DE1202251B - Ruehrer fuer zaehe, im Rohr stroemende Fluessigkeiten - Google Patents

Description

• Rührer für zähe, im Rohr strömende Flüssigkeiten Will man, z. B. bei Polymerisationen oder ähnlichen Reaktionen, laminar strömende Flüssigkeiten, wie Lösungen, Dispersionen oder Schmelzen, für eine ganz bestimmte Zeit einer Behandlung unterziehen (d. h. zwecks Reaktion einer Temperatur, einem Druck, einer Bestrahlung usw. aussetzen), so stößt man auf Schwierigkeiten hinsichtlich gleicher Behandlungsdauer aller Stoffteilchen. In einem von den Medien durchströmten Rohr herrschen nämlich sehr verschieden große Geschwindigkeiten vor, die sich z. B. im runden Rohr über den Querschnitt parabolisch verteilen. Die höchste Geschwindigkeit liegt in der Mitte und ist doppelt so hoch wie die mittlere, aus der Menge pro Zeiteinheit und Strömungsquerschnitt berechnete.
• Angestrebt wird jedoch eine über den Querschnitt möglichst gleichmäßige Geschwindigkeit in Richtung des Stromes und damit eine möglichst einheitliche Verweilzeit, d. h. eine schmale Verweilzeitverteilung über dem Querschnitt. Zu dieser einen für die richtige Stoffbehandlung wichtigen Forderung kommt meist eine zweite hinzu, nämlich die nach einer gleichzeitigen Vermischung der Stoffteile quer zur Strömungsrichtung, da ja oft Wärme von außen nach innen oder umgekehrt konvektiv zu übertragen ist oder die Stoffteile in möglichst schnellem Wechsel an eine freie Oberfläche gebracht werden sollen, etwa um Dämpfe abzugeben.
• Zweck der Erfindung ist es, die im Rohr kontinuierlich strömenden Stoffe so zu führen oder zu bewegen, daß a) die Geschwindigkeiten der Stoffteilchen in axialer Richtung möglichst gleich groß, d. h. nur im Sinne dieses Ausgleichs beeinflußt werden, b) die Stoffteilchen quer zur Strömungsrichtung sich möglichst lebhaft untereinander mischen.
• Zur Erfüllung dieser Aufgabe wurde gefunden, daß ein ausschließlich quer zur Achse den Stoff treibender, also in axialer Richtung nicht fördernder, nur aus achsparallelen Drähten oder Stangen bestehender Rührer den obengenannten Forderungen weitgehend gerecht wird. Erfindungsgemäß sind die Drähte oder dünnen Stangen des Rührers sowohl kreisförmig in unmittelbarer Nähe der Rohrwand als auch in mehreren nach innen gewinkelten, den äußeren Kreis sekantierenden Ebenen verlegt.
• In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes schematisch dargestellt.
• Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch ein Rohr mit einem Käfigrührer, Fig.2 einen Querschnitt durch den Käfigrührer.
• Die kreisförmig angeordneten Drähte 1 des Rührers, die zwischen Rührerplatten 2 befestigt sind, beeinflussen bei der Rotation dieses »Käfig«-Rührers die wandnahen Schichten des Arbeitsgutes offenbar im Sinne einer Vergrößerung ihrer Strömungsgeschwindigkeit; das kann rheologisch etwa durch eine örtlich verminderte Stoffzähigkeit bedingt sein, oder es werden örtlich neue Geschwindigkeitskomponenten erzeugt. Die in nach innen gewinkelten Ebenen E1 bis E4 verlegten Drähte 3 erzeugen eine quer zur Rotationsachse gerichtete Stoffströmung.
• Die Drähte oder Stangen des Rührers haben zweckmäßig einen Durchmesser von höchstens 3 °/o der lichten Weite des Rohrstückes 4. Im ausfließenden Strom 5 vorgenommene Messungen der zeitlichen Veränderung der Konzentration eines vorher in die zuströmende Flüssigkeit eingespritzten Indikators 6 zeigen, daß der Rührer das parabolische Geschwindigkeitsprofil der unbeeinflußten Substanz sehr weitgehend abflacht. Es entsteht durch seine Wirkung eine nahezu pfropfenartige Strömung. Die Rührerplatten 2 sind mit Bohrungen 7 versehen.
• Es ist bekannt, die Grenzschicht turbulent strömender, leichtflüssiger Stoffe (Wasser) durch einen die Wand eines Rührgefäßes abstreichenden Stahldraht sehr dünn zu halten (wenige Zehntelmillimeter) und so die Wärmeübertragung zu verbessern (vgl.
• E. Schmidt, Chem. Ing. Technik, 28 [1956], 3, S. 175 bis 180).
• Erfindungsgemäß handelt es sich dagegen um die Beeinflussung der Verweilzeitverteilung einer im Rohr laminar strömenden hochzähen (q = 1500 P) Flüssigkeit. Dies geschieht durch eine Veränderung oder Lenkung örtlicher Geschwindigkeitskomponenten, gegebenenfalls unter Ausnutzung rheologischer Guteigenschaften. Die hierbei auftretenden Grenzschichten sind wenigstens zehnmal so dick wie in jenem anderen Fall und spielen daher nicht die dort entscheidend wichtige Rolle.

Claims (1)

1. Patentanspruch: In einem Rohrstück konzentrisch eingebauter rotierender Rührer für zähe Flüssigkeiten aus parallel zur Rotationsachse angeordneten Dräh- ten, Stangen od. dgl., dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl dieser Drähte, Stangen od. dgl. kreisförmig in unmittelbarer Nähe der Rohrwand und zusätzlich Drähte, Stangen od. dgl. in mindestens einer nach innen gewinkelten, den äußeren Drähtekreis sekantierenden Ebene (E,, E2, E, E4) angeordnet sind.