DE3245641A1 - Agitator device - Google Patents
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- B01F27/00—Mixers with rotary stirring devices in fixed receptacles; Kneaders
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Abstract
Description
RührvorrichtungStirrer
Beschreibung Die Erfindung betrifft eine Rührvorrichtung zum Mischen und/oder Dispergieren oder Homogenisieren von Stoffen gleichen oder unterschiedlichen Aggregatszustandes, insbesondere gasförmig/flüssig und flüssig/flüssig, bestehend aus zwei im Abstand angeordneten koaxialen Scheiben, von denen jede mit einer Mehrzahl von Durchgangsöffnungen versehen ist, denen zwischen den beiden Scheiben angeordnete Rührblätter zugeordnet sind. Description The invention relates to a stirring device for mixing and / or dispersing or homogenizing substances of the same or different types State of aggregation, in particular gaseous / liquid and liquid / liquid, consisting of two spaced apart coaxial disks, each of which has a plurality is provided by through openings, which are arranged between the two discs Stirring blades are assigned.
Eine Rührvorrichtung der vorgenannten Art ist bereits vorgeschlagen worden. Sie zeigt im praktischen Betrieb zufriedenstellende Ergebnisse hinsichtlich des Stofftransportes bezogen auf ihre spezifische Leistung, sie hat jedoch einen relativ kleinen Newton-Wert. Dies bedeutet, daß eine erforderliche spezifische Leistung nur bei sehr hohen Drehzahlen und damit sehr hohen Umfangsgeschwindigkeiten eingebracht werden kann, was mechanisch zu Problemen führen kann, beispielsweise zu einem überkritischen Lauf der Vorrichtung bei Verwendung von Titan als Werkstoff.A stirring device of the aforementioned type has already been proposed been. It shows satisfactory results in terms of practical operation of substance transport based on its specific performance, but it has one relatively small Newton value. This means that a specific power is required only introduced at very high speeds and therefore very high peripheral speeds which can lead to mechanical problems, for example to a supercritical one Run of the device when using titanium as a material.
Ferner führt z.B. bei biologischen Begasungsvorgängen, wie der Abwasserbelüftung oder der Fermentation in vielen Fällen die hohe Umfangsgeschwindigkeit zu Schädigungen an den Organismen und/oder zu einer nicht-erwünschten Flockenbildung.It also leads, for example, to biological fumigation processes such as wastewater aeration or the fermentation in many cases the high peripheral speed to damage on the organisms and / or to undesired flake formation.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der vorgenannten Nachteile, die eingangs genannte Rührvorrichtung derart weiterzubilden, daß insbesondere ihr Newton-Wert gegenüber den bisherigen Vorrichtungen erhöht wird.The invention is therefore based on the object, avoiding the the aforementioned disadvantages of developing the stirring device mentioned at the beginning in such a way that that in particular their Newton value is increased compared to the previous devices.
Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß auf der Außenseite wenigstens einer der beiden Scheiben, vorzugsweise aber auf beiden Scheiben, ebenfalls Rührblätter angeordnet sind.According to the invention this is achieved in that on the outside at least one of the two disks, but preferably on both Discs, stirring blades are also arranged.
Vorzugsweise ist jedes der auf den Außenseiten der Scheiben angeordneten Rührblätter einer, oder eine Gruppe von Durchgangsöffnungen der Scheiben zugeordnet, wobei die Rührblätter in Umlaufrichtung der Rührvorrichtung hinter den ihnen zugeordneten Durchgangsöffnungen der Scheiben angeordnet sind.Preferably, each is arranged on the outer sides of the disks Stirring blades assigned to one or a group of through openings of the discs, wherein the stirring blades in the direction of rotation of the stirring device behind their assigned Through openings of the discs are arranged.
Die Rührblätter verlaufen vorzugsweise radial und sie erstrecken sich vom Außenrand der Scheiben einwärts, z.B. über die Hälfte des Radius der Scheiben.The stirring blades are preferably radial and they extend from the outer edge of the panes inwards, e.g. over half the radius of the panes.
