mindest eine Durchlassbereich und vorzugsweise sämtliche Durchlassbereiche alternativ oder zusätzlich begrenzt ist/sind, als die Leitrohreinheit ausgebildet sein. Dadurch kann insbesondere eine vorteilhafte Zirkulation des Mediums erzielt wer den. Des Weiteren kann hierdurch insbesondere eine effektive Bestrahlung des Mediums in dem zumindest einen Durchlassbereich gewährleistet werden.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Strahlungseinheit eine Mehrzahl von Strahlungselementen umfasst, welche jeweils fluchtend mit der Leitrohreinheit an geordnet sind. Vorteilhaft ist die Mehrzahl von Strahlungselementen derart ange ordnet, dass die Haupterstreckungsrichtung des Strahlungselements parallel zu der Haupterstreckungsrichtung der Leitrohreinheit ausgerichtet ist. Insbesondere ist die Mehrzahl von Strahlungselementen entlang eines Radius angeordnet, wel cher zumindest im Wesentlichen einem Radius der Leitrohreinheit entspricht. Denkbar wäre, dass die Strahlungseinheit eine Mehrzahl von beispielsweise zu mindest zwei, vorteilhaft von zumindest drei, besonders vorteilhaft von zumindest vier, vorzugsweise von zumindest sechs und besonders bevorzugt von zumindest acht Strahlungselementen umfasst, welche jeweils fluchtend mit der Leitrohrein heit angeordnet sind. Vorzugsweise sind sämtliche Strahlungselemente der Strah lungseinheit jeweils fluchtend mit der Leitrohreinheit angeordnet. Hierdurch kön nen insbesondere besonders vorteilhafte Strömungseigenschaften, insbesondere hinsichtlich des strömenden Mediums, erzielt werden. Des Weiteren kann hier durch, und zwar insbesondere in Bezug auf das strömende Medium, eine beson ders hohe Effektivität hinsichtlich der Bestrahlung erzielt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Rührvorrichtung zumindest eine Halteeinheit aufweist, welche zumindest ein Strahlungselement der Strahlungseinheit an zu mindest einem Leitrohrelement der Leitrohreinheit befestigt. Insbesondere kann hierdurch eine Rührvorrichtung bereitgestellt werden, welche vorteilhafte Eigen schaften hinsichtlich einer Stabilität aufweist. Insbesondere ist mittels der zumin dest einen Halteeinheit zumindest ein Strahlungselement der Strahlungseinheit mit zumindest einem Leitrohrelement der Leitrohreinheit verbunden. Darunter, dass zumindest ein Strahlungselement der Strahlungseinheit mit zumindest einem Leit rohrelement der Leitrohreinheit „verbunden“ ist, soll verstanden werden, dass das Strahlungselement vorteilhaft zumindest über einen Kraftschluss und/oder zumin dest einen Formschluss mit dem Leitrohrelement verbunden ist, beispielsweise über eine Vernietung und/oder eine Rastverbindung und/oder eine Nut-Feder- Verbindung und/oder eine Klemmverbindung und/oder eine weitere, einem Fach mann als sinnvoll erscheinende Verbindung, und/oder stoffschlüssig mit dem Leit rohrelement verbunden ist, beispielsweise durch einen Schweißprozess, einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess und/oder einen anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Prozess. Insbesondere weist die Leitrohreinheit zumindest ein Leitrohrelement auf. Vorzugsweise weist die Leitrohreinheit eine Mehrzahl von beispielsweise zumindest zwei, vorteilhaft von zumindest drei, besonders vorteil haft von zumindest vier, vorzugsweise von zumindest sechs und besonders be- vorzugt von zumindest acht Leitrohrelementen auf. Das Leitrohrelement ist insbe sondere als ein Segment eines Rohrstücks ausgebildet. Das Leitrohrelement könnte insbesondere einstückig mit zumindest einem weiteren Element der Leit rohreinheit ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich könnte das Leitrohrelement als ein Metallblech, alternativ oder zusätzlich als ein Kunststoffblech ausgebildet sein. Vorzugsweise könnte das Leitrohrelement eine zumindest im Wesentlichen flache, insbesondere plane, und/oder alternativ oder zusätzlich eine runde, insbe sondere gebogene Formgebung aufweisen. Denkbar wäre alternativ oder zusätz lich, dass das Leitrohrelement als eine zumindest teilweise gekrümmte Platte und/oder als ein zumindest teilweise gekrümmtes Blech ausgebildet ist. Insbeson dere könnte die Halteeinheit zumindest Teil des Strahlungselements der Strah lungseinheit und/oder des Leitrohrelements der Leitrohreinheit sein. Insbesondere könnte dadurch das Strahlungselement der Strahlungseinheit mit dem Leit rohrelement der Leitrohreinheit direkt verbunden sein. Unter „direkt verbunden“ soll in diesem Zusammenhang zumindest formschlüssig anliegend und/oder ver bunden unter Vermeidung weiterer Bauteile verstanden werden.