DE19952748A1 - Propeller für Rührwerke - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Propeller für Rührwerke zum Rühren, Mischen, Homogenisieren oder Suspendieren von Fluiden oder Feststoffen in Fluiden. Die Rührblätter des Propellers sind an den Blattspitzen mit einem axialen Steg versehen, der eine radiale Abströmung über das Rührblatt jedenfalls im wesentlichen unterdrückt, wodurch höhere Axialgeschwindigkeiten und damit eine höhere Effizienz zum Beispiel beim Homogenisieren oder Suspendieren erreicht wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Propeller für Rührwerke zum Rühren, Mischen oder Suspendieren von Fluiden oder Feststoffen in Fluiden, mit einer Nabe, mit der wenigstens zwei Rührblätter verbunden oder einteilig mit ihr ausgebildet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Propellern der vorgenannten Art die Strömungsverhältnisse im Rührgut zu verbessern und die Empfindlichkeit der Rührblätter gegenüber errosivem Verschleiß zu reduzieren.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß jedes Rührblatt an seiner Blattspitze mit einem axialen Steg versehen ist, der sich in Umfangsrichtung über die Breite der Blattspitze erstreckt.

Durch diesen Steg wird die radiale Abströmung über das Rührblatt jedenfalls im wesentlichen unterdrückt, wodurch höhere Axialgeschwindigkeiten im Rührgut erreichbar sind, was vor allem bei seitlichem Behältereinbau, zum Beispiel in Rauchgasabsorbern, höhere Effizienz beim Homogenisieren bzw. Suspendieren ergibt.

Der axiale Steg kann nur auf einer Seite, das heißt der Saugseite oder der Druckseite, oder auf beiden Seiten des Rührblattes ausgebildet sein.

Die axiale Höhe h des Steges beträgt vorzugsweise etwa 0,03D bis 0,1D, ins­ besondere 0,05D bis 0,8D, wobei D der Durchmesser des Propellers ist.

In axialer Richtung ist der Steg zweckmäßigerweise symmetrisch zur Blattspitze ausgebildet, er kann aber auch unsymmetrisch zur Blattspitze ausgebildet sein.

Vorzugsweise beträgt der Radius R1 der Blattspitze des Rührblattes etwa 0,4D bis 0,6D, insbesondere etwa 0,5D, wobei D der Durchmesser des Propellers ist.

Vorteilhafterweise ist das Rührblatt in Umfangsrichtung gewölbt ausgebildet und der Radius R2 der Wölbung der Rührblattfläche beträgt etwa 0,5D bis 1D, vorzugsweise etwa 0,7D bis 1D, wobei D der Durchmesser des Rührpropellers ist.

Der Anstellwinkel des Rührblattes zur Drehebene des Rührpropellers nimmt zweckmäßigerweise von der Nabe zur Blattspitze hin ab.

Vorzugsweise beträgt der Anstellwinkel α des Rührblattes an der Nabe etwa 55° bis 70° und an der Blattspitze etwa 15° bis 25°, insbesondere etwa 18° bis 20°.

Die Innenflächen des Steges können in einem Winkel β zur Achsrichtung des Propellers verlaufen, wobei der Winkel etwa 5° bis 15°, vorzugsweise etwa 10° beträgt, oder sie können gekrümmt ausgebildet sein, wobei ihr Krümmungsradius R3 etwa 0,015D bis 0,025D betragen kann.

Nach einer anderen Ausführungsform kann die Außenfläche des Steges in Achsrichtung gekrümmt ausgebildet sein, wobei ihr Krümmungsradius R4 etwa 0,05D bis 0,1D betragen kann.

