WO2023117631A1 - Behälter für die aufnahme eines fluids - Google Patents

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WO2023117631A1
WO2023117631A1 PCT/EP2022/085883 EP2022085883W WO2023117631A1 WO 2023117631 A1 WO2023117631 A1 WO 2023117631A1 EP 2022085883 W EP2022085883 W EP 2022085883W WO 2023117631 A1 WO2023117631 A1 WO 2023117631A1
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container
built
fluid
wall
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PCT/EP2022/085883
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English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen Reinemuth
Original Assignee
Thaletec Gmbh
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Publication date
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    • B01F27/86—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders with stirrers rotating about a substantially vertical axis co-operating with deflectors or baffles fixed to the receptacle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01F2101/2204—Mixing chemical components in generals in order to improve chemical treatment or reactions, independently from the specific application

Definitions

  • Container for holding a fluid
  • the invention relates to a container for receiving a fluid, in particular a stirred container, comprising: a wall which defines a receiving space for the fluid and is enamelled on a surface facing the fluid, an installation element which is arranged in the receiving space and on a surface facing the fluid Outer surface is enamelled.
  • baffles inside the container in order to additionally influence the movement of the fluids generated by the stirring devices, in particular to disturb a pure rotation of the entire amount of fluid in the container by the stirrer in such a way that a real mixing of the fluids and a mixing of the components and reaction products with one another is effected.
  • baffles are often designed as flat metal sheets that are located inside the container and have a shape that is intended to facilitate their installation and at the same time ensure the most effective possible mixing of the fluid in the container.
  • a common way of arranging and fastening built-in elements, such as measuring probes, fluid supply or discharge lines or baffles inside the container, is to guide the built-in element through a passage, for example of the type described above, and to let it protrude into the interior. Fastening then typically takes place on the outside of the opening by means of a flange connection.
  • a flange connection Such a solution is described, for example, in DE 20 2008 009 252 U1.
  • Fastening via a passage and a flange connection has the disadvantage that the enamel layer cannot be continuous in the area of the passage or the flange connection. Rather, a gap remains, which must be sealed separately. This can have a negative effect on the corrosion protection.
  • the problem is countered, among other things, by the fact that the passage and the flange connection are arranged on a cover section of the container and thus the gap there generally does not come into direct contact with the liquid in the container. Nevertheless, gases can reach the gap. This also creates space needed on the lid, which is typically tight there. This is because further built-in elements are often arranged or fastened on the cover section.
  • US Pat. No. 7,607,821 B2 describes in various embodiments a container of the type mentioned at the outset, in which a baffle is attached to a side wall of the container by a welded connection.
  • the baffle includes a cavity through which a cooling fluid can flow.
  • a through connection is provided between an interior space of the baffle and an area outside the side wall. This means that no space is occupied by the baffles on the lid and the welded connection allows continuous enamelling.
  • the embodiments described in this document have the disadvantage, among other things, that the baffle is arranged suboptimally in terms of the strength of the connection, since the baffle develops a relatively large leverage effect in connection with the flow load from the stirred liquid.
  • connection Due to the arrangement of the connection on the bottom section, it is located in an area of the receiving space of the container in which a strong flow is typically to be expected if the liquid is stirred. Typically, an agitator is also placed in the vicinity of the bottom section, which also contributes to the fact that the flow is typically particularly strong in the vicinity of the bottom section. Thus, essentially, a shearing load acts on the connection, but such a shearing load can be endured relatively well by the connection.
  • the built-in element preferably extends over a certain length, starting from the connection, upwards into the receiving space. This creates a lever for the force of the flow, which results in a bending load on the connection.
  • the bending stress is relatively small because the flow tends to be less strong higher up in the receiving space, so the lever effect is not as strong.
  • fastening on the bottom allows the built-in element to be positioned at a greater distance from the side wall and thus relatively far in the middle, again due to leverage effects.
  • the flow velocity also decreases with decreasing radius in relation to the central axis, there is an additional reduction in the load acting on the connection.
  • a torsional load on the connection is also particularly low, since on the one hand only relatively small torsional forces are exerted by the flow on the built-in element and on the other hand only small leverage effects are to be expected in relation to the connection.
  • the loads on the connection also depend on the specific shape of the built-in element. Nevertheless, the advantageous design and arrangement of the connection according to the invention allows a very free and advantageous design of the built-in element and leads to the advantages in the load scenario, at least as a tendency.
  • connection in terms of its height—is arranged essentially exactly where it is highest flow load is to be expected.
  • the design of the built-in element is relatively free even without a particularly solid connection.
  • the built-in element can be designed with a relatively large length without jeopardizing the connection.
  • An upper end of the mounting member may preferably be located above a stirring blade of a stirring device of the container.
  • an upper end of the built-in element can be arranged, for example, above a vertical center of the container.
  • an integral connection can in principle be configured much more easily in terms of fluid dynamics such that its flow resistance or the force resulting from the flow on the connection is relatively low.
  • the connection can easily be given a rounded or beveled shape. In particular, this reduces the above-mentioned shear load on the connection.
  • the advantage of the good fluid dynamic design has an effect particularly in the area of the strongest flow, typically in the vicinity of the bottom section.
  • connection or a connection area between the base section and the built-in element can also be designed in such a way that their bending resistance moment is higher tangentially to the direction of flow than perpendicular to it (radial direction), i.e. the connection or the connection area can be designed "to suit the load".
  • connection on the ground on the one hand and the design of the connection as an integral connection on the other hand result in the synergetic effect that the connection is subjected to a particularly low and favorable load.
  • a high level of stability can thus be achieved with little use of material and the built-in element can be designed relatively freely, in particular relatively long towards the top.
  • the built-in elements in particular as baffles, can be arranged relatively far in the middle and made relatively large, which results in a strong disruptive effect, but without jeopardizing the connection due to the favorable load situation.
  • the length of the built-in element it should be noted that the length that is below the surface of a liquid during operation is particularly relevant for the load. Since the built-in element is fastened at the bottom, it can simply be as long as necessary, for example, that is to say it can reach up to the surface of the liquid. This proves to be particularly advantageous in comparison to an installation element which is fastened to a cover section of the container, for example by means of a passage and a flange connection. If the built-in element has to protrude into the liquid, it already has a length above the liquid surface which is additionally effective with regard to the mechanical leverage. Such a lever, which is unnecessary for the process, is eliminated to a certain extent by the invention.
  • the loading benefits are not limited to substantially static loading, but extend substantially to dynamic loading as well.
  • the connection is particularly less sensitive to vibration excitation due to the mechanically favorable design and arrangement.
  • the material connection can also be enameled on its surface, ie a continuous enamel layer can be provided in particular between the built-in element and the wall.
  • the integral connection also allows, for example in contrast to a passage with a flange connection, that there is essentially no dead space in the area of the connection. Rather, a flow and, in particular, thorough mixing of the fluid in the container is essentially ensured everywhere.
  • the fact that the built-in element is fastened to the base section means that more installation space remains on the cover section for other built-in parts, such as feed lines or measuring probes.
  • the container according to the invention can also be produced in a particularly simple manner.
  • the built-in element can have a temperature control device, for example, such as a fluid line for a temperature control fluid.
  • a temperature control device for example, such as a fluid line for a temperature control fluid.
  • the temperature of the fluid in the receiving space of the container can be controlled, for example.
  • container temperature control system referred to below as container temperature control system
  • a double wall system or a pipe coil or half pipe coil can be used here, for example, through which a temperature control fluid flows.
  • a temperature control device in the built-in element can be provided in addition to or as an alternative to a container temperature control system.
  • connection also proves to be particularly advantageous for an installation element with a temperature control device.
  • it makes sense to provide a passage for a tempering fluid at the connection between the built-in element and the wall.
  • the connection since the connection is arranged at the bottom section, the passage is also arranged at the bottom section.
  • the temperature control device of the built-in element automatically runs empty when there is no longer any pressure and associated valves are open.
  • the temperature control device of the built-in element can be connected in a particularly simple manner to a container temperature control system, which is designed as a double-wall system, due to the connection arranged below.
  • a double-wall system enables a relatively simple and inexpensive construction with very effective temperature control of the container, especially in comparison to a pipe coil laid around the container.
  • Containers of the type in question usually have a lid section, also referred to as the top base, a cylindrical section, also referred to as the frame, and a base section, also referred to as the bottom base.
  • the wall of the container referred to herein is in this case formed by the sections.
  • the sections of the container are typically welded together. After joining the sections, their inner walls, which define the receiving space of the container, are enamelled.
  • the built-in elements according to the invention which are integrally attached to the floor section, can advantageously also be enamelled during this process—in particular including the surface of the integral connection between the built-in element and the wall.
  • a stirring device can advantageously be arranged in the receiving space of the container. This can have, for example, an agitator shaft and a plurality of agitator blades.
  • the agitator shaft can be guided, for example, through a cover section of the wall of the container.
  • the stirring device can for example be effective near the ground, for example only there.
  • the built-in element can form a baffle, for example.
  • the built-in element stands in the liquid present in the container. If the liquid is agitated, this results in a certain current disturbance effect.
  • a particular advantage of the solution according to the invention is that the disruptive effect is also effective when the fill level is particularly low.
  • Constructions in which the built-in element is fastened to a frame or a cover section typically have the problem that the built-in element cannot reach right up to the bottom section. Rather it is over A certain distance between the wall at the bottom section and the lower tip of the built-in element is usually necessary for various reasons. This distance is necessary in some constructions, for example, in order to enamel both the top of the built-in element and the underlying wall.
  • an installation element is attached to the cover section via a passage and a flange - such an installation element can, for example, be enamelled separately, a certain safety distance from the sensitive enamel layer of the base section is required at the lower end.
  • a built-in element is often not guided very far down into the container. The invention thus allows a disruptive effect without special measures and in contrast to many constructions of the prior art, even when the filling level of the container is particularly low, without special measures.
  • the built-in element can be elongate and/or have a longitudinal axis which is oriented at least substantially vertically.
  • the built-in element can, for example, extend at least essentially vertically upwards, starting from the material connection, which leads to a particularly advantageous arrangement with regard to the power transmission of a flow in the container.
  • the built-in element can preferably extend at least essentially vertically upwards, starting from a region of the base section that is directed upwards with its surface.
  • the integral connection is then in this very area.
  • the area of the bottom section with the surface facing upwards is close to a stirring device that is typically present.
  • the connection is therefore in the area particularly influenced by the flow. This is beneficial in terms of leverage. Because the strongest flow has the lowest leverage due to the advantageous arrangement.
  • connection is preferably at a distance from a cylindrical section of the wall, in particular in the horizontal direction with a distance of at least 1%, particularly preferably at least 2% of an inner diameter of the container and/or the cylindrical section.
  • the built-in element is fastened to the wall by means of only one connection and/or that the connection has only one connection area.
  • the built-in element can, for example, be attached exclusively to the floor section and/or the integral connection can be the only connection between the built-in element and the wall.
