Kuhrobbe

Arten von Rührwerkslaufrädern

Rührflügelräder sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich, die auf spezielle Mischanforderungen zugeschnitten sind.

Die zentralen Thesen

  • Laufräder mit flachen Schaufeln: Ideal für gleichmäßige, sanfte Strömungen, hauptsächlich verwendet in Wärmeübertragungsprozessen.
  • Rührwerke mit schrägen Schaufelblättern: Fördern die vertikale Durchmischung und sind für Vorgänge geeignet, die hohe Geschwindigkeiten erfordern.
  • Laufräder mit gekrümmten Schaufelblättern: Für radiale Strömung ausgelegt; tragen zur Reduzierung des Energieverbrauchs bei.
  • Spiralschaufelräder: Speziell zum Bewegen und Abkratzen dichter Materialien wie Schlamm.
  • Auswahlkriterien für Laufräder: Hängt vom gewünschten Strömungsmuster, der Flüssigkeitsviskosität und den spezifischen Prozessanforderungen ab.

Arten von Laufradformen

Flache Klingen

Laufräder mit flachen Schaufelblättern werden hergestellt, indem flache Stahlplatten entweder durch Schweißen oder Schrauben an einer Nabe befestigt werden. Normalerweise haben diese Laufräder 2 bis 4 Schaufelblätter, die von einer zentralen Welle ausgehen. Diese Konstruktion ist einfach, aber für bestimmte Anwendungen effektiv.

Sie eignen sich besonders gut für einen gleichmäßigen, sanften Flüssigkeitsfluss, der als laminare Strömung mit geringer Scherung bezeichnet wird. Dadurch eignen sie sich ideal zum Mischen von nicht sehr dicken Substanzen sowie für Prozesse wie Kristallisation und Auflösung, bei denen Komponenten gleichmäßig und ohne große Störungen gemischt werden müssen. Sie eignen sich auch hervorragend für Anwendungen mit Wärmeübertragung, da sie die Flüssigkeit schonend bewegen.

Für alle, die gerne selbst Hand anlegen, sind diese Rührer eine gute Wahl. Sie sind kostengünstig herzustellen, da sie aus leicht erhältlichen Materialien bestehen. Allerdings muss man sich darüber im Klaren sein, dass diese Rührer nicht so effizient mischen wie komplexere Modelle. Das bedeutet, dass sie zwar kostengünstig und einfach herzustellen sind, aber möglicherweise nicht für alle Mischanforderungen die beste Wahl sind.

Flache Klingen

Geneigte (gefaltete) Klinge

Laufräder mit geneigten oder gefalteten Schaufelblättern sind mit Schaufelblättern ausgestattet, die nicht flach, sondern abgewinkelt sind. Durch dieses spezielle Design erzeugen diese Laufräder eine axiale Strömung, was bedeutet, dass die Strömung entlang der Achse des Laufrads verläuft.

Der Winkel der Schaufeln dieser Rührer ermöglicht es ihnen, eine moderate Komponente axialer Strömung hinzuzufügen, was sie von einfacheren Rührern mit flachen Schaufeln unterscheidet. Diese axiale Strömung verbessert die Mischung von oben nach unten und stellt sicher, dass alle Teile der Lösung gleichmäßig homogenisiert werden.

Darüber hinaus unterstützt die einzigartige Form der Schaufeln nicht nur das Mischen, sondern erhöht auch die Pump- und Turbulenzfähigkeit des Rührers. Sie hält Feststoffe in der Schwebe und sorgt dafür, dass sie sich nicht am Boden absetzen, sondern in der Flüssigkeit verteilt bleiben.

Normalerweise werden diese Impeller mit höheren Geschwindigkeiten betrieben. Diese Nutzung der hohen Geschwindigkeiten ist auf ihre Geometrie zurückzuführen, die das einzigartige Strömungsmuster, das durch die abgewinkelten Schaufeln erzeugt wird, maximiert. Der Betrieb mit höheren Geschwindigkeiten verbessert die Wirksamkeit des Impellers beim Mischen und Halten von Feststoffen in der Mischung und optimiert so die Leistung des Systems, in das er integriert ist.

