DE29821742U1 - Rührer - Google Patents

Description

G 73CO 98

Beschreibung

Rührer

&iacgr;&ogr; Die Erfindung betrifft einen Rührer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Es sind allgemein Rührer als Mischwerkzeuge zum Einsetzen in eine Antriebsmaschine mit einem die Drehachse bildenden Schaft bekannt, der mit einem ersten, antriebsseitigen Ende in eine Aufnahmehalterung der Antriebsmaschine einsetzbar ist und der am anderen Ende einen Rührkörper aufweist.

Solche Rührkörper sind in unterschiedlichen Ausführungen bekannt. Bei einer allgemein bekannten Ausführungsform eines Rührkörpers ist dieser aus einem kreisrunden, ebenen Blechteil dergestalt hergestellt, daß Blechteilbereiche aufgebogen und mit entgegen der Drehrichtung liegenden Anströmkanten schräg angestellt sind. Mit solchen einfachen Rührkörpern ist nur ein wenig effektiver Rühr- und Mischvorgang erzielbar.

Weiter sind Rührkörper in der Art von Wendeln oder in der Art von gewundenen Rührkörben allgemein bekannt.

Weiter sind Rührkörper mit beabstandeten, schräg angestellten Rührflügeln bekannt (US-PS 4 147 437; US-PS 4 519 715; US-PS 4 601 583), wobei diese Rührflügel komplizierte Umfangskanten und Flächengeometrien aufweisen und mit einem Zentralteil verbunden sind. Solche Rührkörper sind

in der Herstellung aufwendig und insbesondere für eine preisgünstige Serienherstellung wenig geeignet.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen einfach herstellbaren Rührer zu schaffen, mit dem gute Rühr- und Mischergebnisse erzielbar sind.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Gemäß Anspruch 1 ist der Rührkörper aus einem kreisrunden Blechteil mit bestimmtem Nennradius und konstanter Dicke mit kreisausschnittförmi- gen Segmenten und dazwischenliegenden, etwa radial verlaufenden Schlitzen als Stanzteil hergestellt. Die Segmentflächen sind durch Prägen gekrümmt und sind zudem mit in Drehrichtung liegenden Anströmkanten und entgegen der Drehrichtung liegenden Abströmkanten jeweils schräg angestellt.

Die etwa radial verlaufenden Schlitze zwischen den Segmenten beginnen beim Stanzteil etwa im Bereich des zentralen Schaftfußpunkts und verlaufen gegenüber der Radiusrichtung entgegen der Drehrichtung jeweils leicht gekrümmt. Aufgrund dieser Krümmung laufen jeweils die abströmseitigen Segmentflächenbereiche nach außen hin spitz zu. Ein Schlitz wird dabei jeweils durch eine Abströmkante eines ersten Segments und durch eine Anströmkante eines benachbarten zweiten Segments begrenzt, wobei sich zudem die Schlitzbreite im Verlauf der Schlitzlänge ändert.

Die geeignete Anzahl der Segmente liegt zwischen vier und acht, eine bevorzugte Anzahl der Segmente beträgt sechs.

Die Segmentflächen weisen bezüglich der axialen Mischgutabströmrichtung eine konvexe Krümmung auf, wobei die gekrümmten Segmentflächen jeweils gegenüber der Stanzteilebene (entsprechend einer Querebene durch

den Schaftfußpunkt) mit einem Verkröpfungswinkel in Drehrichtung verdreht liegen.

Vorteilhaft wird hier eine Rührkörpergeometrie für ein besonders effektives Rühr- und Mischergebnis zur Verfügung gestellt, die aus einem Blech konstanter Dicke, also ohne eine Profilierung in der Materialdicke erreicht wird. Dadurch ist eine preisgünstige Serienfertigung möglich.

Besonders vorteilhaft tragen die abströmseitig, spitz nach außen zulaufenden Segmentflächenbereiche und die Krümmung der Segmentflächen für eine Beschleunigung des Rührguts in Axial- und Radialrichtung zu einem verbesserten Rühr- und Mischergebnis bei. Im wesentlichen beruht der hervorragende Mischeffekt des Rührers auf der axialen Beschleunigung des weitgehend radial angesaugten Rührguts bei relativen Strömungsgeschwindigkeiten an der Anströmkante, die bei entsprechenden Dimensionierungen, bevorzugt in der Größenordnung von 300 bis 400 m/min, liegen sollen.