  • connection can advantageously be arranged below a stirring device.
  • connection can, for example, be at least essentially tubular and/or have and/or form an at least essentially tubular transition between the built-in element and the base section.
  • connection is designed as a welded connection.
  • welded connection can have a circumferential and/or ring-shaped weld seam, for example.
  • the surface of the bonded connection can be processed, for example, by grinding and/or sandblasting. Then, for example, the material connection can be checked.
  • the surface of the material connection can be enamelled, for example.
  • the built-in element has a first section, in particular a connecting section, and in this section is at least essentially tubular, circular-cylindrical and/or with a circular cross-section is formed.
  • the built-in element has a second section, wherein the built-in element has an at least essentially circular, elliptical, flattened or polygonal, in particular triangular or quadrangular, cross section in the second section.
  • the built-in element has a first section and a second section, a different cross section being provided in the first section than in the second section.
  • the cross section can relate, for example, to an outer surface and/or to an inner surface of the built-in element.
  • the section or sections can in principle be of cylindrical design, for example.
  • connection section can be provided whose shape is optimized for the production and/or stability of the connection.
  • a disruption section can be provided, the shape of which is optimized for the disruption effect as a baffle.
  • the built-in element has an at least essentially cylindrical, preferably circular-cylindrical, section at least in one area of the material connection, the cylindrical section, preferably with at least essentially constant cross-section, extending further downwards, starting from the material connection extends.
  • the built-in element has a cavity, the container having a container temperature control system and the cavity being led to the outside in such a way that it passes through the container temperature control system.
  • the built-in element can have a temperature control device, for example.
  • the built-in element can have a first fluid passage and a second fluid passage as well as a fluid line between the fluid passages for a tempering fluid, in particular wherein the tempering fluid can flow through the built-in element through the fluid line. This allows an advantageous temperature control effect for the fluid present in the container.
  • the first fluid passage can advantageously be connected, in particular directly, to a container temperature control system, in particular a double-walled cavity or a coiled pipe or half-pipe, or to an external connection or form such a connection.
  • the second fluid passage can advantageously be connected, in particular directly, to a container temperature control system, in particular a double-walled cavity or a coiled tube or half-tube.
  • the second fluid passage can also be connected to an external connection or form one.
  • the connection to the container temperature control system allows for simple construction and operation.
  • the connection to the external connection allows the temperature control device of the built-in element to be controlled in a particularly needs-based manner.
  • the first fluid passage can preferably be designed as an inlet for the fluid line of the built-in element.
  • the second fluid passage can preferably be designed as an outlet for the fluid line of the built-in element.
  • the fluid line of the built-in element can preferably be designed to be self-draining and/or completely drainable. This allows easy maintenance and handling of the container.
  • self-draining is meant that the Fluid line is aligned and shaped in the mounting element so that gravity drains the fluid by itself - when no pressure is applied and the passages are not blocked, such as by valves or the like.
  • the temperature control device of the built-in element can be set up so that it is emptied into the container temperature control system.
  • the fluid line of the built-in element and a container temperature control system can have a common outlet.
  • This outlet can be arranged, for example, on a bottom section of the container and/or below the material connection.
  • the container temperature control system can also be designed to be self-draining.
  • the fluid line of the built-in element defines a fluid return path and a fluid return path.
  • the fluid return path and/or the fluid return path can preferably extend over at least essentially the entire length of the built-in element.
  • the first and second fluid passageways may both be located at the lower end of the mounting member.
  • the fluid line of the built-in element is defined in a first line section, in particular a fluid route, preferably completely, by an intermediate wall, in particular a tube.
  • the fluid line is defined in a second line section, in particular a fluid return path, partly by the outer wall of the built-in element and/or partly by an intermediate wall, in particular a tube.
  • This allows for a simple construction, for example for connection to a external connection, such as a tempering fluid supply.
  • the intermediate wall can, for example, be welded to the outer wall of the double wall.
  • the intermediate wall is designed as a tube.
  • the tube can be spaced from the outer wall at least in sections, preferably at least essentially over its entire length within the built-in element and/or at least essentially over its entire circumference and/or arranged concentrically to the outer wall. A large heat exchange effect can thus be achieved with a particularly simple structure.
  • the built-in element includes a fluid line that forms a fluidic connection between the receiving space and an external connection.
  • this further development allows a liquid to be discharged from a height in the container at which a fluid passage of the fluid line is provided on the receiving space side.
  • a device for phase separation can thus be implemented in a particularly simple manner. That phase which is arranged in the fluid passage can simply flow out through the fluid line due to the attachment of the built-in element on the bottom side. It is therefore not even necessary to have a pump for the discharge of a phase.
  • a measuring device is fastened and/or arranged on the bottom section, preferably a temperature measuring probe, in particular for detecting the temperature of the medium inside the container.
  • FIG. 1 shows a sectional view of an embodiment of an enamelled container, for example for use in chemical processes.
  • FIG. 2 shows the container of FIG. 1 in a perspective sectional representation.
  • Fig. 3 shows a further sectional view of the container of Figs. 1 and 2.
  • FIG. 4 corresponds to FIG. 1, but primarily emphasizes dimensions.
  • FIG 5 illustrates another embodiment of an enamelled container.
  • FIG 6 illustrates another embodiment of an enamelled container.
  • FIG. 1 and 2 show a container 10 in a longitudinal section.
  • Figures 1 and 2 are referred to together because of the similarity of the illustration, unless specifically stated otherwise.
  • the container 10 comprises a lid section 12, a cylindrical section 14 and a bottom section 16.
  • the sections 12, 14, 16 can be formed separately from one another, for example, and then joined, in particular welded, at the reference points 18, 20 in a cohesive manner.
  • the sections 12 , 14 , 16 thus form a wall of the container 10 which defines a receiving space 22 inside the container 10 .
  • the receiving space 22 serves to receive a fluid, for example for carrying out a chemical process within the container 10.
  • the wall or the sections 12, 14, 16 are enameled from the inside in order to form a corrosion protection against sometimes chemically aggressive fluids in the receiving space 22.
  • a stirring device 24 is arranged in the receiving space 22 . This is effective in the area of the bottom section 16 with inclined agitator blades 26 which are driven by an agitator shaft 28 .
  • the agitator shaft 28 extends from the outside into the receiving space 22 and runs through a passage 30 provided in the cover section 12.
  • Additional passages 32 are provided on the cover section 12 , via which various functional devices can be inserted into the receiving space 22 as built-in elements. Such an installation element can be fastened to the passage 32 in question, for example via a flange connection. No such functional devices or built-in elements are shown in the figures, but the passages 32 are shown open.
  • the passageways 32 are typically closed during operation of the container 10, whether with a fitting or with a lid.
  • Functional devices that can be introduced via the passages 32 can be, for example, supply lines, discharge lines and/or measuring devices. Other devices for influencing the chemical process are also possible - in principle also baffles.
  • the container 10 At the bottom section 16, more precisely at the lowest point of the container 10, the latter has an outlet 34.
  • the container 10 is designed to be self-draining, ie a liquid present in it runs off automatically, at least essentially completely, after the outlet 34 has been opened due to the force of gravity.
  • the container 10 has a container temperature control system 36 which is designed as a double-wall system.
  • the container temperature control system 36 includes an outer wall 38 and an inner wall, which is essentially formed by the wall of the cylindrical section 14 and the wall of the bottom section 16 . Between the outer wall 38 and the inner wall 14, 16, a cavity 40 is defined, through which a tempering fluid for the purpose of tempering an im Recording space 22 existing liquid can be passed.
  • lateral connections 42 are also provided, which serve as inlets for the tempering fluid into cavity 40 .
  • the container temperature control system 36 also includes a connection 44 which serves as an outlet for the temperature control fluid. Temperature control can include cooling and/or heating, for example.
  • a built-in element 46 designed as a baffle is arranged in the receiving space 22 and is also enameled on an outer surface facing the fluid present in the receiving space.
  • the built-in element 46 is fastened to the base section 16 by means of a material connection 48 .
  • the material connection 48 is designed as a welded connection.
  • An outer wall 50 of the built-in element 46 is circular-cylindrical in a connecting section 52 .
  • a necking 54 is provided on the base section 16, which extends upwards from the base section 16 and also forms a circular connection point.
  • the circular shapes of the outer wall 50 and the neck 52 in the connection area correspond to one another and are butt welded.
  • connection 48 can be ground and/or sandblasted after welding, for example. After the welded connection has been checked, the connection 48 can be enameled, for example, in the same process as the inner wall 12, 14, 16 of the container 10 and the outer wall 50 of the built-in element 46.
  • the built-in element 46 forms a baffle.
  • the outer wall 50 is formed differently in an interference section 56 than in the connecting section 52, namely also cylindrical, but laterally flattened. This is visible in FIGS. 2 and 3, for example.
  • the built-in element 46 includes a temperature control system, which includes a fluid line for a temperature control fluid.
  • the fluid line comprises a first line section 58, which in this embodiment is defined over its entire circumference by an intermediate wall, namely a tube 60.
  • a second Conduit section 62 is defined by tube 60 on the inside and outer wall 50 on the outside.
  • the tube 60 extends outwardly through the outer wall 38 of the double wall and is welded thereto for a sealed attachment.
  • a connection 64 preferably serves as an inlet for the tempering fluid.
  • the line section 58 thus forms a fluid return path and the line section 62 forms a fluid return path.
  • the second line section 62 opens into the cavity 40 of the container temperature control system 36.
  • the connection 44 thus forms a common outlet for the container temperature control system 36 and the temperature control system of the built-in element 46.
  • the built-in element 66 is arranged in the receiving space 22 , enamelled on its outer surface and fastened to the bottom section 16 of the wall by means of a bonded connection 48 .
  • the integral connection 48 of the built-in element 66 also has a collar 54 and is designed as a welded connection between two circular cross-sections.
  • a circular-cylindrical section 68 is passed downwards through the container temperature control system 36 or through the double wall 16/38. This results in a cavity 70 of the built-in element 66 being open at the bottom.
  • the built-in element 66 or its cavity 70 can be provided with a temperature control system, for example, or can remain free.
  • the built-in element 66 is circular-cylindrical in a connecting section 52 with its outer wall 50 .
  • the outer wall 50 of the built-in element 66 is essentially triangular, as can be seen particularly well in FIG. 1 and 2 in particular that the connections 48 of the built-in elements 46 and 66 to the bottom section 16 are arranged in a region in the receiving space 22 in which a relatively strong flow due to the activity of the stirring device 26 is to be expected. In this area, however, there is hardly any mechanical lever acting on the connection 48, so that the flow in this area can easily be withstood by the connection 48.
  • a temperature measuring device 72 which is also arranged on the bottom section 16 .
  • FIG. 4 corresponds to FIG. 1 , but for the sake of clarity hides a large part of the reference numbers and instead shows certain relevant size designations. Insofar as size ratios are specified here as advantageous, it is understood that these are not limited to the construction according to FIG. 4, but are generally valid.