Geneigte Schaufelblätter des Laufrads

Gebogene Klinge

Gebogene Schaufelräder sind für den Einsatz in Geräten wie Rührbehältern und Bioreaktoren konzipiert, wo sie sich durch die Erzeugung einer radialen Strömung auszeichnen. Das heißt, sie drücken Flüssigkeiten effektiv in Richtung der äußeren Ränder des Behälters. Normalerweise haben diese Schaufelräder zwischen vier und sechs gebogene Schaufelblätter, die an einer zentralen Scheibe befestigt sind.

Solche Laufräder sind besonders gut geeignet, um eine gleichmäßige Durchmischung zu gewährleisten und Feststoffe gleichmäßig in der Flüssigkeit zu suspendieren. Sie eignen sich am besten für Flüssigkeiten, die nicht zu dick sind und von niedriger bis mittlerer Viskosität reichen. Ein wesentlicher Vorteil von Laufrädern mit gekrümmten Schaufelblättern ist ihre Energieeffizienz. Sie verbrauchen weniger Strom, da ihr Design den Luftwiderstand verringert, was den Energieverbrauch senkt.

Das Design von Rührern mit gekrümmten Schaufelblättern konzentriert sich eher auf die Förderung von Strömung und Pumpen als auf die Erzeugung von Scherung und Turbulenz. Dies macht sie zu einer vielseitigen Wahl für viele Mischanwendungen, die auf radiale Strömung angewiesen sind. Ihre Fähigkeit, den Tankinhalt effektiv umzuwälzen, stellt sicher, dass die gesamte Mischung homogen bleibt.

Gebogene Schaufelblätter des Laufrads

Spiralklinge

Spiralklingen haben eine spiralförmige oder gedrehte Form. Dieses Design dient nicht nur der Optik, sondern hat in verschiedenen Anwendungen auch praktische Vorteile. Bei der Verwendung in Maschinen wie Kläranlagen und Eindickern in Abwasseraufbereitungsanlagen ermöglicht der abgewinkelte Schnitt der Spiralklingen beispielsweise ein effektiveres Bewegen und Abschaben von Schlamm. Dies führt zu einer besseren Leistung als bei geraden Rechen.

Beim Zerspanen schneidet die Klinge durch das Material und entfernt dabei Abfallmaterial oder Späne effizient aus dem Schneidbereich. Dadurch wird die Ansammlung von Spänen verhindert, die zu einem erneuten Schneiden führen können, wodurch die Klinge schneller stumpf wird und das Werkstück verunreinigt werden kann.

Eine weitere Anwendung von Spiralblättern sind Windturbinen mit vertikaler Achse. Hier hilft die einzigartige Form den Turbinen, den Wind effektiver einzufangen und von selbst zu starten, ohne dass eine externe Stromquelle erforderlich ist. Diese Selbststartfunktion ist besonders in Gebieten mit variablen Windgeschwindigkeiten nützlich.

Trotz dieser Vorteile haben Spiralklingen jedoch auch Nachteile. Ihre komplexe Konstruktion macht ihre Herstellung schwieriger und teurer. Diese Komplexität kann auch ihre Verwendung in standardmäßigeren, weniger spezialisierten Geräten einschränken, wo einfachere, weniger teure Klingen ausreichen könnten.

Spiralklinge

Arten von Impeller-Strömungsmustern

Axialfluss

Axiallaufräder arbeiten, indem sie Flüssigkeiten in eine Richtung drücken, die mit ihrer Welle übereinstimmt. Die Schaufelblätter dieser Laufräder sind speziell angewinkelt, um die Flüssigkeit entlang der Mittelachse zu treiben. Dieser Mechanismus ist besonders bei verschiedenen Prozessen von Vorteil, beispielsweise beim Mischen verschiedener Substanzen, beim gleichmäßigen Verteilen von Feststoffen in einer Flüssigkeit und beim effektiven Vermischen verschiedener Flüssigkeiten.

