DE102022113278A1

DE102022113278A1 - Rührwerkanordnung

Info

Publication number: DE102022113278A1
Application number: DE102022113278.1A
Authority: DE
Inventors: Jürgen Geinitz; Ralf Hahn; Matthias Mohr; Andreas Michelmann
Original assignee: KSB SE and Co KGaA
Current assignee: KSB SE and Co KGaA
Priority date: 2022-05-25
Filing date: 2022-05-25
Publication date: 2023-11-30
Also published as: WO2023227451A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Rührwerkanordnung (1), mit einer um eine Drehachse (A) drehbar antreibbaren Welle (11), einer an einem ersten Wellenende angeordneten Antriebsvorrichtung (10) zum Antreiben der Welle (11), einem an einem zweiten Wellenende (12) drehfest mit der Welle (11) angeordneten Nabenkörper (9), wenigstens zwei, an dem Nabenkörper (9) angeordneten, sich bezüglich der Drehachse (A) im Wesentlichen in radialer Richtung von dem Nabenkörper (9) erstreckende Flügel (7), wobei jeder der Flügel (7) einen Fuß (13) zur Befestigung an dem Nabenkörper (9) sowie entlang der im Wesentlichen radialen Erstreckung einen Anströmkantenbereich (14) und einen dem Anströmkantenbereich (14) gegenüberliegenden Abströmkantenbereich (15) aufweist.Erfindungsgemäß weist der Nabenkörper (9) eine Wandung (17) auf, in welcher Vertiefungen (19) zur Aufnahme der Flügelfüße (13) vorgesehen sind. Ferner sind an der Außenseite der Wandung (17) Rücksprünge (26) vorgesehen, die bis an einen Teilabschnitt der Vertiefungen (20) heranreichen, wobei jeder Flügel (7) nahe des Fußes (13) eine über den Fuß (13) hinausragende, im Wesentlichen durch den Anströmkantenbereich (14) gebildete Erstreckung aufweist, die in den jeweiligen Rücksprung (26) hinein ragt.