  • At least one off-center opening with a diameter f is introduced into the bottom section 16 of the enamelled container 10 during its manufacture. This opening is rounded towards the inside of the container with radius rf, in particular by creating a necking.
  • a built-in element 46, 66 in particular a baffle, is materially attached, in particular welded, to the necking 54 that is produced in this way and is aligned in the direction of the interior of the container. This creates a one-piece component.
  • the built-in element 46, 46 is a hollow body with a cross section and a length I. The cross section depends on the requirements of the stirring process and can be triangular, oval or even circular, for example.
  • the length l of the built-in element 46, 66 is also designed according to the requirements of the stirring process. For reasons of stability, the built-in element 46, 66 should be as short as possible.
  • a proven length I results in particular from the height h of the surface of the liquid at a nominal filling level H in the unstirred container.
  • the enamelling process follows.
  • the entire media-touched (inner) surface of the container 10 is provided with an enamel coating.
  • an enamelled container for stirring essentially liquid media can be produced in a simple manner, which has at least one integrated baffle which is permanently attached to the bottom of the container.
  • the upper floor or lid section 12 of the container 10 remains free of the built-in elements 46, 66, so that all of the sockets present thereon are available for carrying out the chemical process in the container (stirring process).
  • the built-in elements are materially connected to the bottom section 16 and the connection point is also generously rounded with the radius rf, the result is an easy-to-clean inner surface. Furthermore, the internal volume of the container 10 is completely self-draining.
  • connection between the built-in element 46, 66 and the container bottom 16 is integral and seal-free. This means there is no risk of unwanted leaks and leaks.
  • the built-in elements reach down to the bottom of the tank, so that the resulting disruptive effect is always guaranteed, even with the smallest filling levels.
  • the built-in elements 46, 66 can be shorter and larger in diameter and thus mechanically much more stable and less sensitive to vibrational excitation.
  • the built-in element 46 can be suitably provided with a tube 60 on the inside such that the heating or cooling medium (also temperature control fluid or “service medium”) flows through it in the jacket space.
  • the heating or cooling medium also temperature control fluid or “service medium”
  • the surface area of the mounting element 46 helps to maximize the heat exchange in the container 10.
  • the construction also allows an advantageously simple manufacture with high quality.
  • Fig. 4 also shows the sectional plane of Fig. 3 with the section line G.
  • Fig. 4 thus shows an advantageous stirred tank 10, comprising an upper base (or cover section), a skirt (or a cylindrical section) and a lower base (or base section) and a jacket (or a double-bottom tank temperature control system) in the cylindrical area and in the bottom area, with at least one built-in element 46 on the lower bottom of the container 10 being materially connected thereto and extending into the inner volume of the container 10 .
  • the mounting element 46 is hollow on the inside and is connected to the inner volume of the cavity 40 formed by the outer wall 38 of the container 10 and the inner wall of the casing.
  • the mounting element 46 has in its internal volume a tube 60 which terminates at the distance a from the upper end of the mounting element.
  • the distance a is preferably between 0.5 and 1.5 times the width b of the built-in element, particularly preferably 1 b.
  • the pipe 60 is preferably traversed by the connecting piece 64 arranged at the bottom in the direction of the upper end of the pipe 60 .
  • the tempering fluid flows through the cavity of the built-in element 46, which surrounds the tube 60, from top to bottom. This results in an additional heat exchange surface Az.
  • a cross-sectional area As formed by the inner surface of the mounting member 46 and the outer surface of the tube 60 in the mounting member 46 may preferably be made much smaller than a cross-sectional area Ar formed by the inner cross-section of the tube 60.
  • a connection area between the built-in element 66 and the base section 16 can, for example, be essentially cylindrical with a diameter f and have a radius rf between the base section 16 and the built-in element 46 .
  • an interior space of the built-in element 66 has no fluidic connection with the cavity 40 created by the container wall and the casing.
  • FIG. A port 76 is provided which forms an inlet for the half-coil 74 .
  • the built-in element 46 or its Line sections 58 and 62 are connected to the half-pipe coil 74 in such a way that the temperature control fluid coming from the inlet first makes a number of turns in the half-pipe coil 74, is then guided in the line section 58 into the installation element 46, and then via the line section 62 into the half-pipe coil 74 is - this in Fig. 5 to the right of the pipe 60 - and finally after two further turns in the half pipe coil 74 via the connection 78 is discharged.
  • the container 10 again has a container temperature control system 36 designed as a double wall, which is designed largely according to FIG.
  • An installation element 80 is arranged in the receiving space 22 and is fastened to the bottom section 16 via a materially bonded connection 48 .
  • the built-in element 80 includes a fluid line 82 which forms a fluidic connection between the receiving space 22 and an external connection 84 .
  • the fluid line 82 has a fluid passage 86 at its end facing the receiving space 22 .
  • a liquid phase present at the level of the fluid passage 86 which is above a heavier liquid phase further down, can be drained.
  • the heavier liquid phase can be drained off via the outlet 34, for example.
  • a phase separation can be implemented.
  • the interior of the fluid line 82 is preferably also enamelled.
  • several such built-in elements 80 with different heights can be provided in order to separate more than two phases from one another, for example.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Behälter (10) für die Aufnahme eines Fluids, insbesondere Rührbehälter, umfassend: eine Wand (12, 14, 16), welche einen Aufnahmeraum (22) für das Fluid definiert und an einer dem Fluid zugewandten Oberfläche emailliert ist, und ein Einbauelement (46, 66), welches im Aufnahmeraum angeordnet ist, wobei das Einbauelement an einer dem Fluid zugewandten Außenfläche emailliert ist, und wobei das Einbauelement an einem Bodenabschnitt (16) der Wand mittels einer stoffschlüssigen Verbindung (48) befestigt ist.

Description

Behälter für die Aufnahme eines Fluids
Die Erfindung betrifft einen Behälter für die Aufnahme eines Fluids, insbesondere einen Rührbehälter, umfassend: eine Wand, welche einen Aufnahmeraum für das Fluid definiert und an einer dem Fluid zugewandten Oberfläche emailliert ist, ein Einbauelement, welches im Aufnahmeraum angeordnet und an einer dem Fluid zugewandten Außenfläche emailliert ist.
Im Apparatebau besteht ein Bedarf an Behältern für Fluide. Diese Fluide sind insbesondere Flüssigkeiten, in und mit denen chemische und pharmazeutische Vorgänge und Reaktionen ablaufen. Solche Behälter werden daher auch als Reaktoren bezeichnet. Vor und während der chemischen und pharmazeutischen Vorgänge können diese Flüssigkeiten hohen Temperaturen und/oder hohen Drücken ausgesetzt sein. Es kann sich auch um sehr aggressive Fluide handeln.
Es hat sich daher bewährt, diese Behälter auf der Innenseite, also an einer fluid- bzw. medienberührenden Oberfläche, zu emaillieren. Eine emaillierte Innenwandung von derartigen Behältern kann weitestgehend allen chemischen und thermischen Anforderungen genügen.
Besonders wünschenswert ist es an sich, die Emaillebeschichtung der Innenwandung dieser Behälter möglichst ununterbrochen und ohne Durchbrüche zu gestalten, da derartige Durchbrüche eine Schwachstelle sind und jeweils dafür gesorgt werden muss, dass auch die dort vorhandenen Übergänge und Austritte der Emaillebeschichtung dann entsprechend geschützt sind.
Gleichwohl besteht ein Bedürfnis, verschiedene Bauteile mit Zugang zum Aufnahmeraum vorzusehen. So ist es zunächst erforderlich, dass die Fluide in den Behälter eingefüllt und aus diesem entnommen werden können. Außerdem ist es vielfach während der ablaufenden Reaktionen gewünscht, zusätzliche Bestandteile oder weitere Fluide hinzuzugeben oder aber auch Proben zu entnehmen. Ferner sind in Behältern eingangs genannter Art typischerweise auch Rühreinrichtungen vorgesehen, um die vorhandenen Fluide zu durchmischen und zu bewegen. Außerdem ist es gewünscht, in den Behältern Messinstrumente vorzusehen, die beispielsweise die Temperatur oder andere Daten als Prozess- Kenngrößen aufnehmen und während der laufenden Reaktionen nach außen übermitteln können.
Schließlich ist es häufig wünschenswert, innerhalb der Behälter sogenannte Stromstörer, englisch als Baffles bezeichnet, anzuordnen, um die von den Rühreinrichtungen erzeugte Bewegung der Fluide zusätzlich zu beeinflussen, insbesondere um eine reine Rotation der gesamten Fluidmenge im Behälter durch den Rührer so zu stören, dass eine echte Durchmischung der Fluide und eine Vermengung der Bestandteile und Reaktionsprodukte miteinander bewirkt wird.
Derartige Stromstörer sind häufig als flächenartige Bleche ausgeführt, die sich im Inneren des Behälters befinden und eine Form besitzen, die ihren Einbau erleichtern soll und gleichzeitig ein möglichst effektives Durchmischen des Fluides im Behälter gewährleisten.
Eine gebräuchliche Art, Einbauelemente, wie etwa Messsonden, Fluidzuführ- oder Abführleitungen oder Stromstörer, im Inneren des Behälters anzuordnen und zu befestigen, ist es, das Einbauelement durch einen Durchgang, zum Beispiel oben beschriebener Art, hindurchzuführen und in den Innenraum hineinragen zu lassen. Die Befestigung erfolgt dann typischerweise außen am Durchbruch mittels einer Flanschverbindung. Ein solche Lösung ist z.B. in der DE 20 2008 009 252 U1 beschrieben. Die Befestigung über einen Durchgang und eine Flanschverbindung hat den Nachteil, dass die Emailleschicht im Bereich des Durchgangs bzw. der Flanschverbindung nicht durchgängig ausgeführt werden kann. Vielmehr verbleibt ein Spalt, der gesondert abzudichten ist. Dies kann sich nachteilig auf den Korrosionsschutz auswirken. In der genannten Druckschrift wird dem Problem unter anderem dadurch begegnet, dass der Durchgang und die Flanschverbindung an einem Deckelabschnitt des Behälters angeordnet sind und somit der dortige Spalt grundsätzlich nicht direkt mit der Flüssigkeit im Behälter in Berührung kommt. Gleichwohl können Gase zum Spalt gelangen. Außerdem wird hierdurch Bauraum am Deckel gebraucht, der dort typischerweise knapp ist. Denn am Deckelabschnitt werden gerne noch weitere Einbauelemente angeordnet bzw. befestigt.