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Leitrohreinheit zumindest einen Aufnahme bereich zur zumindest teilweisen Aufnahme zumindest eines Strahlungselements der Strahlungseinheit aufweist. Hierdurch können vorteilhafte Eigenschaften hin sichtlich einer fluidtechnischen Strömungsführung erzielt werden. Ferner kann durch eine derartige Ausgestaltung eine hohe Raumeffizienz erzielt werden. Bei spielsweise könnte der Aufnahmebereich der Leitrohreinheit als eine rechteckige, runde oder ovale Ausnehmung ausgebildet sein. Vorzugsweise überlappen sich die Strahlungseinheit und die Leitrohreinheit zumindest teilweise bezüglich einer Axialrichtung.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Rührvorrichtung zumindest ein zumin dest im Wesentlichen innerhalb der Leitrohreinheit angeordnetes Rührorgan auf weist. Hierdurch kann insbesondere eine hohe Effizienz erreicht werden. Ferner kann eine besonders vorteilhafte Trennung der Strömungen ermöglicht werden. Besonders vorteilhaft ist das Rührorgan dazu vorgesehen, um eine Rotationsach- se rotiert zu werden, insbesondere bei einem Rühren und/oder einem Mischen. Vorzugsweise ist das Rührorgan bei einer Ansicht entlang einer Rührwelle des Rührorgans punktsymmetrisch, insbesondere bezüglich einer Längserstreckung der Rührwelle, ausgebildet. Vorteilhaft verläuft in einem montierten Zustand, ins besondere in einem Normalbetriebszustand der Rührvorrichtung, die Rührwelle in einer Vertikalrichtung, vorzugsweise in Richtung einer wirkenden Schwerkraft, wo bei die Vertikalrichtung vorzugsweise senkrecht zu einem Untergrund verläuft. Beispielsweise könnte das Rührorgan Teil einer Rühreinheit sein, welche zumin dest teilweise innerhalb der Leitrohreinheit angeordnet ist. Beispielsweise könnte das Rührorgan zumindest zu 40 %, vorteilhaft zumindest zu 50 %, besonders vor teilhaft zumindest zu 60 %, vorzugsweise zumindest zu 70 % und besonders be vorzugt vollständig innerhalb der Leitrohreinheit angeordnet sein. Insbesondere könnte die Rühreinheit zumindest ein weiteres Element umfassen, welches zu mindest im Wesentlichen außerhalb der Leitrohreinheit angeordnet ist. Besonders bevorzugt weist die Rühreinheit zumindest ein, insbesondere zentral angeordne tes, Nabenelement auf. Insbesondere taucht das Nabenelement zumindest teil weise in die Leitrohreinheit ein. Besonders bevorzugt verläuft die Rotationsachse durch das Nabenelement. Vorteilhaft ist die Rühreinheit, insbesondere das Nabenelement der Rühreinheit, zu einer Montage auf zumindest einer Antriebs welle vorgesehen. Besonders vorteilhaft ist das Nabenelement mittels einer Kraft- und/oder Formschlussverbindung mit der Antriebswelle verbunden, beispielsweise mittels Klemmen und/oder Schrauben und/oder einer Nut-Feder-Verbindung. Es ist aber auch denkbar, dass die Rühreinheit, insbesondere das Nabenelement der Rühreinheit, einstückig mit der Antriebswelle verbunden ist. Unter „einstückig“ soll zumindest stoffschlüssig verbunden verstanden werden, beispielsweise durch ei nen Schweißprozess, einen Klebeprozess, einen Anspritzprozess und/oder einen anderen, dem Fachmann als sinnvoll erscheinenden Prozess, und/oder vorteilhaft in einem Stück geformt verstanden werden, wie beispielsweise durch eine Fierstel lung aus einem Guss und/oder durch eine Herstellung in einem Ein- oder Mehr komponentenspritzverfahren und vorteilhaft aus einem einzelnen Rohling. Bevor zugt ist die Rühreinheit wenigstens zu einem Großteil aus einem gegen, insbe- sondere organische, Lösungsmittel und/oder Säuren und/oder Basen beständigen Material gefertigt, insbesondere aus einer Keramik oder einem Keramik- Verbundwerkstoff. Besonders bevorzugt ist die Rühreinheit wenigstens zu einem Großteil aus einem Metall und/oder aus einer Metalllegierung, insbesondere aus Stahl und/oder Edelstahl gefertigt. Es ist aber auch denkbar, dass die Rühreinheit zu wenigstens einem Großteil aus einem Kunststoff gefertigt ist. Ferner ist denk bar, dass die Rühreinheit eine, insbesondere zusätzliche, zumindest teilweise Be schichtung aufweist, beispielsweise mit einem Metalloxid und/oder einem, insbe sondere korrosionsfesten, Polymer, und/oder gummiert ausgebildet ist. Vorzugs weise verläuft eine Förderrichtung zumindest im Wesentlichen parallel zu der Ro tationsachse.
