DE19640740A1 - Wärmeaustauschrührer - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Wärmeaustauschrührer zum vorzugsweise wandgängigen Einbau in einen senkrecht stehenden zylindrischen Behälter. Der Wärmeaustauschrührer ist insbesondere für den Wärmeaustausch in einem Bett aus pulverförmigem bzw. körnigem Gut geeignet.

Im allgemeinen sind Rührbehälter, bei denen gleichzeitig ein Wärmeaustausch stattfinden soll, mit einem Wärmeaustauschmantel versehen. Nachteilig bei solchen Rührbehältern ist der relativ schlechte Wärmeaustausch über die Behälterwand, insbesondere, wenn das gerührte Gut zum Anbacken neigt, so daß sich auf der Behälterinnenwand eine Isolationsschicht ausbildet. Auch durch geringe Tole­ ranzen der Wandgängigkeit des Rührers läßt sich eine solche Isolationsschicht nicht vollständig verhindern. Ferner verlangen geringe Toleranzen der Wand­ gängigkeit hohen konstruktiven Aufwand an Maßgenauigkeit von Behälter, Rührer und Führung der Rührerachse.

Bekannt sind ferner Kühlmischer mit horizontaler Achse und wandgängigen schaufelartigen Rührelementen, bei denen die Antriebsachse für die Rührelemente von einem Kühlmedium durchströmt wird und die Rührelemente über Wärmelei­ tung zur Achse gekühlt werden.

Solche Kühlmischer sind unter der Bezeichnung Baureihe HKB von Firma Papenmeier Mischtechnik GmbH, D-32828 Augustdorf erhältlich.

Ferner sind vertikale Kühlmischer der Baureihe KGU des selben Herstellers bekannt, bei denen innerhalb des Behälters statische Kühlringe bzw. Kühlsegmente vorgesehen sind.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein Wärmeaustauschrührer, bestehend aus einer Rührerachse mit mindestens einem wendelförmigen Rührorgan, das durch radiale Streben mit der Achse verbunden ist, wobei das Rührorgan und die radialen Streben als durchgängige Hohlprofile und die Achse in Form zweier koaxialer Rohre ausgebildet sind, wobei mindestens eine Strebe in das eine Rohr und mindestens eine zweite Strebe in das andere Rohr mündet und die Achse im Abstand zum Rührorgan für jedes Rohr eine Drehdurchführung aufweist, mittels derer Zu- und Abführleitungen für das Wärmeübertragungsmedium anschließbar sind.

Vorzugsweise wird der Wärmeaustauschrührer in einem zylindrischen Behälter mit vertikaler Achse eingesetzt. Rührerdurchmesser und Innendurchmesser des Behäl­ ters sind vorzugsweise auf Wandgängigkeit des Rührers abgestimmt. Insbesondere sollen die Innenkontur des Behälters im Mantel- und Bodenbereich mit der Kontur des rotierenden Rührers wandgäng korrespondieren.

Der zylindrische Behälter kann auch als doppelt zylindrischer Behälter mit parallelen Zylinderachsen und überlappenden horizontalen Querschnittsflächen ausgebildet sein, wobei in jeder Zylinderachse ein erfindungsgemäßer Wärmeaustauschrührer vorgesehen ist. Die Wärmeaustauschrührer werden dann gleichsinnig synchron bewegt.

Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist demgemäß auch ein Wärmeaustausch­ mischer, der einen zylindrischen Behälter mit mindestens einem wendelförmigen, wandgängigen Rührorgan mit vertikaler Achse aufweist, wobei das Rührorgan durch obere und untere Streben mit der Achse verbunden ist, Rührorgan und Streben als durchgehende Hohlprofile und die Achse in Form zweier konzen­ trischer Rohre ausgebildet sind, wobei die eine Strebe in das eine Rohr mündet und die andere Strebe in das andere Rohr und die Achse außerhalb des Behälters mit einer Drehdurchführung versehen ist, mittels derer die Zu- und Ableitungen für ein Wärmeübertragungsmedium mit den beiden konzentrischen Rohren verbun­ den sind.