Die US 7,607,821 B2 beschreibt in verschiedenen Ausführungsformen jeweils einen Behälter eingangs genannter Art, bei dem ein Stromstörer an einer Seitenwand des Behälters durch eine Schweißverbindung befestigt ist. Der Stromstörer umfasst einen Hohlraum, der mit einem Kühlfluid durchströmt werden kann. Hierzu ist zwischen einem Innenraum des Stromstörers und einem Bereich außerhalb der Seitenwand eine Durchgangsverbindung vorgesehen. Somit ist durch die Stromstörer am Deckel kein Platz belegt und die Schweißverbindung erlaubt eine durchgehende Emaillierung. Die in dieser Druckschrift beschriebenen Ausführungsformen weisen aber unter anderem den Nachteil auf, dass der Stromstörer im Hinblick auf die Festigkeit der Verbindung suboptimal angeordnet ist, da der Stromstörer in Verbindung mit der Strömungsbelastung durch die gerührte Flüssigkeit eine relativ große Hebelwirkung entfaltet. Hierdurch wird die gemäß dieser Druckschrift vorgesehene relativ kurze Verbindungsstelle zwischen Stromstörer und Seitenwand stark belastet. Entsprechend muss die Verbindung mit besonders hoher Materialstärke ausgeführt werden oder der Stromstörer kann lediglich relativ klein ausgeführt werden. Für größere Behälter wären dann mehrere Stromstörer vorzusehen, was die Kosten für einen solchen Behälter erhöht.
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, eine verbesserte Möglichkeit zur Anordnung und Befestigung eines Einbauelements in einem Behälter eingangsgenannter Art mit gutem Korrosionsschutz bei vorteilhafter Stabilität und einfachen Aufbau zu schaffen.
Diese Aufgabe wird durch einen Behälter gemäß Anspruch 1 gelöst, und insbesondere dadurch, dass das Einbauelement an einem Bodenabschnitt der Wand mittels einer stoffschlüssigen Verbindung befestigt ist.
Durch diese an sich einfache Lösung ergeben sich zahlreiche und erhebliche Vorteile. Durch die Anordnung der Verbindung am Bodenabschnitt hegt sie in einem Bereich des Aufnahmeraum des Behälters, in dem typischerweise mit einer starken Strömung zu rechnen ist, sofern die Flüssigkeit gerührt wird. Typischerweise wird auch eine Rühreinrichtung in der Nähe des Bodenabschnitts angeordnet, was ebenfalls dazu beiträgt, dass die Strömung in der Nähe des Bodenabschnitts typischerweise besonders stark ist. Somit wirkt im Wesentlichen eine Schubbelastung auf die Verbindung, wobei aber eine solche Schubbelastung von der Verbindung relativ gut ertragen werden kann.
Das Einbauelement erstreckt sich bevorzugt über eine gewisse Länge ausgehend von der Verbindung nach oben in den Aufnahmeraum hinein. Hierdurch ergibt sich für die Kraft der Strömung ein Hebel, der in einer Biegebelastung auf die Verbindung resultiert. Die Biegebelastung ist jedoch relativ gering, weil die Strömung tendenziell weiter oben im Aufnahmeraum weniger stark ist, sodass sich der Hebel nicht so stark auswirkt. Zudem erlaubt die bodenseitige Befestigung im Vergleich zu einer Befestigung an der Seitenwand - wiederum aufgrund von Hebelwirkungen - eine Positionierung des Einbauelements mit größerem Abstand zur Seitenwand und damit relativ weit mittig. Da aber mit abnehmendem Radius in Bezug auf die Mitten achse die Strömungsgeschwindigkeit ebenfalls sinkt, ergibt sich eine zusätzliche Reduzierung der an der Verbindung wirksamen Belastung.
Eine Torsionsbelastung der Verbindung ist ferner besonders gering, da einerseits nur relativ geringe Torsionskräfte von der Strömung auf das Einbauelement ausgeübt werden und andererseits nur geringe Hebelwirkungen in Bezug auf die Verbindung zu erwarten sind.
Zwar sind die Belastungen der Verbindung grundsätzlich auch abhängig von der konkreten Form des Einbauelements. Gleichwohl erlaubt die erfindungsgemäße vorteilhafte Ausgestaltung und Anordnung der Verbindung eine recht freie und vorteilhafte Ausgestaltung des Einbauelements und führt zu den Vorteilen im Belastungsszenario zumindest in der Tendenz.
Grundsätzlich basieren insbesondere die im Hinblick auf die Belastung genannten Vorteile unter anderem auf dem Umstand, dass die Verbindung - hinsichtlich ihrer Höhe - im Wesentlichen genau dort angeordnet ist, wo mit der höchsten Strömungsbelastung zu rechnen ist. Dies führt im Umkehrschluss dazu, dass andere Teile des Einbauelements in Bereichen mit tendenziell geringerer Strömung angeordnet sind, wodurch deren Hebelwirkung auf die Verbindung relativiert wird. Im Ergebnis ist die Gestaltung des Einbauelements auch ohne eine besonders massive Verbindung relativ frei. Beispielsweise kann das Einbauelement mit einer relativ großen Länge ausgeführt sein, ohne dass die Verbindung gefährdet wäre.
Ein oberes Ende des Einbauelements kann bevorzugt oberhalb eines Rührblatts einer Rühreinrichtung des Behälters angeordnet sein. Ein oberes Ende des Einbauelements kann alternativ oder zusätzlich beispielsweise oberhalb einer vertikalen Behältermitte angeordnet sein.
Des Weiteren lässt sich eine stoffschlüssige Verbindung grundsätzlich deutlich leichter derart fluiddynamisch ausgestalten, dass ihr Strömungswiderstand bzw. die auf die Verbindung aus der Strömung resultierende Kraft relativ gering ist. So lässt sich der Verbindung etwa auf einfache Weise eine abgerundete oder abgeschrägte Form geben. Dies reduziert insbesondere die oben erwähnte Schubbelastung auf die Verbindung. Und wiederum gilt, dass sich der Vorteil der guten fluiddynamisch Ausgestaltung besonders in dem Bereich der stärksten Strömung, typischerweise in der Nähe des Bodenabschnitts, auswirkt.
Auch kann die Verbindung bzw. ein Verbindungsbereich zwischen Bodenabschnitt und Einbauelement so gestaltet werden, dass deren Biegewiderstandsmoment tangential zur Strömungsrichtung höher ist als senkrecht dazu (radiale Richtung), d.h. man kann die Verbindung bzw. den Verbindungsbereich "belastungsgerecht" gestalten.
Zusammengenommen ergibt sich aus der Anordnung der Verbindung am Boden einerseits und der Gestaltung der Verbindung als stoffschlüssige Verbindung andererseits der synergetische Effekt, dass sich eine besonders geringe und günstige Belastung für die Verbindung ergibt. Somit kann bei geringem Materialeinsatz eine hohe Stabilität erreicht werden und das Einbauelement kann relativ frei, insbesondere nach oben hin relativ lang, gestaltet werden. Für hohe Behälter brauchen nicht etwa mehrere Einbauelement übereinander mit entsprechend zusätzlichen Verbindungspunkten vorgesehen werden. Ferner können die Einbauelemente insbesondere als Stromstörer relativ weit mittig angeordnet und relativ groß ausgeführt werden, wodurch sich eine starke Störungswirkung ergibt, aufgrund der günstigen Belastungssituation aber ohne die Verbindung zu gefährden.
Hinsichtlich der Länge des Einbauelements ist anzumerken, dass für die Belastung vor allem diejenige Länge relevant ist, welche sich im Betrieb unterhalb einer Flüssigkeitsoberfläche befindet. Da das Einbauelement unten befestigt ist, kann es beispielsweise einfach so lang wie nötig sein, also etwa bis zur Flüssigkeitsoberfläche reichen. Dies erweist sich insbesondere im Vergleich zu einem Einbauelement als vorteilhaft, welches an einem Deckelabschnitt des Behälters, zum Beispiel mittels eines Durchgangs und einer Flanschverbindung, befestigt ist. Hier besitzt das Einbauelement, sofern es in die Flüssigkeit hineinragen muss, bereits oberhalb der Flüssigkeitsoberfläche eine Länge, welche im Hinblick auf die mechanische Hebelwirkung zusätzlich wirksam ist. Durch die Erfindung wird gewissermaßen ein solcher für den Prozess unnötiger Hebel eliminiert.
Es sei angemerkt, dass die Vorteile hinsichtlich der Belastung nicht nur bei im Wesentlichen statischer Belastung bestehen, sondern dass sich diese Vorteile im Wesentlichen auch auf dynamische Belastung erstrecken. Insbesondere ist die Verbindung durch die mechanisch günstige Ausgestaltung und Anordnung besonders wenig empfindlich für eine Schwingungsanregung.
Grundsätzlich kann durch die stoffschlüssige Verbindung ein Spalt zwischen den Verbindungspartnern sowie eine Dichtung mit Fremdmaterial vermieden werden. Hierdurch ergeben sich eine hohe Korrosionsbeständigkeit und eine leichte Reinigung. Vorteilhafterweise kann die stoffschlüssige Verbindung an ihrer Oberfläche ebenfalls emailliert sein, insbesondere also zwischen Einbauelement und Wand eine durchgehende Emailleschicht vorgesehen sein.
Ferner ist es besonders vorteilhaft, wenn alle medienberührenden Flächen im Innern des Behälters emailliert sind. Die stoffschlüssige Verbindung erlaubt es außerdem, beispielsweise im Gegensatz zu einem Durchgang mit Flanschverbindung, dass im Wesentlichen kein Totraum im Bereich der Verbindung vorhanden ist. Vielmehr bleibt eine Strömung und insbesondere Durchmischung des Fluids im Behälter im Wesentlichen überall gewährleistet.
Ferner erlaubt die Tatsache, dass das Einbauelement am Bodenabschnitt befestigt ist, dass für andere Einbauteile, etwa Zuführleitungen oder Messsonden, am Deckelabschnitt mehr Bauraum verbleibt.
Nicht zuletzt lässt sich der erfindungsgemäße Behälter auch besonders einfach herstellen.
Das Einbauelement kann beispielsweise eine Temperierungsvorrichtung aufweisen, etwa eine Fluidleitung für ein Temperierungsfluid. Hierdurch kann etwa das Fluid im Aufnahmeraum des Behälters temperiert werden. Es ist grundsätzlich auch üblich, dass der Behälter an seiner Wand ein Temperierungssystem für das Fluid im Behälter - unten als Behältertemperierungssystem bezeichnet - aufweist. Hier kann etwa ein Doppelwandsystem oder eine Rohrschlange oder Halbrohrschlange zum Einsatz kommen, welche von einem Temperierungsfluid durchströmt werden. Eine Temperierungsvorrichtung im Einbauelement kann zusätzlich oder alternativ zu einem Behältertemperierungssystem vorgesehen werden.