Einer der Hauptvorteile von Axiallaufrädern gegenüber Radiallaufrädern ist ihre Fähigkeit, große Flüssigkeitsmengen mit weniger Leistung zu bewegen, was sie energieeffizienter macht. Sie sind für den Betrieb bei höheren Geschwindigkeiten ausgelegt, was weiter zu ihrer Effizienz bei der Erzeugung der gewünschten Strömungsmuster innerhalb eines Behälters beiträgt.

Sie sind nicht für die Erzeugung hoher Scherkräfte ausgelegt, eignen sich aber am besten für Anwendungen, bei denen eine sanfte, aber effektive Mischung erforderlich ist. Dies macht sie ideal für Vorgänge mit empfindlichen Materialien oder bei denen eine übermäßige Mischung schädlich sein könnte.

Im Gegensatz zu Radialrührern, die besser in der Lage sind, örtlich begrenzte Turbulenzen zu erzeugen, gewährleisten Axialrührer eine gleichmäßige und umfassende Mischwirkung.

Radiale Strömung

Radialströmungslaufräder sind so konstruiert, dass sie Flüssigkeiten vom Rotationszentrum nach außen, senkrecht zur Achse, bewegen. Diese Konstruktion ist ideal für Aufgaben, die eine gründliche Durchmischung erfordern, wie etwa bei der Handhabung von viskosen Flüssigkeiten und suspendierten Feststoffen. Gängige Typen wie die Barturbine und die Smith-Turbine sind für ihre Wirksamkeit bei diesen Anwendungen bekannt.

Die Struktur dieser Laufräder besteht aus vertikalen Schaufeln, die die Flüssigkeit seitlich durch den Tank drücken und sie radial von der Mitte nach außen bewegen. Diese Bewegung gewährleistet eine gleichmäßige Mischung und effektive Dispersion bei verschiedenen Verarbeitungsaufgaben.

Um die Wirksamkeit von Radialströmungslaufrädern zu verbessern, werden Tanks häufig mit Leitblechen ausgestattet. Leitbleche sind Barrieren, die die Kreisbewegung der Flüssigkeit einschränken und dazu beitragen, eine dominante Radialströmung aufrechtzuerhalten.

Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass Radiallaufräder empfindlich auf Änderungen der Flüssigkeitsviskosität reagieren können. Für einen effektiven Betrieb ist eine sorgfältige Kontrolle der Bedingungen erforderlich, um sicherzustellen, dass das Laufrad effizient arbeitet und die gewünschten Mischergebnisse erzielt.

Tangentiale Strömung

Tangentialströmungsrührer, wie Anker- und Paddelrührer, sind so konstruiert, dass sie Flüssigkeiten horizontal in einem kreisförmigen Muster in einem Gefäß rühren. Dies ist besonders vorteilhaft zum Mischen von Substanzen, die dick sind oder eine hohe Viskosität aufweisen. Das Design dieser Rührer ist entscheidend, da sie dazu beitragen, die Dicke der viskosen Grenzschichten, die sich entlang der Gefäßwände bilden, aufrechtzuerhalten. Zwischen den Rührerblättern und den Gefäßwänden besteht nur minimaler Abstand, was die Mischleistung verbessert.

Im Gegensatz zu Rührern, die Flüssigkeit vertikal (axiale Strömung) oder von der Mitte nach außen (radiale Strömung) bewegen, konzentrieren sich Rührer mit tangentialer Strömung auf die Förderung einer gleichmäßigen horizontalen Bewegung. Dieses Muster ist weniger störend und schonender für das zu mischende Material, was es ideal für Produkte macht, die empfindlich auf Scherkräfte reagieren. Diese sanfte Mischwirkung trägt dazu bei, die Struktur und Integrität des Produkts zu bewahren und gleichzeitig eine gründliche Mischung sicherzustellen.Foto

Laufradtypen für spezielle Anwendungen

Mischen bei niedriger Viskosität

Zum effektiven Mischen von Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität wie Wasser, Lösungsmitteln und dünnen Ölen werden spezielle Laufradtypen verwendet. Axiallaufräder wie Propeller, Schrägblattturbinen und Tragflügel sind für diesen Zweck optimal geeignet.

