MIXING APPARATUS

Abstract: 1. Stirring device for solid and liquid or free-flowing substances, comprising a vertical vessel (10) with a driven stirring shaft (14) extending into the vessel and with at least one stirring tool (16) mounted on the stirring shaft at a distance to the bottom (12) of the vessel, said stirring tool supporting radial arms (20) that carry blade-like elements (18) whose edges are arc-shaped and whose blade areas are disposed at a pitch angle (alpha) relative to the axis of the stirring shaft (14), characterized in that the blade-like elements (18) are arc segments, namely plane or arched spiral sections or plane circle segments having a central angle (beta) in the range of about 90 to 150 degrees, preferably of about 120 degrees, and wherein each radial arm (20) is designed as a stirring element, especially as a stirring beam, an angle segment (26), a folded profile gib (28) or the like.

Description: Rührvorrichtung Be schreibun Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Sie findet Anwendung in der Verfahrenstechnik. Für die Bedürfnisse der Verfahrenstechnik gibt es zahlreiche Rühr- und Mischvorrichtungen. Immer wieder stellen sich aber besondere Aufgabenkombinationen, die mit herkömmlichen Mitteln nicht oder nur schlecht bewältigt werden können. Ein Beispiel ist die gleichzeitige Durchführung der Schritte des Homogenisierens, des Suspendierens und des Wärmeübergangs, etwa bei der Suppenherstellung, wofür besonderer Bedarf an einer hinreichend wirksamen, einfachen Ruhrwerkskonstruktion besteht. Hier muss nämlich dafür gesorgt werden, dass verschiedene FlUssigkeiten (Wasser, fetthaltige Brühe usw.) homogen verteilt werden, damit in jeder Abfüllmenge - z.B. in Konservendosen - gleichartiger Inhalt zur Verfügung steht. Ferner müssen Feststoffe wie Salz-Pektin u.a. gelöst werden, während andere feste Bestandteile - beispielsweise Stücke von Karotten, Kartoffeln u.dgl. gleichmässig zu suspendieren sind. Uberdies ist ein guter Wärme Übergang nötig, um die Behandlungsdauer möglichst abzukürzen. Auch darf eine Krustenbildung nicht auftreten; daher muss das Rührwerk wandnah arbeiten. Aufgrund dieser vielfältigen Anforderungen sind übliche Rührwerke nicht oder nicht gut für die Durchmischung solcher Substratgemische geeignet. Es ist deshalb ein wichtiges Ziel der Erfindung, mit wirtschaftlichen Mitteln eine verbesserte Vorrichtung zu schaffen, die gerade beim niedertourigen Verrühren derartiger Substratgemische einerseits eine optimale Rührwirkung, andererseits eine schonende Behandlung gewährleistet. Speziell sollen damit Suppen im Kessel zentral gerührt werden können, ohne dass der Inhalt bloss umgewälzt wurde. Ein Hauptmerkmal der Erfindung ist im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegeben. Die so aufgebaute Vorrichtung ist extrem einfach und mithin sehr kostensparend herstellbar. Sie kann mit niedriger Drehzahl umlaufen, z.B. zwischen 5 und 100U/min, und bewirkt dabei das gleichzeitige Auftreten von unterschiedlichen Förderrichtungen, nämlich sowohl axial als auch tangential als auch radial. Somit unterscheidet sie sich zunächst durch einen erheblich einfacheren Aufbau von einem herkömmlichen Wendelrührer. Ausserdem fördert letzterer im wesentlichen bloss axial, so dass die von der Wendelbahn entfernten Inhaltsbereiche dank eines Slip-Effekts sozusagen "stehenbleiben" können. Demgegen über erfasst die neuartige Vorrichtung infolge der auch in den Randzonen wirksamen Kombination von Strömungskomponenten selbst hochviskose Grenzbereiche. In üblichen Substratgemischen können z.B. Viskositäten von 1 bis 100 Pa-s vorkommen, die mit der erfindungsgemässen Vorrichtung problemlos bewältigt werden, so dass sich eine überaus gleichmässige Durchmischung bei günstigen Werten der aufgenommenen Leistung ergibt. Die Leistungsaufnahme und die Rührwirkung lassen sich durch Einstellen des