DE19503266A1 - Grinder for installation in pipelines - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Zerkleinerungsvorrichtung zum Einbau in Rohrleitungen.The invention relates to a shredding device for installation in pipelines.
In der Klärtechnik, der Gülletechnik und der Kompostiertechnik fallen mehr oder weniger dickflüssige Medien an, die organische Weich- oder Feststoffe aber auch nichtorganische Fremdstoffe enthalten. Für die Weiterverarbeitung solcher Medien ist es wichtig, die enthaltenen Fest- bzw. Fremdstoffe zu zerkleinern.In sewage treatment, slurry technology and composting technology more or less fall less viscous media, but so do the organic soft or solid substances contain non-organic foreign substances. For the further processing of such media it is important to crush the solids or foreign substances contained.
Zu diesem Zweck ist bei Güllerührwerken schon vorgeschlagen worden, dem Flügelrad einen mitlaufenden Zerkleinerungsring vorzuschalten, der Schneidorgane aufweist, um langfaseriges Material zu zerkleinern. Der Zweck ist hier die Schwimmdeckenbildung in Lagerbehältern zu minimieren, um eine möglichst homogene Gülle zu erhalten.For this purpose it has already been proposed in slurry mixers that Impeller wheel upstream a comminuting ring, the cutting elements has to shred long fiber material. The purpose here is To minimize swimming pool formation in storage containers in order to minimize to obtain homogeneous manure.
Beim Pumpen oder Durchsaugen solcher verunreinigter Medien durch Rohrleitungen kann es zu Verstopfungen kommen. Um dies zu verhindern wäre denkbar, in die Rohrleitung ein motorisch angetriebenes Schneidwerk einzubauen, allerdings würde das Schneidwerk den Durchflußquerschnitt reduzieren, so daß die Pumpleistung vergrößert werden müßte. Außerdem müßte das gesamte Schneidwerk in Tauchmotortechnik ausgebildet sein, was wiederum kostenmäßig nachteilig wäre.When pumping or sucking such contaminated media through pipelines constipation may occur. To prevent this, it would be conceivable in the Pipeline to install a motorized cutting unit, however the cutting unit would reduce the flow cross-section, so that the Pump power would have to be increased. Besides, the whole would have to Cutting device can be designed in submersible technology, which in turn is cost would be disadvantageous.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zerkleinerungsvorrichtung zum Einbau in Rohrleitungen vorzuschlagen, die einen einfachen Aufbau hat, geringe Herstellungskosten bedingt und bei hoher Effektivität leicht gewartet werden kann.The object of the invention is to provide a shredding device for installation in To propose piping that has a simple structure, low Manufacturing costs and can be easily maintained with high effectiveness.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Rohrleitungsstück einen, in dieses unter einem Winkel mündenden Schrägstutzen mit Endflansch aufweist, an dem eine Montageplatte unter Zwischenlage eines Dichtringes befestigt ist, an welcher koaxial ein Antriebsmotor befestigt ist, dessen Motorwelle mit einer zu dieser koaxialen, in den Schrägstutzen und in das Rohrstück eingreifenden Antriebswelle gekuppelt ist oder mit dieser einstückig ausgebildet ist, daß am Ende der Antriebswelle ein Schneidorgan befestigt ist, dessen Außendurchmesser nicht größer und höchstens etwa 10% kleiner als der Innendurchmesser des Schrägstutzens ist und daß der Durchmesser des Schrägstutzens größer als der Durchmesser des Rohrstückes ist und wenigstens angenähert der Gleichung D=k*d/cos a genügt, wobei D der Durchmesser des Schrägstutzens, d der Durchmesser des Rohrstückes, a der spitze Winkel zwischen den Achsen des Schrägstutzens und des Rohrstückes und k eine Konstante bildet, die im Bereich von 0,8 bis etwa 2,0 liegt. Weiterbildungen der Erfindung bestehen darin, daß der Winkel a des Schrägstutzens im Bereich von etwa 30° und etwa 45° liegt, daß die Konstante k etwa 1,25 beträgt und daß das Schneidorgan als Propeller mit mindestens zwei, vorzugsweise aber drei Flügeln ausgebildet ist.This object is achieved in that a piece of pipeline has an inclined nozzle with an end