Ferner wird vorgeschlagen, dass die Rührvorrichtung zumindest eine weitere Strahlungseinheit aufweist, welche zu einer Bestrahlung des Mediums vorgesehen und radial außerhalb der Leitrohreinheit angeordnet ist. Die weitere Strahlungs einheit weist, insbesondere eine beliebige Anzahl, weiterer Strahlungselemente auf. Die weitere Strahlungseinheit weist insbesondere einen größeren radialen Abstand zu einer Rotationsachse des Rührorgans als die Leitrohreinheit auf. Ins besondere weisen die weiteren Strahlungselemente der weiteren Strahlungsein heit einen größeren radialen Abstand zu der Rotationsachse des Rührorgans als die Leitrohreinheit auf. Denkbar wäre, dass die Strahlungselemente der Strah lungseinheit und die weiteren Strahlungselemente der weiteren Strahlungseinheit identisch ausgebildet sind. Durch eine derartige Ausgestaltung können insbeson dere verbesserte Eigenschaften hinsichtlich einer Effektivität, und zwar insbeson dere im Zusammenhang mit photochemischen Prozessen, bereitgestellt werden.
Um eine besonders hohe Effektivität zu erzielen, wird ferner ein Rührer, insbeson dere ein Reaktor, mit einem Behälter und mit zumindest einer Rührvorrichtung, welche zumindest teilweise in dem Behälter angeordnet ist, vorgeschlagen. Der Behälter könnte insbesondere rotationssymmetrisch und vorzugsweise zumindest im Wesentlichen zylinderförmig ausgebildet sein. Eine Innenwand des Behälters bildet insbesondere einen Zylindermantel des Behälters aus. Der Behälter weist insbesondere einen vorzugsweise gewölbten Deckel und/oder Boden auf, welcher mit der Behälterwand verbunden ist. Der Deckel und/oder der Boden können/kann insbesondere einstückig mit der Behälterwand verbunden sein. Alternativ oder zusätzlich können/kann der Deckel und/oder der Boden mit der Behälterwand kraft- und/oder formschlüssig verbunden sein. Es wäre denkbar, dass der Rührer, insbesondere der Reaktor, zumindest einen Gaseinlass, beispielsweise in einem unteren, zentralen Bereich, und/oder zumindest einen Gasauslass, beispielsweise in einem unteren, dezentralen Bereich, aufweist, insbesondere zu einem Einlass und/oder Auslass von Gas, wie beispielsweise Chlorgas. Zudem wäre denkbar, dass der Rührer, insbesondere der Reaktor, zumindest eine Dosiereinheit auf weist, insbesondere zu einer Dosierung von zumindest einem Katalysatorstoff.
Des Weiteren wäre denkbar, dass der Rührer, insbesondere der Reaktor, zumin dest einen Einlass und/oder zumindest einen Auslass aufweist, insbesondere zu einem Einlass und/oder einem Auslass von zumindest einem Stoff, insbesondere dem Medium, vorzugsweise zu Durchführung eines kontinuierlichen Betriebs des Reaktors.
Zudem wird vorgeschlagen, dass die Strahlungseinheit eine Mehrzahl von Strah lungselementen umfasst, welche um zumindest 20 % eines Radius des Behälters von einer Innenwand des Behälters beabstandet sind. Hierdurch kann insbeson dere eine vorteilhafte und insbesondere beidseitige Umströmung der Strahlungs elemente ermöglicht werden. Ferner kann hierdurch eine besonders hohe Effekti vität erzielt werden. Des Weiteren kann durch eine derartige Ausgestaltung ein besonders hoher Wirkungsgrad erzielt werden. Insbesondere weist die Strah lungseinheit eine Mehrzahl von beispielsweise mindestens vier Strahlungselemen ten, vorteilhaft von mindestens fünf Strahlungselementen, besonders bevorzugt von zumindest sechs Strahlungselementen, vorzugsweise von zumindest acht Strahlungselementen und besonders bevorzugt von zumindest zehn Strahlungs elementen auf. Der Radius des Behälters ist, und zwar insbesondere im Falle ei nes rotationssymmetrischen Behälters, ein Abstand zwischen der Rotationsachse des Behälters zu der Innenwand des Behälters. Die Mehrzahl von Strahlungsele- menten ist um zumindest 20 % des Radius des Behälters von der Innenwand des Behälters beabstandet angeordnet. Insbesondere ist die Mehrzahl von Strah lungselementen beispielsweise um zumindest 30 %, vorteilhaft um zumindest 40 %, besonders vorteilhaft um zumindest 45 %, vorzugsweise um zumindest 50 % und besonders bevorzugt um zumindest 55 % des Radius des Behälters von der Innenwand des Behälters beabstandet angeordnet.
Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Strahlungseinheit zumindest an einem ersten axialen Endbereich des Behälters befestigt ist und die Leitrohreinheit zu mindest an zumindest einem dem ersten axialen Endbereich gegenüberliegenden zweiten axialen Endbereich des Behälters befestigt ist. Hierdurch können beson ders vorteilhafte Eigenschaften hinsichtlich einer Stabilität erzielt werden. Vor zugsweise ist die Strahlungseinheit zumindest an einem oberen axialen Endbe reich des Behälters befestigt. Vorzugsweise ist die Leitrohreinheit zumindest an einem unteren axialen Endbereich des Behälters befestigt. Denkbar wäre, dass die Strahlungseinheit und die Leitrohreinheit zusätzlich in einem mittleren Bereich des Behälters miteinander verbunden sind.
Ferner geht die Erfindung aus von einem Verfahren zum Betrieb einer Rührvor richtung, welche zumindest eine Strahlungseinheit aufweist, mittels derer ein Me dium bestrahlt wird.