Description

Die Erfindung betrifft eine Rührwerkanordnung, mit einer um eine Drehachse drehbar antreibbaren Welle, einer an einem ersten Wellenende angeordneten Antriebsvorrichtung zum Antreiben der Welle, einem an einem zweiten Wellenende drehfest mit der Welle angeordneten Nabenkörper, wenigstens zwei, an dem Nabenkörper angeordneten, sich bezüglich der Drehachse im Wesentlichen in radialer Richtung von dem Nabenkörper erstreckende Flügel, wobei jeder der Flügel einen Fuß zur Befestigung an dem Nabenkörper sowie entlang der im Wesentlichen radialen Erstreckung einen Anströmkantenbereich und einen dem Anströmkantenbereich gegenüberliegenden Abströmkantenbereich aufweist.
Derartige, auch Strömungsbeschleuniger genannte Rührwerke finden in vielen Bereichen ihre Anwendung, z.B zur Rezirkulation von Belebtschlamm in Belebungsbecken, zur Förderung von Regen-, Fluss-, Oberflächen und Polderwasser und zur Strömungserzeugung in Gewässern. Die Rührwerke sollen in den entsprechenden Becken oder Anlagen eine gute Strömungsführung erzielen, um die jeweilige verfahrenstechnische Aufgabe, beispielsweise eine gute Vermischung mehrerer Phasen, zu lösen.
Die Rührwerke werden üblicherweise auf einem frei stehenden Rührwerkständer, wie er aus der EP 2 328 676 A1 bekannt ist, angeordnet, oder mittels einer Führungs- und Halterohranordnung an einer Beckenwand fixiert, wie beispielsweise aus der EP 2 659 959 A1 bekannt. In der EP 2 689 831 A1 wird eine an einer Behälterabdeckung angeordneten Rühreinrichtung beschrieben.
Zudem sind noch Rührwerkanordnung bekannt, bei denen nur der Propeller mit der Welle im Becken angeordnet ist, während der Antrieb ausserhalb des Beckens platziert ist, also bei Langwellenrührwerke in horizontaler oder vertikaler Einbaulage.
Aus der EP 3 066 188 A1 ist eine Rühreinrichtung bekannt, bei der jeder Rührflügel an einer Aufnahmeeinrichtung befestigt ist, wobei mehrere Aufnahmeeinrichtungen eine Achsenaufnahme bilden, in die eine an der Antriebswelle angebrachte Nabe eingeschoben und damit verschraubt wird.
Durch die getrennte Herstellung von Nabenkörper und Propellerschaufeln, wie in der EP 3 066 188 A1 beschrieben, entsteht an der Kontaktfläche zwischen den beiden Bauteilen ein Spalt. In der Anströmung gegebenenfalls vorhandene Schmutzpartikel und Fasern können in den Spalt eindringen und sich dort festsetzen. Insbesondere lange Fasern, die in diesem Bereich an den rotierenden Bauteilen anhaften, können negative Auswirkungen auf die Leistungsfähigkeit und die Betriebssicherheit des Rührwerks haben.
Besonders starke Verschmutzungen können letztlich unplanmäßige Wartungs- bzw. Reinigungsvorgänge erforderlich machen, welche in der Regel mit Ausfällen und damit Kosten beim Anlagenbetreiber verbunden sind
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mängel der aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen abzumildern oder gar ganz zu beheben. Konkret ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Rührwerkanordnung bereitzustellen, bei dem die vorstehend genannten Verschmutzungsmechanismen reduziert und der Wirkungsgrad erhöht wird.
Diese Aufgabe wird durch ein Rührwerk mit dem Merkmal des Anspruchs 1 gelöst, wonach der Nabenkörper eine Wandung aufweist, in welcher Vertiefungen zur Aufnahme der Flügelfüße vorgesehen sind und an der Außenseite der Wandung Rücksprünge vorgesehen sind, die bis an einen Teilabschnitt der Vertiefungen heranreichen, wobei jeder Flügel nahe des Fußes eine über den Fuß hinausragende, im Wesentlichen durch den Anströmkantenbereich gebildete Erstreckung aufweist, die in den jeweiligen Rücksprung hinein ragt.
Der Rücksprung ist der Vorderkantenkontur des Propellerprofils nachempfunden und ermöglicht im Zusammenspiel mit der dreidimensionalen Vorderkantengestaltung ein Abgleiten von Schmutzpartikeln und Fasern. Durch den Rücksprung werden weiterhin Sekundärströmungen bzw.Verwirbelungen generiert, welche das Anhaften von Schmutz im Spaltbereich unterbindet.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst der Nabenkörper einen im Wesentlichen becherartigen Grundkörper. Dadurch ist eine sehr einfache Montage und Demontage des gesamten Rührorgans, bei Bedarf aber auch der einzelnen Flügel möglich.
Damit das Innere des Nabenkörpers weitgehend frei von Fasern bleibt, ist der Nabenkörper an seinem freien Ende mit einem Deckel verschlossen.
Weiterhin zur einfachen Montage und Demontage umfasst der Nabenkörper ein Bodenelement mit einer Wellenaufnahme, in welche die Welle einsteckbar und mittels einer Schraubverbindung mit dem Nabenkörper verbindbar ist.
Desweiteren ist das Bodenelement im Wesentlichen konisch ausgebildet, wobei die Wellenaufnahme im Wesentlichen eine zylindrische Ausgestaltung aufweist. Durch die konische Ausgestaltung des Bodenelements wird insbesondere die Montage bzw. Demontage der Flügel bei eingebautem Nabenkörper wesentlich vereinfacht.
Weitere Vorteile, Merkmale und Effekte der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den nachstehenden Figuren. Hierbei zeigen

1 eine perspektivische Darstellung des erfindungsgemäßen Rührwerks,
2 einen Längsschnitt durch den Nabenkörper,
3 eine perspektivische Detaildarstellung des Nabenkörpers und
4 den Nabenkörper des erfindungsgemäßen Rührwerks mit daran angebrachten Schaufeln.