Die erfindungsgemäße Anordnung und Ausgestaltung der Verbindung erweist sich auch als besonders vorteilhaft für ein Einbauelement mit einer Temperierungsvorrichtung. Denn grundsätzlich bietet es sich an, an der Verbindung zwischen Einbauelement und Wand einen Durchgang für ein Temperierungsfluid vorzusehen. Da die Verbindung erfindungsgemäß am Bodenabschnitt angeordnet ist, ist der Durchgang ebenfalls am Bodenabschnitt angeordnet. Hierdurch ergibt es sich gewissermaßen von selbst, dass die Temperierungsvorrichtung des Einbauelements von selbst leer läuft, wenn kein Druck mehr anliegt und zugeordnete Ventile offen sind. Ein weiterer besonderer vorteil ist, dass sich die Temperierungsvorrichtung des Einbauelements aufgrund der unten angeordneten Verbindung auf besonders einfache Weise mit einem Behältertemperierungssystem verbinden lässt, welches als Doppelwandsystem ausgeführt ist. Ein Doppelwandsystem ermöglicht einen relativ einfachen und kostengünstigen Aufbau bei sehr effektiver Temperierung des Behälters, insbesondere im Vergleich zu einer um den Behälter gelegten Rohrschlange.
Behälter der hier in Rede stehenden Art weisen meist einen Deckelabschnitt, auch als oberer Boden bezeichnet, einen zylindrischen Abschnitt, auch als Zarge bezeichnet, und einen Bodenabschnitt, auch unterer Boden, auf. Die hierin genannte Wand des Behälters wird in diesem Fall von den Abschnitten gebildet.
Die Abschnitte des Behälters sind typischerweise miteinander verschweißt. Nach dem Fügen der Abschnitte werden deren Innenwände, die den Aufnahmeraum des Behälters definieren, emailliert. Die erfindungsgemäßen Einbauelemente, welche stoffschlüssig am Bodenabschnitt befestigt sind, können vorteilhafter Weise ebenfalls bei diesem Vorgang emailliert werden - insbesondere einschließlich der Oberfläche der stoffschlüssigen Verbindung zwischen Einbauelement und Wand.
Mit Vorteil kann eine Rühreinrichtung im Aufnahmeraum des Behälters angeordnet sein. Diese kann beispielsweise eine Rührwelle und eine Mehrzahl an Rührblättern aufweisen. Die Rührwelle kann beispielsweise durch einen Deckelabschnitt der Wand des Behälters geführt sein. Die Rühreinrichtung kann beispielsweise in Bodennähe wirksam sein, beispielsweise ausschließlich dort.
Das Einbauelement kann beispielsweise einen Stromstörer bilden. Grundsätzlich ergibt sich aus dem erfindungsgemäßen Aufbau notwendigerweise, dass das Einbauelement in der im Behälter vorhandenen Flüssigkeit steht. Sofern die Flüssigkeit gerührt wird, ergibt sich hierdurch eine gewisse Stromstörungswirkung. Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt dabei darin, dass die Störwirkung auch bei besonders niedrigem Füllstand wirksam ist. Konstruktionen, bei denen das Einbauelement an einer Zarge oder einem Deckelabschnitt befestigt ist, weisen typischerweise das Problem auf, dass das Einbauelement nicht bis unmittelbar an den Bodenabschnitt heranreichen kann. Vielmehr ist aus verschiedenen Gründen meist ein gewisser Abstand zwischen der Wand am Bodenabschnitt und der unteren Spitze des Einbauelements notwendig. Dieser Abstand ist bei manchen Konstruktionen etwa notwendig, um sowohl die Spitze des Einbauelements als auch die darunterliegende Wand zu emaillieren. Sofern ein Einbauelement am Deckelabschnitt über einen Durchgang und einen Flansch befestigt ist - ein solches Einbauelement kann beispielsweise separat emailliert werden ist am unteren Ende ein gewisser Sicherheitsabstand zur empfindlichen Emailleschicht des Bodenabschnitts nötig. Zudem wird häufig aufgrund der oben beschriebenen Hebelwirkung ein solches Einbauelement auch nicht sehr weit nach unten in den Behälter hinein geführt. Die Erfindung erlaubt somit ohne besondere Maßnahmen und im Gegensatz zu vielen Konstruktionen des Standes der Technik eine Störwirkung auch bei besonders niedrigem Füllstand des Behälters ohne besondere Maßnahmen.
Beispielsweise kann das Einbauelement länglich ausgebildet sein und/oder eine Längsachse aufweisen, welche zumindest im Wesentlich vertikal ausgerichtet ist.
Das Einbauelement kann sich beispielsweise ausgehend von der stoffschlüssigen Verbindung zumindest im Wesentlichen vertikal nach oben erstrecken, was zu einer besonders vorteilhaften Anordnung im Hinblick auf die Kraftübertragung einer Strömung im Behälter führt.
Vorzugsweise kann sich das Einbauelement ausgehend von einem mit seiner Oberfläche nach oben gerichteten Bereich des Bodenabschnittes zumindest im Wesentlichen vertikal nach oben erstrecken. Die stoffschlüssige Verbindung liegt dann also in ebendiesem Bereich. Der Bereich des Bodenabschnitts mit nach oben gerichteter Oberfläche liegt prinzipbedingt nah bei einer typischerweise vorhandenen Rühreinrichtung. Die Verbindung liegt also im von der Strömung besonders beeinflussten Bereich. Dies wirkt sich vorteilhaft im Hinblick auf die Hebelwirkung aus. Denn die stärkste Strömung hat die geringste Hebelwirkung durch die vorteilhafte Anordnung.
Des Weiteren ist es vorteilhaft, wenn die Verbindung, insbesondere in horizontaler Richtung, von einem zylindrischen Abschnitt der Wand beabstandet ist, bevorzugt mit einem Abstand von wenigstens 1 %, besonders bevorzugt wenigstens 2 % eines Innendurchmesser des Behälters und/oder des zylindrischen Abschnitts.
Es kann auch vorgesehen sein, dass eine Haupt- oder Längsachse des Einbauelements im Wesentlichen parallel zu einer Hauptachse des Behälters ausgerichtet ist.
Vollhafter Weise kann es vorgesehen sein, dass das Einbauelement mittels lediglich einer Verbindung an der Wand befestigt ist und/oder dass die Verbindung lediglich einen Verbindungsbereich aufweist. Das Einbauelement kann beispielsweise ausschließlich am Bodenabschnitt befestigt sein und/oder die stoffschlüssige Verbindung kann die einzige Verbindung des Einbauelements zur Wand sein.
Mit Vorteil kann die Verbindung unterhalb einer Rühreinrichtung angeordnet sein.
Die Verbindung kann beispielsweise zumindest im Wesentlichen rohrförmig ausgeführt sein und/oder einen zumindest im Wesentlichen rohrförmigen Übergang zwischen Einbauelement und Bodenabschnitt aufweisen und/oder bilden.
Gemäß einer Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Verbindung als Schweißverbindung ausgeführt ist. Eine solche bietet eine hohe Stabilität und ist einfach herzustellen. Die Schweißverbindung kann beispielsweise eine umlaufende und/oder ringförmige Schweißnaht aufweisen.
Die stoffschlüssige Verbindung kann nach Herstellung der Verbindung beispielsweise in ihrer Oberfläche bearbeitet sein, beispielsweise durch Schleifen und/oder Sandstrahlen. Anschließend kann beispielsweise eine Prüfung der stoffschlüssigen Verbindung vorgenommen werden. Die Oberfläche der stoffschlüssigen Verbindung kann beispielsweise emailliert werden.
Weiter kann es vorgesehen sein, dass das Einbauelement einen ersten Abschnitt, insbesondere einen Verbindungsabschnitt, aufweist und in diesem Abschnitt zumindest im Wesentlichen rohrförmig, kreiszylinderförmig und/oder mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet ist. Alternativ oder zusätzlich kann es vorgesehen sein, dass das Einbauelement einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei das Einbauelement in dem zweiten Abschnitt einen zumindest im Wesentlich kreisförmigen, elliptischen, abgeflachten oder polygonen, insbesondere drei- oder viereckigen, Querschnitt aufweist.
Insoweit hier auf einen „zweiten“ Abschnitt Bezug genommen wird, dient dies lediglich zur erleichterten Differenzierung und Bezugnahme, bedeutet jedoch nicht, dass notwendigerweise ein erster Abschnitt wie oben angegeben vorhanden ist. Grundsätzlich ist es aber bevorzugt, dass das Einbauelement einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt aufweist, wobei im ersten Abschnitt ein anderer Querschnitt vorgesehen ist als im zweiten Abschnitt. Der Querschnitt kann sich beispielsweise auf eine Außenfläche und/oder auf eine Innenfläche des Einbauelements beziehen. Der oder die Abschnitte können grundsätzlich beispielsweise zylindrisch ausgebildet sein.
Grundsätzlich kann es vorteilhaft sein, das Einbauelement in unterschiedlichen Abschnitten bedarfsentsprechend unterschiedlich auszubilden. So kann beispielsweise ein Verbindungsabschnitt vorgesehen sein, der in seiner Form auf die Herstellung und/oder Stabilität der Verbindung optimiert ist. Des Weiteren kann beispielsweise ein Störungsabschnitt vorgesehen sein, der in seiner Form auf die Störungswirkung als Stromstörer optimiert ist.
Gemäß einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass das Einbauelement zumindest in einem Bereich der stoffschlüssigen Verbindung einen zumindest im Wesentlichen zylindrischen, bevorzugt kreiszylindrischen, Abschnitt aufweist, wobei sich der zylindrische Abschnitt, bevorzugt mit zumindest im wesentlichen konstantem Querschnitt, ausgehend von der stoffschlüssigen Verbindung weiter nach unten erstreckt. Bei einer anderen Ausführungsform weist das Einbauelement einen Hohlraum auf, wobei der Behälter ein Behältertemperierungssystem aufweist und wobei der Hohlraum derart nach außen geführt ist, dass er das Behältertemperierungssystem passiert. Diese Ausführungsformen erlauben eine besonders einfache Herstellung eines Einbauelements, welches stets von außen, nämlich von unten, in seinem Innenraum zugänglich ist. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist die stoffschlüssige Verbindung einen abgerundeten Übergang zwischen Einbauelement und Wand auf. Dies hat wie oben erläutert fluiddynamische Vorteile und erlaubt eine einfache Emaillierung der Oberfläche der Verbindung, also einen guten Korrosionsschutz. Die Verbindung kann beispielsweise eine Aushalsung aufweisen. Eine solche ist relativ einfach herzustellen und erlaubt eine hohe Festigkeit der Verbindung.
Das Einbauelement kann beispielsweise eine Temperierungsvorrichtung aufweisen. Beispielsweise kann das Einbauelement einen ersten Fluiddurchgang und einen zweiten Fluiddurchgang sowie zwischen den Fluiddurchgängen eine Fluidleitung für ein Temperierungsfluid aufweisen, insbesondere wobei durch die Fluidleitung das Einbauelement von dem Temperierungsfluid durchströmbar ist. Dies erlaubt eine vorteilhafte Temperierungswirkung für das im Behälter vorhandene Fluid.