Es wird vorgeschlagen, dass eine relative Aufenthaltsdauer des Mediums in einem Wirkbereich der Strahlungseinheit dadurch verlängert wird, dass die Strahlungs einheit beidseitig von gegenläufigen Strömungen des Mediums umströmt wird. Beispielsweise kann eine „relative Aufenthaltsdauer des Mediums in einem Wirk bereich der Strahlungseinheit“ eine Aufenthaltsdauer des Mediums in dem Wirkbe reich der Strahlungseinheit pro Strömungszyklus des Mediums sein.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren kann insbesondere eine besonders hohe Effizienz erreicht werden. Insbesondere können besonders vorteilhafte Eigen schaften hinsichtlich einer effizienten und/oder effektiven Aktivierung und/oder Ini- tiierung und/oder Aufrechterhaltung der chemischen Reaktion des Mediums erzielt werden.
Ferner wird vorgeschlagen, dass das Medium nach einer Bestrahlung durch die Strahlungseinheit, insbesondere freie Radikale im Medium, in einen Bereich au ßerhalb des Wirkbereichs der Strahlungseinheit, insbesondere in einen oberen und/oder unteren Bereich des Behälters, transportiert wird, insbesondere damit dort die freien Radikale ebenfalls wirken können. Hierdurch kann eine Reaktions effizienz weiter gesteigert werden.
Die erfindungsgemäße Rührvorrichtung und der Rührer mit der erfindungsgemä ßen Rührvorrichtung sollen hierbei nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere können die erfindungsge mäße Rührvorrichtung und der Rührer mit der erfindungsgemäßen Rührvorrich tung zu einer Erfüllung einer hierin beschriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl von einzelnen Elementen, Bauteilen und Einheiten ab weichende Anzahl aufweisen. Zudem soll das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Rührvorrichtung nicht auf die oben beschriebene Anwendung und Ausführungsform beschränkt sein. Insbesondere kann das erfindungsgemäße Verfahren zum Betrieb einer Rührvorrichtung zu einer Erfüllung einer hierin be schriebenen Funktionsweise eine von einer hierin genannten Anzahl einzelner Verfahrensschritte abweichende Anzahl aufweisen.
Zeichnungen
Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden Zeichnungsbeschreibung. In den Zeichnungen sind drei Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeich nungen, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen. Es zeigen:
Fig. 1 einen Rührer mit einer Rührvorrichtung in einer perspektivischen Schnittansicht,
Fig. 2 einen Teil des Rührers mit der Rührvorrichtung und mit einer Strahlungseinheit in einer perspektivischen Schnittansicht,
Fig. 3 einen Teil des Rührers mit der Rührvorrichtung und mit der Strah lungseinheit und mit einem Rührorgan in einer geschnittenen Draufsicht,
Fig. 4 ein Flussdiagramm eines Verfahrens zum Betrieb der Rührvorrich tung,
Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rührers mit einer Rührvor richtung in einer vereinfachten Querschnittdarstellung, Fig. 6 einen Teil des Rührers mit der Rührvorrichtung mit einer Leit rohreinheit in einer geschnittenen Draufsicht, Fig. 7 einen Teil des Rührers mit der Rührvorrichtung und mit einem Zwischenraum zwischen einem inneren Wandelement und einem äußeren Wandelement der Leitrohreinheit,
Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rührers mit einer Rührvor richtung in einer vereinfachten Querschnittdarstellung und
Fig. 9 einen Teil des Rührers mit der Rührvorrichtung, welche eine Strahlungseinheit und eine weitere Strahlungseinheit aufweist, in einer vereinfachten geschnittenen Draufsicht.
Beschreibung der Ausführungsbeispiele
Die Figuren 1 und 2 zeigen einen Rührer 10a, welcher in dem gezeigten Beispiel als ein Reaktor ausgebildet ist. Der Rührer 10a weist einen Behälter 44a auf. Le diglich zur Veranschaulichung ist ein Teil des Rührers 10a in den Figuren bei spielhaft aufgeschnitten, insbesondere um ein Inneres des Rührers 10a sichtbar darzustellen. Zudem weist der Rührer 10a eine Rührvorrichtung 12a auf. Die Rührvorrichtung 12a ist in dem gezeigten Beispiel zumindest teilweise in dem Be hälter 44a angeordnet.
Die Rührvorrichtung 12a ist in dem gezeigten Beispiel als eine Reaktorrührvorrich tung ausgebildet. Die Rührvorrichtung 12a weist eine Strahlungseinheit 14a auf. Die Strahlungseinheit 14a ist zu einer Bestrahlung eines Mediums 16a vorgese hen. Die Strahlungseinheit 14a ist in dem gezeigten Beispiel zu einer Bestrahlung des Mediums 16a mit UV-Strahlung vorgesehen. Die Strahlungseinheit 14a ist dazu vorgesehen, zumindest eine chemische Reaktion, beispielsweise eine pho tochemische Reaktion, insbesondere eine Chlorierung und/oder eine Halogenie rung und/oder eine Bromierung, des Mediums 16a zumindest zu initiieren und/oder aufrechtzuerhalten.
Die Rührvorrichtung 12a weist zudem eine Leitrohreinheit 18a auf. Die Leit rohreinheit 18a ist zur Trennung zweier gegenläufiger Strömungen 20a, 22a des Mediums 16a vorgesehen.
