Arten von Rührwerken

Rührwerke spielen in verschiedenen industriellen Prozessen eine entscheidende Rolle, darunter bei chemischen Reaktionen, Wärmeübertragung und dem Mischen von Flüssigkeiten und Feststoffen. Es gibt eine große Auswahl an Rührwerkstypen, die jeweils auf spezifische Prozessanforderungen zugeschnitten sind. In diesem Artikel werden die gängigsten Rührwerkstypen und ihre Anwendungen erläutert.

Arten von Rührwerken

Paddelrührer

Paddelrührer bestehen aus einer zentralen Welle mit daran befestigten flachen Blättern oder Paddeln, die rotieren und so ein radiales Strömungsmuster im Mischbehälter erzeugen. Die Paddel sind normalerweise in einem 90-Grad-Winkel zur Rührwelle angebracht und können entweder gerade oder gebogen sein.

Paddelrührer eignen sich gut zum Mischen von Flüssigkeiten mittlerer bis hoher Viskosität und fördern effektiv die Wärmeübertragung und Gasdispersion. Sie arbeiten mit relativ niedrigen Drehzahlen von 20 bis 150 U/min und können Flüssigkeiten mit Viskositäten bis zu 50.000 cP verarbeiten. Der Leistungsbedarf von Paddelrührern ist im Allgemeinen geringer als bei anderen Rührertypen.

Ankerrührwerke

Ankerrührer bestehen aus einer zentralen Welle mit zwei oder mehr großen, flachen Blättern, die an einen Anker erinnern. Die Blätter von Ankerrührern gleiten dicht an den Wänden und am Boden des Behälters entlang und sorgen so für eine effiziente Durchmischung und Wärmeübertragung, insbesondere bei Anwendungen mit hochviskosen Flüssigkeiten oder Feststoffpartikeln.

Ankerrührer arbeiten bei niedriger Geschwindigkeit und erzeugen ein hauptsächlich tangentiales Strömungsmuster, wodurch sie sich gut für laminare Strömungsbedingungen eignen. Sie werden häufig in der Chemie-, Lebensmittel- und Pharmaindustrie für Prozesse wie Mischen, Homogenisieren und Suspendieren von Feststoffen in Flüssigkeiten verwendet. Die unmittelbare Nähe der Rührblätter zu den Behälterwänden hilft, die Bildung stagnierender Zonen zu verhindern und fördert eine gleichmäßige Durchmischung.

Spiralbandrührer

Spiralbandrührer sind eine Art Rührwerk, das zum Mischen hochviskoser Flüssigkeiten und Pasten entwickelt wurde. Diese Rührwerke verfügen über eine zentrale Welle mit einem oder mehreren daran befestigten Spiralbändern oder Spiralen, die beim Drehen des Rührwerks eine Kombination aus radialen und axialen Strömungsmustern erzeugen. Das einzigartige Design von Spiralbandrührern macht sie ideal für Anwendungen mit hochviskosen Materialien, wie beispielsweise in der chemischen, pharmazeutischen und Lebensmittelverarbeitungsindustrie.

Der Hauptvorteil von Spiralbandrührern ist ihre Fähigkeit, ein wohldefiniertes Strömungsmuster zu erzeugen, das eine effiziente Durchmischung und Wärmeübertragung fördert. Während sich der Rührer dreht, bewegen die Spiralbänder das Material sowohl radial als auch axial und sorgen so für eine gründliche Durchmischung im gesamten Behälter. Diese Bewegung hilft auch, die Bildung von Totzonen zu verhindern und die Ansammlung von Material an den Behälterwänden zu minimieren.

Spiralbandrührer sind besonders effektiv bei laminaren Strömungsbedingungen, bei denen die Flüssigkeitsviskosität hoch ist und eine turbulente Mischung schwierig zu erreichen ist. Der geringe Abstand zwischen den Bändern und der Behälterwand erzeugt eine Scherwirkung, die dazu beiträgt, das viskose Material aufzubrechen und die Mischung zu fördern. Darüber hinaus verbessert die vergrößerte Oberfläche der Spiralbänder die Wärmeübertragungsraten, wodurch sich diese Rührer gut für Anwendungen eignen, bei denen viskose Materialien erhitzt oder gekühlt werden müssen.

Doppelspiral-Bandrührer

Doppelspiralbandrührer sind mit zwei spiralförmigen Bändern ausgestattet, die um eine zentrale Welle gewickelt sind. Dadurch entsteht ein einzigartiges Strömungsmuster, das für effizientes Mischen und Wärmeübertragung sorgt. Das spiralförmige Design der Bänder fördert sowohl radialen als auch axialen Fluss und ermöglicht so eine gründliche Durchmischung des gesamten Tankinhalts.