Das wendelförmige Rührorgan ist vorzugsweise in Form eines - bezogen auf die vertikale Rührerachse - horizontales, sich im Abstand um die Rührerachse mit Steigung in Richtung der Rührerachse windendes Hohlblatt ausgebildet. Das Hohl­ blatt wird mindestens an beiden Enden durch Streben zur Rührerachse gehalten. Vorzugsweise ist das Rührorgan zweigängig ausgebildet, d. h. es besteht aus zwei um 180° in bezug auf die Rührerachse versetzte, wendelförmige Hohlblätter.

Das Verhältnis von wandgängigem Außenradius und dem freien Innenradius (Abstand der inneren Kante von der abstrakten Rührerachse) der wendelförmigen Hohlblätter beträgt vorzugsweise 1,05 bis 1,4, insbesondere bevorzugt 1,1 bis 1,2.

Der Wärmeaustauschmischer kann zum Kühlen oder Heizen verwendet werden. Wird der Wärmeaustauschrührer als Heizorgan eingesetzt, dient als Wärme­ übertragungsmedium vorzugsweise überhitzter Dampf. Der überhitzte Dampf wird vorzugsweise über die (bei vertikaler Rührerachse) obere Strebe zugeführt und durchströmt die Rührwendel von oben nach unten. Am Übergang von der unteren Strebe in das axiale Rückführrohr ist vorzugsweise ein Kondensomat vorgesehen. Hierbei handelt es sich um ein Rückschlagventil, das auf der Zuströmseite einen Schwimmer aufweist. Das Rückschlagventil ist derart vorgespannt, daß es öffnet, wenn der Schwimmer in Kondensat eintaucht und in Abwesenheit von Kondensat schließt.

Die beiden Drehdurchführungen für die Zu- und Ableitung des Wärmeübertra­ gungsmediums in die rotierende Rührerachse können selbstverständlich auch in Form eines auf die Achse aufgesetzten Drehkopfes integriert sein.

Vorzugsweise weist der zylindrische Behälter ein Verhältnis von Höhe zu Durchmesser (jeweils innen) von 0,4 bis 1,2 auf. Der Behälterboden kann konisch, bevorzugt aber eben ausgebildet sein.

Der Produktaustrag bei diskontinuierlich betriebenem Wärmeaustauschermischer befindet sich vorzugsweise im Boden des zylindrischen Behälters. Im Falle des kontinuierlichen Betriebes des erfindungsgemäßen Wärmeaustauschmischers ist der Produktaustausch vorzugsweise in Höhe der oberen Strebe des Rührorgans vorgesehen.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform weist der Wärmeaustauschmischer zu­ sätzliche Wärmeaustauschmittel über die Behälterwand einschließlich Behälter­ boden auf.

Der erfindungsgemäße Wärmeaustauschrührer wird vorzugsweise zur Behandlung von pulverförmigen oder körnigen festen Medien eingesetzt. In diesem Falle wer­ den die Rührorgane durch die ständige Reibung an den Feststoffen metallisch blank gehalten, so daß ein besonders effektiver Wärmeübergang gewährleistet ist.

Nach einer weiter bevorzugten Ausführungsform sind an dem Rührorgan im we­ sentlichen vertikale, wandgängige Abstreifer vorgesehen, die insbesondere bevor­ zugt bezüglich ihres Abstandes von der Rührerachse einstellbar ausgebildet sind.

