Die Rührwirkung wird durch den
Eintrag von Infraschallimpulsen in das Fluid erzielt. Dieser Eintrag erfolgt
durch ein Pulsatorrohr, welches mit dem Prozessraum ein schwingfähiges System
analog einem U-Rohr bildet. Eine Variante ist im Bild dargestellt.
Die bisherigen Tests erfolgten in 15 l- ,50 l- und 1 m3- Rührapparaten. Für die Grundrühraufgabe Suspendieren wurden die Feststoffaufwirbelung
(Einsekundenkriterium) und die Gleichmäßigkeit der Verteilung der Feststoffe
(90%-Kriterium) untersucht.
Der Rührkessel als Vergleichsapparat war mit einem
Schrägblattrührer versehen und wurde mit 45 bis 300 U/min. betrieben.
Bei den Versuchen mit Pulsationstechnik wurde ein
Pulsatorrohr DN 40 in einen Stutzen eingesetzt. Die Pulsgenerierung
erfolgte durch Bewegen einer Formmembran. Sie ist ohne Fremdgaszufuhr und somit
ohne Abgas gestaltet. Die Versuchsanlage mit 50-l-Rührbehältern ist im unteren Bild dargestellt.
Für die Aufwirbelungsversuche im Wasser wurden Glaskugeln mit einer Korngröße 150 bis
250 µm verwendet. Die Volumenanteile betrugen 2 bis 14 %.
Im 50-l-Rührbehälter mit Halbkugelboden und im 15-l-Rührbehälter jeweils
mit Schrägblattrührer wurden das Einsekundenkriterium bei einem Glaskugelanteil von 2 % und einer
Rührerdrehzahl von 305 Umdr./min. erreicht. Bei einer Erhöhung des
Glaskugelanteils auf 4% wurden das Einsekundenkriterium bei 245 U/min.
erreicht. Bei einer weiteren Erhöhung des Glaskugelanteils bis 14 % wurde das
Einsekundenkriterium nicht mehr erfüllt. Bei den Versuchen mit
Pulsationstechnik wurde das Einsekundenkriterium bei allen Konzentrationen
stabil erfüllt. Der Hubraum der Luftbewegung betrug 230 cm3. Die
Resonanzfrequenz ergab sich zu 1,3 Hz.
Rührapparat mit Pulsgenerator
1- Anschluß für Pulsator
2- Gasraum,
3- Pulsatorrohr,
4- Rührantrieb mit Motor,
5- Rührorgan
Versuchsanlage mit 50-l-Rührapparaten (hinter der
Glaswand)
Vorteile der ResoPulsTechnik beim Explosionsschutz
Um die grundlegenden Sicherheits- und Gesundheitsanforderungen der
Explosionsschutzrichtlinie 94/9/EG/9/, die mit der zweiten Verordnung zum Gerätesicherheitsgesetz in
deutsches Recht umgesetzt wurde, zu erfüllen, sind nichtelektrische Geräte nach DIN EN 13463 einer Zündgefahrenbewertung zu unterziehen. Im Dokument
(Systematische Zündgefahrenbewertung an explosionsgeschützten mechanischen Geräten. Tü, Band 45, (2004) Nr.3, S.
27 bis 31)wird eine grundsätzliche, systematische Vorgehensweise für die Zusammentragung der Informationen und der Dokumentation
der Zündgefahrenbewertung beschrieben.
Diese wird im Dokument (Explosionsgeschützte Rührwerke-
Beispiele für die Zündgefahrenbewertung. Tü, Bd.45 (2004), Nr. 5,
S.36 bis 40) für Rührwerke untersetzt.
Für Rührwerke sind als Zündgefahren genannt elektrostatische
Aufladung, heiße Oberfläche, mechanische Funken und elektrische
Funken. Für ResoPulsRührgeräte können die heiße Oberfläche und der
mechanische Funken ausgeschlossen werden. Zusätzlich sind bei ResoPulsRührgeräten
zu betrachten dieadiabatische
Verdichtung und der Schalleintrag.
Von den aufgeführten 18 Zündgefahren treffen für Pulsationsrührgeräte
die heißen Oberflächen und mechanische Funken (14 Zündgefahren) nicht zu und 3 der restlichen 4 Zündgefahren durch
elektrostatische Aufladung, die durch Reiben nicht leitfähiger
Materialien und anschließender rascher Trennung entstehen, dürften
ebenfalls nicht zutreffen. Die als Nr. 4 in der Tabelle in aufgeführte
Aufladung durch Ladungstrennung beim Rühren von Suspensionen, was
betriebsmäßig zur elektrostatischen Aufladung des Rührmediums führt, ist ähnlich der üblichen
Rührwerke zu betrachten und entsprechend der Aussage in durch
Inertisierung zu vermeiden.
Insbesondere soll noch auf den Vorteil der ResoPulsRührwerke bei dem
sog. Durchtrittsbetrieb hingewiesen werden. Es geht hier um den Rührbetrieb beim Ablassen des Mediums oder auftretender Füllstandsverringerungen, die ein teilweises
Beaufschlagen des Rührorgans mit der über dem Medium befindlichen Atmosphäre bewirken. Dabei kann es zu unzulässigen Schwingungen
der Rührerwelle kommen. Diese Sachlage kann bei der ResoPulsTechnik absolut ausgeschlossen werden, da keine sich drehenden Elemente
im Medium vorhanden sind.
Ein Versuch im 50 l-ResoPulsRührbehälter zeigte, dass beim
Ablassen des Mediums keine Verschlechterung der Suspendierwirkung und
keine merkliche Änderung der Resonanzfrequenz eintritt und dass das Ablassen bis zum Ende des
Pulsrohres bei Beibehaltung des Rührprozesses möglich ist und sogar
bei minimalem Füllstand ein Wiederanfahren erfolgen kann. Die Wärmeentwicklung bei der adiabatischen
Verdichtung des Gases im
Pulsatorraum kann vernachlässigt werden, da die Verdichtung äußerst
gering ist und dieser Raum ständig von der Prozessflüssigkeit bespült
und somit die Wärme in die Flüssigkeit abgeleitet wird.
Suspendieren in einem Modellapparat (Durchmesser: 7
cm) mit Zentralrohr
Ausgangs-
zustand
Wellenbildung der Flüssigkeits-
oberfläche
Aufwirbelung der
Bleicherde
homogene Verteilung der Bleicherde
Feinchemikaliensynthese in einer Rührmaschine (1 m³) mit 2 Pulsrohren
(Katalysator: Kupferbronze)
Die Vorversuche fanden statt in einem
Glasbehälter mit Zentralrohr (Inhalt: 3 Liter). Anfangs ist die vollausgebildete, das ganze Volumen umfassende, Verteilung des
Katalysators zu sehen.
Nach der Hälfte der Zeit beginnt der Prozess und
die Kupferbronze verteilt sich explosionsartig im ganzen Volumen.
