搅拌器装置和用于混合的方法与流程

1.本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的搅拌器装置、一种根据权利要求12的搅拌系统和一种根据权利要求15的方法。


背景技术：

2.从现有技术中已知用于结晶设备的搅拌器装置，其具有多个搅拌叶片，在多个搅拌叶片中部分叶片设置成用于充分混合混合材料，而另一部分用于从搅拌容器的底面去除材料沉积物和/或结垢。设置成用于去除材料沉积物和/或结垢的搅拌叶片布置在底面附近区域，以从底面刮除材料沉积物和/或结够，而设置成用于充分混合混合材料的搅拌叶片布置在所述附近区域之外，以尽可能实现混合材料的中心充分混合。


技术实现要素：

3.本发明的目的特别地在于提供一种在结构方面具有改进特性的这种类型的装置。根据本发明，该目的通过权利要求1和15的特征来实现，而从属权利要求可以是本发明的有利配置和进一步方案。
4.本发明涉及一种搅拌器装置，其特别地用于结晶设备，所述搅拌器装置具有：搅拌轴；至少一个第一叶片元件，其被保持在所述搅拌轴上，并设置成用于充分混合至少一种混合材料；至少一个第二叶片元件，其被保持在所述搅拌轴上，并设置成用于保持围绕所述搅拌轴的至少一个附近区域没有材料沉积物和/或结垢。
5.提出所述搅拌器装置包括具有前侧和后侧的至少一个搅拌叶片，所述搅拌叶片具有所述第一叶片元件和所述第二叶片元件。以此方式，可以特别地实现成本低廉和/或紧凑的搅拌器装置。特别有利地，可以省去使用提供第一叶片元件的功能或第二叶片元件的功能的附加的搅拌叶片。特别地，可以省去布置在搅拌容器的底面附近区域的外侧的搅拌叶片，其中在所述搅拌容器中布置在搅拌器装置的至少一种操作状态下的搅拌器装置。搅拌器装置特别适用于结晶设备，因为在这些设备中，搅拌容器内的反应过程导致混合材料自然的充分混合，混合材料的充分混合的减少可以通过省去在底面的附近区域的外部布置的搅拌叶片来补偿。
6.第一叶片元件和第二叶片元件可以形成搅拌叶片的彼此不同的、有利地彼此邻接的部分区域。例如，第二叶片元件可以形成布置在围绕搅拌轴的附近区域的内部的部分区域和/或第一叶片元件可以形成布置在围绕搅拌轴的附近区域的外部的部分区域。例如，搅拌叶片可具有用于刮除材料沉积物和/或结垢的围绕搅拌轴的附近区域的内部的的刮刃和用于充分混合混合材料的围绕搅拌轴的附近区域的外部的混合表面。优选地，第一叶片元件和第二叶片元件形成为搅拌叶片的共同部分，其提供第一叶片元件的功能和第二叶片元件的功能两者。有利地，公共部分区域使材料沉积物和/或结垢松散并且同时将它们与混合材料混合。
[0007]“搅拌器装置”应特别理解为特别是用于流体但不是仅限于流体的搅拌器、特别是
混合器和/或搅拌机构的优选功能部件、特别是结构和/或功能组件。可以设想，搅拌器装置也包括整个搅拌器，特别是整个混合器和/或整个搅拌机构。
[0008]
搅拌器装置可以只有一个搅拌叶片。搅拌器装置优选地具有至少两个、特别优选地正好两个搅拌叶片，当平行于搅拌轴观察时，这些搅拌叶片优选形成具有n重旋转对称性的搅拌环(r
ü
hrkranz)，其中n对应于搅拌叶片的数量。
[0009]“搅拌轴”特别地应理解为细长元件，搅拌叶片优选地通过套筒附接至该细长元件，并且搅拌轴限定搅拌叶片的旋转轴线。在操作状态下，搅拌轴有利地穿过搅拌罐的底面伸入搅拌容器的内部区域。特别地，搅拌轴具有布置在搅拌容器内部区域中的至少一个端部。替代地，搅拌轴可以在搅拌容器的与底面相对的一侧从搅拌容器中伸出。优选地，搅拌轴至少在操作状态中平行于重力方向对齐。