Hierdurch ist es möglich, größere Toleranzen bezüglich Wandgängigkeit der Rühr­ organe zuzulassen. Die größeren Toleranzen werden durch eine entsprechende Ver­ stellung der Abstreiferposition kompensiert. Entsprechend können an der unteren Hohlstrebe Abstreifer für den Behälterboden vorgesehen sein.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Fig. 1 und 2 näher erläutert:

Fig. 1 zeigt einen im wesentlichen zylindrischen Behälter 1, dessen Deckel eine Wellendichtung 2 zur Durchführung der Rührerachse 3 aufweist. Die Rührerachse 3 ist in Form zweier konzentrischer Rohre 4 und 5 ausgebildet. Das Rührorgan selbst besteht aus einer zweigängigen Hohlprofilwendel 6a und 6b, die über Hohl­ streben 7a, 8a bzw. 7b, 8b mit der Rührerachse 3 verbunden sind. Auf der Rührerachse 3 befindet sich der Drehkopf 9 mit Durchführungen für die Dampfzuleitung 10 in das äußere Rohr 4 und Kondensatableitung 11 aus dem inneren Rohr 5. Die Achse ist über den Motor 12 und das Wellengetriebe 13 antreibbar. Im Boden der Rührerachse 3 befindet sich der Kondensomat 14. Ferner ist ein Produktaustrag 15 für diskontinuierlichen Betrieb oder ein Produktaustrag 16 für kontinuierlichen Betrieb vorgesehen. Die Wandschaber 17 und 18 sind vorzugsweise bezüglich ihres Abstandes von der Achse 3 an der Rührerwendel 6a und 6b befestigt. Auf dem Behälterdeckel sind Anschlußflanschen 19 und 20 für die Zufuhr des zu behandelnden Mediums und gegebenenfalls die Ableitung von Brüden vorgesehen.

Fig. 2 zeigt einen vergrößerten Schnitt A-A gemäß Fig. 1 durch die untere Hohlstrebe 8a. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Elemente wie in Fig. 1. An der Hohlstrebe 8a ist der Bodenabstreifer 17a befestigt.

Claims (6)

1. Wärmeaustauschrührer, bestehend aus einer Rührerachse mit mindestens einem wendelförmigen Rührorgan, das durch radiale Streben mit der Achse verbunden ist, wobei das Rührorgan und die radialen Streben als durch­ gängige Hohlprofile und die Achse in Form zweier koaxialer Rohre ausge­ bildet sind, wobei mindestens eine Strebe in das eine Rohr und mindestens eine zweite Strebe in das andere Rohr mündet und die Achse im Abstand zum Rührorgan für jedes Rohr eine Drehdurchführung aufweist, mittels derer Zu- und Abführleitungen für -das Wärmeübertragungsmedium an­ schließbar sind.

2. Wärmeaustauschrührer nach Anspruch 1, wobei das Wärmeübertragungs­ medium überhitzter Dampf ist und am Übergang von der unteren Hohl­ strebe zur Achse ein Kondensomat vorgesehen ist.

3. Wärmeaustauschrührer nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Rührorgan zweigängig ausgebildet ist.

4. Wärmeaustauschrührer nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei das Rühr­ organ periphere, im wesentlichen achsenparallele Abstreifer aufweist.

5. Wärmeaustauschmischer, einen zylindrischen Behälter mit mindestens einem wendelförmigen, wandgängigen Rührorgan mit vertikaler Achse auf­ weisend, wobei das Rührorgan durch obere und untere Streben mit der Achse verbunden ist, Rührorgan und Streben als durchgehende Hohlprofile und die Achse in Form zweier konzentrischer Rohre ausgebildet sind, wobei die eine Strebe in das eine Rohr mündet und die andere Strebe in das andere Rohr mündet und die Achse außerhalb des Behälters mit einer Drehdurchführung versehen ist, mittels derer die Zu- und Ableitungen für ein Wärmeübertragungsmedium mit den beiden konzentrischen Rohren ver­ bunden sind.

6. Verwendung des Wärmeaustauschmischers nach Anspruch 5 zur Behand­ lung von pulverförmigen oder körnigen Feststoffen.