flange opening into it, to which a mounting plate is fastened with the interposition of a sealing ring, to which a drive motor is fastened coaxially, the motor shaft of which is coaxial with the latter, is coupled in the inclined socket and in the tubular piece engaging drive shaft or is integrally formed therewith that a cutting member is attached to the end of the drive shaft, the outer diameter of which is not larger and at most about 10% smaller than the inner diameter of the inclined socket and that the diameter of the inclined socket is larger than the diameter of the pipe section and at least approximates the equation D = k * d / cos a, where D is the diameter of the angled connection piece, d the diameter of the pipe section, a the acute angle between the axes of the angled connection piece and the pipe section and k a Const ante forms, which is in the range of 0.8 to about 2.0. Further developments of the invention consist in the fact that the angle a of the inclined nozzle is in the range of approximately 30 ° and approximately 45 °, that the constant k is approximately 1.25 and that the cutting element is designed as a propeller with at least two, but preferably three, blades.
Die Erfindung bringt viele Vorteile. Das Schneidwerk mit Antriebsmotor und Schneidorgan bildet eine Baueinheit, die eine Montageplatte aufweist, mit welcher die Baueinheit am Schrägstutzen angeflanscht ist. Durch Lösen der Flanschschrauben kann die Baueinheit aus dem Rohrstück abgezogen, gereinigt und gewartet und schnell wieder montiert werden. Das Rohrstück selbst braucht dabei nicht aus der Rohrleitung entnommen zu werden. Der Antriebsmotor befindet sich außerhalb des mediendurchflossenen Rohrstückes, so daß Standardmotoren verwendbar sind. Die Baueinheit behindert den Durchfluß des Pumpmediums nicht, da lediglich das Schneidorgan in den Strömungsweg des Mediums hineinragt. Auch wenn - worin eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zu sehen ist - der vorzugsweise verwendete Propeller nur eine geringe Steigung aufweist, wirkt der Propeller mit einer Bewegungskomponente in Pumprichtung, was insbesondere bei dickflüssigen Medien von Vorteil ist, weil dadurch jegliche Komprimierung des Mediums im Bereich der Schneidzone vermieden wird. Bei eher dünnflüssigen Medien liegt es ausdrücklich im Rahmen der Erfindung, den Propeller so anzutreiben, daß seine Förderkomponente entgegen der Strömung des Mediums gerichtet ist. Dadurch wird die Verweilzeit des zu zerkleinernden Mediums in der Schneidzone vergrößert und die Zerkleinerungswirkung erhöht. Die letztere Betriebsweise läßt sich erkennbar dadurch realisieren, daß ein Propeller mit entgegengesetzter Steigung verwendet wird oder der Motor in Gegenrichtung angetrieben wird.The invention has many advantages. The cutting unit with drive motor and Cutting member forms a structural unit which has a mounting plate with which the assembly is flanged to the angled connector. By loosening the The assembly unit can be removed from the pipe section and cleaned using flange screws and serviced and quickly reassembled. The pipe piece itself needs not to be removed from the pipeline. The drive motor is located itself outside the pipe through which media flows, so that standard motors are usable. The assembly does not hinder the flow of the pump medium, since only the cutting element protrudes into the flow path of the medium. Also if - what is to be seen in a further embodiment of the invention - the preferably used propeller has only a slight slope, the Propeller with a movement component in the pumping direction, which is particularly the case with viscous media is an advantage because it compresses the Medium in the area of the cutting zone is avoided. With rather thin Media, it is expressly within the scope of the invention, the propeller to drive that its conveying component against the flow of the medium is directed. As a result, the residence time of the medium to be shredded in the Cutting zone enlarged and the crushing effect increased. The latter Operating mode can be realized recognizable that a propeller with opposite slope is used or the motor in the opposite direction is driven.