Propeller sind besonders nützlich bei Anwendungen, die einen hohen Durchfluss erfordern. Sie verteilen die Flüssigkeit schnell im gesamten Behälter und sorgen so für eine gleichmäßige Mischung.

Turbinen mit geneigten Schaufelblättern haben verstellbare Schaufelblätter. Diese Funktion ermöglicht es ihnen, den Strömungswinkel zu ändern und so ihre Fähigkeit zu verbessern, Flüssigkeiten gründlich zu vermischen. Sie sind nicht nur beim Mischen effektiv, sondern auch beim Schweben von Feststoffen und ermöglichen eine effiziente Wärmeübertragung.

Tragflügel sind so konzipiert, dass sie hocheffizient sind und gleichzeitig weniger Energie verbrauchen. Sie erzeugen eine stromlinienförmige Strömung, die Turbulenzen minimiert und eine effektive Mischung fördert. Diese Effizienz trägt dazu bei, die Betriebskosten zu senken und den ökologischen Fußabdruck des Mischprozesses zu verbessern.

Mischen mittlerer bis hoher Viskosität

Beim Mischen von mittleren bis hohen Viskositäten verfügt jeder Impellertyp (Anker-, Spiral-, Schnecken- und Schieberimpeller) über spezifische Funktionen, die für unterschiedliche Viskositätsniveaus geeignet sind.

Ankerrührer sind so gestaltet, dass sie die Form des Mischbehälters widerspiegeln. Diese Konstruktion ermöglicht es ihnen, die Flüssigkeit entlang der Behälterwände zu bewegen und eine tangentiale Strömung zu fördern, die Viskositäten bis zu etwa 500.000 Centipoise effektiv bewältigt. Diese schwungvolle Bewegung stellt sicher, dass alle Teile der Flüssigkeit aktiv am Mischvorgang beteiligt sind.

Spiralförmige Bandrührer eignen sich besonders gut für die Handhabung noch höherer Viskositäten. Ihre Struktur unterstützt die Bewegung sowohl in radialer als auch in axialer Richtung, was die Mischleistung verbessert, indem eine gründliche Durchmischung der gesamten Flüssigkeit sichergestellt wird. Dieser Typ ist ideal, wenn eine gleichmäßige Konsistenz bei sehr viskosen Substanzen erforderlich ist.

Schneckenrührer, die die Form einer Förderschnecke haben, eignen sich hervorragend für höchste Viskositätsstufen. Diese Rührer schieben die Flüssigkeit oder Paste nach vorne, ähnlich wie ein Bohrer durch Holz bohrt. Durch diese Aktion können sie sehr dicke Materialien effektiv mischen und stellen sicher, dass kein Teil der Mischung unbewegt bleibt.

Torrührer vereinen die Eigenschaften von Anker- und Torrührern und erzeugen so ein Design, das die Scherkräfte in der Mischung erhöht. Dies ist besonders nützlich, um Klumpen aufzubrechen und Zutaten problemlos in Flüssigkeiten mittlerer bis hoher Viskosität zu integrieren.

Hohe Scherkräfte und Gasdispersion

Hochscher-Rührwerke wie Sägezahn-, Cowles- und Dispersionsschaufeln sind für intensives Mischen und Aufbrechen von Partikeln ausgelegt. Diese Rührwerke drehen sich schnell, verteilen feine Partikel effektiv und sorgen für gleichmäßige Mischungen. Sie mischen Flüssigkeiten, die sich normalerweise nicht gut verbinden, und tragen zu einem ausgezeichneten Gas-Flüssigkeits-Kontakt bei.

Die Sägezahn- und Cowles-Klingen eignen sich besonders gut zum Pulverisieren fester Klumpen in kleinere, gleichmäßige Partikel.

Das Dispergierblatt zeichnet sich durch die Integration von Luft oder anderen Gasen in Flüssigkeiten aus. Diese Aktion ist vorteilhaft für Prozesse, die auf bestimmten chemischen Reaktionen beruhen, bei denen die Geschwindigkeit und Stabilität des Produkts durch die Anwesenheit von Gasen verbessert werden kann.