Die Rührblätter sind zweckmäßigerweise eben ausgebildet und stehen im wesentlichen senkrecht auf der Ebene der Scheiben, sie können aber auch gekrümmt ausgebildet und zur Ebene der Scheiben geneigt angeordnet sein. Ferner können auch die Rührblätter perforiert ausgebildet, d.h.The stirring blades are expediently flat and standing essentially perpendicular to the plane of the disks, but they can also be curved be formed and arranged inclined to the plane of the disks. Furthermore can also the stirring blades are perforated, i. e.
mit Durchgangsöffnungen versehen sein.be provided with through openings.
Die axiale Höhe der Rührblätter beträgt vorzugsweise etwa 20-40% der axialen Höhe der Vorrichtung, d.h. des axialen Abstandes der beiden Scheiben.The axial height of the stirring blades is preferably about 20-40% of the axial height of the device, i.e. the axial distance between the two discs.
Vorteilhafterweise sind die Durchgangsöffnungen z.B. kreisförmige Löcher, die in Form einer oder einer Mehrzahl von radialen Reihen angeordnet sind. Ferner können zweckmäßigerweise auch quer zu der oder den radialen Lochreihen weitere Löcher in den Scheiben ausgebildet sein. Die Löcher selbst können gleiche oder unterschiedliche Durchmesser aufweisen.The through openings are advantageously circular, for example Holes arranged in the form of one or a plurality of radial rows. Furthermore, further can expediently also transversely to the radial row or rows of holes Holes may be formed in the discs. The holes themselves can be the same or different Have diameter.
l Wenigstens ein Teil der zwischen den Scheiben angeordneten Rührblätter kann in einem spitzen Winkel zu den radial verlaufenden Lochreihen angeordnet sein, und diese Rührblätter können über den Außenrand der Scheiben überstehen. l At least some of the blades placed between the discs can be arranged at an acute angle to the radial rows of holes, and these stirring blades can protrude over the outer edge of the disks.
Die Rührvorrichtung ist zweckmäßigerweise ringförmig ausgebildet oder mit einem festen Kern versehen, um Toträume zu vermeiden, wobei die radiale Breite des Ringes etwa 40-60%, vorzugsweise etwa 50% des Halbmessers der Scheiben beträgt.The stirring device is expediently designed or ring-shaped provided with a solid core to avoid dead spaces, being the radial width of the ring is about 40-60%, preferably about 50% of the radius of the discs.
Die auf den Außenseiten der Scheiben angebrachten Rührblätter können rechteckig, aber auch sich konisch verjüngend ausgebildet sein.The stirring blades attached to the outside of the discs can rectangular, but also tapered conically.
Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung im einzelnen erläutert, in der Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf eine Rührvorrichtung zeigt.An example embodiment of the invention is provided below explained in detail with reference to the drawing, in FIG. 1 a schematic plan view points to a stirring device.
Fig. 2 zeigt schematisch einen Schnitt längs der Linie II-II von Fig. 1.Fig. 2 shows schematically a section along the line II-II of Fig. 1.
Fig. 3 und 4 zeigen schematisch die Strömung, d.h. den Verlauf eines Stromfadens in der Rührvorrichtung.Figures 3 and 4 show schematically the flow, i.e. the course of a Current filament in the agitator.
Fig. 1 zeigt in Draufsicht eine Rührvorrichtung 10, die aus zwei im Abstand voneinander angeordneten Scheiben besteht, die beispielsweise einen Durchmesser von 200cm und eine axiale Höhe von 80cm haben kann.Fig. 1 shows a plan view of a stirring device 10, which consists of two im There is spaced-apart disks, for example, a diameter of 200cm and an axial height of 80cm.
Die axiale Höhe der Vorrichtung liegt zweckmäßigerweise zwischen etwa 30-50%, z.B. 40% des Durchmessers der Vorrichtung. Die Drehzahl einer Rührvorrichtung dieser Größenordnung liegt z.B. zwischen 80 und 100 Umdrehungen/Minute, wobei selbstverständlich die Erfindung nicht auf Rührvorrichtungen dieser Abmessungen begrenzt ist.The axial height of the device is expediently between approximately 30-50%, e.g. 40% of the diameter of the device. The speed of a stirrer this order of magnitude is, for example, between 80 and 100 revolutions / minute, whereby of course the invention is not limited to stirring devices of these dimensions.
