Mischprozesse

• Rühren (flüssigkeitsdominierte Medien)
• Kneten (hochviskose, pastöse Medien)
• Mischen (feste Stoffe)

Rührer

Hierbei handelt es sich meist um Ruhrwerke mit Obenantrieb, oft auch um DIN-Ruhrwerke. Standard- Einsatzbedingungen sind atmospharischer Druck bis 6 bar (87 PSI) und Umgebungstemperatur bis 150 °C (302 °F). Man unterscheidet Ruhrwerke mit Stahlbehaltern und mit Behaltern, bei denen die produktberuhrten Oberflachen (auch der Flansch der Gleitringdichtung) emailliert sind.

Manche Maschinen haben nicht nur ein zentrales Mischorgan, sondern zusätzlich noch ein wandnahes, das in der Regel in die gegensätzliche Richtung dreht als das zentrale Mischorgan. Es sorgt fur eine zusätzliche Umschichtung des Mischgutstromes und verhindert Anbackungen an der Behälterwand. Auch mit solchen komplexen Anwendungen hat EagleBurgmann Erfahrung.

Zur Beschleunigung von Mischvorgängen oder zum Aufschließen von Agglomeraten werden Zusatzaggregate in Form von Messermühlen oder Rotor-/ Stator-Systemen eingesetzt. Diese Zerhacker sind meist seitlich im unteren Bereich des Behälters angeordnet. Hier werden hohe Drehzahlen von bis zu 3.000 min^–1 erreicht.

Kneter

Für hochviskose und pastöse Medien werden Kneter eingesetzt. Sie müssen sehr robust konstruiert sein. Dies gilt auch für die Gleitringdichtungen. Meist bewegen sich mehrere Rührorgane langsam gegeneinander, dabei sind die Abstände zwischen den Rührorganen bzw. zwischen Wand und Rührorgan relativ klein, um die erforderlichen hohen Scherkräfte zu erzeugen.

Extruder, als eine besondere Bauart von Knetern, sind Schneckenpressen, die nach dem Funktionsprinzip des Fleischwolfes feste bis dickflüssige Massen unter hohem Druck und hoher Temperatur gleichmäßig aus einer Öffnung herauspressen. Je nach Produkt werden Drücke von 10 bar (145 PSI) bis 300 bar (4.350 PSI), manchmal auch bis 700 bar (10.153 PSI), und Temperaturen von 120 °C (284 °F) bis 300 °C (572 °F) erreicht.

Herausforderungen für die Dichtungen sind der kleine Einbauraum und die hohen Temperaturen. Die Produkte sind meist zäh und klebrig, manche werden fest, wenn sie abkühlen. Deshalb wird oft eine Spülung eingesetzt, um das Produkt von der Dichtung fernzuhalten.

Reaktoren

In der chemischen oder pharmazeutischen Industrie sind chemische Reaktionen zentraler Prozessschritt jeder Anlage. Die Reaktionen finden entweder in der flüssigen Phase oder in einer Suspension mit Feststoffen statt. Bedingt durch die ablaufende Reaktion sind höhere Drücke, in Einzelfällen bis 200 bar (2.900 PSI) und höhere Temperaturen, manchmal bis 400 °C (752 °F) im Reaktionsbehälter erforderlich. Die Anforderungen an die Dichtungstechnik sind entsprechend anspruchsvoll. Vor allem in Tankreaktoren und Verbrennungsreaktoren sind Gleitringdichtungen installiert, überall dort, wo ein Mischorgan eingesetzt ist. Meist handelt es sich um Maschinen mit Obenantrieb.

Mechanische und thermische Trennprozesse

Das Trennen von Stoffgemischen gehört zu den wichtigsten verfahrenstechnischen Grundoperationen. Der Großteil der durch chemische Reaktionen entstehenden Produkte sind Stoffgemische, die zur Weiterverarbeitung oder zum Endverbrauch in ihre Komponenten zerlegt werden müssen.

Die Vielfalt der Maschinen in diesen Prozessen ist groß. Es handelt sich hier durchwegs um Sonderkonstruktionen, die speziell an die Anforderungen des Kunden angepasst werden.

Auch die Dichtungstechnik muss sich flexibel an die Gegebenheiten anpassen können. Die Auslegung der Sonderdichtungen wird durch ein breites Spektrum an Anforderungen beeinflusst.