Die Strahlungseinheit 14a umfasst eine Mehrzahl von Strahlungselementen 26a.
In dem gezeigten Beispiel umfasst die Strahlungseinheit 14a eine Mehrzahl von acht Strahlungselementen 26a. Die Strahlungselemente 26a sind in dem gezeig ten Beispiel identisch zueinander ausgebildet. Die Strahlungselemente 26a sind jeweils fluchtend mit der Leitrohreinheit 18a angeordnet.
Die Strahlungseinheit 14a ist zumindest teilweise einstückig mit der Leitrohreinheit 18a ausgebildet. Das heißt, dass, wie beispielhaft in Figur 1 gezeigt, ein Teil eines jeden der Strahlungselemente 26a einstückig mit der Leitrohreinheit 18a ausgebil det ist. Die Strahlungselemente 26a weisen hierzu jeweils einen Teilabschnitt 54a auf, welcher jeweils einstückig mit der Leitrohreinheit 18a ausgebildet ist.
Figur 2 zeigt die Rührvorrichtung 12a insbesondere in einem Betriebszustand. In dem Betriebszustand ist die Strahlungseinheit 14a von zwei zumindest im Wesent lichen entgegengesetzten Strömungen 20a, 22a des Mediums 16a umströmt. In dem dargestellten beispielhaften Betriebszustand strömt eine der zwei zumin dest im Wesentlichen entgegengesetzten Strömungen 20a, 22a des Mediums 16a im Inneren der Leitrohreinheit 18a nach oben, und zwar insbesondere die Strö mung 20a.
Zudem strömt in dem dargestellten beispielhaften Betriebszustand eine zweite der zwei zumindest im Wesentlichen entgegengesetzten Strömungen 20a, 22a des Mediums 16a außerhalb der Leitrohreinheit 18a nach unten, und zwar insbeson dere die Strömung 22a.
In dem Betriebszustand befinden sich die zwei zumindest im Wesentlichen entge gengesetzten Strömungen 20a, 22a des Mediums 16a in einer Zirkulation.
Die Strahlungseinheit 14a bildet zumindest teilweise eine fluidtechnische Führung 24a. Die fluidtechnische Führung 24a ist zur Trennung der gegenläufigen Strö mungen 20a, 22a des Mediums 16a vorgesehen.
In dem dargestellten Beispiel bildet die Strahlungseinheit 14a gemeinsam mit ei nem Leitrohrelement 38a der Leitrohreinheit 18a eine fluidtechnische Führung 24a, welche zur Trennung der gegenläufigen Strömungen 20a, 22a des Mediums 16a vorgesehen ist.
Die fluidtechnische Führung 24a trennt ein innerhalb der Leitrohreinheit 18a strö mendes Volumen 28a des Mediums 16a von einem außerhalb der Leitrohreinheit 18a strömenden Volumen 30a des Mediums 16a.
In dem Betriebszustand ist die Strahlungseinheit 14a zu einer Bestrahlung des innerhalb der Leitrohreinheit 18a strömenden Volumens 28a des Mediums 16a vorgesehen. Und zwar sind sämtliche Strahlungselemente 26a der Strahlungsein heit 14a zu einer Bestrahlung des innerhalb der Leitrohreinheit 18a strömenden Volumens 28a des Mediums 16a vorgesehen.
In dem Betriebszustand ist die Strahlungseinheit 14a zu einer Bestrahlung des außerhalb der Leitrohreinheit 18a strömenden Volumens 30a des Mediums 16a vorgesehen, und zwar sind sämtliche Strahlungselemente 26a der Strahlungsein heit 14a zu einer Bestrahlung des außerhalb der Leitrohreinheit 18a strömenden Volumens 30a des Mediums 16a vorgesehen.
Somit ist die Strahlungseinheit 14a zur Bestrahlung der zwei gegenläufigen Strö mungen 20a, 22a des Mediums 16a vorgesehen, und zwar in dem gezeigten Bei spiel zu einer Bestrahlung mittels UV-Strahlung. Alternativ oder zusätzlich wäre auch eine Bestrahlung mit sichtbarem Licht denkbar.
Die Strahlungseinheit 14a definiert eine Mehrzahl von Durchlassbereichen 32a.
Die Durchlassbereiche 32a dienen einem radialen Durchlass 34a des Mediums 16a durch die Strahlungseinheit 14a. In dem dargestellten Beispiel definiert die Strahlungseinheit 14a eine Mehrzahl von acht Durchlassbereichen 32a. Mittels der Durchlassbereiche 32a ist die Zirkulation des Mediums 16a in dem Betriebszu stand ermöglicht.
Jeder der Durchlassbereiche 32a ist durch zumindest zwei Strahlungselemente 26a der Strahlungseinheit 14a begrenzt. Jeweils zwei Strahlungselemente 26a der Strahlungseinheit 14a begrenzen jeden der Durchlassbereiche 32a jeweils seitlich.
Zudem weist die Rührvorrichtung 12a zumindest eine Halteeinheit 36a auf. Die Halteeinheit 36a befestigt zumindest ein Strahlungselement 26a der Strahlungs einheit 14a an zumindest einem Leitrohrelement 38a der Leitrohreinheit 18a. Die Halteeinheit 36a kann jedoch auf jede, dem Fachmann sinnvoll erscheinende Art und Weise ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich könnte die Halteeinheit 36a beispielsweise wie in der DE 102017 102 165 A1 gezeigt ausgebildet sein.
