Was ist ein Rührwerk?
Rührwerke sind Maschinen, die Stoffe mischen, um einen bestimmten Zweck zu erreichen. Rührwerke übertragen die Rotationsenergie des Motors in den Tank. Die Energie wird hauptsächlich für den Austrag verwendet, der eine zirkulierende Strömung im Tank erzeugt, und für die Scherung, die eine lokale Scherkraft ausübt.
Die Rührwerksflügel sind das wichtigste Bauteil der Rührwerke. Die optimale Rührflügelgeometrie hängt davon ab, ob die Dosierung oder die Scherwirkung im Vordergrund steht und wie zähflüssig das Material ist. Typische Rührwerksflügel sind Propellerflügel, Turbinenflügel, Ankerflügel, Paddelflügel und Bandflügel.
Anwendung von Rührwerken
Rührwerke werden in der Industrie zum Mischen von Stoffen eingesetzt. In relativ großen Anlagen ist das Fassungsvermögen der Rührbehälter groß und der Zeitbedarf für das Rühren entsprechend hoch. Kleinere Rührwerke hingegen lassen sich leicht einsetzen, z. B. vom Labor in die Fabrikhalle, und können in kurzer Zeit gerührt werden.
Die meisten kleinen Rührwerke werden in Rührbehältern mit einem Fassungsvermögen von 20 bis 3000 Litern eingesetzt, und die Größe der Rührflügel wird entsprechend dem Fassungsvermögen eingestellt. Große Rührwerke werden in Fabriken eingesetzt und haben ein Fassungsvermögen von 10 000 Litern oder mehr. Daher ist es notwendig, Möglichkeiten zu finden, Rührwerke in mehr als einem Rührwerksbehälter zu installieren und Rührwerke zu verwenden, die effizient arbeiten können.
Funktionsweise der Rührwerke
Zustand der Materie in Rührwerken
Für die Durchmischung in einem Behälter sind Diffusion und Konvektion notwendig. Diffusion beschreibt das Phänomen der spontanen, detaillierten und gleichmäßigen Durchmischung durch Molekularbewegung. Konvektion hingegen beschreibt das Phänomen, dass verschiedene Stoffe in einem Tank gestreckt oder in verschiedene Teile aufgeteilt werden und sich die Stoffe, als großen Raum betrachtet, im gesamten Raum verteilen.
Rührwerke Rührwerksphänomen
Angenommen, in einem Tank befinden sich zwei verschiedene Flüssigkeiten in zwei Schichten. Wenn sich die Rührwerke unter der Kraft des Motors drehen, zwingen sie die Flüssigkeiten zunächst zu einer feinen Dispersion. Dies ist vergleichbar mit dem Schütteln eines Verbandes vor dem Gebrauch.
Je nach Form der Rührflügel strömt die Flüssigkeit, die mit den Rührflügeln in Berührung kommt, nach oben, unten, links und rechts, was zu einem spezifischen Verhalten der Rührflügel führt. Schaufelblätter haben beispielsweise eine schräge Form, die es ihnen ermöglicht, mehr Strömung in vertikaler Richtung zu erzeugen. Bei Turbinenschaufeln hingegen sind die Schaufeln auf Scheiben montiert, die mit hoher Geschwindigkeit im Behälter rotieren und hohe Scherkräfte erzeugen.
Antrieb des Rührwerks
Die Kraft wird durch die Drehung des Motors auf die Welle übertragen. Ist daran ein Untersetzungsgetriebe angebracht, erhöhen sich Untersetzung und Drehmoment entsprechend dem Untersetzungsgetriebe. Die Wellenabdichtungsvorrichtung ermöglicht es außerdem, den Tank abzudichten, ohne die Rotation zu stören. Als Wellendichtungen werden im Allgemeinen Stopfbuchspackungen oder Gleitringdichtungen verwendet.
Arten von Rührwerken
Zusammensetzung der Rührwerke
Rührwerke werden in vielen Industriezweigen eingesetzt, von der Erdölraffination über petrochemische Anlagen bis hin zu Kosmetika und Lebensmitteln. Aufgrund ihres einfachen und kostengünstigen Aufbaus, einschließlich des Einbaus der Rührflügel, werden sie in einer Vielzahl von Industrien eingesetzt.
Die Rührwerke bestehen aus einer einfachen Struktur: einem Rührwerksbehälter, in dem sich die Rohstoffe befinden, den Rührflügeln, einem Motor zum Drehen der Flügel und einer Welle, die die Kraft auf die Rührflügel überträgt.
Typ des Rührwerksbehälters
Rührwerke lassen sich je nach dem Teil der oben beschriebenen Struktur, in den die Rohstoffe eingeleitet werden, in drei Typen unterteilen: Tankanlagen, Rohrleitungsanlagen und sonstige Anlagen. Zu den Tankanlagen gehören die Einweg-Rotationsanlagen, die Reversieranlagen und die Vertikalanlagen. Der einseitig drehende Typ kann weiter in vertikale, untere, horizontale und tragbare Typen unterteilt werden.
Einzelheiten zum einseitig drehenden Typ
Der vertikale Typ des einseitig drehenden Typs kann auch nach der Einbaulage und dem Winkel der Rührflügel unterteilt werden. Man unterscheidet zwischen zentriertem/vertikalem Einbau, exzentrischem/vertikalem Einbau und exzentrischem/gekipptem Einbau der Rührflügel.
Auch bei der horizontalen Ausführung des Einweg-Rührwerks gibt es zwei Arten: den horizontalen und den geneigten Einbau der Schaufeln an der Behälterwand des Rührbehälters, und in beiden Fällen werden die Rührschaufeln häufig am Boden des Behälters eingebaut. Horizontale Rührflügel werden im Allgemeinen vor allem in Lager- und Mischtanks eingesetzt. Sie sorgen für die Umwälzung der Flüssigkeit, die vom Boden des Tanks einströmt, und ermöglichen eine gleichmäßige Konzentration und Temperatur.
Weitere Informationen über Rührwerke
Arten von Rührflügeln
Rührwerke, die für Stoffe mit niedriger Viskosität eingesetzt werden, sind Propeller-, Turbinen- und Paddelschaufeln. Im hochviskosen Bereich werden dagegen Anker- und Bandschaufeln eingesetzt. Sie werden zur Homogenisierung von hochviskosen Flüssigkeiten und zum Wärmeaustausch eingesetzt.
Rührflügel im niedrigen Viskositätsbereich
Propellerschaufeln sind übliche Rührwerksschaufeln, die in ihrer Form den Hubschrauberpropellern ähneln. Turbinenschaufeln sind Scheiben mit Schaufeln und haben eine hohe Scherkraft, wodurch sie sich für die Tröpfchenverfeinerung und die Gas-Flüssigkeits-Dispersion eignen. Paddelschaufeln haben eine Form, die einem Schiffsruder ähnelt, und werden aufgrund ihrer Einfachheit häufig als Material zur Gewinnung grundlegender Rührdaten verwendet.
Rührblätter, die im Hochviskositätsbereich verwendet werden
Ankerschaufeln sind wie ein Schiffsanker geformt und haben den Nachteil, dass es schwierig ist, eine Strömung in axialer Richtung zu erzeugen. Rippenschaufeln haben eine komplexere Struktur, die eine axiale Strömung ermöglicht.