• Oben-, Seiten- und Untenantriebe
• Hohe und niedrige Drücke und Temperaturen
• Produkte mit und ohne Feststoffen, zähe, klebrige und hochkorrosive Medien
• Explosionsfähige Medien, so dass die Dichtungen den Anforderungen der ATEX Richtlinie (2014/34/EU) entsprechen müssen
• Hohe hygienische Anforderungen wie CIP- und SIP-Fähigkeit des gesamten Dichtungssystems
• Kleine Wellendurchmesser von 20 mm (0,79") bis hin zu großen bis 300 mm (11,81") und größer
• Große axiale Wellenauslenkungen, die durch Metallbälge oder spezielle Abstreifsysteme aufgenommen werden müssen
• Ständig wechselnde Betriebsbedingungen durch viele An- und Abfahrvorgänge

Zentrifugen

Zentrifugieren bedeutet die mechanische Trennung einer Suspension oder Emulsion mithilfe der Zentrifugalkrafte.  Typische Maschinen sind Schubzentrifugen, Dekanter oder Separatoren. Gleitringdichtungen werden meist nur in Zentrifugen eingesetzt, die mit hoherem Druck oder im Vakuum arbeiten. Dabei muss die Zufuhrung, das Gehause und das Lager abgedichtet werden. Bei drucklosen Maschinen kommen haufig Kohlesegmentringe zum Einsatz.

Filter

Filtration ist die Trennung einer Suspension mittels eines Filtermediums in eine flüssige und eine feste Phase. Filternutschen (Drucknutschen) sind hier typische Maschinen, die mit Gleitringdichtungen abgedichtet werden. Dabei handelt es sich um einen druckfesten Behälter, meist in stehender Ausführung mit horizontalem Filterboden. Die modernen Bauarten sind mit meist höhenverstellbaren Rührwerken ausgestattet. Filtriert wird bei Überdruck oder unter Vakuum.

Trockner

Unter Trocknung versteht man die thermische Trennung einer Suspension durch Verdampfen der Flüssigkeit und  Abführen des entstehenden Dampfes. Typische Maschinen, die mit Gleitringdichtungen ausgestattet werden, sind Filtertrockner (Nutschentrockner), Schaufeltrockner, Konustrockner und Doppelkonustrockner. Filtertrockner sind eine beheizbare Variante der Filternutschen. Sie vereinigen die Verfahrensschritte Filtration und Kuchennachtrocknung – meist unter Vakuum – in einer Maschine.

Schaufeltrockner sind meist horizontale Maschinen mit einer langsam drehenden, mit Mischschaufeln besetzten, oft beheizten Welle. Kleinere Maschinen sind oft einseitig, größere meist beidseitig gelagert. Um eine bessere  Desagglomeration zu erreichen, können Zerhacker bzw. Messermühlen seitlich in das Gehäuse eingesetzt werden.

Konustrockner sind vertikale Maschinen mit einer Mischschnecke, die sowohl um die eigene Achse als auch wandgängig entlang der Behälterwand rotiert. Die Wärmezufuhr erfolgt über die Beheizung der Behälterwand und manchmal zusätzlich uber die beheizte Schnecke. Eingesetzt werden Maschinen mit Unten- oder Obenantrieb. Eine besondere Herausforderung für die Dichtungstechnik ist beim Untenantrieb die Abdichtung der beiden koaxial angeordneten Rührer mit unterschiedlicher Drehzahl.

Bei den meist im Vakuum betriebenen Doppelkonustrocknern wird der Behälter durch Drehung in eine taumelnde Bewegung versetzt und dadurch das Produkt durchmischt. Optional werden Zerhacker bzw. Messermühlen zur besseren Desagglomeration eingebaut.

Verdampfer

Beim Verdampfen wird Lösungsmittel durch Wärmezufuhr aus einer Lösung verdampft und abgeführt. Typische Maschinen mit Gleitringdichtungen sind Dünnschichtverdampfer. Sie bestehen aus einem meist im Vakuum betriebenen Behälter in vertikaler oder horizontaler Bauform, ausgerüstet mit einem Rührwerk. Rotorblätter verteilen die Flüssigkeit gleichmäßig, es bildet sich ein dünner Flüssigkeitsfilm an der Behälterwand.

Zerkleinerungsprozesse

Die Reduzierung der Partikelgröße fester Substanzen mittels mechanischer Kräfte wird Zerkleinern genannt. Maschinen, die größere Partikel zerkleinern, nennt man Brecher, bei kleineren Partikeln spricht man von Mühlen. Normalerweise arbeiten diese Maschinen unter atmosphärischen Bedingungen.

Perl- und Kugelmühlen

Für die Fein- und Feinstzerkleinerung und Durchmischung von Substanzen werden Perl- und Kugelmühlen eingesetzt, z.B. in der Herstellung von Farbpigmenten. Das Mahlgut wird dabei mithilfe spezieller Mahlkörper zerkleinert. Bei der Nassvermahlung werden die Feststoffe mit einem Lösungsmittel versetzt.

Die abzudichtenden Medien haben einen meist hohen Feststoffanteil und sind sehr abrasiv. Daher werden bei diesen Anwendungen gesperrte Doppel-Gleitringdichtungen eingesetzt. Produktberührte Teile wie der Flansch der Dichtung müssen z.B. durch eine spezielle Beschichtung vor zu großer Abrasion geschützt werden.