Der erste Fluiddurchgang kann vorteilhafter weise, insbesondere unmittelbar, mit einem Behältertemperierungssystem, insbesondere einem Doppelwand-Hohlraum oder einer Rohr- oder Halbrohrschlange, oder mit einem externen Anschluss verbunden sein oder einen solchen bilden. Der zweite Fluiddurchgang kann vorteilhafter Weise, insbesondere unmittelbar, mit einem Behältertemperierungssystem, insbesondere einem Doppelwand-Hohlraum oder einer Rohr- oder Halbrohrschlange, verbunden sein. Grundsätzlich kann der zweite Fluiddurchgang auch mit einem externen Anschluss verbunden sein oder einen solchen bilden. Die Verbindung zum Behältertemperierungssystem erlaubt einen einfachen Aufbau und einen einfachen Betrieb. Die Verbindung zum externen Anschluss erlaubt eine besonders bedarfsgerechte Steuerung der Temperierungsvorrichtung des Einbauelements.
Der erste Fluiddurchgang kann bevorzugt als Eingang für die Fluidleitung des Einbauelements ausgebildet sein. Der zweite Fluiddurchgang kann bevorzugt als Ausgang für die Fluidleitung des Einbauelements ausgebildet sein.
Bevorzugt kann die Fluidleitung des Einbauelements selbstentleerend und/oder vollständig entleerbar ausgebildet sein. Dies erlaubt eine einfache Wartung und Handhabung des Behälters. Unter „selbstentleerend“ ist zu verstehen, dass die Fluidleitung im Einbauelement so ausgerichtet und geformt ist, dass durch die Schwerkraft das Fluid von selbst abläuft - wenn kein Druck anliegt und die Durchgänge nicht, wie etwa durch Ventile o.ä., blockiert sind. Insbesondere kann die Temperierungsvorrichtung des Einbauelements dazu eingerichtet sein, dass die Entleerung in das Behältertemperierungssystem erfolgt.
Die Fluidleitung des Einbauelements und ein Behältertemperierungssystem können gemäß einem vorteilhaften Beispiel einen gemeinsamen Ausgang ausweisen. Dieser Ausgang kann beispielsweise an einem Bodenabschnitt des Behälters und/oder unterhalb der stoffschlüssigen Verbindung angeordnet sein. Vorteilhafter Weise kann auch das Behältertemperierungssystem selbstentleerend ausgebildet sein.
Bei einer Weiterbildung definiert die Fluidleitung des Einbauelements einen Fluidhinweg und einen Fluidrückweg. Der Fluidhinweg und/oder der Fluidrückweg können sich bevorzugt über zumindest im Wesentlichen die gesamte Länge des Einbauelements erstrecken. Vorzugsweise können sich der erste und der zweite Fluiddurchgang beide am unteren Ende des Einbauelements befinden. Diese Merkmale dienen einem besonders einfachen Aufbau des temperierten Einbauelements.
Gemäß einer Ausführungsform, ist die Fluidleitung des Einbauelements in einem ersten Leitungsabschnitt, insbesondere einem Fluidhinweg, bevorzugt vollständig, von einer Zwischenwand, insbesondere einem Rohr, definiert. Gemäß einer weitere Ausführungsform ist die Fluidleitung in einem zweiten Leitungsabschnitt, insbesondere einem Fluidrückweg, teilweise von der Außenwand des Einbauelements und/oder teilweise von einer Zwischenwand, insbesondere einem Rohr, definiert. Die Konstruktion mit Zwischenwand, insbesondere Rohr, erlaubt einen besonders einfachen Aufbau bei effektiver Temperierung.
Weiter vorteilhaft kann es vorgesehen sein, dass der erste Leitungsabschnitt durch eine Außenwand einer Doppelwandung eines Behältertemperierungssystems hindurch geführt ist und/oder dass sich die Zwischenwand durch eine Außenwand einer Doppelwandung eines Behältertemperierungssystems hindurch erstreckt. Dies erlaubt eine einfache Konstruktion, beispielsweise zur Verbindung mit einem externen Anschluss, wie etwa einer Temperierungsfluid-Speisung. Die Zwischenwand kann z.B. mit der Außenwand der Doppelwandung verschweißt sein.
Bei einer Ausführungsform ist die Zwischenwand als ein Rohr ausgeführt. Mit besonderem Vorteil kann das Rohr zumindest abschnittsweise, bevorzugt zumindest im Wesentlichen über seine gesamte Länge innerhalb des Einbauelements, und/oder zumindest im Wesentlichen über seinen gesamten Umfang von der Außenwand beabstandet und/oder konzentrisch zur Außenwand angeordnet sein. Somit kann eine große Wärmetauschwirkung bei besonders einfachem Aufbau erreicht werden.
Gemäß einer Weiterbildung umfasst das Einbauelement eine Fluidleitung, die eine fluidische Verbindung zwischen dem Aufnahmeraum und einem Außenanschluss bildet. Diese Weiterbildung erlaubt insbesondere die Abführung einer Flüssigkeit von einer Höhe im Behälter, an der ein aufnahmeraumseitiger Fluiddurchgang der Fluidleitung vorgesehen ist. Damit lässt sich auf besonders einfache Weise eine Einrichtung zur Phasentrennung realisieren. Diejenige Phase, die bei dem Fluiddurchgang angeordnet ist, kann aufgrund der bodenseitigen Befestigung des Einbauelements einfach durch die Fluidleitung abfließen. Es ist somit noch nicht einmal eine Pumpe für die Abführung einer Phase nötig.
Es ist z.B. auch möglich, mehrere als Einrichtung zur Phasentrennung ausgebildete Einbauelemente mit dem ersten Fluiddurchgang jeweils bei unterschiedlicher Höhe vorzusehen. Hierdurch lassen sich mehr als zwei Phasen voneinander trennen.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist am Bodenabschnitt eine Messeinrichtung befestigt und/oder angeordnet, bevorzugt eine Temperaturmesssonde, insbesondere zur Erfassung der Temperatur des Mediums im Innern des Behälters. Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft anhand von schematischen Zeichnungen erläutert.
Fig. 1 zeigt in einer Schnittdarstellung eine Ausführungsform eines emaillierten Behälters, zum Beispiel für den Einsatz in chemischen Prozessen.
Fig. 2 zeigt den Behälter der Fig. 1 in einer perspektivischen geschnittenen Darstellung.
Fig. 3 zeigt eine weitere Schnittdarstellung des Behälters der Fig. 1 und 2.
Fig. 4 entspricht Fig. 1 , hebt aber vor allem Maßangaben hervor.
Fig. 5 illustriert eine weitere Ausführungsform eines emaillierten Behälters.
Fig. 6 illustriert eine weitere Ausführungsform eines emaillierten Behälters.
Die Fig. 1 und 2 zeigen einen Behälter 10 in einem Längsschnitt. Die Fig. 1 und 2 werden aufgrund der ähnlichen Darstellung gemeinsamen in Bezug genommen, sofern nicht gesondert angegeben.
Der Behälter 10 umfasst einen Deckelabschnitt 12, einen zylindrischen Abschnitt 14 sowie einen Bodenabschnitt 16. Die Abschnitte 12, 14, 16 können beispielsweise getrennt voneinander geformt werden und anschließend an den hier referenziellen Stoßstellen 18, 20 stoffschlüssig gefügt, insbesondere verschweißt werden.
Die Abschnitte 12, 14, 16 bilden also eine Wand des Behälters 10, welche einen Aufnahmeraum 22 im Inneren des Behälters 10 definiert. Der Aufnahmeraum 22 dient der Aufnahme eines Fluids, beispielsweise zur Durchführung eines chemischen Prozesses innerhalb des Behälters 10. Die Wand bzw. die Abschnitte 12, 14, 16 sind von innen emailliert, um einen Korrosionsschutz gegen mitunter chemisch aggressive Fluide im Aufnahmeraum 22 zu bilden.
Im Aufnahmeraum 22 ist eine Rühreinrichtung 24 angeordnet. Diese ist im Bereich des Bodenabschnitts 16 mit schräg angestellten Rührblättern 26 wirksam, die über eine Rührwelle 28 angetrieben sind. Die Rührwelle 28 erstreckt sich von außen in den Aufnahmeraum 22 hinein und verläuft dabei durch einen im Deckelabschnitt 12 vorgesehenen Durchgang 30.
Am Deckelabschnitt 12 sind weitere Durchgänge 32 vorgesehen, über die verschiedene Funktionseinrichtungen als Einbauelemente in den Aufnahmeraum 22 eingeführt werden können. Ein derartiges Einbauelement kann beispielsweise über eine Flanschverbindung an dem betreffenden Durchgang 32 befestigt werden. In den Figuren sind keine solchen Funktionseinrichtungen bzw. Einbauelemente dargestellt, sondern die Durchgänge 32 sind offen dargestellt. Die Durchgänge 32 sind im Betrieb des Behälters 10 typischerweise verschlossen, sei es mit einem Einbauelement oder mit einem Deckel. Funktionseinrichtungen, die über die Durchgänge 32 eingebracht werden können, können etwa Zuführleitungen, Abführleitungen und/oder Messeinrichtungen sein. Auch andere Einrichtungen zur Beeinflussung des chemischen Prozesses sind möglich - grundsätzlich auch Stromstörer.
Am Bodenabschnitt 16, genauer gesagt am tiefsten Punkt des Behälters 10 weist dieser einen Auslass 34 auf. Hierdurch ist der Behälter 10 selbstentleerend ausgeführt, eine in ihm vorhandene Flüssigkeit läuft also nach Öffnung des Auslasses 34 selbsttätig aufgrund der Schwerkraft zumindest im Wesentlichen vollständig ab.
Der Behälter 10 weist ein Behältertemperierungssystem 36 auf, welches als Doppelwandsystem ausgeführt ist. Das Behältertemperierungssystem 36 umfasst eine Außenwand 38 sowie eine Innenwand, die im Wesentlichen von der Wand des zylindrischen Abschnitts 14 sowie der Wand des Bodenabschnitt 16 gebildet ist. Zwischen der Außenwand 38 und der Innenwand 14, 16 ist ein Hohlraum 40 definiert, durch den ein Temperierungsfluid zwecks Temperierung einer im Aufnahmeraum 22 vorhandenen Flüssigkeit hindurchgeführt werden kann. Zu diesem Zweck sind außerdem seitliche Anschlüsse 42 vorgesehen, die als Einlass für das Temperierungsfluid in den Hohlraum 40 dienen. Das Behältertemperierungssystem 36 umfasst außerdem einen Anschluss 44, der als Auslass für das Temperierungsfluid dient. Eine Temperierung kann beispielsweise eine Kühlung und/oder eine Heizung umfassen.
Im Aufnahmeraum 22 ist ein als Stromstörer ausgeführtes Einbauelement 46 angeordnet, welches an einer dem im Aufnahmeraum vorhandenen Fluid zugewandten Außenfläche ebenfalls emailliert ist. Das Einbauelement 46 ist am Bodenabschnitt 16 mittels einer stoffschlüssigen Verbindung 48 befestigt.