[0010]“围绕搅拌器轴的附近区域”应优选理解为意指这样的空间区域，当沿搅拌轴观察时，对应于以搅拌轴为中心的圆，其半径对应于搅拌容器的直径的至少20％、特别有利地至少30％、优选至少40％、特别优选至少50％。围绕搅拌轴的附近区域优选地对应于在操作状态下由第二叶片元件扫过的区域，特别优选地对应于由搅拌叶片扫过的区域。
[0011]
前侧和后侧可以设计为彼此对应的和/或全等的表面。前侧和后侧优选地具有彼此不同的表面积和/或形状。
[0012]“设置”特别地应理解为专门的设计和/或配备。在此情况下，对象用于特定功能特别地应理解为该对象在至少一个应用和/或操作状态中实现和/或执行该特定功能。特别地，“设置”不应被理解为仅仅是适合性(bloβe eignung)。
[0013]
此外规定，第一叶片元件和第二叶片元件完全形成搅拌叶片。以此方式，特别地可以节省空间和/或减轻重量和/或节省成本和/或可以容易地制造搅拌叶片。特别有利地，可以省去用于形成搅拌叶片的另外的叶片元件。优选地，第一叶片构件和第二叶片构件的共同部分区域包括整个搅拌叶片。因此，第一叶片元件和第二叶片元件的功能可以有利地组合在单个搅拌叶片中并且可以省去多个单独的部分区域。
[0014]
为了改进第二叶片元件去除材料沉积物和/或结垢，规定在所述附近区域中所述前侧在一个、特别是每个平行于搅拌轴的平面中与垂直于搅拌轴延伸的平面相交，夹角为至多60
°
，有利地至多55
°
，且特别优选地至多50
°
。优选地，平行于搅拌轴延伸的平面与搅拌叶片在搅拌叶片的横截面区域中相交。在本文范围中，搅拌叶片的“横截面区域”特别地应理解为搅拌叶片与平行于搅拌轴延伸的平面的切面，该切面具有最小的面积。特别地，平行于搅拌轴延伸的平面可以在沿着搅拌叶片的延伸方向在所述附近区域的内部任意移动。特别地，垂直于搅拌轴延伸的平面可以沿着所述前侧的与平行于搅拌轴延伸的平面的相交的棱边任意移动。优选地，当沿重力方向观察时，前侧沿旋转方向倾斜。由此可以有利地提高第二叶片元件的刮除效果，由此在操作状态下使材料沉积物和/或结垢松散。
[0015]
在本发明的一种实施方式中提出，所述前侧和所述后侧至少基本上彼此平行地对齐。在此情况下，所述前侧和所述后侧“至少基本上彼此平行”对齐应优选理解为意指所述前侧和所述后侧的至少彼此相对的部分区域的彼此对齐相差至多20
°
，有利地至多15
°
，特别有利地至多10
°
并且优选地至多5
°
。特别地，在实施例中的搅拌叶片被设计为带状的、优选为板状的元件。在此情况下，元件为“板状”应优选地理解为意指恰好容纳该元件的最小假想长方体的长度和宽度是最小假想长方体的高度的至少两倍、特别优选地至少四倍、优
选地至少六倍、特别优选地至少八倍。优选地，当沿搅拌轴观察时，前侧和后侧沿旋转方向倾斜。以此方式，特别地可以实现节约空间和/或减轻重量和/或节省成本。可以特别有利地减小搅拌叶片的厚度。
[0016]
在本发明的替代实施例中，规定前侧和后侧有利地连续地彼此延伸会聚。在操作状态中，前侧和后侧优选地在底面的方向上彼此延伸会聚。有利地，在平行于搅拌轴延伸的平面中，搅拌叶片与该平面在横截面区域中相交，所述前侧和所述后侧在假想延伸棱边直到它们相遇为止之处的棱边之间的假想内角为至多80