Rührwerke mit Schneckenrädern

Rührwerke mit Schraubenlaufrädern sind eine Art Rührwerk, das zum Mischen von viskosen Flüssigkeiten und Materialien mit hohem Feststoffgehalt entwickelt wurde. Diese Rührwerke verfügen über ein spiralförmiges, schraubenförmiges Laufrad, das ein axiales Strömungsmuster erzeugt und die Flüssigkeit effektiv in eine vertikale Richtung bewegt. Die Geometrie des Schraubenlaufrads ermöglicht effizientes Mischen und Wärmeübertragung, wodurch sie sich ideal für verschiedene industrielle Prozesse eignen, darunter chemische Reaktionen, Dispersionsvorgänge und die Herstellung von Arzneimitteln.

Einer der Hauptvorteile von Rührwerken mit Schneckenrad ist ihre Fähigkeit, hochviskose Flüssigkeiten und Schlämme zu verarbeiten. Das Schneckendesign erzeugt eine starke Pumpwirkung, mit der dicke, viskose Materialien problemlos bewegt werden können.

Propellerrührer

Propellerrührer bestehen aus einer Welle mit einem daran befestigten Propellerblatt, das bei Drehung ein axiales Strömungsmuster erzeugt. Der Winkel des Blattes ist variabel und liegt normalerweise zwischen 45° und 60°. Der Steigungswinkel kann angepasst werden, um die Strömungseigenschaften für bestimmte Anwendungen zu optimieren.

Propellerrührer eignen sich gut zum Mischen von Flüssigkeiten mit niedriger bis mittlerer Viskosität und können mischbare Flüssigkeiten effektiv vermischen oder Gase und Feststoffpartikel in einem flüssigen Medium dispergieren. Sie werden üblicherweise in Tanks mit einem Durchmesser von bis zu 3 Metern eingesetzt und können mit Drehzahlen von 400 bis 1.750 U/min betrieben werden.

Radialpropellerrührer

Radialpropellerrührer erzeugen ein radiales Strömungsmuster, das senkrecht zur Rührwelle steht, eine turbulente Bewegung erzeugt und eine wirksame Durchmischung unterstützt.

Das Design von Radialpropellerrührern besteht typischerweise aus flachen Blättern, die auf einer zentralen Nabe montiert sind, wobei der Blattwinkel zwischen 30° und 45° variiert. Der Durchmesser des Rührers beträgt normalerweise 30-50% des Tankdurchmessers und die Rührerdrehzahl reicht von 20 bis 150 U/min.

Radialpropellerrührer eignen sich für Flüssigkeiten mit niedriger bis mittlerer Viskosität und können Feststoffpartikel in Suspension verarbeiten. Sie sind effizient bei Gas-Flüssigkeits-Dispersionsvorgängen und können in Kombination mit Wärmetauschern die Wärmeübertragungsraten verbessern.

Turbinenrührwerke

Turbinenrührer sind für ihre Fähigkeit bekannt, hohe Schergeschwindigkeiten und turbulente Bewegungen in der Flüssigkeit zu erzeugen, weshalb sie für ein breites Viskositätsspektrum geeignet sind.

Turbinenrührwerke bestehen typischerweise aus einer zentralen Welle mit mehreren flachen Schaufelblättern oder Laufrädern, die im rechten Winkel angebracht sind. Die Laufräder können je nach gewünschtem Strömungsmuster radial oder axial sein.

Radialströmungsrührer, wie beispielsweise Rushton-Turbinen, erzeugen ein Strömungsmuster senkrecht zur Rührwelle und sorgen so für eine gute Durchmischung und Gasverteilung.

Axiallaufräder erzeugen wie Schrägschaufelturbinen eine Strömung parallel zur Welle, die sich optimal zum Durchmischen und zur Feststoffsuspension eignet.

Turbinenlaufräder mit geraden Schaufeln: Turbinenlaufräder mit geraden Schaufeln sind mit flachen Schaufeln ausgestattet, die an einer zentralen Nabe befestigt sind. Sie sorgen für eine radiale Strömung und sind wirksam bei der Gasdispersion und Feststoffsuspension. Turbinenlaufräder mit geraden Schaufeln werden häufig in der chemischen und petrochemischen Industrie eingesetzt.

