DE19503266C2

DE19503266C2 - Shredding device for installation in pipelines

Info

Publication number: DE19503266C2
Application number: DE1995103266
Authority: DE
Inventors: Paul Thuerwaechter
Original assignee: SUMA SONDERMASCHINEN GmbH
Current assignee: SUMA SONDERMASCHINEN GmbH
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1995-02-02
Publication date: 2003-06-18
Anticipated expiration: 2015-02-03
Also published as: DE19503266A1

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 also the organic soft or solids contain non-organic foreign substances. For the further processing of such media is it is important to shred the contained solids or foreign substances.

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 to connect a shredding 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.

Aus der US 36 58 262 ist eine Zerkleinerungsvorrichtung für Klärschlamm zum Einbau in Rohrleitungen bekannt, nach der ein Rohrleitungsstück einen in dieses unter einem Winkel von 90° mündenden Stutzen mit Endflansch aufweist, an dem eine Montageplatte befestigt ist, an welcher koaxial ein Antriebsmotor befestigt ist, dessen Motorwelle mit einer zu dieser koaxialen, in den Stutzen und in das Rohrstück eingreifenden Antriebswelle einstückig ausgebildet ist. Zum Ausbau des Schneidorgans ist eine vollständige Demontage der Zerkleinerungsvorrichtung notwendig.From US 36 58 262 is a shredding device for sewage sludge for installation known in pipelines, according to which a piece of pipe one in this under one Has an angle of 90 ° opening nozzle with end flange on which one Mounting plate is attached to which a drive motor is attached coaxially, the Motor shaft with a coaxial to this, in the socket and in the pipe section engaging drive shaft is integrally formed. To expand the Cutting device is a complete disassembly of the shredding device necessary.

Aus der US 37 86 996 ist ebenfalls eine Zerkleinrungsvorrichtung bekannt. Der Aufbau der gezeigten Zerkleinerungsvorrichtung ist vergleichsweise kompliziert and aufwendig. From US 37 86 996 a shredding device is also known. The structure the shredding device shown is comparatively complicated and consuming.

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, sodaß 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 to move into the Pipeline to install a motorized cutting unit, however the cutting unit reduce the flow cross-section, so that the pumping power would have to be enlarged. In addition, the entire cutting unit should be in Submersible motor technology, which in turn would be disadvantageous in terms of cost.

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 a shredder 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 durch eine Zerkleinerungsvorrichtung zum Einbau in Rohrleitungen gelöst, wobei ein Rohrstück 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, wobei am Ende der Antriebswelle ein Schneidorgan befestigt ist, dessen Außendurchmesser nicht größer und höchstens etwa 10% kleiner als der Innendurchmesser des Schrägstutzens ist und wobei der Durchmesser des Schrägstutzens größer als der Durchmesser des Rohrstückes ist und wenigstens angenähert der Gleichung D = k.d/cosa genügt, wobei D der Durchmesser des Schrägstutzens, d der Durchmesser des Rohrstückes, a der spitze Winkel zwischen den Achsen des Schrägstutzens und des Rohrstückes sind und k eine Konstante bildet, die im Bereich von 0,8 bis 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 drei Flügeln ausgebildet ist. This object is achieved by a comminution device for Installation in pipelines solved, a pipe section one in this under one Angled diagonal nozzle with end flange has one Mounting plate is attached with the interposition of a sealing ring, on which coaxial a drive motor is attached, the motor shaft with a coaxial to this, in the Inclined socket and drive shaft engaging in the pipe section is coupled or with this is formed in one piece, with a cutting member at the end of the drive shaft is attached, the outer diameter is not larger and at most about 10% smaller than the inside diameter of the angled connector and the diameter of the Inclined socket is larger than the diameter of the pipe section and at least approximately the equation D = k.d / cosa is sufficient, where D is the diameter of the Inclined socket, d the diameter of the pipe section, a the acute angle between the axes of the slant pipe and the pipe section and k is a constant that is in the range of 0.8 to 2.0. Further developments of the invention consist in that the angle a of the angled connector is in the range of about 30 ° and about 45 ° that the constant k is about 1.25 and that the cutting element as a propeller at least two, preferably three wings.

Ansonsten sind vorteilhafte Ausgestaltungen in den Unteransprüchen beschrieben.Otherwise, advantageous embodiments are described in the subclaims.