Zwischen den beiden in axialem Abstand voneinander angeordneten Scheiben 12 und 14 sind Rührblätter 16 und Rührblätter 18 angeordnet und geeignet mit den Scheiben verbunden, z.B. verschweißt. Die Rührblätter 16, die in Fig. 1 nicht sichtbar sind, in Fig. 2 jedoch dargestellt sind, verlaufen z.B. radial vom äußeren Rand der Scheiben einwärts und sie sind in regelmäßigen Winkelabständen angeordnet, z.B. sechs Rührblätter 16 in Winkelabständen von 600. Zwischen diesen Rührblättern 16 sind Rührblätter 18 angeordnet, die in Fig. 1 gestrichelt dargestellt sind und die zum Teil über den äußeren Rand der Scheiben überstehen.Between the two axially spaced discs 12 and 14 stirring blades 16 and stirring blades 18 are arranged and suitable with the Panes connected, e.g. welded. The stirring blades 16, which are not visible in FIG. 1 but are shown in Fig. 2, for example, extend radially from the outer edge of the disks inwards and they are arranged at regular angular intervals, e.g. six agitator blades 16 at an angular distance of 600. Between these agitator blades 16 are stirring blades 18 arranged, shown in phantom in FIG and some of which protrude beyond the outer edge of the panes.
Die Rührblätter 18 können quer zur radialen Richtung angeordnet sein, wie in Fig. 1 bei 19 gezeigt ist, zweckmäßigerweise sind diese Rührblätter aber in einem spitzen Winkel von z.B. 45-60° zur Radialrichtung angeordnet, wie Fig. 1 zeigt.The stirring blades 18 can be arranged transversely to the radial direction, as shown in Fig. 1 at 19, but these stirring blades are expedient arranged at an acute angle of e.g. 45-60 ° to the radial direction, as Fig. 1 shows.
Die Rührvorrichtung ist ferner mit eine Nabe 20 versehen, die geeignet mit einer Antriebswelle 22 verbunden ist, z.B. mittels radialer Speichen oder Streben 24. Gegebenenfalls kann die Nabe 20 auch massiv ausgebildet und geeignet mit der Antriebswelle verbunden sein. Der Durchmesser der Nabe beträgt etwa 40-60%, vorzugsweise etwa 45-50% des Durchmessers der Scheiben 12 und 14.The stirring device is further provided with a hub 20 which is suitable is connected to a drive shaft 22, for example by means of radial spokes or struts 24. If necessary, the hub 20 can also be made solid and suitable with the Be connected to the drive shaft. The diameter of the hub is about 40-60%, preferably about 45-50% of the diameter of the disks 12 and 14.
Wie insbesondere Fig. 2 zeigt, sind auf den Außenseiten der Scheiben 12 und 14 weitere Rührblätter 26 angeordnet, die vorzugsweise. radial vom äußeren Rand der Scheiben einwärts verlaufen und sich zweckmäßigerweise bis zur Nabe 20 erstrecken. Wie dargestellt, sind auf der Außenseite jeder der Scheiben 12 und 14 jeweils sechs Rührblätter 26 in regelmäßigen Winkelabständen angeordnet, wobei die Rührblätter 26 axial über den Rührblättern 16 liegen, d.h. in Fig. 1 liegen die Rührblätter 16 direkt unter den Rührblättern 26 und sind daher in Fig. 1 nicht sichtbar.As shown in particular in Fig. 2, are on the outside of the discs 12 and 14 arranged further stirring blades 26, which are preferably. radial from the outer The edge of the disks run inwards and expediently as far as the hub 20 extend. As shown, on the outside of each of the disks are 12 and 14 six stirring blades 26 arranged at regular angular intervals, the Agitator blades 26 lie axially above agitator blades 16, i.e. in Fig. 1 they lie Stirring blades 16 directly below the stirring blades 26 and are therefore not visible in FIG. 1.