Turbinenlaufräder mit geneigten Schaufeln: Turbinenlaufräder mit geneigten Schaufeln verfügen über abgewinkelte Schaufeln, die eine Kombination aus axialer und radialer Strömung ermöglichen. Sie eignen sich für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter Mischen, Feststoffsuspension und Wärmeübertragung. Turbinenlaufräder mit geneigten Schaufeln werden häufig in der Chemie-, Lebensmittel- und Pharmaindustrie eingesetzt.

Rushton Turbinenlaufräder: Rushton-Turbinenlaufräder bestehen aus sechs flachen Schaufelblättern, die an einer zentralen Scheibe befestigt sind. Sie bieten eine hohe Scherkraft und sind wirksam bei der Dispersion und Emulgierung von Gasen und Flüssigkeiten. Rushton-Turbinenlaufräder werden häufig in der chemischen und biotechnologischen Industrie eingesetzt.

Smith Turbinenlaufrad: Smith-Turbinenlaufräder verfügen über gekrümmte Schaufelblätter, die eine Kombination aus axialer und radialer Strömung ermöglichen. Sie sind so konzipiert, dass sie den Stromverbrauch senken und gleichzeitig die Mischleistung beibehalten. Smith-Turbinenlaufräder werden häufig in der Chemie- und Abwasseraufbereitungsindustrie eingesetzt.

Turbinenlaufräder mit gekrümmten Schaufelblättern: Turbinenlaufräder mit gekrümmten Schaufelblättern verfügen über Schaufelblätter mit gekrümmtem Profil, die eine Kombination aus axialer und radialer Strömung ermöglichen. Sie eignen sich für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter Mischen, Feststoffsuspension und Wärmeübertragung. Turbinenlaufräder mit gekrümmten Schaufelblättern werden häufig in der Chemie-, Lebensmittel- und Pharmaindustrie eingesetzt.

Rührwerke mit Rücklaufkurven-Rührwerken

Rührwerke mit Rücklaufkrümmungs-Laufrädern sind ein Rührwerkstyp, der für effiziente Mischprozesse und effektive Leistungsnutzung entwickelt wurde. Diese Laufräder verfügen über gekrümmte Schaufelblätter, die von der Drehrichtung weggewinkelt sind, wodurch ein einzigartiges Strömungsmuster entsteht, das sowohl axiale als auch radiale Strömungskomponenten kombiniert. Der spezifische Winkel der Schaufelblätter variiert je nach Anwendung, wobei Standardwinkel zwischen 45° und 90° liegen.

Rücklaufschaufeln mit Rücklaufkurve eignen sich gut für Flüssigkeiten mit mittlerer bis hoher Viskosität und können eine Vielzahl von Mischaufgaben bewältigen, darunter Vermengen, Dispergieren und Gaseinmischen. Das Design mit gekrümmten Schaufelblättern sorgt für eine gleichmäßigere Mischung, indem ein Strömungsmuster erzeugt wird, das Material vom Boden des Tanks ansaugt und im gesamten Behälter verteilt.

Rührwerke mit Tragflügelrührern

Rührwerke mit Tragflügelrührern zeichnen sich durch ein einzigartiges Schaufelblattdesign aus, das an einen Schiffspropeller erinnert und hervorragende Lösungen zum Mischen von Flüssigkeiten bei minimalem Stromverbrauch bietet. Die Tragflügelform der Schaufelblätter ermöglicht im Vergleich zu herkömmlichen flachen Schaufelblättern eine effizientere Energienutzung und senkt so die Produktionskosten.

Tragflügelrührer erzeugen ein axiales Strömungsmuster und eignen sich daher zum Mischen von Flüssigkeiten mit niedriger bis mittlerer Viskosität. Die axiale Strömung erzeugt eine vertikale Bewegung im Mischbehälter und sorgt so für eine effektive Durchmischung im gesamten Behälter. Dieses Strömungsmuster ist besonders nützlich bei Anwendungen, die eine Gasdispersion oder Feststoffsuspension erfordern.

Rührwerke mit Dispergierschaufel-Rührwerken

Rührwerke mit Dispersionsschaufeln sind für effiziente Misch- und Dispersionsvorgänge konzipiert, insbesondere bei der Dispersion von Gasen und nicht mischbaren Gemischen. Diese Rührwerke zeichnen sich durch ein einzigartiges Schaufeldesign aus, das effektives Mischen fördert und den Stromverbrauch senkt. Die Schaufeln sind normalerweise gekrümmt oder abgewinkelt, wobei Steigungswinkel und Durchmesser je nach Anwendung variieren.

