DE19709818B4

DE19709818B4 - Tauchrührwerk

Info

Publication number: DE19709818B4
Application number: DE19709818A
Authority: DE
Inventors: Helmut Etschel; Helmut Spörl
Original assignee: Wilo AG
Current assignee: Wilo SE
Priority date: 1997-03-10
Filing date: 1997-03-10
Publication date: 2007-09-27
Anticipated expiration: 2017-03-11
Also published as: DE19709818A1

Abstract

Tauchrührwerk (10, 10') für feststoffhaltige Flüssigkeiten und Schlämme, mit einem in das zu rührende Medium einführbaren Gehäuse (11), in dem ein Antriebsmotor mit einer aus dem Gehäuse (11) herausragenden Antriebswelle abgedichtet angeordnet ist, auf der eine Propellernabe (13) mit wenigstens zwei Schubpropellerflügeln (14, 15, 20) befestigt ist, wobei jeder Schubpropellerflügel (14, 15, 20) ein entgegen seiner Drehrichtung (B) geschweiftes Profil mit einer im Querschnitt verstärkten Anströmkante (22) aufweist, wobei das Profil zur Schubrichtung (A) gekrümmt ist, und wobei das Profil jedes Schubpropellerflügels (14, 15, 20) einen breiten Außenabschnitt (26) aufweist, der in einen zur Saugseite umgebogenen, breiten Endabschnitt (27) mündet.

Description

Die Erfindung betrifft ein Tauchrührwerk für feststoffhaltige Flüssigkeiten und Schlämme nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Dieses kann im Bereich der Landwirtschaft, bei der Kommunalwirtschaft/Abwasserbehandlung sowie in der Industrie eingesetzt werden.
Derartige Tauchrührwerke besitzen ein Gehäuse, das in das zu rührende Medium einführbar ist. In dem Gehäuse ist abgedichtet ein Antriebsmotor, vorzugsweise ein Elektromotor, angeordnet, dessen Antriebswelle aus dem Gehäuse herausragt und mit einer Propellernabe verbunden ist, an der wenigstens zwei Schubpropellerflügel befestigt sind.
Für diese Tauchrührwerke bestehen angesichts des vorgesehenen Anwendungszwecks zum einen besondere Anforderungen hinsichtlich einer Selbstreinigung, einer robusten, langlebigen und kompakten Konstruktion sowie einer bedienungs- und wartungsfreundlichen Gestaltung. Zum anderen werden ein hoher hydraulischer Wirkungsgrad und eine hohe Wirtschaftlichkeit verlangt. Diese Wirtschaftlichkeitsanforderung zielt insbesondere darauf ab, bei gleicher. Antriebsleistung einen höheren Schub zu erreichen, um damit eine Verringerung des erforderlichen Energieaufwandes zu erzielen. Anders ausgedrückt, besteht die Zielsetzung darin, derartige Tauchrührwerke derart hinsichtlich ihrer Schubpropellergestaltung auszubilden, dass im Vergleich zu derzeit vorhandenen Tauchrührwerken die gleiche Umwälzleistung und der gleiche Schub mit verringertem Antriebsenergiebedarf für den Rührwerksmotor erreicht wird.

In einem ersten Schritt in Richtung Energiesparen wurden bereits Flügelprofile konzipiert, die entgegen ihrer Vorwärtsdrehrichtung geschweift sind und eine im Querschnitt verstärkte Anströmkante aufweisen. Die Flügel haben eine sichelähnliche Gestalt, wobei das Flügelende schlank gehalten ist und die Anström- und Abströmkante zu einer abgerundeten Endabschnittspitze zulaufen.

Als verbesserungswürdig ist bei derartigen vorbekannten Schubpropellerflügelprofilen anzusehen, dass es im Bereich der schlanken Flügelenden zu erheblichen Verlusten durch Druckunterschiede kommt und dadurch die Flügelenden keinen nennenswerten Beitrag zur gewünschten Schuberzeugung liefern. Die beim Betrieb derartiger Schubpropellerflügelprofile auftretenden Verlustwirbel beeinträchtigen somit erheblich den Wirkungsgrad des Tauchrührwerks.