Segment-Anstellwinkels zur Rührwelle gemäss Anspruch 2 steuern. Fertigungstechnisch besonders vorteilhaft ist die auBerordent- lich einfache Konstruktion gemäss Anspruch 3. Weitere Ausgestaltungen laut den Ansprüchen 4 bis 7 gewährleisten, dass hinsichtlich der Axialströmung trotz an sich unterbrochener Wendelbahn deren Förderwirkung (z.3. von unten nach oben) dennoch praktisch unverändert erhalten bleibt. Abschnitte einer zweiten, inneren Wendel verschaffen der erfindungsgemässen Vorrichtung Eigenschaften, welche die Vorteile eines Doppel wendelrührers noch deutlich übertreffen. Sehr günstig ist es, wenn gemäss den Ansprüchen8 bis 14 übereinander angeordnete Rührwerkzeuge als Gruppe zusammenwirken. Hierbei können radiale Versetzungen zu Kreuzanordnungen führen, und die Radialarme bzw. daran angebrachte zusätzliche Segmente können selbst nach Art eines Balkenrührers zum schnellen, thermisch günstigen Vermischen des Rührguts beitragen. Durch geeignete Gestaltung der Radialarme etwa als Winkelsegmente, Faltprofilleisten o.dgl. und/oder durch zusätzliche Befestigung weiterer Rührelemente können im Inneren des von den Bogensegmenten gebildeten Wendelbereichs zusätzliche Strömungssteuerungen bewirkt werden. Hier können Strömungsbrecher gemäss Anspruch 15 nützlich sein. Schliesslich ist es auch möglich und erfindungsgemäss vorgesehen, zumindest mit dem untersten Rührwerkzeug eine Verwirbelungseinrichtung nach Anspruch 16 zusammenwirken zu lassen, die ein Absetzen von Festteilen mit Sicherheit unterbindet. Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen sowie aus der folgenden Erläuterung von bevorzugten Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung. Darin zeigen: Fig. 1 eine Teil-Ansicht einer erfindungsgemässen Vorrichtung, Fig. 2 eine Teil-Ansicht einer anderen Ausführungsform einer Vorrichtung nach der Erfindung, Fig. 3 eine Teil-Ansicht einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung und Fig. 4 eine Ansicht, teilweise im Schnitt, noch einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemässen Vorrichtung. Die in Fig. 1 teilweise dargestellte Vorrichtung umfasst einen schematisch angedeuteten Behälter 10 und eine motorisch angetriebene Rührwelle 14, auf der Naben 22 sitzen, die beispielsweise drei Rührwerkzeuge 16, 16', 16" halten. Diese bestehen aus Paaren von blattförmigen Elementen oder Paletten 18a, 18b; 18a', 18b'; 18a", 18b", welche von Radialarmen 20a, 20b; 20a', 20b'; 20a", 20b" getragen und verhältnismässig nahe der Behälterwand angeordnet sind. Die einzelnen Paletten (18) stehen unter einem Anstellwinkel ee zur Achse der Rührwelle 14. Sie sind allgemein bogenförmig mit einem ZentriwinkelCSim Bereich zwischen etwa 90 und 1500, vorzugsweise bei 1200. Durch die Bemessung der Paletten (18) und den Anstellwinkel ot lässt sich die Rührwirkung nach Bedarf einstellen. Sie kann zusätzlich unterstützt werden durch weitere Segmente 30, die im Beispiel der Fig. 1 an den Radialarmen 20a", 20b" des untersten Rührwerkzeugs 16" befestigt sind, und zwar bevorzugt unter einem anderen (nicht eingezeichneten) Anstellwinkel als die Haupt-Paletten 18a', 18b'. Die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform entspricht grundsätzlich dem Beispiel von Fig. 1, doch sind die Radialarme (20) hier als Faltprofilleisten bzw. Winkel streben 28 des Typs ausgebildet, welcher in der AT-PS 358 537 im einzelnen beschrieben ist. Hierdurch sind die Radialarme selbst ebenfalls Ruhrelemente, wobei deren Anordnung, Flächenbemessung und Förderwirkung je nach dem Anwendungsfall gestaltet werden kann. Während bei den Ausführungsbeispielen von Fig. 1 und 2 die Rührwerkzeuge 16, 16', 16" zueinander kreuzweise angeordnet sind, zeigt Fig. 3 ein Beispiel, bei dem sämtliche Radialarme (20) zueinander parallel verlaufen, d.h. mit einem Azimut J' = O. In diesem Falle sind die Radialarme der beiden oberen Rührwerkzeuge 