Feststoffsuspension

Axiallaufräder, insbesondere Tragflügel und Schrägschaufelturbinen, sind äußerst effektiv zum Schweben von Feststoffen in Flüssigkeiten. Ihr Design fördert eine starke vertikale Strömung und sorgt für eine effiziente Zirkulation der Feststoffe vom Boden des Mischbehälters zur Oberseite. Diese Wirkung stellt sicher, dass die Feststoffe gleichmäßig in der Flüssigkeit verteilt sind und sich nicht am Boden absetzen.

Radiallaufräder sind für diesen Zweck dagegen weniger geeignet. Ihr Strömungsmuster ist nach außen zu den Seiten des Behälters gerichtet und beeinflusst hauptsächlich die Randbereiche. Diese Konstruktion erzeugt nicht genügend Auftrieb, um die Feststoffe in der Schwebe zu halten, insbesondere die am Boden des Behälters.

Bild

So wählen Sie einen Laufradtyp aus

Gewünschtes Strömungsmuster

Wenn Sie eine gründliche Bewegung der Mischung von oben nach unten erreichen möchten, ist ein Axialrührer ideal. Dieser Typ ist für seine Effizienz beim Mischen und dafür bekannt, dass Feststoffe gleichmäßig in der Flüssigkeit verteilt sind. Perfekt für Aufgaben wie das Sicherstellen, dass Zutaten in großen Tanks gut vermischt sind.

Wenn Ihr Prozess hingegen eine starke seitliche Strömung erfordert, sollten Sie ein Radiallaufrad in Betracht ziehen. Diese Variante eignet sich hervorragend für Anwendungen, bei denen starke Scherkräfte und eine effektive Gasdispersion entscheidend sind, insbesondere bei dickeren, viskoseren Flüssigkeiten. Das Design von Radiallaufrädern ermöglicht es, starke Strömungen zu erzeugen, die hartnäckigere Materialien zerkleinern und Gase gründlich integrieren können.

Fluideigenschaften

Für Flüssigkeiten mit niedriger Viskosität sind Axialrührer, wie z. B. Propeller, normalerweise die beste Wahl. Diese Rührer erzeugen effektive Strömungsmuster, die die Mischung verbessern, ohne zu viel Scherung zu verursachen. Wenn die Viskosität der Flüssigkeit zunimmt, sollten Sie möglicherweise auf Radialrührer oder Turbinenrührer umsteigen. Diese sind besser für dickere Materialien geeignet, da sie radiale Strömungsmuster erzeugen, die eine umfassende Mischung gewährleisten, die häufig bei chemischen Verarbeitungsanwendungen erforderlich ist.

Für Flüssigkeiten mit sehr hoher Viskosität empfiehlt sich ein Ankerrührer. Dieser Typ verfügt über Schaufelblätter, deren Winkel angepasst werden können, um dichte und klebrige Substanzen effektiv zu handhaben. Solche Rührer eignen sich gut, um die Schergeschwindigkeiten niedrig zu halten und gleichzeitig die Gleichmäßigkeit des Endprodukts sicherzustellen.

Gefäßgeometrie

Normalerweise sollte das Rührwerk etwa ein Drittel des Tankdurchmessers betragen. Dieses Größenverhältnis ist entscheidend für effizientes Mischen, da es hilft, die Strömung und die Scherkräfte im Behälter auszugleichen.

Ebenso wichtig ist die Platzierung des Laufrads. Es muss so positioniert werden, dass seine Interaktion mit der Flüssigkeit maximiert wird, um eine effektive Mischung sicherzustellen. Das Design der Laufradschaufeln, einschließlich ihres Winkels und ihrer Form, sollte auf der Grundlage der Viskosität der Flüssigkeit und der spezifischen Mischanwendung ausgewählt werden.