Die 1 zeigt eine Rührwerkanordnung 1 mit einem Rührwerksständer 2, der in dieser Ausführungsvariante als einstückiges Beton- oder Mineralgussformteil gefertigt ist und einen Fußteil 3 und einen Aufnahmeteil 4 aufweist. Die Kontur des Aufnahmeteils 4 ist derart ausgebildet, dass sie ein Tauchmotorrührwerk 5 aufnehmen kann und in seiner Arbeitsposition fixiert.
Das Tauchmotorrührwerk 5 weist ein Rührorgan 6 auf, der hier als Propeller mit 3 Flügeln 7 ausgestaltet ist. Über den Rührwerksständer 2 ragt ein Führungsorgan 8 hinaus, das in der 1 nur teilweise dargestellt ist. Dieses Führungsorgan 8, das hier als ein Stahlrohr mit quadratischem Querschnitt ausgebildet ist, dient lediglich zur Führung des Tauchmotorrührwerks 5 beim Absenken bzw. Herausheben.
Der Propeller bzw. das Rührorgan 6 umfasst einen Nabenkörper 9, an dem die Flügel 7 angeordnet sind.
Das Rührwerk 1 weist eine Antriebsvorrichtung 10 mit einem nicht näher gezeigten Motor und Getriebe auf. Eine in der 2 gezeigte Welle 11 ist mit einem nicht gezeigten ersten Wellenende mit der Antriebsvorrichtung verbunden und um eine Drehachse A drehbar antreibbar.
Die 1 zeigt eine Rührwerkanordnung 1 mit einem Rührwerksständer 2, der als einstückiges Beton- oder Mineralgussformteil gefertigt ist. Der Gegestand der Erfindung kann aber auch bei Rührwerkanordnungen verwendet werden, bei denen nur der Propeller mit der Welle im Becken angeordnet ist, während der Antrieb ausserhalb des Beckens platziert ist.
Wie weiter aus der den Nabenköper 9 in einem Längsschnitt zeigenden 2 ersichtlich, ist der Nabenkörper 9 an einem zweiten Wellenende 12 drehfest mit der Welle 11 angeordnet. Wenigstens zwei, in der 1 jedoch drei gezeigte Flügel 7, sind an dem Nabenkörper 9 angeordnet und erstrecken sich bezüglich der Drehachse A im Wesentlichen in radialer Richtung von dem Nabenkörper 9. Jeder der Flügel 7 umfasst einen Fuß 13 zur Befestigung an dem Nabenkörper 9. Die Flügel 7 weisen entlang der im Wesentlichen radialen Erstreckung einen Anströmkantenbereich 14 und eine dem Anströmkantenbereich 14 gegenüberliegenden Abströmkantenbereich 15 auf. Das Rührorgan 6 dreht sich aus Sicht der Antriebsvorrichtung 10 gegen den Uhrzeigersinn.
Wie der 2 zu entnehmen ist, umfasst der Nabenkörper 9 einen im Wesentlichen becherartigen Grundkörper 16 mit einer Wandung 17. Der Grundkörper 16 bzw. die Wandung 17 weist einen ersten Körperabschnitt 18 mit verringertem Innendurchmesser und einen zweiten Körperabschnitt 19 mit vergrößertem Innendurchmesser auf.
Im ersten Körperabschnitt 18 weist der Nabenkörper 9, insbesondere die Wandung 17, mehrere Vertiefungen 20, entsprechend der Anzahl der Flügel 7, auf. Die Vertiefungen 20 weisen wiederum jeweils eine Anlagefläche 21 auf, an welcher der in der Vertiefung aufgenommmene Flügelfuß 13 zur Anlage kommt. Die Anlagenflächen 21 sind im Wesentlichen parallel zur Drehachse A liegend ausgebildet. Am freien Ende des zweiten Körperabschnitts 19 kann der Nabenkörper 9, insbesondere der becherartige Grundkörper 16 mit einem Deckel 22 verschlossen werden.
Der Nabenkörper, insbesondere der Grundkörper 16, umfasst ein Bodenelement 23 mit einer Wellenaufnahme 24, in welche die Welle 11 einsteckbar und mittels einer Schraubverbindung mit dem Nabenkörper 9 verbindbar ist. Der Grundkörper 16 umgibt koaxial die Wellenaufnahme 24, über welche der Nabenkörper 9 an der Welle 11 angeordnet bzw. befestigt werden kann. Das Bodenelement 23 ist im Wesentlichen konisch ausgebildet, wobei die einstückig mit dem Bodenelement 23 ausgebildete Wellenaufnahme 24 im Wesentlichen eine zylindrische Ausgestaltung aufweist.
Aus der 3 ist ersichtlich, dass im Bereich der Vertiefungen 20 eine Mehrzahl von Durchgangsbohrungen 24 vorgesehen ist, die sich von der Anlagefläche 21 ins Innere des Nabenkörpers 9 erstrecken. Mittels Verbindungselementen 25 werden die Flügel 7 an dem Grundkörper 16 des Nabenkörpers 9 angeordnet bzw. befestigt.
Die Verbindungsmittel 25 können beispielsweise Schrauben oder Gewindebolzen mit Schraubenmuttern umfassen. Die Schrauben oder Gewindebolzen erstrecken sich durch die Durchgangsbohrungen 24 und werden in entsprechende, nicht gezeigte Gewindebohrungen in den Flügelfüßen 13 hineingedreht.
Im Bereich des ersten Körperabschnitts 18 weist der Nabenkörper 9, insbesondere der Grundkörper 16, einen Rücksprung 26 an der Außenseite der Wandung 17 auf, die bis an einen Teil der Vertiefung 20 heranreicht. Der Rücksprung 26 weist eine Anlagefläche 27 auf.
Die 4 zeigt die Seitenansicht des Nabenkörpers 9 mit daran angeordneten Flügeln 7. Jeder der Flügelfüße 13 ist einer der Vertiefungen 20 eingelassen. Nahe des Fußes 13 weist der Flügel 7 eine über den Fuß 13 hinausragende, im Wesentlichen durch den Anströmkantenbereich 14 gebildete Erstreckung auf. Die durch den Anströmkantenbereich 14 gebildete Erstreckung ragt in den Rücksprung 26 hinein. Ein Teil des Anströmkantenbereichs 14 kommt dabei mit der in der 3 gezeigten Anlagefläche 27 in Anlage.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 2328676 A1 [0003]
EP 2659959 A1 [0003]
EP 2689831 A1 [0003]
EP 3066188 A1 [0005, 0006]