In einer weiteren Konkretisierung der Rührkörpergeometrie nach Anspruch 2 wird vorgeschlagen, daß die Krümmung eines Schlitzes und die Schlitzbreite bezogen auf das ebene Stanzteil dergestalt bestimmt sind, daß die schlitzbegrenzende Abströmkante einen Abströmkanten-Kreisbogen eines Kreises darstellt. Dabei ist der Abströmkanten-Radius kleiner als der Nennradius. Der Mittelpunkt des Abströmkanten-Kreises liegt auf dem Schnittpunkt zweier geometrischer Orte. Ein solcher geometrischer Ort ist ein Kreis in der Stanzebene um das Rührkörperzentrum mit einem Radius von 0,8 bis 1,0 des Nennradius. Der zweite geometrische Ort ist ein Radiusstrahl, der sich in einem Kreissegment von ±10° um die Radiusrichtung des entgegen der Drehrichtung liegenden nächsten Schlitzes befindet.

Die Krümmung des Schlitzes und die Schlitzbreite sind weiter dadurch bestimmt, daß die zugeordnete, schlitzbegrenzende Anströmkante einen Anströmkanten-Kreisbogen eines Kreises darstellt, dessen Anströmkanten-Radius größer als der Nennradius ist. Der Kreisfußpunkt bzw. der Mittelpunkt dieses Kreises liegt auch hier auf dem Schnittpunkt zweier geometrischer Orte. Ein solcher geometrischer Ort ist durch einen Kreis um das Rührkörperzentrum bestimmt mit einem Radius, der um den Faktor 1,2 bis 1,6 größer als der Nennradius ist. Der zweite geometrische Ort ist ein vom Rührkörperzentrum ausgehender Radiusstrahl, der entgegen der Drehrichtung um 10° bis 20° gegenüber etwa der Radiusrichtung des entgegen der Drehrichtung liegenden nächsten Schlitzes versetzt ist.

Bei einer solchen Formgebung der Anströmkanten und Abströmkanten mit zugeordneter Schlitzform wird das Rühr- und Mischergebnis weiter optimiert.

Mit den Merkmalen des Anspruchs 3 ist eine weiter konkretisierte Ausbildung der konvexen Krümmung der Segmentflächen angegeben. Dabei weisen die Segmentflächen bezüglich der axialen Mischgutabströmung eine konvexe Krümmung mit einem Krümmungsradius von 0,4 bis 1,4 des Nennradius auf. Zudem sind die gekrümmten Segmentflächen jeweils gegenüber der Stanzteilebene (entsprechend einer Querebene durch den Schaftfußpunkt) mit einem Verkröpfungswinkel von 10° bis 40°, vorzugsweise von 30° bis 35° verdreht.

Auch bei einer solchen konkreten Krümmungsausbildung und Verkröpfung wird das Rühr- und Mischergebnis zusätzlich optimiert.

Zudem sollen gemäß Anspruch 4 die Anströmkanten am Außenumfang etwa über der Stanzteilebene liegen, mit einem Winkel der Krümmungs-

tangente an diesem Ort bezüglich einer entsprechenden Parallelebene zur Stanzteilebene von 0° bis 5°.

Auch mit dieser konkreten Ausbildung wird das Rühr- und Mischergebnis optimiert, wobei durch die angegebene Lage der Krümmungstangente eine ungünstige Drallbildung im Bereich der Anströmkanten verhindert wird.

Mit Anspruch 5 ist eine Abrundung zwischen den Außenumfangskanten der Segmente und den jeweiligen Anströmkanten oder Abströmkanten vorgeschlagen, die insbesondere einem Gefäßschutz des Rühr- und Mischgefäßes dient.