Aus der GB 2 219 753 A ist ein Propeller zur Erzeugung einer Flüssigkeitsströmung in einem Mischer bekannt, wobei der Propeller eine zentrale Nabe und Flügelblätter aufweist, die mit der Nabe mittels Verbindungsstangen verbunden sind. Um das Verstopfungsrisiko zu reduzieren, ist der Propeller derartig ausgebildet, dass die Verbindungsstangen entweder eine kontinuierliche oder eine winkelige Krümmung in der zur Drehrichtung entgegengesetzten Richtung besitzen. Der Vorderrand jeder Verbindungsstange und der Vorderrand des zugehörigen Flügelblattes gehen glatt ineinander über.

Die DE 42 26 498 A1 beschreibt einen Rührwerkspropeller mit mehreren Flügeln, wobei ein kräfteübertragendes metallisches Nabenteil mit aus Kunststoff bestehenden Flügeln versehen ist. Die Flügel weisen aus Kunststoff bestehende Flügelfüße und Nabensegmente auf. Innerhalb der Nabensegmente sind metallische Nabenteile angeordnet. Die den Flügeln zugekehrten Seiten der Nabenteile sind ohne in die Flügelfüße oder die Flügel ragende Vorsprünge gestaltet. Die Übergänge zwischen den Flügeln, den Flügelfüßen und den Nabensegmenten sind spannungspitzenfrei gestaltet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Tauchrührwerke der eingangs genannten Gattung hinsichtlich einer Verbesserung des Wirkungsgrades weiterzubilden.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Patentanspruch 1 genannten Merkmale gelöst. Bevorzugte Merkmale, die die Erfindung vorteilhaft weiterbilden, sind in den nachgeordneten Patentansprüchen benannt.

Aufgrund der Erfindung wird vorteilhaft durch die verbreiterte Gestaltung des Außenabschnittes bzw. Flügelendes eine günstige Verlagerung des Flächenschwerpunkts des Flügels nach außen mit der Folge erzeugt, dass ein vergleichsweise geringerer Druckausgleich zwischen der Saug- und Druckseite auftritt, also Druckverluste geringer sind und somit ein nennenswerter Beitrag zum Schub geliefert wird.

Die weiterhin vorgesehene erfinderische Maßnahme, an dem breiten Außenabschnitt einen zur Saugseite umgebogenen Endabschnitt vorzusehen, trägt ebenfalls strömungstechnisch zur Reduzierung des Druckausgleiches zwischen Druck- und Saugseite und damit zur Schubübertragung über die gesamte Flügellänge bei, wodurch sich auch das Auftreten von Kavitation verringert.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist der Endabschnitt zur Saugseite um etwa 30° umgebogen, vorzugsweise umgeklappt, wobei weiterhin bevorzugt die Länge des Endabschnittes von der Anströmkante bis zur Abströmkante des Profils zunimmt. Damit werden die starken Verlust bewirkenden Randwirbel wirkungsvoll reduziert.