°
，特别有利地至多70
°
，优选至多60
°
。由此，可以特别地提高搅拌叶片的稳定性。特别有利地，承受最大载荷的搅拌叶片的下部可以设计成比搅拌叶片的上部更厚。
[0017]
关于搅拌叶片的横截面区域，可以设想本领域技术人员认为合理的任何形状。然而，为了进一步提高搅拌叶片的稳定性和/或简化生产，规定搅拌叶片具有至少基本上三角形的横截面区域。在此情况下，搅拌叶片的横截面区域基本上对应的形状应优选地理解为意指当沿着平行于搅拌轴延伸的平面观察时，搅拌叶片和该平面在横截面区域中相交，至少一个完全布置在横截面区域内的具有该形状的区域可以覆盖至少80％、优选至少90％、优选100％的横截面区域的面积。可以设想，所述前侧和所述后侧在搅拌叶片的边缘相交。所述前侧和所述后侧优选地彼此分开地延伸。横截面区域优选地对应于在与重力方向相反的方向上逐渐变细的梯形。当观察平行于搅拌轴延伸的平面时，该梯形的与重力方向相反定向的上侧的棱边具有长度，该长度为优选至多30％、有利地至多20％并且特别有利地至多10％的所述前侧和后侧的棱边长度。搅拌叶片优选地具有与所述上侧相对布置的下侧。例如，所述前侧、所述后侧和所述下侧在观察时可能具有相同长度的棱边。所述前侧、所述后侧和所述下侧的棱边在观察时优选地具有不同的长度。所述下侧的棱边特别优选地比所述前侧、所述后侧的棱边更长。特别有利地，在操作状态下承受特别高的力的搅拌叶片的沿重力方向定向的端部部分可以设计成具有更高的鲁棒性。
[0018]
此外，规定搅拌叶片具有从搅拌轴开始沿径向方向向后弯曲的前缘。在此情况下，“从搅拌轴开始沿径向方向向后弯曲”的前缘特别地应该理解为意指当沿搅拌轴观察时，所述前缘具有至少一个、优选地正好一个曲率，使得所述前缘从搅拌轴开始具有与搅拌叶片的旋转方向相反的延伸方向。所述前缘也可以从搅拌轴开始沿径向方向向前弯曲。有利地，所述前缘在很大程度上、特别有利地完全布置在搅拌轴的所述附近区域的内部。优选地，所述第二叶片元件包括至少大部分的、优选地全部的所述前缘。以此方式，特别地可以进一步提高第二叶片元件的刮除效果。
[0019]
可以设想，所述前缘向后弯曲至少30
°
，有利地至少50
°
，特别有利地至少70
°
。为了进一步提高第二叶片元件的刮除效果和/或减少搅拌叶片上的机械应力，规定将所述前缘向后弯曲至少90
°
。可以设想，搅拌叶片当沿搅拌轴观察时具有螺旋形状，特别是对数螺旋形状，所述螺旋形状具有至少一圈。
[0020]
搅拌叶片的横截面区域可以在搅拌叶片的径向延伸长度上彼此不同。例如，搅拌叶片的厚度和/或高度可以在径向延伸长度上不一致。为了简化搅拌叶片的制造，规定搅拌叶片的横截面区域在至少大部分的搅拌叶片的径向延伸长度上至少基本恒定。在此情况下，横截面区域“至少基本恒定”在本文的范围内特别地应理解为横截面区域除了在制造过程中出现的公差之外都相同。搅拌叶片可以具有横截面区域至少基本恒定的至少两个分离
的部分区域。优选地，搅拌叶片具有横截面区域至少基本恒定的连续的部分区域。特别优选地，所述连续的部分区域没有搅拌叶片的端部区域。
[0021]
搅拌叶片可以设计成具有径向内端和径向外端，并且搅拌叶片平坦地(flach)朝向两个径向端。为了以节省材料的方式增加搅拌叶片的径向延伸长度，规定搅拌叶片设计成具有径向内端和径向外端，并搅拌叶片朝向两个径向端逐渐变细。优选地，搅拌叶片经由径向内端附接到套筒。优选地，搅拌叶片朝向径向外端在尖端终止，当垂直于搅拌叶片的前侧和/或后侧观察时，所述尖端具有至多80
