Rührwerke

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Ratgeber Rührwerke


Aktualisiert: 22.07.2019

Wissen kompakt

Rührmaschinen sind, vereinfacht gesagt, Behälter, die mit einer Vorrichtung zum Mischen von Flüssigkeiten mit anderen Substanzen benutzt werden. Das können zum Beispiel Gase oder feinkörnige Substanzen sein. Im Haushalt kommen Rührwerke häufig in der Küche zum Einsatz. So verfügen Küchenmaschinen beispielsweise in der Regel über ein Rührwerk mit dem Teig und ähnliches gerührt werden kann, ohne dass selbst Hand angelegt werden muss. Auch Handrührwerke fallen in diese Kategorie.

Daneben kommen Rührwerke in der Industrie, in der Lebensmittelproduktion (zum Beispiel in Käsereien), aber auch in Biogasanlagen zum Einsatz. Das Rührwerk befindet sich stets im sogenannten Rührkessel, einem verfahrenstechnischen Apparat, in dem die Mischung hergestellt wird. In unserem Kaufberater gehen wir etwas genauer auf die zweite Kategorie an Rührwerken ein.

Kaufberater

Ein klassischer Rührkessel besteht aus verschiedenen Bestandteilen. Im Wesentlichen ist das der Behälter, der aus einer zylindrischen Zarge und einem gewölbten Boden besteht. Dieses Gefäß weist außerdem meist einen Deckel auf, der verhindert, dass die Mischung beim Rühren aus dem Behälter geschleudert wird.

Im Behälter selbst ist das Rührwerk angebracht. Es besteht aus Welle und Rührer, teilweise ergänzt durch Stromstörer an den Seitenteilen oder in einem Behälterstutzen. Auf dem Deckel befinden sich außerdem noch eine sogenannte Laterne mit Getriebe und Antrieb sowie Lager und Wellendichtungen. Dazu kommen ein Mannloch für die Inspektion und ein Doppelmantel. In Chemieunternehmen sind die Kessel in der Regel aus rostfreiem Stahl oder Kohlenstoffstahl. Meist sind die Kessel zum Schutz vor Rost emailliert oder anderweitig vor Korrosion geschützt.
 

Einsatzgebiete für Rührkessel mit Rührwerken

Rührkessel mit Rührwerken dienen zu unterschiedlichen Zwecken. So werden sie als Reaktoren für chemische oder biologische Reaktionen, zum Mischen von Flüssigkeiten, zum Rühren von Teig, aber auch zum Homogenisieren, Emulgieren, Suspendieren, Begasen und zur Wärmeübertragung von Flüssigkeiten verwendet. Oft werden mit dem Rührwerk im Kessel auch mehrere verfahrenstechnische Grundoperationen ausgeführt.

Beim Rühren wird zwischen dem eigentlichen Rühren und dem sogenannten Dispergieren unterschieden. Beim Rühren selbst werden eingebrachte Stoffe homogen, also in gleichem Maße, vermischt. Beim Dispergieren werden winzige Feststoffe in Flüssigkeiten eingerührt. Beide Prozessarten können mit verschiedenen Arten von Rührwerken und unterschiedlichen Rührern umgesetzt werden. Angetrieben werden die Rührwerke in der Regel mithilfe elektrischer Motoren oder durch Motoren, die mit Druckluft angetrieben werden.

Wissenswert

Beim Dispergieren wird die Oberfläche der Feststoffteilchen durch die ebenfalls verwendete Flüssigkeit benetzt. Dann werden die Partikel zu kleineren Teilchen mechanisch verkleinert. Anschließend werden die neu entstandenen kleineren Teilchen stabilisiert, um eine erneute Zusammenlagerung der Partikel zu vermeiden.

Die Rührer

Rührapparate oder kurz Rührer sind die Werkzeuge eins Rührwerks und können bei Bedarf ausgetauscht werden. Je nach Branche sind unterschiedliche Bezeichnungen möglich. Die passenden Rührertypen wählen Sie am besten entsprechend des Materials, das zu rühren ist, und der Aufgabe, für die das Rührwerk dienen soll.

