DE202017100714U1

DE202017100714U1 - Zerkleinerungsvorrichtung

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Publication number: DE202017100714U1
Application number: DE202017100714.6U
Authority: DE
Original assignee: Hugo Vogelsang Maschinenbau GmbH
Current assignee: Hugo Vogelsang Maschinenbau GmbH
Priority date: 2017-02-09
Filing date: 2017-02-09
Publication date: 2018-05-11
Anticipated expiration: 2027-02-10
Also published as: WO2018146247A1; MX2019009343A; US11203020B2; CN110520218A; CN110520218B; DK3579976T3; EP3579976A1; EP3579976B1; ES2858434T3; US20190374953A1; PL3579976T3; JP2020506802A; BR112019016304A2; JP6923662B2

Abstract

Zerkleinerungsvorrichtung für Feststoff-führende Flüssigkeiten, umfassend- ein Gehäuse mit einer Einlassöffnung, einer Auslassöffnung und einem sich von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung erstreckenden Gehäuseinnenraum,- eine erste sich durch den Gehäuseinnenraum erstreckende Zerkleinerungswelle, die zur Rotation um eine erste Zerkleinerungsachse angeordnet ist und an der eine Vielzahl von entlang der ersten Zerkleinerungsachse axial beabstandeten ersten Zerkleinerungsschneidelementen befestigt ist,- eine zweite sich durch den Gehäuseinnenraum erstreckende Zerkleinerungswelle, die zur Rotation um eine zweite Zerkleinerungsachse angeordnet ist und an der eine Vielzahl von entlang der zweiten Zerkleinerungsachse axial beabstandeten zweiten Zerkleinerungsschneidelementen befestigt ist,- eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben der ersten und zweiten Zerkleinerungswelle in eine Rotationsbewegung, gekennzeichnet durch- eine im Gehäuseinnenraum benachbart zu der ersten Zerkleinerungswelle angeordnete erste Siebvorrichtung mit einer ersten Siebwand, die eine Mehrzahl von Schlitzen aufweist, und einer ersten Räumvorrichtung mit einer Mehrzahl von relativ zu der Siebwand entlang eines Bewegungspfades beweglichen Räumelementen, die sich ausgehend von einer auf einer Seite der ersten Siebwand angeordneten ersten Räumwelle auf zumindest einem Abschnitt des Bewegungspfades durch die Mehrzahl von Schlitzen hindurch erstrecken.