Die stoffschlüssige Verbindung 48 ist als Schweißverbindung ausgeführt. Eine Außenwand 50 des Einbauelements 46 ist in einem Verbindungsabschnitt 52 kreiszylinderförmig ausgeführt. Am Bodenabschnitt 16 ist eine Aushalsung 54 vorgesehen, die sich von dem Bodenabschnitt 16 nach oben erstreckt und eine ebenfalls kreisförmige Anschlussstelle bildet. Die Kreisformen der Außenwand 50 und der Aushalsung 52 im Verbindungsbereich korrespondieren zueinander und sind auf Stoß verschweißt.
Die Verbindung 48 kann beispielsweise nach dem Schweißen geschliffen und/oder sandgestrahlt werden. Nach einer Prüfung der Schweißverbindung kann die Verbindung 48 beispielsweise im gleichen Vorgang wie die Innenwand 12, 14, 16 des Behälters 10 sowie die Außenwand 50 des Einbauelements 46 emailliert werden.
Das Einbauelement 46 bildet einen Stromstörer. Die Außenwand 50 ist in einem Störabschnitt 56 anders ausgebildet als im Verbindungsabschnitt 52, nämlich zwar ebenfalls zylinderförmig, aber seitlich abgeflacht. Dies ist etwa in den Fig. 2 und 3 sichtbar.
Das Einbauelement 46 umfasst ein Temperierungssystem, welches eine Fluidleitung für ein Temperierungsfluid umfasst. Die Fluidleitung umfasst einen ersten Leitungsabschnitt 58, der in dieser Ausführungsform vollumfänglich durch eine Zwischenwand, nämlich ein Rohr 60, definiert ist. Ein zweiter Leitungsabschnitt 62 ist durch das Rohr 60 im Inneren und die Außenwand 50 im Äußeren definiert. Das Rohr 60 ist nach außen durch die Außenwand 38 der Doppelwand hindurchgeführt und zwecks dichter Befestigung mit dieser verschweißt.
Ein Anschluss 64 dient bevorzugt als Einlass für das Temperierungsfluid. Damit bildet der Leitungsabschnitt 58 einen Fluidhinweg und der Leitungsabschnitt 62 einen Fluidrückweg.
Der zweite Leitungsabschnitt 62 mündet in den Hohlraum 40 des Behältertemperierungssystems 36. Somit bildet der Anschluss 44 einen gemeinsamen Auslass für das Behältertemperierungssystem 36 sowie das Temperierungssystem des Einbauelements 46.
Ein weiteres, etwas anders ausgestaltetes und ebenfalls als Stromstörer ausgeführtes Einbauelement 66 ist ebenfalls in den Fig. 1 bis 4 sichtbar. Das Einbauelement 66 ist im Aufnahmeraum 22 angeordnet, an seiner Außenfläche emailliert und am Bodenabschnitt 16 der Wand mittels einer stoffschlüssigen Verbindung 48 befestigt.
Die stoffschlüssige Verbindung 48 des Einbauelements 66 weist ebenfalls eine Aushalsung 54 auf und ist als Schweißverbindung zwischen zwei kreisförmigen Querschnitten ausgeführt. Im Unterschied zum Einbauelement 46 ist hier hervorzuheben, dass ausgehend von der Verbindung 48 ein kreiszylindrischer Abschnitt 68 nach unten durch das Behältertemperierungssystem 36 bzw. durch die Doppelwand 16/38 hindurchgeführt ist. Hierdurch ergibt sich, dass ein Hohlraum 70 des Einbauelements 66 nach unten hin offen ist. Das Einbauelement 66 bzw. dessen Hohlraum 70 kann beispielsweise mit einem Temperierungssystem versehen werden oder auch frei bleiben.
Ähnlich wie bei dem Einbauelement 46 ist das Einbauelement 66 in einem Verbindungsabschnitt 52 mit seiner Außenwand 50 kreiszylindrisch ausgeführt. In einem Störabschnitt 56 ist die Außenwand 50 des Einbauelements 66 hingegen im Wesentlichen dreieckig ausgeführt, wie es besonders gut in Fig. 3 sichtbar ist. Insbesondere anhand der Fig. 1 und 2 ist ersichtlich, dass die Verbindungen 48 der Einbauelemente 46 und 66 zum Bodenabschnitt 16 in einer Region im Aufnahmeraum 22 angeordnet sind, in der mit einer relativ starken Strömung aufgrund der Tätigkeit der Rühreinrichtung 26 zu rechnen ist. In diesem Bereich ist allerdings kaum ein mechanischer Hebel auf die Verbindung 48 wirksam, sodass die Strömung in diesem Bereich leicht von der Verbindung 48 ausgehalten werden kann. Mit zunehmender Höhe im Aufnahmeraum 22 ist die Stärke der Strömung weniger stark, weil der Abstand zu den Rührblättern 26 abnimmt und auch weil der Druck der Flüssigkeit abnimmt. Somit wird eine in zunehmender Höhe vorhandene Hebelwirkung aufgrund der länglichen Form der Einbauelemente 46 und 66 durch geringere, auf die Einbauelemente 46 und 66 ausgewirkte Kräfte relativiert. Die Belastungssituation ist also besonders günstig.
In Fig. 3 ist ferner eine Temperaturmesseinrichtung 72 sichtbar, die ebenfalls am Bodenabschnitt 16 angeordnet ist.
Anhand von Fig. 4 wird der Aufbau der Ausführungsform der Fig. 1 bis 3 noch weiter im Hinblick auf vorteilhafte Größenverhältnisse erläutert. Fig. 4 entspricht Fig. 1 , blendet der Übersichtlichkeit halber aber einen Großteil der Bezugszeichen aus und zeigt stattdessen bestimmte relevante Größenbezeichnungen. Insoweit hierin Größenverhältnisse als vorteilhaft angegeben werden, versteht es sich, dass diese nicht auf die Konstruktion gemäß Fig. 4 beschränkt sind, sondern allgemein gültig sind.
Am Bodenabschnitt 16 des emaillierten Behälters 10 wird bei dessen Herstellung mindestens eine außermittige Öffnung mit Durchmesser f eingebracht. Diese Öffnung wird in Richtung des Behälterinnern mit Radius rf abgerundet, insbesondere indem eine Aushalsung erzeugt wird. Auf der so entstandenen, in Richtung des Behälterinneren ausgerichteten Aushalsung 54 wird ein Einbauelement 46, 66, insbesondere Stromstörer, stoffschlüssig aufgebracht, insbesondere verschweißt. Damit entsteht ein einstückiges Bauteil. Das Einbauelement 46, 46 ist ein Hohlkörper mit einem Querschnitt und einer Länge I. Der Querschnitt richtet sich nach den Anforderungen des Rührverfahrens und kann beispielsweise dreieckig, oval oder auch kreisrund sein. Die Länge I des Einbauelementes 46, 66 wird ebenfalls nach den Anforderungen des Rührprozesses ausgelegt. Aus Stabilitätsgesichtspunkten soll das Einbauelement 46, 66 möglichst kurz sein. Eine bewährte Länge I ergibt sich insbesondere aus der Höhe h der Oberfläche der Flüssigkeit bei einer Nennfüllhöhe H im nicht gerührten Behälter. Die Länge des Einbauelementes kann allgemein bevorzugt zwischen 0,7 h und 1 ,2 h liegen. Als besonders günstig hat sich I = 0,8 h erwiesen.
Nach den Schritten der Oberflächenvorbereitung durch Beschleifen der Schweißnähte und Sandstrahlen der inneren Oberfläche und nach Prüfung der Schweißnähte erfolgt der Emaillierprozess. Dabei wird die gesamte medienberührte (innere) Oberfläche des Behälters 10 mit einer Emaillierung versehen.
Somit kann auf einfache Weise ein emaillierter Behälter für das Rühren von im wesentlichen flüssigen Medien hergestellt werden, der mindestens einen integrierten Stromstörer aufweist, welcher am Boden des Behälters unlösbar befestigt ist.
Der obere Boden oder Deckelabschnitt 12 des Behälters 10 bleibt frei von den Einbauelementen 46, 66, so dass alle darauf vorhandenen Stutzen für das Durchführen des chemischen Verfahrens im Behälter (Rührprozess) zur Verfügung stehen.
Da die Einbauelemente stoffschlüssig mit dem Bodenabschnitt 16 verbunden sind und die Verbindungsstelle zudem großzügig mit dem Radius rf ausgerundet ist, ergibt sich eine leicht zu reinigende Innenoberfläche. Weiterhin ist das innere Volumen des Behälters 10 vollständig selbstentleerend.
Die Verbindung zwischen Einbauelement 46, 66 und Behälterboden 16 ist stoffschlüssig und dichtungsfrei. Damit besteht kein Risiko von ungewollten Leckagen und Undichtigkeiten.
Die Einbauelemente reichen bis zum Behälterboden, so dass die dadurch bewirkte Störwirkung auch bei kleinsten Füllständen immer gewährleistet ist. Im Vergleich zu konventionellen Stromstörern, die in einen oder mehrere Behälterstutzen am Deckelabschnitt des Behälters eingebaut sind und in die Flüssigkeit ragen, können die Einbauelemente 46, 66 kürzer und im Durchmesser größer und damit mechanisch wesentlich stabiler und unempfindlicher gegen Schwingungsanregung ausgeführt werden.
Das Einbauelement 46 kann in geeigneter Weise so mit einem Rohr 60 im Innern versehen werden, dass dieses vom Heiz- oder Kühlmedium (auch Temperierungsfluid oder „Servicemedium“) im Mantelraum durchströmt wird. Damit trägt die Oberfläche des Einbauelements 46 zur Maximierung des Wärmeaustauschs im Behälter 10 bei.
Die Konstruktion erlaubt ferner eine vorteilhaft einfache Herstellung in hoher Qualität.
Fig. 4 zeigt zudem mit der Schnittlinie G die Schnittebene von Fig. 3.
Fig. 4 zeigt also einen vorteilhaften Rührbehälter 10, umfassend einen oberen Boden (oder Deckel abschnitt), eine Zarge (oder einen zylindrischen Abschnitt) und einem unteren Boden (oder Bodenabschnitt) sowie eine Ummantelung (oder ein Doppelboden-Behältertemperierungssystem) im zylindrischen Bereich und im Bodenbereich, wobei mindestens ein Einbauelement 46 am unteren Boden des Behälters 10 stoffschlüssig mit diesem verbunden ist und sich in das innere Volumen des Behälters 10 erstreckt.
Das Einbauelement 46 ist innen hohl ausgeführt und mit dem inneren Volumen des durch die Außenwand 38 des Behälters 10 und die Innenwand der Ummantelung gebildeten Hohlraums 40 verbunden.