Dispersionsschaufelräder werden in der chemischen und pharmazeutischen Industrie häufig für Prozesse mit Gas-Flüssigkeits-Reaktionen wie Fermentation, Hydrierung und Oxidation eingesetzt. Sie zeichnen sich durch die Erzeugung einer gleichmäßigen Mischung und Verbesserung der Massenübertragungsraten zwischen der Gas- und der Flüssigphase aus. Das Schaufeldesign erzeugt eine Kombination aus radialen und axialen Strömungsmustern, die die Dispersion der Gasblasen im gesamten Mischbehälter verbessert.

Rührwerke mit Spiralrührwerk

Das Spiralrührwerk besteht aus einem spiralförmigen Band oder einer Schaufel, die um die Rührwelle gewickelt ist. Diese Konstruktion erzeugt eine Kombination aus radialen und axialen Strömungsmustern und verbessert so die Mischleistung. Wenn sich das Rührwerk dreht, erzeugt es eine turbulente Bewegung in der Flüssigkeit, die eine gleichmäßige Mischung gewährleistet und die Bildung von Totzonen verhindert.

Spulenrührer eignen sich gut für die Handhabung von Flüssigkeiten mittlerer bis hoher Viskosität, da sie eine sanfte Mischwirkung bei minimalen Scherkräften bieten. Dadurch sind sie ideal für Anwendungen mit scherempfindlichen Materialien wie Polymerlösungen, Pasten und Gelen. Das Spulendesign fördert außerdem eine effektive Wärmeübertragung, wodurch diese Rührer für den Einsatz in Wärmetauschern und Reaktoren geeignet sind.

So wählen Sie ein Rührwerk aus

1. Viskosität: Für Flüssigkeiten mit niedriger bis mittlerer Viskosität können Propellerrührer oder Turbinenrührer geeignet sein. Für Flüssigkeiten mit höherer Viskosität werden häufig Ankerrührer oder Spiralbandrührer verwendet, um eine effektive Durchmischung zu gewährleisten und Totzonen zu vermeiden.
2. Strömungsmuster: Das gewünschte Strömungsmuster im Mischbehälter ist ein weiterer wichtiger Aspekt. Axiale Strömungsrührer, wie Propellerrührer, erzeugen ein Strömungsmuster parallel zur Rührwelle und sind daher ideal zum Mischen und für Feststoffsuspensionen. Radiale Strömungsrührer, wie Rushton-Turbinenrührer, erzeugen ein Strömungsmuster senkrecht zur Rührwelle und sind daher für Gasdispersions- und Wärmeübertragungsanwendungen geeignet.
3. Tankgeometrie: Der Durchmesser des Rührwerks sollte proportional zum Tankdurchmesser sein und normalerweise zwischen 1/3 und 1/2 des Tankdurchmessers liegen. Die Platzierung der Leitbleche und das Gesamtdesign des Tanks wirken sich ebenfalls auf die Wahl des Rührwerks aus, um eine effiziente Durchmischung sicherzustellen und Totzonen zu minimieren.
4. Strombedarf: Der Leistungsbedarf hängt von den Flüssigkeitseigenschaften, der Rührwerksdrehzahl und der gewünschten Mischintensität ab. Es ist entscheidend, ein Rührwerk auszuwählen, das die erforderliche Leistungsaufnahme liefert und gleichzeitig die Energieeffizienz optimiert, um die Betriebskosten zu minimieren.
5. Prozessanforderungen: Die spezifischen Prozessanforderungen, wie z. B. die Notwendigkeit von Wärmeübertragung, Gasdispersion oder chemischen Reaktionen, bestimmen den erforderlichen Rührertyp. Beispielsweise können bei Anwendungen, die hohe Wärmeübertragungsraten erfordern, Rührer mit Rührern mit großer Oberfläche, wie Ankerrührer oder Spiralbandrührer, bevorzugt werden. Für die Gas-Flüssigkeits-Dispersion werden häufig Rushton-Turbinenrührer oder andere Radialrührer verwendet.
6. Materialverträglichkeit: Die Werkstoffe des Rührwerks müssen mit den zu mischenden Flüssigkeiten oder Chemikalien kompatibel sein. In korrosiven Umgebungen oder beim Umgang mit empfindlichen Materialien, wie etwa in der Pharmaindustrie, können Rührwerke aus Edelstahl oder anderen korrosionsbeständigen Legierungen erforderlich sein, um eine langfristige Haltbarkeit und Produktreinheit zu gewährleisten.