Die durchschnittliche Länge des umgebogenen Endabschnittes beträgt etwa 5% der abgewickelten gesamten Flügellänge.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung besteht jedes Profil aus GFK (glasfaserverstärkter Kunststoff) und weist eine glatte Oberfläche mit niedrigem Reibungskoeffizienten auf.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beigefügten Figuren erläutert. Es zeigt:
1 eine perspektivische Ansicht eines Tauchrührwerkes mit zwei Schubpropellerflügeln gemäß der Erfindung;
2 eine perspektivische Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Tauchrührwerkes mit drei Schubpropellerflügeln; und
3 Propellernabe und Schubpropellerflügel des Tauchrührwerkes gemäß 2 in einer Explosionsansicht.
In 1 ist ein Tauchrührwerk 10 dargestellt, das ein Gehäuse 11 besitzt, das mittels einer Führungseinrichtung 12 an einer nicht dargestellten Schiene verschiebbar ist, um beispielsweise in ein zu rührendes Medium einzutauchen, das feststoffhaltige Flüssigkeiten und/oder Schlämme aufweist.
In dem Gehäuse 11 ist abgedichtet in nicht dargestellter Weise ein Elektromotor angeordnet, an dessen Welle eine zylinderabschnittsförmige Propellernabe 13 befestigt ist, die vorzugsweise aus Gusseisen besteht. An der Propellernabe 13 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel zwei Schubpropellerflügel 14 und 15 befestigt. Die Befestigung erfolgt beispielsweise so wie in 3 angedeutet ist, indem in der Propellern Nabe 13 Aufnahmen 16 eingeformt sind, in die stutzenförmige Ansätze 17 der Flügelprofile passend einsetzbar und mittels Schrauben 18 befestigbar sind, die in Gewindelöcher eines Gewinderings 19 eingreifen, der in den Ansätzen 17 der Flügel gebildet ist.
Mit dem Pfeil ist die Schubrichtung A angedeutet, während B die vorgesehene Drehrichtung der Propellernabe 13 und damit auch der Flügel 14 und 15 angibt.
Das in 2 und 3 gezeigte Ausführungsbeispiel eines Tauchrührwerks 10' unterscheidet sich von dem von 1 nur darin, dass insgesamt 3 Schubpropellerflügel 14, 15 und 20 vorgesehen sind, deren Profilgestaltung jeweils identisch ist und sich in ihrer räumlichen Ausbildung besonders gut aus den 2 und 3 entnehmen lässt.
Jeder Flügel 14, 15, 20 besteht aus GFK und besitzt eine glatte Oberfläche mit einem niedrigen Reibungskoeffizienten. Mit 22 ist die in Schubrichtung orientierte wulstförmige Anströmkante und mit 23 die Abströmkante bezeichnet. Das Profil jedes Flügels 14, 15 und 20 ist entgegen seiner Vorwärtsdrehrichtung geschweift und zur Schubrichtung A gekrümmt. Die Blattbreite jedes Flügels ist zu seinem Außenabschnitt 25 (vgl. 2) so gestaltet, dass im Vergleich zu sichelförmigen Flügeln ein deutlich breiterer Außenabschnitt 26 vorliegt, der nicht spitz zuläuft. Die Flächenbreite b dieses Abschnittes beträgt etwa 1/3 bis 1/2 der größten Flächenbreite des Flügelprofils.
An den Außenabschnitt 26 schließt sich ein zur Saugseite, also entgegengesetzt zur Schubseite A, umgebogener Endabschnitt 27 an. Der Endabschnitt 27 ist zur Saugseite um etwa 30° umgeklappt und nimmt in Umklapprichtung von der Anströmkante 22 zur Abströmkante 23 des Profils in seiner Länge zu, wobei die durchschnittliche Länge des Endabschnittes 27 etwa 5% der abgewickelten gesamten Flügellange beträgt.
Der Gesamtdurchmesser der Schubpropellerflügelanordnung beträgt bei den dargestellten Ausführungsbeispielen etwa 230 cm.

Claims

Tauchrührwerk (10, 10') für feststoffhaltige Flüssigkeiten und Schlämme, mit einem in das zu rührende Medium einführbaren Gehäuse (11), in dem ein Antriebsmotor mit einer aus dem Gehäuse (11) herausragenden Antriebswelle abgedichtet angeordnet ist, auf der eine Propellernabe (13) mit wenigstens zwei Schubpropellerflügeln (14, 15, 20) befestigt ist, wobei jeder Schubpropellerflügel (14, 15, 20) ein entgegen seiner Drehrichtung (B) geschweiftes Profil mit einer im Querschnitt verstärkten Anströmkante (22) aufweist, wobei das Profil zur Schubrichtung (A) gekrümmt ist, und wobei das Profil jedes Schubpropellerflügels (14, 15, 20) einen breiten Außenabschnitt (26) aufweist, der in einen zur Saugseite umgebogenen, breiten Endabschnitt (27) mündet.
Tauchrührwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (27) zur Saugseite um etwa 30° umgebogen ist.
Tauchrührwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Endabschnitt (27) zur Saugseite umgeklappt ist.
Tauchrührwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (I) des Endabschnittes (27) von der Anströmkante (22) zur Abströmkante (23) des Profils zunimmt.
Tauchrührwerk nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Länge (I) des Endabschnittes (27) etwa 5% der abgewickelten gesamten Flügellänge beträgt.
Tauchrührwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil jedes Schubpropellerflügels (14, 15, 20) aus GFK besteht.
Tauchrührwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil jedes Schubpropellerflügels (14, 15, 20) eine glatte Oberfläche mit niedrigem Reibungskoeffizienten aufweist.
Tauchrührwerk nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flächenbreite b des Außenabschnittes (26) etwa 1/3 bis 1/2 der größten Flächenbreite des Profils entspricht.