16, 16' als Winkelsegmente 26 ausgebildet, an deren ver wundenen Enden die blattförmigen Elemente 18 sitzen. Letzere sind hier Wendelsegmente, deren Anstellwinkel und Bemessung vorzugsweise so gewählt ist, dass sich schräg gegenüberstehende Wendelsegmente (z.B. 18a, 18b', 18a"; 18b", 18a', 18b) Teile wenigstens eines vollständigen Wendelganges bilden. Hierbei ist es möglich und erfindungsgemäss vorgesehen, dass die einzelnen Wendelsegmente (18) verwundene Flächen haben, doch ist es für einfachere Ausführungsformen auch möglich, ebene Bogensegmente vorzusehen, welche die Wendelgestalt annähernd verwirklichen oder ersetzen. Nahe dem Boden 12 des Behälters 10 kann es genügen, Radialarme 20a", 20b" in Form ebener Balken vorzusehen, die eine Umlaufströmung erzeugen. Bei hinreichend niedriger Drehzahl ist es möglich und günstig, am Boden 12 ein Spurlager 24 für die Rührwelle 14 anzuordnen. Noch ein anderes Ausführungsbeispiel zeigt Fig. 4. Hierbei sind wiederum mehrere Rührwerkzeuge 16, 16t, 16" übereinander auf der Rührwelle 14 angeordnet, die in diesem Falle durch. den am (nicht dargestellten) Oberteil des Behälters 10 befindlichen Antrieb liegend gelagert ist. An den Radialarmen (20) sind wiederum Bogensegmente (18) unter verschiedenem Anstellwinkel zur Achse der Rührwelle 14 angebracht. Weitere Segmente 30 können in unterschiedlichen Winkeln und Abständen zur Rührwelle 14 an den Radialarmen (20) befestigt sein; man erkennt, dass am oberen Rührwerk- zeug 16' zusätzlich senkrechte Segmente 30 angebracht sind. husser- dem können die Radialarme (20) aussen Abstreifer 34 tragen, die an der Innenwand des Behälters 10 bzw. seines Bodens 12 entlangfahren. Feststehende Strömungsbrecher in Gestalt von Leitblechen 32 können zwischen den einzelnen Rührwerkzeugen angeordnet sein. Sie tragen ebenso wie ein am Boden 12 befindlicher Schnellauf Propellerruhrer 36 dazu bei, die blosse Umwälzung des Rührgutes zu verhindern und seine Verwirbelung auch im Inneren des Behälters 10 zu gewährleisten. In den Rahmen der Erfindung fallen verschiedene Weiterbildungen und Abwandlungen. So ist es möglich, die Bogen- bzw. Wendelsegmente (18) auf unterschiedlichen Radien zur Rührwelle 14 anzuordnen. Dadurch werden unterbrochene Doppel- oder Mehrfach- wendeln gebildet, die bei vereinfachtem Aufbau und erheblich geringeren Massen weitgehend die Wirkung normaler Wendelrührer haben. Je nach Anstellwinkel bzw. Steigerung der einzelnen blattförmigen Elemente können Rührwirkung und Leistungsaufnahme auf die verschiedensten Anwendungsfälle abgestimmt werden. Auf diese Weise lässt sich das Betriebsverhalten nach Bedarf zwischen den Grenzfällen eines Ankerrührers und eines Steilpropellers mit gleitenden Übergängen einstellen. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung und der Zeichnung hervorgehenden Merkmale und Vorteile der Erfindung, einschliesslich konstruktiver Einzelheiten, räumlicher Anordnungen und Verfahrensschritten, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Legende PA 270 EP Anstellwinkel Zentriwinkel Azimut 10 Behälter 12 Boden 14 Rührwelle 16,16', 16" Rührwerkzeuge EMI7.1 18a, <SEP> 18b <tb> blattförmige <SEP> Elemente/Paletten; <tb> 18a', <SEP> 18b' <SEP> # <tb> Bogen-/Wendelsegmente <tb> 18a", <SEP> 18b" <tb> 20a', <SEP> 20b' <tb> 20a', <SEP> 20b' <SEP> # <SEP> <SEP> Radialarme <tb> 20a", <SEP> 20b" <tb> 22 Naben 24 Spurlager 26 Winkelsegment 28 Faltprofilleiste 30 zusätzliche Segmente 32 Leitbleche 34 Abstreifer 36 Schnellauf-Propellerrtthrer 38 Bodenflansch