Zudem weist die Leitrohreinheit 18a zumindest einen Aufnahmebereich 40a auf. In dem gezeigten Beispiel weist die Leitrohreinheit 18a acht Aufnahmebereiche 40a auf. Der Aufnahmebereich 40a ist zur zumindest teilweisen Aufnahme jeweils zu mindest eines Strahlungselements 26a der Strahlungseinheit 14a vorgesehen. In dem dargestellten Beispiel ist der Aufnahmebereich 40a als eine Ausnehmung aus dem Leitrohrelement 38a ausgebildet. Das heißt, dass sich die Strahlungseinheit 14a und die Leitrohreinheit 18a bezüglich einer Axialrichtung 56a zumindest teil weise überlappen.
Figur 3 zeigt eine Draufsicht auf den Rührer 10a der vorherigen Figuren. Der Be hälter 44a umfasst eine Innenwand 48a. Die Mehrzahl von, insbesondere acht, Strahlungselementen 26a, sind um zumindest 20 % eines Radius 46a des Behäl ters 44a von der Innenwand 48a des Behälters 44a beabstandet angeordnet (vgl. Figuren 1 bis 3). In dem gezeigten Beispiel ist die Mehrzahl von Strahlungsele menten 26a um etwa 55 % eines Radius 46a des Behälters 44a von der Innen wand 48a des Behälters 44a beabstandet angeordnet.
In dem gezeigten Beispiel weist der Behälter 44a einen ersten axialen Endbereich 50a auf. Dem ersten axialen Endbereich 50a gegenüberliegend weist der Behälter 44a einen zweiten axialen Endbereich 52a auf. Im vorliegenden Fall ist die Strah lungseinheit 14a zumindest an dem ersten axialen Endbereich 50a des Behälters 44a befestigt. Zudem ist die Leitrohreinheit 18a zumindest an dem zweiten axialen Endbereich 52a des Behälters 44a befestigt. Somit sind die Strahlungseinheit 14a und die Leitrohreinheit 18a zumindest an gegenüberliegenden axialen Endberei chen 50a, 52a des Behälters 44a befestigt.
Zudem weist der Rührer 10a ein zumindest im Wesentlichen innerhalb der Leit rohreinheit 18a angeordnetes Rührorgan 42a auf. Das Rührorgan 42a ist um eine Rotationsachse 58a rotierbar ausgebildet. Das Rührorgan 42a weist ein zentral angeordnetes Nabenelement 60a auf. Ferner weist das Rührorgan 42a im vorlie genden Fall drei Rotorblattelemente 62a auf, wobei auch eine andere Anzahl an Rotorblattelementen 62a denkbar wäre. Das Rührorgan 42a ist zu einer Förderung und/oder einer Mischung des Mediums 16a vorgesehen. Zu einem Antrieb des Rührorgans 42a weist der Rührer 10a zudem eine als ein Elektromotor ausgebil dete Antriebseinheit 64a auf.
Figur 4 zeigt ein Flussdiagramm eines Verfahrens 100a zum Betrieb der Rührvor richtung 12a, welche zumindest eine Strahlungseinheit 14a aufweist. Das Verfahren 100a weist insbesondere einen ersten Verfahrensschritt 102a auf. Zudem weist das Verfahren 100a einen weiteren Verfahrensschritt 104a auf.
In dem ersten Verfahrensschritt 102a wird das Medium 16a durch die Strahlungs einheit 14a bestrahlt. In dem weiteren Verfahrensschritt 104a wird eine relative Aufenthaltsdauer des Mediums 16a in einem Wirkbereich der Strahlungseinheit 14a dadurch gesteigert, dass die Strahlungseinheit 14a beidseitig von gegenläufi gen Strömungen 20a, 22a des Mediums 16a umströmt wird. Ferner wird das Me dium 16a anschließend in einen Bereich außerhalb des Wirkbereichs der Strah lungseinheit 14a transportiert. In den Figuren 5 bis 9 sind zwei weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung ge zeigt. Die nachfolgenden Beschreibungen beschränken sich im Wesentlichen auf die Unterschiede zwischen den Ausführungsbeispielen, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der Figuren 1 bis 4, verwiesen werden kann. Zur Unterscheidung der Ausführungsbeispiele ist der Buchstabe a in den Bezugs zeichen des Ausführungsbeispiels der Figuren 1 bis 4 durch die Buchstaben b und c in den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele der Figuren 5 bis 9 ersetzt. Be züglich gleich bezeichneter Bauteile, insbesondere in Bezug auf Bauteile mit glei chen Bezugszeichen, kann grundsätzlich auch auf die Zeichnungen und/oder die Beschreibung der anderen Ausführungsbeispiele, insbesondere der Figuren 1 bis 4, verwiesen werden.
Figuren 5 bis 7 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rührers 10b. Der Rührer 10b weist eine Rührvorrichtung 12b auf.