Description

Die Erfindung betrifft eine Zerkleinerungsvorrichtung für Feststoff-führende Flüssigkeiten, umfassend ein Gehäuse mit einer Einlassöffnung, einer Auslassöffnung und einem sich von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung erstreckenden Gehäuseinnenraum, eine erste sich durch den Gehäuseinnenraum erstreckende Zerkleinerungswelle, die zur Rotation um eine erste Zerkleinerungsachse angeordnet ist und an der eine Vielzahl von entlang der ersten Zerkleinerungsachse axial beabstandeten ersten Zerkleinerungsschneidelementen befestigt ist, eine zweite sich durch den Gehäuseinnenraum erstreckende Zerkleinerungswelle, die zur Rotation um eine zweite Zerkleinerungsachse angeordnet ist und an der eine Vielzahl von entlang der zweiten Zerkleinerungsachse axial beabstandeten zweiten Zerkleinerungsschneidelementen befestigt ist, eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben der ersten und zweiten Zerkleinerungswelle in eine Rotationsbewegung,
Zerkleinerungsvorrichtungen der vorgenannten Bauart werden dazu eingesetzt, um feststoffbelastete Flüssigkeiten solcherart zu behandeln, dass die Feststoffe zerkleinert werden und nach Austritt aus der Auslassöffnung der Zerkleinerungsvorrichtung die in der Flüssigkeit enthaltenen Feststoffe eine Maximalgröße nicht mehr überschreiten. Die Zerkleinerung der Feststoffe erfolgt hierbei typischerweise durch Scher- und Reißkräfte, die auf die Feststoffe einwirken, wenn sie zwischen dem Zerkleinerungsschneidelementen durchtreten.
Die Zerkleinerungseffizienz solcher Zerkleinerungsvorrichtungen hängt maßgeblich davon ab, dass Spalten und Freiräume, die sich für den Durchtritt der Flüssigkeit ergeben, solcherart minimiert werden, dass Feststoffe oberhalb einer gewissen Größe nicht von der Einlass- zur Auslassöffnung gelangen können, ohne dass eine Zerkleinerungswirkung auf diese Feststoffe ausgeübt wird. Diese Vorgabe hat zur Folge, dass gerade dann, wenn ein hoher Grad an Feinheit und eine kleine Größe der aus der Auslassöffnung austretenden Feststoffe angestrebt wird, der für den Flüssigkeitsstrom durch die Zerkleinerungsvorrichtung verbleibende Querschnitt klein ist und daher die Zerkleinerungsvorrichtung einen hohen Strömungswiderstand darstellt. Zerkleinerungsvorrichtungen werden jedoch in vielen Anwendungsfällen genau dafür eingesetzt, im Strömungszulauf zu einer Pumpe eingebaut zu werden, um hierdurch die Beschädigung der Pumpe durch Feststoffe oberhalb einer bestimmten Größe zuverlässig zu verhindern. Sowohl bei selbstansaugenden Pumpen als auch bei nicht selbstansaugenden Pumpen ist ein erhöhter Strömungswiderstand im Zulauf nachteilig für die Pumpwirkung und daher wird angestrebt, die Strömung im Zulauf zur Pumpe möglichst widerstandsfrei auszuführen.
Es ist grundsätzlich bekannt, das Problem des Strömungswiderstands solcher Zerkleinerungsvorrichtungen zu lösen, indem der Abstand zwischen den beiden Zerkleinerungswellen erhöht wird, die Länge der Zerkleinerungswellen erhöht wird und die Größe der Zerkleinerungsschneidelemente oder der Durchmesser von als Scheibe mit umfänglich angeordneten Schneidezähnen ausgeführten Zerkleinerungsschneidelementen zu erhöhen. Diese Maßnahmen können zwar das Problem eines erhöhten Strömungswiderstands lösen, führen aber zu Zerkleinerungsvorrichtungen, die viel Bauraum einnehmen, schwer sind und in der Herstellung zusätzliche Kosten verursachen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung solcher Nachteile eine Zerkleinerungsvorrichtung bereitzustellen, die sowohl bei Flüssigkeitsströmen mit geringem Feststoffanteil und hohem Volumendurchsatz als auch bei Flüssigkeitsströmen mit hohem Feststoffanteil eine zuverlässige Zerkleinerung mit einem reduzierten Strömungswiderstand erzielt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Zerkleinerungsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, die weiterhin ausgerüstet ist, mit einer im Gehäuseinnenraum benachbart zu der ersten Zerkleinerungswelle angeordneten ersten Siebvorrichtung mit einer ersten Siebwand, die eine Mehrzahl von Schlitzen aufweist, und einer ersten Räumvorrichtung mit einer Mehrzahl von relativ zu der Siebwand entlang eines Bewegungspfades beweglichen Räumelementen, die sich ausgehend von einer auf einer Seite der ersten Siebwand angeordneten ersten Räumwelle auf zumindest einem Abschnitt des Bewegungspfades durch die Mehrzahl von Schlitzen hindurch erstrecken.
Erfindungsgemäß wird eine Siebvorrichtung bereitgestellt, die eine Siebwand aufweist. Durch diese Siebwand kann die feststoffführende Flüssigkeit von der Einlassöffnung zu der Auslassöffnung strömen, wobei aufgrund des Siebeffekts verhindert wird, dass Feststoffe oberhalb einer bestimmten Größe, nämlich oberhalb der Siebmaschenweite bzw. Schlitzbreite, die Siebwand passieren können. Durch die Siebwand wird daher eine Reduzierung des Strömungswiderstands durch die Zerkleinerungsvorrichtung erzielt, indem zusätzliche Strömungswege für die Flüssigkeit bereitgestellt werden. Dabei wird vermieden, dass auf diesen Strömungswegen Feststoffe oberhalb einer bestimmten Größe durch die Zerkleinerungsvorrichtung strömen können.