°
、有利地至多65
°
并且特别有利地至多50
°
的内角。优选地，搅拌叶片的横截面区域在径向端之间是恒定的。
[0022]
还提出一种搅拌系统，有利地为结晶设备，其具有至少一个搅拌器装置和至少一个搅拌容器，所述搅拌器装置布置在所述搅拌容器中，并且所述搅拌容器具有底面。所述底面优选地设计为旋转对称的。有利地，所述搅拌容器具有与底面邻接的至少一个侧壁，所述侧壁平行于搅拌轴延伸。以此方式可以特别地改进设计。特别有利地，省去使用单独的搅拌叶片用于充分混合混合材料并从底面去除材料沉积物和/或结垢。
[0023]
搅拌叶片可以具有独立于底面水平延伸的前缘。为了改善搅拌叶片的刮除效果，规定搅拌叶片具有前缘，所述前缘平行于底面延伸，优选地也在搅拌叶片的旋转期间平行于底面延伸。特别有利地，所述搅拌叶片紧靠底面布置，特别是在沿搅拌叶片观察的情况下所述搅拌叶片与所述底面之间的距离至少基本恒定，其中所述距离为至多5cm，优选地至多3cm，优选地至多1cm。
[0024]
此外规定，当沿搅拌轴观察时，在至少一种操作状态下由搅拌叶片扫过的区域的直径为所述底面的直径的至少50％，有利地至少60％。以此方式，特别是可以实现彻底去除底面上的材料沉积物和/或结垢。替代地，被叶片扫过的区域的直径可以小于底面的直径的50％。
[0025]
此外，提出一种充分混合的方法，特别是在结晶时的混合方法，其中通过搅拌叶片充分混合混合材料并且保持围绕搅拌轴的附近区域没有材料沉积物和/或结垢。以此方式可以特别地改进设计。特别有利地，可以省去使用单独的搅拌叶片和/或叶片元件以用于充分混合混合材料和从附近区域去除材料沉积物和/或结垢。
附图说明
[0026]
进一步的优点通过参考附图的以下描述说明。在附图中示出本发明的三个示例性实施例。附图、说明书和权利要求包含多种组合的特征。本领域技术人员也将方便地单独考虑这些特征并将它们组合成其他有意义的组合。
[0027]
在附图中显示：
[0028]
图1示出具有搅拌器装置和搅拌容器的搅拌系统的示意图，
[0029]
图2示出搅拌器装置的等距示意图，所述搅拌其装置的搅拌叶片和另一搅拌叶片附接至该搅拌器装置，
[0030]
图3示出搅拌器装置的侧视示意图，
[0031]
图4示出搅拌器装置的俯视示意图，
[0032]
图5示出搅拌器装置在另一侧面视角上的示意图，
[0033]
图6示出搅拌器装置在另一侧面视角上的横截面的示意图，
[0034]
图7示出用于通过搅拌系统充分混合的方法的流程示意图，
[0035]
图8示出搅拌器装置的另一示例性实施例的等角视图，该搅拌器装置的搅拌叶片和另外的搅拌叶片附接至该搅拌器装置，
[0036]
图9示出从套筒的正面观察的图8中搅拌器装置的示意图，
[0037]
图10示出在沿第二搅拌器装置的搅拌轴的视角方向上另外的搅拌器装置的套筒的示意图，
[0038]
图11示出在套筒的搅拌叶片的径向外端的方向上观察的另外的搅拌器装置的套筒的示意图，
[0039]
图12以斜视图示出另外的搅拌器装置的套筒的示意图，搅拌叶片和另外的搅拌叶片附接到该套筒上，
[0040]
图13示出在套筒的正面方向上观察的另一搅拌器装置的套筒的示意图，