Die Rührvorrichtung 12b weist eine Strahlungseinheit 14b auf. Die Strahlungsein- heit 14b weist ein zumindest im Wesentlichen transparentes inneres Wandelement 66b auf. Zudem weist die Strahlungseinheit 14b ein zumindest im Wesentlichen transparentes äußeres Wandelement 68b auf. Das innere Wandelement 66b und das äußere Wandelement 68b sind zudem Teil einer Leitrohreinheit 18b der Rühr- Vorrichtung 12b. Das innere Wandelement 66b und das äußere Wandelement 68b ist zu einem Großteil, insbesondere vollständig, aus Quarzglas gebildet.
Das innere Wandelement 66b und das äußere Wandelement 68b sind zumindest im Wesentlichen zylindrisch ausgebildet und weisen unterschiedlich große Durchmesser auf. Zwischen dem inneren Wandelement 66b und dem äußeren Wandelement 68b ist ein Aufnahmebereich 40b angeordnet.
Die Strahlungseinheit 14b weist eine Mehrzahl von Strahlungselementen 26b auf. In dem dargestellten Beispiel weist die Strahlungseinheit 14b eine Anzahl von 24 Strahlungselementen 26b auf.
Die Strahlungselemente 26b sind in dem Aufnahmebereich 40b zwischen dem inneren Wandelement 66b und dem äußeren Wandelement 68b angeordnet.
Der Rührer 10b weist zudem eine Mehrzahl von Stromstörelementen 72b auf. Ein Teil der Stromstörelemente 72b sind an dem inneren Wandelement 66b einstückig fixiert.
Zudem ist der Aufnahmebereich 40b mittels einem als Öl ausgebildeten Kühlmittel gekühlt. Die Versorgung des Aufnahmebereichs 40b mit dem Kühlmittel erfolgt über mindestens eine Versorgungsleitung, welche Teil einer als Abhängung aus gebildeten Halteeinheit 74b ist.
Figuren 8 und 9 zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Rührers 10c. Der Rührer 10c weist eine Rührvorrichtung 12c auf.
Die Rührvorrichtung 12c weist eine Strahlungseinheit 14c auf. Die Strahlungsein heit 14c umfasst eine Mehrzahl von Strahlungselementen 26c, welche jeweils fluchtend mit einer Leitrohreinheit 18c der Rührvorrichtung 12c angeordnet sind.
Zudem weist die Rührvorrichtung 12c eine weitere Strahlungseinheit 76c auf. Die Strahlungseinheit 76c ist zu einer Bestrahlung eines Mediums (nicht dargestellt) vorgesehen. Die Strahlungseinheit 76c ist radial außerhalb der Leitrohreinheit 18c angeordnet. Die Strahlungseinheit 76c ist radial zwischen der Leitrohreinheit 18c und einer Innenwand 48c eines Behälters 44c des Rührers 10c angeordnet. Und zwar ist die Strahlungseinheit 76c in einem Bereich zwischen der Leitrohreinheit 18c und der Innenwand 48c angeordnet (vgl. zudem Figur 9). Die Strahlungseinheit 76c weist eine beliebig wählbare Anzahl von weiteren Strah lungselementen 78c auf. Im vorliegenden Beispiel weist die weitere Strahlungs einheit 76c sechs weitere Strahlungselemente 78c auf.
Die weiteren Strahlungselemente 78c der weiteren Strahlungseinheit 76c weisen einen größeren radialen Abstand 80c zu einer Rotationsachse 58c eines Rühror- gans 42c des Rührers 10c auf, als die Strahlungselemente 26c der Strahlungsein heit 14c.
Die dargestellte Ausrichtung des Rührers 10c ist beispielhaft, wobei ebenso belie bige weitere Ausrichtungen des Rührers 10c, beispielsweise eine horizontale Aus richtung, bei welcher das Rührorgan 42c seitlich des Behälters 44c angeordnet ist, oder eine umgekehrte Ausrichtung des Rührers 10c, bei welcher das Rührorgan 42c oberhalb des Behälters 44c angeordnet ist, denkbar wären.
Die weiteren Strahlungselemente 78c der weiteren Strahlungseinheit 76c könnten beispielsweise in einer aus der WO 2018/141517 bekannten Art und Weise insbe sondere an dem Behälter 44c befestigt sein.
Bezugszeichen
10 Rührer 12 Rührvorrichtung 14 Strahlungseinheit 16 Medium 18 Leitrohreinheit 20 Strömung 22 Strömung 24 fluidtechnische Führung 26 Strahlungselement 28 Volumen 30 Volumen 32 Durchlassbereich 34 radialer Durchlass 36 Halteeinheit 38 Leitrohrelement 40 Aufnahmebereich 42 Rührorgan 44 Behälter 46 Radius 48 Innenwand 50 erster axialer Endbereich 52 zweiter axialer Endbereich 54 Teilabschnitt 56 Axialrichtung 58 Rotationsachse 60 Nabenelement 62 Rotorblattelement 64 Antriebseinheit 66 Inneres Wandelement Äußeres Wandelement Stromstörelement Halteeinheit Weitere Strahlungseinheit Weiteres Strahlungselement radialer Abstand Verfahren Verfahrensschritt weiterer Verfahrensschritt

Claims

Ansprüche
1. Rührvorrichtung (12a-c), insbesondere Reaktorrührvorrichtung, mit einer Strahlungseinheit (14a-c), welche zu einer Bestrahlung eines Mediums (16a-b) vorgesehen ist, gekennzeichnet durch eine Leitrohreinheit (18a- c), welche zur Trennung zweier gegenläufiger Strömungen (20a-b, 22a-b) des Mediums (16a-b) vorgesehen ist.