Claims: P atentansrüche 1. Vorrichtung zum Vermischen von Stoffen, von denen sich wenigstens einer in flüssiger oder fliessfähiger Phase und wenigstens einer in fester Phase befindet, bestehend aus einem Behälter (10), einer Kolonne o.dgl. und einer dort hineinragenden, angetriebenen Rührwelle (14), die im Abstand zum Behälter- bzw. Kolonnenboden (12) wenigstens ein Rühr werkzeug (16) mit blattförmigen Elementen (18) trägt, deren Blattflächen unter einem Anstellwinkel (oc) zur Achse der Rührwelle (14) verlaufen, dadurch g e k e n n z e -i c h n e t, dass das bzw. jedes Rührwerkzeug (76) wenigstens ein Bogensegment (18) trägt, das mit einem Radialarm (20) an der Rührwelle (14) befestigt ist. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der Anstellwinkel (co) des bzw. jedes Segments (18) zur Rührwelle (14) einstellbar ist. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das bzw. jedes Segment (18) eine kreis bogenförmige Palette ist, insbesondere ein ebener Kreisring ausschnitt, dessen Zentriwinkel (13) spitz- bis stumpfwinkelig ist und vorzugsweise rund 1200 beträgt. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das bzw. jedes Segment (18) ein Wendel abschnitt ist. 5. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass zumindest einzelne Wendelsegmente (z.B. 18a, 18b') wenigstens genähert Teile einer gemeinsamen Wendelbahn bilden. 6. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 4 oder 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass zumindest zwei Wendel segmente radial weiter innen sitzen als alle übrigen und dass diese inneren Wendel segmente wenigstens genähert Teile einer zweiten gemeinsamen Wendelbahn bilden. 7. Vorrichtung wenigstens nach Anspruch 5 oder 6, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass zumindest eine Wendelbahn sich in Axialrichtung erweitert, z.B. nach Art einer Konus spirale 8. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass bei übereinander angeordneten Rührwerkzeugen (16, 16', 16") ein oberer Radial arm (z.B. 20a) zu dem darunter benachbarten Radialarm (z.B. 20a') parallel steht. 9. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass bei übereinander angeordneten Rührwerkzeugen (16, 16t, 16") ein oberer Radial arm (z.B. 20b) zu dem darunter benachbarten Radialarm (z.B. 20b') einen spitz- oder rechtwinkeligen Azimut (g) einschliesst. 10. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der bzw. jeder Radialarm (20) strömungsgünstig gestaltet ist, d.h. mit minimalem Strömungswiderstand in Umlaufrichtung des Rührwerks (16). 11. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass der bzw. jeder Radialarm (20) als Rührelement ausgebildet ist, insbesondere als Rührbalken, Winkelsegment (26), Faltprofilleiste (28) o.dgl. 12. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass am Radialarm (20) zusätzlich Segmente (30) von Balken-, Blatt- oder Schaufel rührern befestigt bzw. befestigbar sind, namentlich unter einem von den Bogensegmenten (18) abweichenden Anstellwinkel zur Rührwelle (14). 13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass in Umfangsrichtung benachbarte Radial rührelemente (26, 28) bzw. zusätzliche Segmente (30) ent weder gleichsinnig zur Rührwelle (14) oder abwechselnd gegensinnig zur Rührwelle (14) angestellt sind. 14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass bei übereinander angeord neten Rührwerkzeugen (16, 16', 16") jeweils benachbarte Radialrührelemente (26, 28) bzw. zusätzliche Segmente (30) entweder gleichsinnig zur Rührwelle (14) oder abwechselnd gegensinnig zur Rührwelle (14) angestellt sind. 15. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass das bzw. jedes Rührwerkzeug (16, 16', 16") mit wenigstens einem Strömungs brecher zusammenwirkt, z.B. einem im Behälter (10) fest an geordneten Leitblech (32), Abstreifer (34) o.dgl. 16. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, dass in den Behälter (10), vorzugsweise am Boden (12), eine zumindest mit dem untersten Rührwerkzeug (16") zusammenwirkende Verwirbelungs einrichtung (36) eingebaut ist, bevorzugt ein Schnellauf Propellerrührer.

Inventors: STELZER, ERWIN
Applicants: STELZER RUHRTECHNIK GMBH
Application year: 1981
Main classification: B01F7
IPC codes: B01F7, A23G1, B01F15, A23G3