[0041]
图14示出沿另外的搅拌器装置的搅拌轴的视角上的另外的搅拌器装置的套筒的示意图，以及
[0042]
图15示出在搅拌叶片的径向外端观察的另外的搅拌器装置的套筒的示意图。
具体实施方式
[0043]
在多次出现的对象在同一幅图中只有一个设置附图标记。
[0044]
图1示出搅拌系统40a的一部分。搅拌系统40a被设计为结晶设备。搅拌系统40a具有搅拌容器42a。搅拌容器42a以混合材料54a填充。搅拌容器42a具有底面44a。底面44a从内侧观察是凹入的。底面44a是旋转对称的。搅拌系统40a具有搅拌器装置10a。搅拌器装置10a布置在搅拌容器42a内。搅拌器装置10a具有搅拌轴14a。搅拌轴14a被引导穿过底面44a中的凹槽48a。搅拌轴14a具有端部46a。端部46a以和重力方向47a相反的方向定向。搅拌容器42a具有布置在凹槽48a内并密封搅拌轴14a与底面44a之间的间隙(未图示)的密封元件(未图示)。例如，密封元件可以具有弹性体和/或滚珠轴承。
[0045]
搅拌器装置10a具有固定在搅拌轴14a上的搅拌叶片22a。搅拌器装置10a具有另外的搅拌叶片32a，其也固定在搅拌轴14a上。搅拌叶片22a和另外的搅拌叶片32a固定到搅拌器装置10a的套筒12a。搅拌叶片22a和另外的搅拌叶片32a通过焊接工艺固定到套筒12a。另外的搅拌叶片32a与搅拌叶片22a相同地构成并且旋转180
°
固定至套筒12a。套筒12a被推到搅拌轴14a上并固定在其上。
[0046]
图2至图6示出搅拌器装置的部分的不同的视图。
[0047]
搅拌叶片22a具有第一叶片元件16a。搅拌叶片22a具有第二叶片元件18a。第一叶片元件16a和第二叶片元件18a完全形成搅拌叶片22a。第一叶片元件16a和第二叶片元件18a均相同地构造搅拌叶片22a。第一叶片构件16a和第二叶片构件18a由包围整个搅拌叶片22a的共同部分区域形成。第一叶片元件16a充分混合混合材料54a。第二叶片元件18a保持围绕搅拌轴14a的附近区域20a没有材料沉积物和结垢。搅拌叶片22a具有前侧24a。搅拌叶片22a具有后侧26。
[0048]
如图4所示，搅拌轴14a的附近区域20a对应于搅拌叶片22a扫过的区域。当沿搅拌轴14a观察时，由搅拌叶片22a扫过的区域的直径为底面44a的直径的50％。
[0049]
搅拌叶片22a的前侧24a在附近区域20a中在平行于搅拌轴14a延伸的平面a中(如
图4所示，且平面a作图6中的断面)与垂直于搅拌轴14a延伸的平面b相交，夹角28a约为45
°
，如图6所示。替代地，夹角28a可以是小于60
°
的任何其他值。平行于搅拌轴延伸的平面a与搅拌叶片22a在横截面区域30a中相交。
[0050]
前侧24a和后侧26a延伸会聚。在图6所示的截面图中，前侧24a和后侧26a在假想延伸棱边直到它们相遇为止之处的棱边之间的假想内角50a为大约60
°
。替代地，内角50a可以是小于80
°
的任何其他值。
[0051]
搅拌叶片22a具有如图6所示的横截面区域30a。横截面区域30a大致为三角形。横截面区域30a形成为梯形。横截面区域30a在与重力方向47a相反的方向上逐渐变细。如果截面垂直于搅拌轴14a移位，则搅拌叶片22a的横截面区域在搅拌叶片22a的大部分的径向延伸长度上与横截面区域30a相同。
[0052]