Nach noch einer Ausführungsform der Erfindung können die beiden Schenkel des Steges in einem Winkel γ zur Achsrichtung des Propellers nach außen geneigt sein, wobei der Winkel γ etwa 15° bis 25, vorzugsweise etwa 20° beträgt.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 schematisch eine Draufsicht auf einen Propeller nach der Erfindung zeigt;

Fig. 2 einen Schnitt längs der Linie A-A in Figur zeigt;

Fig. 3 schematisch eine Draufsicht auf ein Rührblatt zeigt;

Fig. 4a bis 4e zeigen in einem Schnitt längs der Linie B-B von Fig. 3 unter­ schiedliche Ausführungsformen des Steges;

Fig. 5a und 5b zeigen in einem Schnitt längs der Linie C-C von Fig. 3 Ausführungs­ formen des Steges in radialer Ansicht.

Der in Fig. 1 dargestellte Propeller 10 hat eine Nabe 12 zur Befestigung an einer nicht gezeigten Rührerwelle. Mit der Nabe 12 verbunden oder einteilig mit ihr ausgebildet sind beispielsweise drei Rührblätter 14, die in Winkelabständen von 120° zueinander angeordnet sind.

Die Breite der Rührblätter 14 ist nicht konstant, sie nimmt von der Nabe aus zu von B1 auf B2 und nimmt dann wieder ab auf B3 an der Blattspitze. Die größte Breite B2 kann im Bereich von etwa 2B1 und die Breite B3 an der Blattspitze kann etwa im Bereich von 1,6B1 fliegen (bezogen auf die ebene Abwicklung eines Rührblattes). Die größte Breite B2 liegt zweckmäßigerweise etwa im Bereich der Hälfte der radialen Länge jedes Rührblattes 14. Die Dicke der Rührblätter 14 kann beispielsweise bei 5 bis 15 mm liegen.

Wie insbesondere Fig. 4a zeigt, ist jedes Rührblatt 14 an seiner Blattspitze 16 mit einem Steg 18 versehen, der zweckmäßigerweise einteilig mit dem Rührblatt 14 ausgebildet ist. Der Steg 18 erstreckt sich in axialer Richtung, d. h. parallel zur Längsmittelachse 20 der Nabe 12 und in Umfangsrichtung über die gesamte Breite B3 der Blattspitze 16 jedes Rührblattes 14.

Der Steg 18 hat somit die Form eines Teils einer Zylinderfläche, wobei der Radius R1 der Blattspitze 16 des Rührblattes und damit auch der Radius des zugehörigen Steges 18 etwa 0,4D bis 0,6D, vorzugsweise etwa 0,5D beträgt, wobei D der Durchmesser des Propellers 10 ist.

Die axiale Höhe h des Steges 18 beträgt etwa 0,03D bis 0,1 D, vorzugsweise etwa 0,05D bis 0,08D, wobei D der Durchmesser des Propellers 10 ist.

Wie Fig. 4a zeigt, ist der Steg 18 in axialer Richtung symmetrisch zum Rührblatt 14 ausgebildet, das heißt er erstreckt sich um das Maß h1 nach oben, zum Beispiel zur Druckseite, und um das Maß h2 nach unten, zum Beispiel zur Saugseite, wobei h1+h2 = h sind.

Der Steg 18 kann sich aber auch vom Rührblatt 14 aus nur nach oben zur Druckseite oder nur nach unten zur Saugseite hin über das axiale Maß h erstrecken. Auch können die Maße h1 und h2 unterschiedlich sein, das heißt der Steg 18 kann auf der einen Seite des Rührblattes 14 in Axialrichtung größer oder kleiner ausgebildet sein als auf der anderen Seite des Rührblattes 14.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4b sind die in radialer Richtung gesehen Innenflächen 24 des Steges 18 zur Achsrichtung 20 um einen Winkel β nach außen geneigt, der etwa 5° bis 15°, vorzugsweise etwa 10° beträgt. Der Steg 18 hat hierbei seine größte radiale Dicke an seiner Verbindungsstelle mit dem Rührplatte 14.