Die Rührblätter 26 haben eine axiale Höhe von etwa 20-40% der axialen Höhe der Rührvorrichtung ohne diese Rührblätter und sie sind zweckmäßigerweise rechteckig ausgebildet, es kann aber auch in manchen Anwendungsfällen vorteilhaft sein, die Rührblätter 26 sich konisch verjüngend von außen nach innen oder von innen nach außen auszubilden, wie in Fig. 2 bei 56 und bei 58 gezeigt ist. Auch ist es nicht unbedingt erforderlich, daß die Rührblätter 26 eben ausgebildet sind, sie können, wie bei 38 in Fig. 1 gezeigt ist, auch gekrümmt ausgebildet sein.The stirring blades 26 have an axial height of about 20-40% of the axial Height of the stirrer without these stirrer blades and they are expediently rectangular formed, but it can also be advantageous in some applications that Stirring blades 26 taper conically from the outside to the inside or from the inside to the inside to be formed outside, as shown in FIG. 2 at 56 and at 58. Nor is it absolutely necessary that the stirring blades 26 are flat, they can, as shown at 38 in Fig. 1, may also be curved.
Dasselbe gilt für die zwischen den Scheiben angeordneten Rührblätter 18, wie in Fig. 1 bei 40 gezeigt ist.The same applies to the stirring blades arranged between the discs 18, as shown in FIG. 1 at 40.
Auch brauchen die Rührblätter 26 nicht senkrecht auf der Ebene der Scheiben 12 bzw. 14 zu stehen, sondern sie können auch geneigt, insbesondere auf die in den Scheiben ausgebildeten Durchgangsöffnungen 28 zu geneigt, angeordnet sein.Also do not need the stirring blades 26 perpendicular to the plane of the Disks 12 and 14 to stand, but they can also be inclined, in particular on the through-openings 28 formed in the disks are arranged at an incline be.
Beide Scheiben 12 und 14 sind, wie vorstehend erwähnt, mit Durchgangsöffnungen 28 versehen, wobei jeweils mindestens eine Durchgangsöffnung 28 einem der Rührblätter 26 zugeordnet ist, vorzugsweise ist aber jeweils eine Gruppe von Durchgangsöffnungen 28 jeweils einem der Rührblätter 26 zugeordnet. Die Durchgangsöffnungen 28, die z.B. in Form kreisförmiger Löcher ausgebildet sind, sind vorzugsweise in Form einer oder mehrerer radialer Reihen, wie z.B. den Reihen 32 und 34, angeordnet, es können aber auch quer zu den radialen Reihen einzelne Löcher vorgesehen sein, wie bei 35 und 36 in Fig. 1 gezeigt ist.Both disks 12 and 14 are, as mentioned above, with through openings 28 provided, with at least one passage opening 28 in each case to one of the stirring blades 26 is assigned, but is preferably in each case a group of through openings 28 each assigned to one of the stirring blades 26. The through openings 28, the for example in the form of circular holes are preferably in the form of a or multiple radial rows, such as rows 32 and 34, may however, individual holes can also be provided transversely to the radial rows, as at 35 and 36 is shown in FIG.
Die Rührblätter 26 sind in Drehrichtung der Vorrichtung, die in Fig. 1 durch den Pfeil P angezeigt ist, unmittelbar hinter den ihnen zugeordneten Löchern bzw. Lochreihen angeordnet, d.h. die Löcher und Lochreihen liegen stets auf der Druckseite der ihnen zugeordneten Rührblätter 26.The stirring blades 26 are in the direction of rotation of the device shown in Fig. 1 is indicated by the arrow P, immediately behind the holes assigned to them or rows of holes, i.e. the holes and rows of holes always lie on top of the Pressure side of the stirring blades 26 assigned to them.
Die Durchmesser der Löcher 28 können bei sämtlichen Löchern gleich oder auch unterschiedlich sein, sie sind ferner abhängig von der Größe der Rührvorrichtung und ggf. auch vom speziellen Verwendungszweck.The diameter of the holes 28 can be the same for all holes or also be different, they are also dependent on the size of the stirring device and possibly also from the special purpose.
Bei der Rührvorrichtung mit den oben aufgeführten Abmessungen kann der Durchmesser der Löcher 28 zwischen etwa 10mm und etwa 40mm liegen.8 Anhand der Fig. 3 und 4 soll nun die Wirkungsweise der Rührvorrichtung erläutert werden.In the case of the stirring device with the dimensions listed above, the diameter of the holes 28 are between about 10mm and about 40mm. 8 Based on the 3 and 4, the operation of the stirring device will now be explained.