搅拌叶片22a具有径向内端36a，如图3中更详细地示出。搅拌叶片22a具有径向外端38a。搅拌叶片22a设计成向两个径向端36a、38a逐渐变细。当截面垂直于搅拌轴14a移动时，搅拌叶片22a的横截面区域在径向端部36a、38a之间与横截面区域30a相同。搅拌叶片22a向着径向外端38a在尖端52a终止。
[0053]
搅拌叶片22a具有前缘34a。如图1所示，前缘34a平行于底面44a延伸。在搅拌叶片22a旋转期间，前缘34a始终平行于底面44a延伸。前缘34a用于刮掉聚集在底面44a上的材料沉积物和结垢。
[0054]
图7示出使用搅拌系统40a在结晶中充分混合的方法的示意性流程图。在该方法中，通过搅拌叶片22a充分混合混合材料54a并且围绕搅拌轴14a的附近区域20a保持没有材料沉积物和结垢。在填充步骤100a中，将混合材料54a填充到搅拌容器42a中。在混合步骤110a中，搅拌器装置10a被切换至操作状态。混合步骤110a在填充步骤100a之后。
[0055]
在图8至图15中示出本发明的另外两个示例性实施例。下文的描述主要限于示例性实施例之间的差异，其中关于保持相同的组件、特征和功能可以参考图1至图7中示例性实施例的描述。为了区分示例性实施例，将图1至图7中示例性实施例的附图标记中的字母a替换为图8至图11中示例性实施例的附图标记中的字母b以及图12至图15中示例性实施例的附图标记中的字母c。关于具有相同标记的部件，特别是关于具有相同附图标记的部件，也可以参考附图和/或对图1至图7中的示例性实施例的描述。
[0056]
在图8至图11中，搅拌器装置10b的部件以不同的视图示出。搅拌器装置10b的搅拌叶片22b的前侧24b和后侧26b彼此平行地对齐。
[0057]
在图12至图15中，搅拌器装置10c的部分以不同的视图示出。搅拌器装置10c的搅拌叶片22c的前侧24c和后侧26c相互平行地对齐。替代地，前侧24c和后侧26c也可以朝向彼此对齐。此外，搅拌叶片22c可以具有至少大致三角形的横截面。搅拌叶片22c具有前缘34c。前缘34c从搅拌轴14c并且特别是搅拌器装置10c的套筒12c开始沿径向向后弯曲，特地地向后弯曲90
°
。替代地，前缘34c可以以90
°
和180
°
之间的任何其他角度向后弯曲。
[0058]
附图标记
[0059]
10
ꢀꢀ
搅拌器装置
[0060]
12
ꢀꢀ
套筒
[0061]
14
ꢀꢀ
搅拌轴
[0062]
16
ꢀꢀ
第一叶片元件
[0063]
18
ꢀꢀ
第二叶片元件
[0064]
20
ꢀꢀ
附近区域
[0065]
22
ꢀꢀ
搅拌叶片
[0066]
24
ꢀꢀ
前侧
[0067]
26
ꢀꢀ
后侧
[0068]
28
ꢀꢀ
夹角
[0069]
30
ꢀꢀ
横截面区域
[0070]
32
ꢀꢀ
第二搅拌叶片
[0071]
34
ꢀꢀ
前缘
[0072]
36
ꢀꢀ
径向内端
[0073]
38
ꢀꢀ
径向外端
[0074]
40
ꢀꢀ
搅拌系统
[0075]
42
ꢀꢀ
搅拌容器
[0076]
44
ꢀꢀ
底面
[0077]
46
ꢀꢀ
端部
[0078]
47
ꢀꢀ
重力方向
[0079]
48
ꢀꢀ
凹槽
[0080]
50
ꢀꢀ
内角
[0081]
52
ꢀꢀ
尖端
[0082]
54
ꢀꢀ
混合材料
[0083]
100 填充步骤
[0084]
110 混合步骤。