Wie Fig. 4c zeigt, können die Innenflächen 14 des Steges 18 auch gekrümmt ausgebildet sein, wobei der Krümmungsradius R3 vorzugsweise etwa 0,015 bis 0,025D betragen kann, wobei D der Durchmesser des Propellers 10 ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 4d ist die Außenfläche 26 des Steges 18 im Achsschnitt (Schnitt B-B in Fig. 3) gekrümmt ausgebildet, wobei der Krümmungs­ radius R4 vorzugsweise etwa 0,05D bis 0,1 D beträgt. Bei dieser Ausführungsform nach Fig. 4d ist somit die Außenfläche 26 des Steges 18 zweifach (in Umfangs­ richtung und in Achsrichtung) gekrümmt.

Fig. 4e zeigt eine Ausführungsform des Steges 18, bei der dessen Schenkel 28 und 30 in einem Winkel γ zur Achsrichtung 20 des Propellers 10 nach außen geneigt ausgebildet sind, wobei der Winkel γ vorzugsweise etwa 15° bis 25°, insbesondere etwa 20° beträgt.

Bei der Ausführungsformen nach Fig. 5a verlaufen die Stirnflächen 32 und 34 des Steges 18 praktisch quer zum Rührblatt 14. Bei der Ausführungsform nach Fig. 5b hingegen ist die in Drehrichtung P des Propellers gesehen vordere Stirnfläche 32 des Steges 18 abgerundet ausgebildet, wie bei 22 in Fig. 5b gezeigt ist. Diese Abrundung erstreckt sich zweckmäßigerweise kontinuierlich über die gesamte axiale Höhe h des Steges 18, d. h. mit anderen Worten über die gesamte Stirnfläche 32.

Die Rührblätter 14 sind in Umfangsrichtung gewölbt ausgebildet. Der Radius R2 der Wölbung der Rührblattfläche beträgt etwa 0,5D bis 1,0D, vorzugsweise etwa 0,7D bis 1,0D, wobei D der Durchmesser des Propellers ist.

In den Fig. 2 und 5 ist die Wölbung des Rührblattes dargestellt.

Die Rührblätter 14 sind relativ zur Drehebene des Propellers 10 um einen Anstell­ winkel α angestellt, der von der Nabe 12 zur Blattspitze 16 hin abnimmt.

Vorzugsweise beträgt der Anstellwinkel α des Rührblattes 14 an der Nabe 12 etwa 55° bis 70° und an der Blattspitze 16 etwa 15° bis 25°, wobei ein Winkel von α = 18° bis 20° besonders bevorzugt wird.

In Fig. 2 ist der sich verändernde Anstellwinkel α dargestellt.

Vorzugsweise fällt der Anstellwinkel α über die erste Hälfte der radialen Länge des Rührblattes 14 von der Nabe 12 aus gesehen, stärker ab, zum Beispiel von 60° auf 32°, während er auf der zweiten Hälfte der radialen Länge des Rührblattes 14 schwächer abfällt, zum Beispiel von 32° auf 18°.

Bei dem erfindungsgemäßen Propeller 10 wird die radiale Abströmung des Rührgutes über das Rührblatt 14 durch den Steg 18 mindestens im wesentlichen unterdrückt, wodurch höhere Axialgeschwindigkeiten im erzeugten Rührgut-Strahl erreichbar sind, was vor allem bei seitlichem Behältereinbau wie zum Beispiel bei Rauchgas­ absorbern, höhere Effizienz beim Homogenisieren bzw. Suspendieren ergibt. Der Steg verhindert den sonst üblichen Druckausgleichswirbel um die Blattspitze von der Druckseite auf die Saugseite, wodurch der Verschleißmechanismus vom Prallver­ schleiß zum Gleitverschleiß verändert wird, was zu einer verminderten lokalen Abtragsrate führt, und damit eine geringere Empfindlichkeit gegenüber erosivem Verschleiß bewirkt.

Der Steg 18 unterdrückt außerdem mindestens im wesentlichen die sonst aufgrund der Fliehkräfte vorliegende radiale Komponente in der Blattabströmung, wodurch die Strömung zunächst in Umfangsrichtung dann axial umgelenkt wird, was ebenfalls zu insgesamt höheren axialen Geschwindigkeiten im Rührgut-Strahl führt.