Der wirkliche Strömungsverlauf am und innerhalb der Rührvorrichtung ist sehr komplex, läßt sich aber mittels einer rotierenden Kamera einigermaßen beobachten. Die Fig. 3 und 4 zeigen jedoch nur schematisch den Verlauf eines Stromfadens 42.The real flow course on and within the agitator is very complex, but can be observed to some extent with a rotating camera. 3 and 4 show only schematically the Course of a Power filament 42.
Die Rührvorrichtung saugt das Rührgut im wesentlichen axial von oben und unten an. In der Nähe der Rührvorrichtung erfolgt eine Umlenkung der axialen Strömung in radiale Richtung, d.h. der angesaugte axiale Stromfaden 42 wird radial umgelenkt und auf der Außenseite der Scheibe 12 aufgeteilt in einen Strahl 44, der oberhalb der Scheibe im wesentlichen radial nach außen strömt, sowie in einen Strahl 46, der durch die Löcher 28 in den Innenraum der Rührvorrichtung gelangt und dort auswärts strömt, wobei sein radiales Auswärtslaufen längs des Rührblattes 16 durch das Rührblatt 18 verzögert wird.The stirring device sucks the material to be stirred essentially axially from above and down at. The axial deflection takes place in the vicinity of the stirring device Flow in the radial direction, i.e. the sucked in axial flow filament 42 becomes radial deflected and divided on the outside of the disc 12 into a beam 44, the flows substantially radially outward above the disk, as well as in a jet 46, which passes through the holes 28 into the interior of the stirring device and there flows outward, its radial outward running along the agitator blade 16 through the stirring blade 18 is delayed.
Das Rührblatt 18 kann, wie in Fig. 1 bei 19 gezeigt, quer zu der radialen Lochreihe angeordnet sein, es wird aber zweckmäßigerweise in einem spitzen Winkel zu der ihm zugeordneten Lochreihe angeordnet.The stirring blade 18, as shown in Fig. 1 at 19, transverse to the radial Row of holes be arranged, but it is expediently at an acute angle arranged to the row of holes assigned to it.
In Fig. 1 beispielsweise ist das Rührblatt 21 der Lochreihe 23 zugeordnet und in einem spitzen Winkel zu dieser und damit auch zu den zugehörigen Rührblättern 26 und 16 angeordnet.In FIG. 1, for example, the stirring blade 21 is assigned to the row 23 of holes and at an acute angle to this and thus also to the associated stirring blades 26 and 16 arranged.
Bei der Anordnung entsprechend dem Rührblatt 21 ist das innere Ende des Rührblattes der Lochreihe 23 am nächsten, das Rührblatt kann aber auch in umgekehrter Weise angeordnet sein, wie in Fig. 1 be-i 25 gezeigt, in welcher Lage das äußere Ende des Rührblattes 18 der Lochreihe 23 näher liegt als sein inneres Ende.In the arrangement corresponding to the stirring blade 21, the inner end is of the agitator blade closest to the row of holes 23, but the agitator blade can also be reversed Be arranged as in Fig. 1 be-i 25, in which position the outer The end of the stirring blade 18 is closer to the row of holes 23 than its inner end.
Der Stromfaden 46 (Fig. 3) läuft somit innerhalb der Rührvorrichtung nach außen und wird beim Verlassen der Vorrichtung erneut unterteilt in einen weiterhin etwa radial etwa weiterlaufenden Strahl 48 und einen in das benachbarte Segment der Rührvorrichtung zurückgeführten Strahl 50.The stream filament 46 (FIG. 3) thus runs within the stirring device to the outside and is further subdivided into one when leaving the device approximately radially extending beam 48 and one in the adjacent segment the beam 50 returned to the agitator.
Dieser Strahl 50 läuft, wie Fig. 4 zeigt, um das Rührblatt 18 dieses nächsten Segmentes der Rührvorrichtung herum und dann ebenfalls etwa radial nach außen, worauf auch dieser Strahl beim Verlassen der Rührvorrichtung noch einmal unterteilt wird in einen weiterhin nach außen laufenden Strahl 52 und einen in Richtung zum nächsten Segment der Vorrichtung umgelenkten Strahl 54.This beam 50 runs, as FIG. 4 shows, around the stirring blade 18 of this the next segment of the agitator around and then also approximately radially outside, whereupon this jet again when leaving the agitator is further divided into one to the outside running beam 52 and a beam deflected towards the next segment of the device 54.