Ein großer Vorteil der Erfindung resultiert aus der Tatsache, daß der wirksame Durchmesser des Schneidwerkes größer ist als der Durchmesser des Rohrstückes. Im Fall des vorzugsweise verwendeten Propellers läuft dieser also sowohl im gesamten Querschnitt des Rohrstückes und ragt in den Schrägstutzen hinein und aufgrund dieses mit Bezug auf den Durchmesser des Rohrstückes größeren Durchmessers des Schneidorgans, hat dieses eine hohe Umfangsgeschwindigkeit, auf der nicht zuletzt eine sehr wirksame Zerkleinerung von Fremdstoffen beruht. Da das Schneidorgan mit seinem Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Schrägstutzens angepaßt ist, besteht im Bereich des Schrägstutzens nur ein enger Laufspalt, der eine Bypass-Strömung verhindert. Die Axialstellung des Schneidwerkes wird nun erfindungsgemäß so gewählt, daß etwa derselbe Laufspalt auch im gegenüberliegenden Mantelbereich des Rohrstückes vorhanden ist, so daß auch hier jegliche Fremdstoffe im Pumpmedium vom Schneidwerk erfaßt werden.A great advantage of the invention results from the fact that the effective Diameter of the cutting unit is larger than the diameter of the pipe section. In the case of the preferably used propeller, it runs both in entire cross section of the pipe section and protrudes into the inclined connector and because of this larger with respect to the diameter of the pipe section Diameter of the cutting element, this has a high peripheral speed, on which a very effective shredding of foreign substances is based. Since the cutting member with its outer diameter the inner diameter of the Adapted diagonal connector, there is only a narrow in the area of the diagonal connector Running gap that prevents bypass flow. The axial position of the Cutting device is now selected according to the invention so that about the same Running gap also present in the opposite jacket area of the pipe section is, so that here also any foreign matter in the pump medium from the cutting unit be recorded.
Im praktischen Einsatz sollte der Durchmesser des Rohrstückes demjenigen der Rohrleitung entsprechen. Unterschiedliche Durchmesser der Rohrstücke erfordern auch entsprechend angepaßte Durchmesser des Schrägstutzens, jedenfalls für das minimale Durchmesserverhältnis D/d. Dieses beträgt bei einem Achswinkel a des Schrägstutzens von 45° etwa 1,4. Die Schneidzone befindet sich dann nahezu vollständig im Rohrstück und dringt kaum in den Schrägstutzen ein. Vergrößert man dieses Durchmesserverhältnis, so taucht der Schneidpropeller entsprechend mehr in den Schrägstutzen ein, d. h. der Abstand zum Endflansch des Schrägstutzens wird geringer. Daher liegt es im Rahmen der Erfindung für Rohrstücke in einem gewissen Durchmesserbereich, Schrägstutzen gleicher Größe zu verwenden, so daß auch Schneidwerke desselben Typs eingesetzt werden können. Es ist dann lediglich erforderlich, den Abstand des Schneidpropellers von der Montageplatte der Baueinheit zu verändern. Dies läßt sich gemäß einer weiteren Ausgestaltung dadurch sehr einfach erreichen, daß das Schneidorgan auf der Antriebswelle längsverstellbar befestigt ist.In practical use, the diameter of the pipe section should be that of the Correspond to the pipeline. Different pipe sections require different diameters also appropriately adapted diameter of the sloping spigot, at least for that minimum diameter ratio D / d. With an axis angle a of Angular connection of 45 ° about 1.4. The cutting zone is then almost there completely in the pipe section and hardly penetrates into the angled connector. Enlarged if this diameter ratio is used, the cutting propeller dives accordingly more in the sloping nozzle, d. H. the distance to the end flange of the Sloping pipe is reduced. Therefore, it is within the scope of the invention for Pipe pieces in a certain diameter range, inclined spigots of the same size to be used so that cutting units of the same type can also be used can. It is then only necessary to distance the cutting propeller from to change the mounting plate of the assembly. This can be done according to one further embodiment very easily achieve that the cutting member the drive shaft is attached in a longitudinally adjustable manner.
Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, wird die Erfindung näher beschrieben.The invention is based on the drawing, which represents an exemplary embodiment described in more detail.
Die einzige Figur zeigt einen Axialschnitt durch die neuartige Zerkleinerungsvorrichtung.The only figure shows an axial section through the novel Shredding device.
Die Zerkleinerungsvorrichtung 10 weist ein Rohrstück 12 auf, das mit einem Schrägstutzen 14 versehen ist, dessen Achswinkel a mit der Rohrstückachse in diesem Ausführungsbeispiel 45° beträgt. Größere Winkel als 45° haben sich weniger bewährt. Die untere Grenze für den Winkel a beträgt etwa 30°. Der Schrägstutzen 14 hat einen Außenflansch 16, an dem mittels eines nicht dargestellten Dichtringes eine Montageplatte 18 von außen angeschraubt ist. Diese Montageplatte 1 8 ist Bestandteil einer Baueinheit, die einen Antriebsmotor 20, eine Antriebswelle 22 und einen zweiflügeligen Schneidpropeller 24 umfaßt. Die Antriebswelle 22 ist in einem konischen Gehäuse 26 gelagert, das seinerseits innenseitig an der Montageplatte 18 festgeschraubt ist. Der Antriebsmotor 20 ist auf der Außenseite der Montageplatte 18 festgeschraubt.The comminution device 10 has a pipe section 12 which is provided with an inclined connector 14 , the axis angle a of which is 45 ° with the pipe section axis in this exemplary embodiment. Angles larger than 45 ° have proven less effective. The lower limit for the angle a is approximately 30 °. The inclined connector 14 has an outer flange 16 to which a mounting plate 18 is screwed from the outside by means of a sealing ring, not shown. This mounting plate 1 8 is part of a structural unit which comprises a drive motor 20 , a drive shaft 22 and a two-blade cutting propeller 24 . The drive shaft 22 is mounted in a conical housing 26 , which in turn is screwed onto the mounting plate 18 on the inside. The drive motor 20 is screwed onto the outside of the mounting plate 18 .
Der Durchmesser des Schrägstutzens 14 ist in jedem Fall größer als derjenige des Rohrstückes 12. Das kleinste Verhältnis D/d beträgt etwa 1/cos a. Im Ausführungsbeispiel ist der Innendurchmesser des Schrägstutzens 14 also etwa 40% größer als der Innendurchmesser des Rohrstückes 12. Der Außendurchmesser des Schneidpropellers 24 ist gleich der Differenz des Innendurchmessers D des Schrägstutzens 14 und der doppelten Laufspaltbreite, sowie einem geringfügigen Abzug, der sich aufgrund der Axialerstreckung des Propellers und der damit verbundenen Flügelkontur ergibt. In der Praxis ist der Außendurchmessers des Propellers 24 etwa 5% kleiner als der Innendurchmesser D des Schrägstutzens 14. Die Axialstellung des Propellers 24 längs der Achse des Schrägstutzens 14 ist dadurch definiert, daß der Laufspalt des Propellers 24 im Bereich des Schrägstutzens 14 gleich dem diametral gegenüberliegenden Laufspalt am Rohrstück 12 ist.The diameter of the inclined connector 14 is in any case larger than that of the pipe section 12 . The smallest ratio D / d is about 1 / cos a. In the exemplary embodiment, the inner diameter of the oblique connector 14 is therefore approximately 40% larger than the inner diameter of the pipe section 12 . The outer diameter of the cutting propeller 24 is equal to the difference between the inner diameter D of the inclined connector 14 and twice the width of the running gap, as well as a slight deduction which results from the axial extension of the propeller and the associated wing contour. In practice, the outer diameter of the propeller 24 is approximately 5% smaller than the inner diameter D of the oblique connector 14 . The axial position of the propeller 24 along the axis of the oblique connector 14 is defined in that the running gap of the propeller 24 in the area of the oblique connector 14 is equal to the diametrically opposite running gap on the pipe section 12 .