Das Einbauelement 46 weist in seinem inneren Volumen ein Rohr 60 auf, das mit dem Abstand a vom oberen Ende des Einbauelements endet. Der Abstand a liegt bevorzugt zwischen 0,5 und 1 ,5 mal die Breite b des Einbauelements, besonders bevorzugt bei 1 b. Das Rohr 60 wird bevorzugt von dem unten angeordneten Anschlussstutzen 64 in Richtung zum oberen Ende des Rohres 60 durchströmt. Auf dem Rückweg durchströmt das Tempenerungsfluid den Hohlraum des Einbauelements 46, der das Rohr 60 umgibt, von oben nach unten. Damit ergibt sich eine zusätzliche Wärmeaustauschfläche Az.
Eine Querschnittsfläche As, die durch die Innenfläche des Einbauelementes 46 und die Außenfläche des Rohres 60 im Einbauelement 46 gebildet wird, kann bevorzugter Weise viel kleiner ausgeführt sein als eine durch den Innenquerschnitt des Rohres 60 gebildete Querschnittsfläche Ar. Vorzugsweise liegt As zwischen 0,1 Ar und 0,5 Ar, besonders bevorzugt ist As = 0,25 Ar.
Ein Verbindungsbereich zwischen Einbauelement 66 und Bodenabschnitt 16 kann beispielsweise im Wesentlichen zylindrisch mit einem Durchmesser f ausgeführt sein und einen Radius rf zwischen Bodenabschnitt 16 und Einbauelement 46 aufweisen.
Beim Einbauelement 66 ist vorgesehen, dass ein Innenraum des Einbauelements 66 keine fluidische Verbindung mit dem durch die Behälterwand und die Ummantelung entstandenen Hohlraum 40 aufweist.
Mit Vorteil kann es vorgesehen sein, dass eine Breite b des Einbauelements im Verhältnis zu einem Innendurchmesser d des Behälters zwischen 0,05 d bis 0,15 d liegt, besonders bevorzugt ist b = 0,12 d.
Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn ein Wandabstand s im Verhältnis zu einem Innendurchmesser d des Behälters zwischen 0,05 d und 0,15 d liegt, besonders bevorzugt ist s = 0,1 d.
Eine Wandstärke k des Einbauelements 46 in einem Verbindungsabschnitt 52 kann im Verhältnis zu einer Wandstärke w der Wand im Bodenabschnitt 16 bevorzugt zwischen 0,5 w und 1 ,0 w betragen, besonders bevorzugt ist k = 0,7 w.
In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform eines Behälters 10 illustriert, wobei ein Behältertemperierungssystem 36 des Behälters 10 eine Halbrohrschlange 74 umfasst. Es ist ein Anschluss 76 vorgesehen, der einen Einlass für die Halbrohrschlange 74 bildet. Das Einbauelement 46 bzw. dessen Leitungsabschnitte 58 und 62 sind mit der Halbrohrschlange 74 derart verbunden, dass das Temperierungsfluid vom Einlass kommend zunächst eine Mehrzahl an Windungen in der Halbrohrschlange 74 zurücklegt, anschließend im Leitungsabschnitt 58 in das Einbauelement 46 geführt wird, dann über den Leitungsabschnitt 62 in die Halbrohrschlange 74 zurückgeführt wird - dies in Fig. 5 rechts des Rohres 60 - und schließlich nach zwei weiteren Windungen in der Halbrohrschlange 74 über den Anschluss 78 abgelassen wird.
In der Ausführungsform gemäß Fig. 6 weist der Behälter 10 wiederum ein als Doppelwand ausgeführtes Behältertemperierungssystem 36 auf, welches weitgehend gemäß Fig. 1 ausgeführt ist. Ein Einbauelement 80 ist im Aufnahmeraum 22 angeordnet und am Bodenabschnitt 16 über eine stoffschlüssige Verbindung 48 befestigt. Das Einbauelement 80 umfasst eine Fluidleitung 82, die eine fluidische Verbindung zwischen dem Aufnahmeraum 22 und einem Außenanschluss 84 bildet. Die Fluidleitung 82 weist an ihrem dem Aufnahmeraum 22 zugewandten Ende einen Fluiddurchgang 86 auf. Hierdurch kann insbesondere eine auf Höhe des Fluiddurchgangs 86 vorhandene Flüssigkeitsphase, welche oberhalb einer weiter unten liegenden, schwereren Flüssigkeitsphase liegt, abgelassen werden. Die schwerere Flüssigkeitsphase kann beispielsweise über den Auslass 34 abgelassen werden. Hierdurch kann beispielsweise eine Phasentrennung realisiert werden. Das Innere der Fluidleitung 82 ist vorzugsweise ebenfalls emailliert. Es können beispielsweise mehrere derartige Einbauelemente 80 mit unterschiedlicher Höhe vorgesehen sein, um beispielsweise auch mehr als zwei Phasen voneinander zu trennen.
Bezugszeichenhste
10 Behälter
12 Deckelabschnitt
14 zylindrischer Abschnitt
16 Bodenabschnitt
18 Stoßstelle
20 Stoßstelle
22 Aufnahmeraum
24 Rühreinrichtung
26 Rührblatt
28 Rührwelle
30 Durchgang
32 Durchgang
34 Auslass
36 Behältertemperierungssystem
38 Außenwand
40 Hohlraum
42 Anschluss
44 Anschluss
46 Einbauelement
48 Verbindung
50 Außenwand
52 Verbindungsabschnitt
54 Aushalsung
56 Störabschnitt
58 Leitungsabschnitt
60 Rohr
62 Leitungsabschnitt 64 Anschluss
66 Einbauelement
68 kreiszylindrischer Abschnitt 70 Hohlraum
72 Temperaturmesssonde
74 Halbrohrschlange
76 Anschluss
78 Anschluss
80 Einbauelement
82 Fluidleitung
84 Anschluss
86 Fluiddurchgang

Claims

26
Ansprüche Behälter (10) für die Aufnahme eines Fluids, insbesondere Rührbehälter, umfassend: eine Wand (12, 14, 16), welche einen Aufnahmeraum (22) für das Fluid definiert und an einer dem Fluid zugewandten Oberfläche emailliert ist, und ein Einbauelement (46, 66), welches im Aufnahmeraum (22) angeordnet und an einer dem Fluid zugewandten Außenfläche emailliert ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbauelement (46, 66) an einem Bodenabschnitt (16) der Wand mittels einer stoffschlüssigen Verbindung (48) befestigt ist. Behälter (10) nach Anspruch 1 , wobei das Einbauelement (46, 66) einen Stromstörer bildet. Behälter (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei sich das Einbauelement (46, 66) ausgehend von der stoffschlüssigen Verbindung zumindest im Wesentlichen vertikal nach oben erstreckt, insbesondere ausgehend von einem mit seiner Oberfläche nach oben gerichteten Bereich des Bodenabschnittes, und/oder wobei die Verbindung in horizontaler Richtung von einem zylindrischen Abschnitt der Wand beabstandet ist. Behälter (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Verbindung (48) als Schweißverbindung ausgeführt ist und/oder wobei das Einbauelement (46, 66) einen ersten Abschnitt (52) aufweist und in dem ersten Abschnitt (52) zumindest im Wesentlichen rohrförmig, kreiszylinderförmig und/oder mit einem kreisförmigen Querschnitt ausgebildet ist und/oder wobei das Einbauelement (46, 66) einen zweiten Abschnitt (56) aufweist, wobei das Einbauelement (46, 66) in dem zweiten Abschnitt (56) einen zumindest im Wesentlich kreisförmigen, elliptischen, abgeflachten oder polygonen, insbesondere drei- oder viereckigen, Querschnitt aufweist. Behälter (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Einbauelement (46, 66) zumindest in einem Bereich der stoffschlüssigen Verbindung (48) einen zumindest im Wesentlichen zylindrischen Abschnitt (52, 68) aufweist und wobei sich der zylindrische Abschnitt (52, 68) ausgehend von der stoffschlüssigen Verbindung (48) weiter nach unten erstreckt. Behälter (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die stoffschlüssige Verbindung (48) einen abgerundeten Übergang zwischen Einbauelement (46, 66) und Wand (16) und/oder eine Aushalsung (54) aufweist. Behälter (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Einbauelement (46, 66) einen ersten Fluiddurchgang und einen zweiten Fluiddurchgang sowie zwischen den Fluiddurchgängen eine Fluidleitung (58, 62) für ein Temperierungsfluid aufweist. Behälter (10) nach Anspruch 7, wobei der erste Fluiddurchgang mit einem Behältertemperierungssystem (36), insbesondere einem Doppelwand-Hohlraum (40) oder einer Rohr- oder Halbrohrspirale (74), oder mit einem externen Anschluss (64) verbunden ist oder einen solchen bildet und/oder wobei der zweite Fluiddurchgang mit einem Behältertemperierungssystem (36), insbesondere einem Doppelwand-Hohlraum (40) oder einer Rohr- oder Halbrohrspirale (74), verbunden ist. Behälter (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 8, wobei die Fluidleitung (58, 62) des Einbauelements (46) selbstentleerend ausgebildet ist. Behälter (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei die Fluidleitung (58, 62) des Einbauelements (46) und ein Behältertemperierungssystem (36) einen gemeinsamen Ausgang (44) ausweisen. 11. Behälter (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Fluidleitung (58, 62) des Einbauelements (46) einen Fluidhinweg (58) und einen Fluidrückweg (62) definiert, wobei sich der Fluidhinweg (58) und/oder der Fluidrückweg (62) über zumindest im Wesentlichen die gesamte Länge des Einbauelements (46) erstrecken.
12. Behälter (10) nach einem der Ansprüche 7 bis 11, wobei die Fluidleitung (58, 62) des Einbauelements (48) in einem ersten Leitungsabschnitt (58) von einer Zwischenwand (60), insbesondere einem Rohr (60), definiert ist, und/oder wobei die Fluidleitung (58, 62) in einem zweiten Leitungsabschnitt (58) teilweise von der Außenwand (50) des Einbauelements (46) und/oder teilweise von einer Zwischenwand (60), insbesondere einem Rohr (60), definiert ist.
13. Behälter (10) nach Anspruch 12, wobei der erste Leitungsabschnitt (58) durch eine Außenwand (38) einer Doppelwandung eines Behältertemperierungssystems (36) hindurch geführt ist und/oder wobei sich die Zwischenwand (60) durch eine Außenwand (38) einer Doppelwandung eines Behältertemperierungssystems (36) hindurch erstreckt.
14. Behälter (10) nach einem der Ansprüche 12 bis 13, wobei die Zwischenwand (60) als ein Rohr (60) ausgeführt ist, insbesondere wobei das Rohr (60) zumindest abschnittsweise zumindest im Wesentlichen über seinen gesamten Umfang von einer Außenwand (50) des Einbauelements (46) beabstandet und/oder konzentrisch zur Außenwand (50) angeordnet ist. 29 Behälter (10) nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei das Einbauelement (80) eine Fluidleitung (82) umfasst, die eine fluidische Verbindung zwischen dem Aufnahmeraum (22) und einem Außenanschluss (84) bildet.
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