2. Rührvorrichtung (12a-c) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungseinheit (14a-c) zumindest teilweise einstückig mit der Leitrohreinheit (18a-c) ausgebildet ist.
3. Rührvorrichtung (12b) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungseinheit (14b) zumindest ein zumindest im We sentlichen transparentes inneres Wandelement (66b) und zumindest ein zumindest im Wesentlichen transparentes äußeres Wandelement (68b) aufweist, wobei das innere Wandelement (66b) und das äußere Wan delement (68b) zudem Teil der Leitrohreinheit (18b) sind.
4. Rührvorrichtung (12a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungseinheit (14a) zumindest teilweise eine fluidtechnische Führung (24a) zur Trennung der gegenläufi- gen Strömungen (20a, 22a) des Mediums (16a) ausbildet.
5. Rührvorrichtung (12a-c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungseinheit (14a-c) zu einer Bestrahlung eines innerhalb der Leitrohreinheit (18a-b) strömenden Volu mens (28a-b) des Mediums (16a-b) vorgesehen ist.
6. Rührvorrichtung (12a-c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungseinheit (14a-c) zu einer Bestrahlung eines außerhalb der Leitrohreinheit (18a-c) strömenden Vo lumens (30a-b) des Mediums (16a-b) vorgesehen ist.
7. Rührvorrichtung (12a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungseinheit (14a) wenigstens teilweise zumindest einen Durchlassbereich (32a) für einen radialen Durchlass (34a) des Mediums (16a) durch die Strahlungseinheit (14a) de finiert, wobei der zumindest eine Durchlassbereich (32a) durch zumindest zwei Strahlungselemente (26a) der Strahlungseinheit (14a) begrenzt ist.
8. Rührvorrichtung (12a-c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungseinheit (14a-c) eine Mehr zahl von Strahlungselementen (26a-c) umfasst, welche jeweils fluchtend mit der Leitrohreinheit (18a-c) angeordnet sind.
9. Rührvorrichtung (12a) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge- kennzeichnet durch zumindest eine Halteeinheit (36a), welche zumin dest ein Strahlungselement (26a) der Strahlungseinheit (14a) an zumin dest einem Leitrohrelement (38a) der Leitrohreinheit (18a) befestigt.
10. Rührvorrichtung (12a-c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Leitrohreinheit (18a-c) zumindest ei nen Aufnahmebereich (40a-b) zur zumindest teilweisen Aufnahme zumin dest eines Strahlungselements (26a-c) der Strahlungseinheit (14a-c) auf- weist.
11. Rührvorrichtung (12a-c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch zumindest ein zumindest im Wesentlichen innerhalb der Leitrohreinheit (18a-c) angeordnetes Rührorgan (42a-c).
12. Rührvorrichtung (12c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, ge- kennzeichnet durch zumindest eine weitere Strahlungseinheit (76c), wel che zu einer Bestrahlung des Mediums (16a-b) vorgesehen und radial au ßerhalb der Leitrohreinheit (18c) angeordnet ist.
13. Rührer (10a-c), insbesondere Reaktor, mit einem Behälter (44a-c) und mit zumindest einer Rührvorrichtung (12a-c) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welche zumindest teilweise in dem Behälter (44a-c) angeord net ist.
14. Rührer (10a-c) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungseinheit (14a-c) eine Mehrzahl von Strahlungselementen (26a-c) umfasst, welche um zumindest 20 % eines Radius (46a-b) des Behälters (44a-c) von einer Innenwand (48a-c) des Behälters (44a-c) beabstandet sind.
15. Rührer (10a-b) nach Anspruch 13 oder 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Strahlungseinheit (14a) zumindest an einem ersten axialen End bereich (50a) des Behälters befestigt ist und die Leitrohreinheit (18a) zu mindest an zumindest einem dem ersten axialen Endbereich (50a) gegen- überliegenden zweiten axialen Endbereich (52a) des Behälters (44a) be festigt ist.
16. Verfahren zum Betrieb einer Rührvorrichtung (12a-c), insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 12, insbesondere zur Durchführung einer chemischen Reaktion zur Herstellung, insbesondere zur Halogenierung und/oder Chlorierung, von C-PVC mittels der Rührvorrichtung (12a-c), welche zumindest eine Strahlungseinheit (14a-c) aufweist, durch welche ein Medium (16a-b) bestrahlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass eine relative Aufenthaltsdauer des Mediums (16a-b) in einem Wirkbereich der Strahlungseinheit (14a-c) dadurch verlängert wird, dass die Strahlungs- einheit (14a-c) beidseitig von gegenläufigen Strömungen (20a-b, 22a-b) des Mediums (16a-b) umströmt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass das Medi um (16a-b) nach einer Bestrahlung durch die Strahlungseinheit (14a-c) in einen Bereich außerhalb des Wirkbereichs der Strahlungseinheit (14a-c) transportiert wird.
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