Derselbe Schrägstutzen 14 ließe sich auch bei einem Rohrstück mit der nächst niedrigeren Nennweite einsetzen, und es könnte dieselbe Baueinheit, bestehend aus Antriebsmotor 20, Antriebswelle 22 und Schneidpropeller 24 verwendet werden, wenn letzterer auf der Antriebswelle 22 axial in Richtung der Montageplatte 18 verstellt wird. Umgekehrt könnte die Baueinheit auch für die nächst größere Nennweite des Rohrstückes 12 verwendet werden, wenn man den Abstand des Schneidpropellers 24 von der Montageplatte 18 vergrößert.The same inclined connector 14 could also be used for a pipe section with the next lower nominal size, and the same structural unit consisting of drive motor 20 , drive shaft 22 and cutting propeller 24 could be used if the latter is adjusted axially on the drive shaft 22 in the direction of the mounting plate 18 . Conversely, the structural unit could also be used for the next larger nominal diameter of the pipe section 12 if the distance between the cutting propeller 24 and the mounting plate 18 is increased.
In einem Probelauf der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung 10 mit einem Rohrdurchmesser des Rohrstückes 12 von 100 mm, einer Antriebsdrehzahl des Motors 20 von 3000/min und einem dreiflügeligen Schneidpropeller 24, wurde bei einem verschmutzen Abwasser, das Papierreste und Küchenabfälle enthielt, ein Zerkleinerungsergebnis von unter 4 mm Korngröße erzielt. Dabei wurde ein Propeller 24 verwendet, dessen Flügelkanten geschliffen waren und zwar mit einem Kantenschliff von 14°. Dieser Kantenschliff wird als besonders vorteilhaft für die Erfindung angesehen.In a test run of the comminution device 10 according to the invention with a pipe diameter of the pipe section 12 of 100 mm, a drive speed of the motor 20 of 3000 / min and a three-bladed cutting propeller 24 , a comminution result of less than 4 mm was found in the case of contaminated wastewater which contained paper residues and kitchen waste Grain size achieved. A propeller 24 was used, the wing edges of which were ground, with an edge grinding of 14 °. This edge grinding is considered to be particularly advantageous for the invention.
Bei dieser Versuchsanlage wurde als vorteilhafte Ausgestaltung vorgesehen, daß das dem Einlaufende des Rohrstückes 12 benachbarte Ende der hier nicht dargestellten Rohrleitung mit einem Absperrschieber versehen war. Bei dieser Versuchsanlage wurde statt einer Förderpumpe für das zu zerkleinernde Medium ein Hochbehälter verwendet. Dank des Absperrschiebers konnte die Rohrleitung zum Ausbau der Zerkleinerungs-Baueinheit 10 abgesperrt werden. Nach Herausnahme der Zerkleinerungseinheit zeigte sich, daß der Schneidpropeller 24 völlig frei von jeglichen Fremdstoffen war.In this test system, it was provided as an advantageous embodiment that the end of the pipe, not shown here, adjacent to the inlet end of the pipe section 12 was provided with a gate valve. In this test facility, instead of a feed pump for the medium to be shredded, an elevated tank was used. Thanks to the gate valve, the pipeline for removing the shredding unit 10 could be shut off. After removing the shredding unit, it was found that the cutting propeller 24 was completely free of any foreign matter.
Das Rohrstück 12 war übrigens beidseitig mit Endflanschen versehen und konnte so sehr einfach an die beiden Enden der Rohrleitung angeflanscht werden.Incidentally, the pipe section 12 was provided with end flanges on both sides and could therefore be very easily flanged to the two ends of the pipeline.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OM8 | Search report available as to paragraph 43 lit. 1 sentence 1 patent law | ||
8141 | Disposal/no request for examination | ||
8170 | Reinstatement of the former position | ||
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
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