Besonders gute Rühr- und Mischergebnisse werden nach Anspruch 6 mit einer Umfangsgeschwindigkeit des Rührkörpers von 300 bis 400 m/min, vorzugsweise von etwa 370 m/min erreicht. Dies entspricht beispielsweise einem gut handhabbaren Rührer mit einem Nennradius des Rührkörpers von 60 mm bei einer mit gängigen Antriebsmaschinen gut realisierbaren Antriebsdrehzahl von 1000 l/min.

Anhand einer Zeichnung wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Draufsicht auf ein ebenes Stanzteil eines Rührkörpers,

Fig. 2 eine Seitenansicht auf einen fertig geprägten Rührkörper, und Fig. 3 eine Draufsicht auf den fertigen Rührkörper nach Fig. 2.

In Fig. 1 ist ein Rührkörper 1 in einem Zwischenherstellzustand als Stanzteil 2 dargestellt. Dieses Stanzteil ist ein kreisrundes, ebenes Blechteil mit

konstanter Dicke und einem Nennradius Rl. Durch etwa radial, jedoch leicht in Drehrichtung 5 gekrümmte sechs Schlitze, von denen zwei benachbarte Schlitze mit den Bezugszeichen 3 und 4 versehen sind, wird das Stanzteil 2 in sechs Segmente aufgeteilt, von denen zwei benachbarte Segmente mit den Bezugszeichen 6 und 7 bezeichnet sind.

Die Schlitze 3, 4 beginnen jeweils in der Nähe des Rührkörperzentrums 8, welches auch dem Schaftfußpunkt eines dort angeschlossenen Schaftes 9 entspricht.

In der dargestellten konkreten Ausführungsform beträgt der Nennradius Rl 60 mm. Die Schlitze 3, 4 beginnen jeweils an der radial inneren Seite mit einer anfänglichen Schlitzbreite 10 von 7 mm, wobei die Schlitzbreite nach radial außen abnimmt.

Ein Schlitz 3, 4 wird jeweils begrenzt durch eine (bezogen auf die Drehrichtung 5) ausgebildete Anströmkante 11 und eine Abströmkante 12, wobei die jeweiligen Kanten kreisbogenförmig ausgebildet sind.

Dabei ist die jeweilige Anströmkante 11 als Anströmkanten-Kreisbogen so gebildet, daß der zugehörige Anströmkanten-Radius 13 größer als der Nennradius Rl ist (hier ca. um den Faktor 1,3 größer als Rl). Der Mittelpunkt dieses Kreisbogens bzw. der Fußpunkt 14 des Radius 13 liegt einerseits auf einem Kreis R2, um das Rührkörperzentrum 8 und zugleich auf dem Schnittpunkt mit einem vom Rührkörperzentrum 8 ausgehenden Radiusstrahl 15. Dieser Radiusstrahl 15 ist entgegen der Drehrichtung 5 etwa um 10° bis 20° (hier etwa 15°; Bezugszeichen 16) gegenüber der Radiusrichtung 17 versetzt, wobei die Radiusrichtung 17 dem entgegen der Drehrichtung 5 durch die Anströmkante 11 begrenzten Schlitz 3 folgenden nächsten Schlitz 4 zugeordnet ist.

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Die Abströmkante 12 mit ihrem Abströmkanten-Kreisbogen ist bestimmt durch einen Abströmkanten-Radius 18, der kleiner als der Nennradius Rl ist (hier etwa um den Faktor 0,8 kleiner als der Nennradius Rl). Der Mittelpunkt dieses Abströmkanten-Kreisbogens entsprechend dem Fußpunkt 19 des Abströmkanten-Radius 18 liegt auf einem Kreis R3 mit einem Radius von 0,8 bis 1,0 des Nennradius (hier ca. 0,9). Weiter liegt der Fußpunkt 19 auf dem Schnittpunkt mit der Radiusrichtung 20 (bzw. allgemein in einem Kreissegment von ± 10° um diese Radiusrichtung 20) des entgegen der Drehrichtung 5 dem Schlitz 4 mit der Abströmkante 12 folgenden Schlitz &iacgr;&ogr; 21.