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, sodaß 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 The unit is flanged to the sloping connector. By loosening the flange screws the assembly can be removed from the pipe section, cleaned and serviced and can be quickly reassembled. The piece of pipe itself does not need from the Pipeline to be removed. The drive motor is outside the media-flowed pipe section, so that standard motors can be used. The Unit does not hinder the flow of the pump medium, since only that Cutting element protrudes into the flow path of the medium. Even if - what a Another embodiment of the invention can be seen - the one preferably used Propeller has only a slight slope, the propeller works with a Movement component in the pump direction, which is particularly the case with viscous media is advantageous because it compresses the medium in the range of Cutting zone is avoided. In the case of rather thin media, it is expressly in the Framework of the invention to drive the propeller so that its conveying component is directed against the flow of the medium. This will increase the dwell time of the crushing medium in the cutting zone increases and the crushing effect elevated. The latter mode of operation can be realized recognizably in that a Propeller with opposite pitch is used or the engine is in Is driven in the opposite direction.

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, sodaß 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 In the case of the propeller that is preferably used, it runs as a whole Cross section of the pipe section and protrudes into the inclined connector and, due to this with respect to the diameter of the pipe section larger diameter of the Cutting organ, this has a high peripheral speed, not least on the a very effective crushing of foreign substances. Since the cutting element with its outer diameter is adapted to the inner diameter of the angled connector, there is only a narrow running gap in the area of the Flow prevented. The axial position of the cutting unit is now according to the invention chosen so that approximately the same running gap also in the opposite jacket area of the pipe section is present, so that any foreign substances in the Pump medium can be detected by the cutting unit.

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, sodaß 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 adjusted diameter of the sloping spigot, at least for that minimum diameter ratio D / d. At 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. One enlarges this diameter ratio, the cutting propeller dips accordingly more the angled nozzle, d. H. the distance to the end flange of the angled connector lower. Therefore, it is within the scope of the invention for pipe pieces in a certain Diameter range, inclined spigot to use the same size, so too Cutting units of the same type can be used. Then it is just required, the distance of the cutting propeller from the mounting plate of the assembly to change. According to a further embodiment, this can be done very well simply achieve that the cutting member is longitudinally adjustable on the drive shaft is attached.

Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, wird die Erfindung näher beschrieben. Based on the drawing, which represents an embodiment, the invention is closer described.

Die einzige Figur zeigt einen Axialschnitt durch die neuartige Zerkleinerungsvorrichtung.The only figure shows an axial section through the novel Crushing 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 18 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 18 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 to 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/cosa. 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 Außendurchmesser 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 / cosa. In the exemplary embodiment, the inside diameter of the oblique connector 14 is thus approximately 40% larger than the inside 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 oblique connector 14 and twice the running gap width, and a slight deduction that 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 width 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 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 thus be very easily flanged to the two ends of the pipeline.

Claims

1. Crushing device for installation in pipelines, a pipe section ( 12 ) having an inclined connection ( 14 ) with an end flange ( 16 ) opening into it at an angle (a), to which a mounting plate ( 18 ) is fastened with the interposition of a sealing ring which is coaxially attached to a drive motor ( 20 ), the motor shaft of which is coupled to a drive shaft ( 22 ) which is coaxial with the drive shaft ( 22 ) and which engages in the inclined connector ( 14 ) and in the pipe section ( 12 ), or is integrally formed with the latter, at the end of the drive shaft ( 22 ) a cutting member ( 24 ) is attached, the outer diameter of which is not larger and at most about 10% smaller than the inner diameter of the oblique connector ( 14 ) and wherein the diameter (D) of the oblique connector ( 14 ) is larger than the diameter (d) of the Pipe section ( 12 ) is and at least approximately satisfies the equation D = kd / cosa, where a is the acute angle between the axes of the inclined connector ( 14 ) and de s pipe piece ( 12 ) and k forms a constant which is in the range from 0.8 to 2.0.

2. Shredding device according to claim 1, characterized in that the cutting member ( 24 ) consists of a propeller.

3. Shredding device according to claim 2, characterized in that at least the front edges of the propeller are sharpened like a knife.

4. Shredding device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inlet end of the pipe section ( 12 ) or the end of the pipe adjacent to this inlet end is provided with a gate valve.

5. Shredding device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the ends of the pipe section ( 12 ) are provided with outer flanges.

6. Comminution device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the angle (a) of the inclined nozzle ( 14 ) is in the range from about 30 ° to about 45 °.

7. Shredding device according to one of claims 2 to 5, characterized in that the propeller ( 24 ) has at least two, preferably three, blades.

8. Shredding device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the drive shaft ( 22 ) is mounted in a conical housing ( 26 ) which has an outer flange on the motor side, with which the housing ( 26 ) on the inside on the mounting plate ( 18 ) is screwed on.

9. Shredding device according to one of claims 1 to 8, characterized characterized in that the constant (k) is approximately 1.25.

10. Shredding device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the cutting member ( 24 ) on the drive shaft ( 22 ) is longitudinally adjustable.