Spezifische Prozessanforderungen

Wenn Sie vorrangig scherempfindliche Materialien wie z. B. dicke Flüssigkeiten handhaben, sollten Sie sich für ein Rührwerk mit schrägen Schaufelblättern oder eine Turbine mit flachen Schaufelblättern entscheiden. Diese Rührwerke mischen schonend und tragen dazu bei, Schäden an empfindlichen Produkten zu vermeiden.

Für Prozesse, die hohe Scherkräfte erfordern, wie etwa die Herstellung feiner Emulsionen, ist ein Radialrührer besser geeignet. Dieser Rührertyp ist fest mit der Welle verbunden und sorgt so für effizientes, kräftiges Mischen.

In Fällen, in denen die Lufteinmischung in die Flüssigkeit unbedingt minimiert werden muss, sind Axiallaufräder die beste Wahl. Sie sind so konzipiert, dass sie das Einsaugen von Luft in die Mischung verhindern.

Baumaterial

Bei der Materialauswahl ist es wichtig, die Wechselwirkung zwischen Rührwerkstyp und Betriebsbedingungen zu berücksichtigen. Edelstahl wird häufig gewählt, da er robust und korrosionsbeständig ist und sich daher für verschiedene Rührwerkskonfigurationen vielseitig einsetzen lässt.

Für optimale Leistung erfordern verschiedene Rührwerkskonstruktionen Materialien mit spezifischen Eigenschaften. Beispielsweise wird Polypropylen häufig in Umgebungen verwendet, in denen die chemische Beständigkeit von entscheidender Bedeutung ist, da es korrosiven Substanzen standhält. Stellen Sie sicher, dass die für die Rührwelle und die gesamte Baugruppe ausgewählten Materialien kompatibel sind, um die Integrität und Effizienz des Systems aufrechtzuerhalten.

Leistungs- und Drehzahlfähigkeit des Mischerantriebs

Wenn das Laufrad groß ist oder ein komplexes Design aufweist, ist ein starker Motor erforderlich. Der Motor muss genügend Leistung und Drehmoment liefern, um die Anforderungen des Laufrads zu erfüllen, ohne das System zu belasten. Es ist wichtig zu prüfen, ob das Drehmoment des Motors und die Kapazität des Getriebes ausreichend sind. Diese Komponenten müssen die Geschwindigkeits- und Effizienzanforderungen des Laufrads effektiv unterstützen.

Achten Sie bei der Auswahl eines Mischerantriebs darauf, dass er die richtigen Fähigkeiten besitzt. Dadurch werden mechanische Probleme vermieden und sichergestellt, dass der Mischer im erforderlichen Drehzahlbereich gut funktioniert. Es ist wichtig, die Fähigkeit des Antriebs zu beurteilen, entweder größere oder komplexere Rührer zu handhaben, um die Gesamteffizienz des Mischvorgangs zu verbessern.

Kosten

Rührwerke mit komplexen Formen oder aus speziellen Materialien sind in der Regel teurer. Der höhere Preis ist auf ihre komplizierten Designs und hochwertigen Materialien zurückzuführen, die die Effizienz und Haltbarkeit des Mischvorgangs verbessern.

Langfristige Kosten wie Energieverbrauch, Wartung und mögliche Ausfallzeiten spielen jedoch eine erhebliche Rolle bei den Gesamtkosten. Daher ist es wichtig, die Gesamtkosten des Mischsystems zu ermitteln.

Abschluss

Die Wahl des richtigen Rührflügels ist entscheidend für die Optimierung des Mischvorgangs. Berücksichtigen Sie die erforderliche Strömungsart (axial, radial oder tangential) und wählen Sie die geeignete Flügelform für Ihre Anwendung. Faktoren wie Flüssigkeitsviskosität und Tankabmessungen spielen ebenfalls eine wichtige Rolle bei der Bestimmung des effektivsten Flügelradtyps.

Entdecken Sie unser Angebot an Rührwerksflügeln, um das optimale Modell für Ihren Bedarf zu finden, und zögern Sie nicht, uns für fachkundige Beratung zur Verbesserung Ihrer Mischvorgänge zu kontaktieren.

Sehen Sie sich die neuesten Erkenntnisse von Cowseal an