In den Fig. 2 und 3 ist bereits der fertige Rührkörper 1 dargestellt, der durch Prägen aus dem Stanzteil nach Fig. 1 entweder in zwei aufeinanderfolgenden Verfahrensschritten oder in einem einzigen Stanz- und Präge-Vorgang erfolgt.

Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß die Segmentflächen der einzelnen Segmente 6, 7 bezüglich der axialen Mischgutabströmrichtung 22 eine konvexe Krümmung 23 aufweisen. Der zugehörige Krümmungsradius 24 an der jeweiligen Umfangskante 25 des Rührkörpers 1 entspricht in seiner Länge etwa 0,4 bis 1,4 des Nennradius Rl (hier ca. 0,8). Die gekrümmten Segmente 6, 7 haben dabei jeweils gegenüber der Stanzteilebene 26 einen Verkröpfungswinkel von 10° bis 40°, vorzugsweise von 30° bis 35°, der hier durch den Abstand 27 gegenüber einer Zentralebene 28 angegeben ist, wodurch der Fußpunkt 29 des Krümmungsradius 24 definiert ist.

Die Verkröpfung ist dabei so vorgenommen, daß die jeweiligen Anströmkanten 11 am Außenumfang des Rührkörpers 1 etwas über die Stanzteilebene 26 angehoben sind (Abstand 30). Die jeweilige Krümmungstangente 31 an einem solchen Ort 32 liegt dabei bezüglich einer Parallelebene 33 zur Stanzteilebene 26 in einem Winkel von 0° bis 5°, so daß die Krümmung

in Drehrichtung 5 für das Mischgut offen ist und keine Drallbildungen an diesen Orten 32 erfolgen können.

Wie aus Fig. 2 weiter ersichtlich, verlaufen durch die spezielle Formgebung die abströmseitigen Segmentflächenbereiche 34 nach außen spitz zu und sind gegenüber der Stanzebene 26 relativ weit in Richtung der axialen Mischgutabströmrichtung 22 gezogen (Abstand 35).

Der Übergang zwischen den jeweiligen Umfangskanten 25 der Segmente &iacgr;&ogr; und den Anströmkanten 11 oder Abströmkanten 12 ist jeweils abgerundet (Radien 36, 37), wobei der Radius 36 im Bereich der Anströmkanten 11 größer als der Radius 37 im Bereich der Abströmkanten 12 gewählt ist.

Claims (6)

G 73CO 98 Ansprüche

1. Rührer als Mischwerkzeug zum Einsetzen in eine Antriebsmaschine,

mit einem die Drehachse bildenden Schaft (9), der mit einem ersten, antriebsseitigen Ende in eine Aufnahmehalterung der Antriebsmaschine einsetzbar ist und der am anderen Ende einen kreisförmigen Rührkörper (1) aufweist, in dessen Zentrum (8) der Schaft (9) an einem Schaftfußpunkt angeschlossen ist,

dadurch gekennzeichnet,

daß der Rührkörper (1) aus einem kreisrunden Blechteil mit bestimmtem Nennradius (Rl) und konstanter Dicke mit kreisausschnittförmigen Segmenten (6, 7) und dazwischenliegenden, etwa radial verlaufenden Schlitzen (3, 4, 21) als Stanzteil (2) hergestellt ist und die Segmentflächen durch Prägen gekrümmt (Krümmung 23) sind und mit in Drehrichtung (5) liegenden Anströmkanten (11) und entgegen der Drehrichtung (5) liegenden Abströmkanten (12) jeweils schräg angestellt sind,

daß beim Stanzteil (2) die etwa radial verlaufenden Schlitze (3, 4, 21) zwischen den Segmenten (6, 7) etwa im Bereich eines zentralen Schaftfußpunktes (8) beginnen und gegenüber der zugeordneten Radiusrichtung (17, 20) entgegen der Drehrichtung (5) jeweils leicht gekrümmt verlaufen, so daß der abströmseitige Segmentflächenbereich (34) nach radial außen spitz zuläuft, wobei ein Schlitz (3, 4, 21) jeweils durch

eine Abströmkante (12] eines Segments (6) und durch eine Anströmkante (11) eines benachbarten Segments (7) begrenzt ist und sich die Schlitzbreite im Verlauf der Schlitzlänge ändert,

daß die Anzahl der Segmente (6, 7) zwischen vier und acht, vorzugsweise bei sechs liegt, und

daß die Segmentflächen bezüglich der axialen Mischgutabströmrichtung (22) eine konvexe Krümmung (23) aufweisen, wobei die gekrümmten Segmentflächen jeweils gegenüber der Stanzteilebene (26) entsprechend einer Querebene durch den Schaftfußpunkt (8) mit einem Verkröpfungswinkel (Abstand 27) in Drehrichtung (5) verdreht liegen.