Es gibt axiale Rührer, die nach unten rühren und radiale Modelle, die zur Seite rühren. Beim Material kann zwischen Glas, Kunststoff (oft PP oder PTFE) und Metall ausgewählt werden. Daneben wird auch nach der Rührgeschwindigkeit unterschieden. Es gibt langsam laufende Rührer in einachsiger und mehrachsiger Form. Zu den einachsigen Modellen gehören beispielsweise Blattrührer und Schaufelwalzen, während zu den mehrachsigen Rührern etwa Planetenrührer und Kreiselmischer gezählt werden. Zu den schnelllaufenden Rührern gehören unter anderem Turbinen- und Scheibenrührer. Neben rotierenden Rührapparaten existieren auch Rührsysteme, die mithilfe anderer Technologien Medien miteinander vermischen. Dazu zählen beispielsweise Vibro- und Bag-Mixer.

Wissenswert

Welcher Rührapparat am besten für die jeweilige Tätigkeit geeignet ist, richtet sich nach dessen Aufgabe sowie nach der Scherfestigkeit und Zähigkeit des Mediums. Auch die verfügbare Rührerleistung sollte bei der Auswahl des Rührapparats natürlich eine Rolle spielen.

Der Rührkessel

Wie ein Rührkessel ausgelegt ist, kommt vor allem auf seinen Einsatzzweck ein. Welche Rührer für welchen Kessel erforderlich sind, wird mithilfe von Hochrechnungen und Ähnlichkeitsbetrachtungen ermittelt. Eine Kalkulation, die unter dem Begriff „Scale-up“ bekannt ist. Um Rührkessel unterschiedlicher Größe vergleichen zu können, werden diese meist so gebaut, dass sie ein einheitliches Verhältnis von Füllhöhe zu Durchmesser aufweisen. Der so genannte ideale Rührkessel ist eher theoretischer Natur. Von diesem geht man aus, wenn eine ideale Durchmischung stattfindet, bei der Zusammensetzung und Temperatur an jedem beliebigen Ort gleich sind.

Die Stromstörer

Stromstörer oder auch Strombrecher werden in den Rührkessel eingebaut, um zu verhindern, dass sich der gesamte Inhalt des Kessels dreht, wenn der Rührer des Rührwerks betätigt wird. Durch die Stromstörer rotiert die Flüssigkeit. Durch das Rührwerk wird sie in der Mitte gedreht und so wird das Mischen wenig viskoser Flüssigkeiten erst möglich. Bei höherviskosen Stoffen ist der Einsatz von Stromstörern eher kontraproduktiv und verhindert die komplette Durchmischung.

Strombrecher gibt es in verschiedenen Ausführungen, teilweise sind sie zylindrisch aufgebaut, teilweise oval, aber auch C-förmige Störer werden verbaut. In nicht beschichteten Rührwerken werden die Störer meist mit der Behälterwand verschweißt und erreichen etwa 0,1- bis 0,12-mal die Größe des Behälterdurchmessers.

Einbaumöglichkeiten von Rührwerken

Die Art, wie ein Rührwerk eingebaut wird, hängt davon ab, wie das Rührorgan und der Behälter beschaffen sind. Grundsätzlich unterscheidet man den zentrischen Einbau und den exzentrischen Einbau jeweils von oben und von unten. Auch ein seitlicher Einbau des Rührwerks ist möglich. Wird das Rührwerk zentrisch eingebaut und sollen niedrig viskose Mischungen gerührt werden, sind Stromstörer notwendig. Beim exzentrischen Einbau kann darauf unter Umständen verzichtet werden. Beim exzentrischen Einbau sind jedoch in der Regel stärkere Rührerwellen notwendig, da die Querkräfte in der Praxis höher sind, als bei einem zentrischen Einbau. Wird das Rührwerk von unten in den Behälter integriert, sind auch kurze Rührerwellen möglich.

Antriebsarten von Rührwerken

Grundsätzlich kann bei Rührmaschinen zwischen einem direkten und einem indirekten Antrieb unterschieden werden. Der direkte Antrieb wird über eine Welle herbeigeführt, die direkt oder indirekt mit einem Motor verbunden ist. Der Motor kann mit oder ohne Getriebe und/oder Frequenzumformer ausgestattet sein. Direkt angetriebene Rührwerke eignen sich für alle Einsatzbereiche und sind auch für Flüssigkeiten mit hoher Dichte oder Viskosität geeignet.

Der indirekte Antrieb wird über eine magnetische Kopplung ausgeführt, die über einen Magneten mit dem Rührorgan und dem Antrieb verbunden ist. Indirekte Antriebe sind nicht für alle Mischaufgaben geeignet, da ihre Antriebskraft begrenzt ist. Daher kann es bei Mischungen mit hoher Dichte und Viskosität zu Problemen kommen. Hohe Kopplungsmomente über 400 kN (Kilonewton) sind nur schwer erreichbar

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