Auch die Wölbung der Rührblattfläche bewirkt aufgrund der geringeren Wirbel­ ablösung eine Verminderung des Verschleißes. Außerdem führt die Blattwölbung zu einem erhöhten Auftriebsbeiwert oder Axialschub, der seinerseits eine Erhöhung der Axialgeschwindigkeit zur Folge hat.

Der sich von der Nabe zur Blattspitze des Rührblattes hin verringender Anstellwinkel α bewirkt ein homogeneres Geschwindigkeitsprofil über den Strahlquerschnitt als bei konstantem Winkel und führt damit ebenfalls zu einer höheren Förderleistung in axialer Richtung.

Claims (14)

1. Propeller für Rührwerke zum Rühren, Mischen, Homogenisieren oder Suspendieren von Fluiden oder Feststoffen in Fluiden, mit einer Nabe, mit der wenigstens zwei Rührblätter verbunden oder einteilig mit ihr ausgebildet sind, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Rührblatt (14) an seiner Blattspitze (16) mit einem axialen Steg (18) versehen ist, der sich in Umfangsrichtung über die Breite (B3) der Blattspitze (16) erstreckt.

2. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der axial verlaufende Steg (18) nur auf einer Seite (Saugseite oder Druckseite) oder auf beiden Seiten des Rührblattes (14) ausgebildet ist.

3. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (18) in axialer Richtung symmetrisch zur Blattspitze (16) ausgebildet ist.

4. Propeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Steg (18) in axialer Richtung asymmetrisch zur Blattspitze (16) ausgebildet ist.

5. Propeller nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die axiale Höhe (h) des Steges (18) etwa 0,03D bis 0,1D, vorzugsweise etwa 0,05D bis 0,08D beträgt (D = Durchmesser des Propellers 10).

6. Propeller nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die - radial gesehen - Innenflächen (24) des Steges (18) in einem Winkel (β) zur Achsrichtung (20) verlaufen, der etwa 5° bis 15°, vorzugsweise etwa 10° beträgt.

7. Propeller nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die - radial gesehen - Innenflächen (24) des Steges (18) gekrümmt ausgebildet sind und ihr Krümmungsradius (R3) etwa 0,015D bis 0,025D beträgt (D = Durchmesser des Propellers 10).

8. Propeller nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Außenfläche (26) des Steges (18) in Achsrichtung (20) gekrümmt ausgebildet ist und ihr Krümmungsradius (R4) etwa 0,05D bis 0,1D beträgt.

9. Propeller nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Schenkel (28, 30) des Steges (18) in einem Winkel (γ) zur Achsrichtung (20) nach außen geneigt sind und der Winkel (γ) etwa 15° bis 25°, vorzugsweise etwa 20° beträgt.

10. Propeller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Radius (R1) der Blattspitze (16) etwa 0,4D bis 0,6D, vorzugsweise etwa 0,5D beträgt (D = Durchmesser des Propellers 10).

11. Propeller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Rührblätter (14) in Umfangsrichtung gewölbt ausgebildet sind und der Radius (R2) der Wölbung der Rührblattfläche etwa 0,5D bis 1,0D, vorzugsweise etwa 0,7D bis 1,0D beträgt (D = Durchmesser des Propellers 10).

12. Propeller nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel (α) der Rührblätter (14) von der Nabe (12) zu der Blattspitze (16) hin abnimmt.

13. Propeller nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Anstellwinkel (α) der Rührblätter (14) an der Nabe (12) etwa 55° bis 70°, und an der Blattspitze (16) etwa 15° bis 25°, insbesondere etwa 18° bis 20° beträgt.

14. Propeller nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die vordere Stirnfläche (32) des Steges (18) - in Drehrichtung (P) des Propellers (10) gesehen - abgerundet ausgebildet ist (Fig. 5b).