Claims

Rührwerkanordnung (1), mit einer um eine Drehachse (A) drehbar antreibbaren Welle (11), einer an einem ersten Wellenende angeordneten Antriebsvorrichtung (10) zum Antreiben der Welle (11), einem an einem zweiten Wellenende (12) drehfest mit der Welle (11) angeordneten Nabenkörper (9), wenigstens zwei, an dem Nabenkörper (9) angeordneten, sich bezüglich der Drehachse (A) im Wesentlichen in radialer Richtung von dem Nabenkörper (9) erstreckende Flügel (7), wobei jeder der Flügel (7) einen Fuß (13) zur Befestigung an dem Nabenkörper (9) sowie entlang der im Wesentlichen radialen Erstreckung einen Anströmkantenbereich (14) und einen dem Anströmkantenbereich (14) gegenüberliegenden Abströmkantenbereich (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenkörper (9) eine Wandung (17) aufweist, in welcher Vertiefungen (19) zur Aufnahme der Flügelfüße (13) vorgesehen sind und dass an der Außenseite der Wandung (17) Rücksprünge (26) vorgesehen sind, die bis an einen Teilabschnitt der Vertiefungen (20) heranreichen, wobei jeder Flügel (7) nahe des Fußes (13) eine über den Fuß (13) hinausragende, im Wesentlichen durch den Anströmkantenbereich (14) gebildete Erstreckung aufweist, die in den jeweiligen Rücksprung (26) hinein ragt.
Rührwerkanordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenkörper (9) einen im Wesentlichen becherartigen Grundkörper (16) umfasst.
Rührwerkanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass an einem freien Ende der Nabenkörper (9) mit einem Deckel (22) verschlossen ist.
Rührwerkanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Nabenkörper (9) ein Bodenelement (23) mit einer Wellenaufnahme (24) umfasst.
Rührwerkanordnung (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Bodenelement (23) im Wesentlichen konisch ausgebildet ist, wobei die Wellenaufnahme (24) im Wesentlichen eine zylindrische Ausgestaltung aufweist.