2. Rührer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Krümmung eines Schlitzes (3, 4, 21) und die Schlitzbreite bezogen auf das ebene Stanzteil (2) dergestalt bestimmt sind, daß die schlitzbegrenzende Abströmkante (12) einen Abströmkanten-Kreisbogen eines Kreises darstellt, dessen Abströmkanten-Radius (18) kleiner als der Nennradius (Rl) ist und dessen Mittelpunkt (19) einerseits auf einem Kreis (R3) in der Stanzebene (26) um das Rührkörperzentrum (8) als geometrischen Ort liegt mit einem Radius von 0,8 bis 1,0 des Nennradius (Rl) und dessen Mittelpunkt (19) andererseits auf einem vom Rührkörperzentrum (8) ausgehenden Radiusstrahl (20) als geometrischem Ort liegt, der sich in einem Kreissegment von ± 10° um die Radiusrichtung (20) des entgegen der Drehrichtung (5) liegenden nächsten Schlitzes (21) befindet, und

daß die Krümmung des Schlitzes und die Schlitzbreite weiter dadurch bestimmt sind, daß die zugeordnete, schlitzbegrenzende Anströmkante

(11) einen Anströmkanten-Kreisbogen eines Kreises darstellt, dessen

Anströmkanten-Radius (13) größer als der Nennradius (Rl) ist und dessen Mittelpunkt (14) einerseits auf einem weiteren Kreis (R2) um das Rührkörperzentrum (8) als geometrischen Ort liegt mit einem Radius der um den Faktor 1,2 bis 1,6 größer als der Nennradius (Rl) ist und dessen Mittelpunkt (14) andererseits auf einem vom Rührkörperzentrum ausgehenden Radiusstrahl (12) als geometrischem Ort liegt, der entgegen der Drehrichtung (5) um 10° bis 20° (Versetzung 16) gegenüber der Radiusrichtung (17) des entgegen der Drehrichtung (5) liegenden nächsten Schlitzes (4) versetzt ist.

3. Rührer nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Segmentflächen bezüglich der axialen Mischgutabströmrichtung (22) eine konvexe Krümmung (23) aufweisen mit einem Krümmungsradius (24) von 0,4 bis 1,4 des Nennradius (Rl), wobei die gekrümmten Segmentflächen jeweils gegenüber der Stanzteilebene (26) entsprechend einer Querebene durch den Schaftfußpunkt (8) mit einem Verkröpfungswinkel von 10° bis 40°, vorzugsweise von 30° bis 35° (Abstand 27) verdreht liegen.

4. Rührer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anströmkanten (11) am Außenumfang (Ort 32) etwas über der Stanzteilebene (26) liegen, mit einem Winkel der Krürnmungstangente (31) an diesem Ort (32) bezüglich einer Parallelebene (33) zur Stanzteilebene (26) von 0° bis 5°.

5. Rührer nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Übergang zwischen den Umfangskanten (25) der Segmente (6, 7) und den Anströmkanten (11) oder Abströmkanten (12) abgerundet ist, vorzugsweise im Bereich der Anströmkanten mit einem Radius von etwa 5 mm und im Bereich der Abströmkanten mit einem Radius von

etwa 2,5 mm.

6. Rührer nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rührer mit einer Umfangsgeschwindigkeit des Rührkörpers (I] von 300 bis 400 m/min, vorzugsweise von etwa 370 m/min entsprechend einem Nennradius (Rl] von 60 mm und einer Antriebsdrehzahl von 1000 l/min antreibbar ist.