Gasblasen oder Tropfen, die sich in oder auf diesen Strahlen oder Stromlinien befinden, werden also insgesamt erheblich länger im Scherfeld der Rührvorrichtung gehalten als bei den bisherigen Rührvorrichtungen, bei denen die Rührintensität in Richtung radial nach außen sehr schnell und sehr stark abnimmt.Gas bubbles or drops that are in or on these rays or Streamlines are located, so are overall considerably longer in the shear field of the agitator kept than with previous agitators, in which the agitation intensity decreases very rapidly and very sharply in the radial outward direction.
Die an den Außenseiten der Scheiben 12 und 14 angeordneten Rührblätter 26 unterstützen und steigern sehr stark die Förderung des Rührgutes von außen nach innen, d.h. von den Bereichen außerhalb der Rührvorrichtung in den Raum zwischen den beiden Scheiben 12 und 14 der Rührvorrichtung, d.h. die Pumpwirkung wird verstärkt und damit auch die Homogenisierung des Rührgutes bzw. der zu mischenden Rührmaterialien beträchtlich verbessert.The stirring blades arranged on the outside of the disks 12 and 14 26 support and greatly increase the conveyance of the material being mixed from the outside inside, i.e. from the areas outside the stirring device into the space between the two disks 12 and 14 of the stirring device, i.e. the pumping effect is increased and thus also the homogenization of the material to be stirred or the materials to be mixed considerably improved.
Bei den bisherigen Rührvorrichtungen wird der von außen kommende Stromfaden 42 nur durch den Sog in die Rührvorrichtung hineingezogen, während er bei der erfindungsgemäßen Rührvorrichtung durch die Rührblätter 26 noch zusätzlich hineingedrückt wird.In the previous stirring devices, the current filament coming from the outside 42 only drawn into the agitator by suction, while in the case of the inventive Stirring device is additionally pressed in by the stirring blades 26.
Durch die Rührblätter 26 wird ferner der Newton-Wert gesteigert, wobei insbesondere über die axiale Höhe der äußeren Rührblätter 26 der Newton-Wert an die für das jeweilige Rührgut zulässigen Umfangsgeschwindigkeiten angepaßt werden kann, ohne daß die guten Stofftransport-Eigenschaften beeinträchtigt werden.The stirring blades 26 also increase the Newton value, with in particular the Newton value over the axial height of the outer stirring blades 26 the permissible circumferential speeds for the respective material to be stirred are adapted can without impairing the good mass transport properties.
Es hat sich ferner gezeigt, daß durch die Anordnung der Löcher 28 bzw.It has also been shown that the arrangement of the holes 28 respectively.
der Lochreihen die Micro-Mischeigenschaften stark beeinflußt werden können und auch hierüber eine Anpassung an bestimmte Rührgüter und eine Variation sowie die Herbeiführung gewünschter Mischeigenschaften ermöglicht wird, wobei z.B. die Selektivität von Konsekutivreaktionen günstig beeinflußt werden kann.the rows of holes have a strong influence on the micro-mixing properties can and also about an adaptation to certain stirring goods and a variation as well as enabling desired mixing properties to be achieved, e.g. the selectivity of consecutive reactions can be favorably influenced.
Eine weitere Beeinflussung des Mischvorganges im Hinblick auf bestimmte gewünschte Mischergebnisse läßt sich durch eine Perforierung der Rührblätter 26 und/oder 16 und/oder 18 erzielen.Another influencing of the mixing process with regard to certain The desired mixing results can be achieved by perforating the stirring blades 26 and / or 16 and / or 18 achieve.
Schließlich lassen sich durch Krümmung der Rührblätter 26 und/oder 18 die Druckwirkungen und/oder die Sogwirkungen günstig beeinflussen.Finally, by curving the stirring blades 26 and / or 18 favorably influence the pressure effects and / or the suction effects.
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|---|---|---|---|
| 8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |