Flügel für ein rotierendes Misch- und Rührwerkzeug

Abstract

 Es wird ein Flügel für ein rotierendes Misch- und Rührwerkzeug angegeben, der hinsichtlich des Verschleißes optimiert ist. Dies wird durch eine Gestaltung erreicht, die den Forderungen δF/δ= konstant und δF/δϕ = konstant für alle Flächenpunkte genügt.

Beschreibung

[0001] Um eine Drehachse umlaufende Misch- und Rührwerkzeuge, insbesondere für Mischer und Rührer der chemischen Verfahrenstechnik, wurden in ihrer Formgebung bislang ausschließlich nach bestimmten Einflüssen, die sie auf das zu behandelnde Gut ausüben sollen, festgelegt. So sind bereits Mischwerkzeuge bekannt, die im das zu behandelnde Gut aufnehmenden Behälter bestimmte gewünschte Strömungsverhältnisse erzeugen. Andere bekannte Mischwerkzeuge und ihr zugehöriger Antrieb sind derart dimensioniert, daß an allen Stellen, an denen das zu behandelnde Gut und das Mischwerkzeug aufeinanderprallen, gleiche Aufprallgeschwindigkeiten herrschen.

[0002] Jedes Mischwerkzeug ist Verschleiß unterworfen, hervorgerufen durch Abrieb. Dem hat man in der Vergangenheit durch Auswahl geeigneter Materialien oder durch Auflagen aus abriebfesten Materialien an den besonders gefährdeten Stellen des Mischwerkzeug zu begegnen versucht. Beides ist vom technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkt unbefriedigend.

[0003] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Misch- oder Rührwerkzeug der eingangs genannten Art anzugeben, das im Betrieb an allen Stellen, an denen es mit dem zu behandelnden Gut in Berührung tritt, gleichmäßig verschleißt.

[0004] Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gelöst.

[0005] Die Erfindung sei anschließend in ihren allgemeinen Merkmalen näher erläutert.

[0006] Bezeichnet man die Fläche eines rotierenden Mischwerkzeugs, die mit zu behandelndem Gut in Berührung tritt, mit F, dann läßt sich diese Fläche in einem Zylinderkoordinatensystem als F = F (r ϕ, _z) darstellen, wobei r der Abstand eines bestimmten Flächenpunktes zur Umlaufachse, der Winkel zwischen der axialen Projektion dieses Punktes auf eine Radialebene und einem radial verlaufenden Bezugsstrahl und z die Höhe des Punktes gegenüber einer Radialbezugsebene ist. F ist eine zunächst beliebige Funktion von r , ϕ und z.

[0007] Ein Misch- oder Rührwerkzeug nach der vorliegenden Erfindung hat eine solche Flächenkrümmung, daß die partiellen Ableitungen der-Flächenfunktion nach der in Rotationsachsrichtung z verlaufenden Koordinate und nach der Koordinate ϕ konstant, d.h. unabhängig von r, ϕ und z sind, oder anders ausgedrückt

und

sind in jedem Punkt des Misch- oder Rührwerkzeugs gleich groß, wobei freilich

sich von

unterscheiden kann.

[0008] Es gibt bei einem so dimensionierten Mischwerkzeug keinen Punkt, der einem besonders hohen Verschleiß unterworfen wäre.

[0009] Die genannten Bedingungen erfüllen eine unendlich große Anzahl von Mischwerkzeugen, da die Flächenkrümmung immer noch unabhängig von der Koordinate r ist. Damit steht ein Parameter zur freien Disposition, der es erlaubt, das Mischwerkzeug außerdem auch noch hinsichtlich anderer Anforderungen zu dimensionieren, beispielsweise um bestimmte gewünschte Strömungsverhältnisse in dem in einem Behälter befindlichen Mischgut zu erzeugen.

[0010] In den Zeichnungen ist schematisch ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Mischwerkzeuges dargestellt. Fig. 1 zeigt dieses in perspeltivischer Darstellung, während Fig. 2 die geometrische Gestalt von oberer bzw. unterer Begrenzungslinie eines Mischflügels des Mischwerkzeugs nach Fig. 1 zeigt.

[0011] Das Mischwerkzeug nach Fig. 1 ist dazu bestimmt, in einem Mischbehälter befindliches Mischgut derart in Bewegung zu setzen, daß die parallel zur Umlaufachse des Mischwerkzeugs verlaufenden Komponenten der Mischgutbewegung über den Radius gesehen konstant sind. Darüber hinaus soll die Verschleißbeanspruchung des Mischwerkzeugs in Erfüllung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe an allen Stellen gleich groß sein.

[0012] Das dargestellte Mischwerkzeug weist zwei Mischflügel 1 auf. Diese Mischflügel sind an einer Nabe 2 befestigt, deren Radius r₀ ist. Die Aufprallflächen 3 der Mischflügel sind gegen die Horizontale derart geneigt, daß bei Umlauf des Mischwerkzeugs in Richtung des Pfeiles A im Mischgut eine Bewegungskomponente parallel zur Umlaufachse erzeugt wird, die nach oben gerichtet ist.

[0013] Die obere und die untere Begrenzungslinie B jeder Aufprallfläche 3 ist gemäß Fig. 2 durch eine Kreisevolvente definiert, deren Anfang auf der Nabe 2 mit dem Radius r₀ liegt. Die Verschraubungslinie ist in Fig. 1 mit C bezeichnet.

[0014] Je nach Wunsch und Verwendungszweck kann die Evolventenlinie auch in entgegengesetzter Richtung gekrümmt sein und/oder kann die Verschraubungsrichtung auch umgekehrt sein. Es werden in jedem Fall die zuvor genannten zwei Forderungen an die Eigenschaften des Mischwerkzeugs erfüllt.

Ansprüche

Flügel für ein rotierendes Misch- und Rührwerkzeug, dessen mit dem zu behandelnden Gut in Berührung tretende Flügelfläche durch die Zylinderkoordinaten γ,ϕ und

bestimmt ist, mit γ= Abstand eines Flächenpunktes von der Rotationsachse, ϕ= Winkel zwischen einem den Flächenpunkt schneidenden Radius und einem Bezugsradius und

= Abstand zwischen dem Flächenpunkt und einer radialen Bezugsebene, dadurch gekennzeichnet, daß die partiellen Ableitungen der Flügelfläche F für alle Flächenpunkte den Bedingungen

= konstant und

= konstant genügen.

Zeichnung