Um die Siebwand mit den darin enthaltenen Schlitzen durchlässig zu halten ist erfindungsgemäß weiterhin eine Räumvorrichtung vorgesehen. Die Räumvorrichtung umfasst eine Mehrzahl von beweglichen Räumelementen, die relativ beweglich zu der Siebwand sind. Die Räumelemente erstrecken sich auf zumindest einem Abschnitt ihres Bewegungsweges durch die Schlitze der Siebwand und können hierdurch Feststoffe, welche die Schlitze teilweise oder vollständig verstopfen, räumen und die Schlitze dadurch freihalten.
Grundsätzlich kann die Räumvorrichtung aktiv oder passiv angetrieben, beispielsweise kann die Bewegung der Räumelemente durch die Strömungswirkung der Flüssigkeit durch die Zerkleinerungsvorrichtung bewirkt werden, wobei dies gegebenenfalls durch entsprechende Strömungsleitelemente, die mit der Räumvorrichtung gekoppelt sind, erzielt wird. Weiterhin kann die Räumvorrichtung mit der ersten und/oder der zweiten Zerkleinerungswelle gekoppelt sein und durch die Kopplung angetrieben werden, was eine synchrone Bewegung der Räumelemente mit den Zerkleinerungsschneidelementen bewirkt.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform kann die Zerkleinerungsvorrichtung fortgebildet werden durch eine Räumantriebsvorrichtung, die mit der ersten Räumwelle gekoppelt ist und die erste Räumwelle in Rotation versetzt. Gemäß dieser Fortbildung ist eine Räumantriebsvorrichtung vorgesehen, wie beispielsweise ein Elektromotor, ein hydraulischer Motor oder dergleichen, mit dem die Räumwelle, an der die Räumelemente befestigt sind, in Rotation versetzt wird, sodass die Räumelemente eine Kreisbahn als Bewegungspfad beschreiben und sich diese Kreisbahn zumindest abschnittsweise durch die Schlitze erstreckt. Es ist zu verstehen, dass jedes Räumelement grundsätzlich einem eigenen Bewegungspfad folgt, beispielsweise jedes Räumelement einem Schlitz in der Siebwand zugeordnet ist und diesen räumt oder aber, dass mehrere solcher Räumelemente zur Räumung von einem Schlitz vorgesehen sind und diesen aufeinanderfolgend auf einem übereinstimmenden oder abweichenden Bewegungspfad durchkämmen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Räumantriebsvorrichtung hydrodynamisch wirkende Fluidleitelemente, die im Innenraum angeordnet sind und von dem durch den Innenraum hindurch strömenden Flüssigkeitsstrom angeströmt werden, oder einen elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch angetriebenen Motor umfasst. Gemäß dieser Ausführungsform wird die Räumantriebsvorrichtung durch Fluidleitelemente wie Leitschaufeln ausgebildet, die durch den Flüssigkeitsstrom durch den Innenraum angeströmt worden und in Bewegung versetzt, wodurch die Rotation der ersten Räumwelle bewirkt wird. Alternativ kann ein Motor vorgesehen sein, der eine unabhängig von der Durchströmung des Innenraums bewirkte Bewegung der Räumelemente erzeugt. Dieser Motor kann insbesondere außerhalb des Innenraums angeordnet sein, um hierdurch eine Belastung des Motors mit Flüssigkeit zu vermeiden.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die erste und zweite Zerkleinerungswelle zwischen der ersten Siebvorrichtung und einer zweiten Siebvorrichtung mit einer zweiten Siebwand, die eine Mehrzahl von Schlitzen aufweist, und einer zweiten Räumvorrichtung mit einer Mehrzahl von Räumelementen, die sich ausgehend von einer auf einer Seite der zweiten Siebwand angeordneten zweiten Räumwelle durch die Mehrzahl von Schlitzen hindurch erstrecken. Gemäß dieser Ausführungsform sind insgesamt zwei Siebvorrichtungen vorgesehen, die vorzugsweise baugleich und spiegelsymmetrisch zu einer Ebene sind, die sich mittig zwischen den beiden Zerkleinerungswellen in Durchströmungsrichtung und parallel zu den Zerkleinerungswellen durch den Innenraum erstreckt. Alternativ kann die zweite Siebvorrichtung jedoch auch mit anderer Geometrie, anderer Anordnung oder anderer Räumvorrichtung als die erste Siebvorrichtung ausgeführt sein. Bei dieser Ausführungsform mit zwei Siebvorrichtungen sind die erste und zweite Zerkleinerungswelle zwischen den beiden Siebvorrichtungen angeordnet, sodass die durch den Innenraum strömende Flüssigkeit insgesamt drei generelle Flüssigkeitsströmungspfade durch den Innenraum nehmen kann, ein Flüssigkeitspfad geht durch die erste Siebvorrichtung, ein Flüssigkeitspfad durch die zweite Siebvorrichtung und ein Flüssigkeitspfad geht durch den Bereich der beiden Zerkleinerungswellen. Der Vorteil dieser beiden Anordnungen liegt darin, dass ein insgesamt homogenes Strömungsbild am Auslass erzielt wird, dass weiterhin von beiden Seiten ausgehend Feststoffe durch die erste und zweite Räumvorrichtung in Richtung der Zerkleinerungswellen gefördert werden können, wenn die Schlitze in der ersten und zweiten Siebvorrichtung geräumt werden. Zu diesem Zweck ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Bewegung der Räumelemente von außen nach innen, also auf die Zerkleinerungswellen gerichtet in demjenigen Abschnitt verläuft, in dem die Räumelemente sich durch die Schlitze in der ersten oder zweiten Siebwand erstrecken.
Dabei ist es weiterhin bevorzugt vorgesehen, wenn die zweite Räumwelle durch die erste Räumantriebsvorrichtung in Rotation versetzt wird oder wenn die zweite Räumwelle mit einer zweiten Räumantriebsvorrichtung, die entsprechend der ersten Räumantriebsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3 ausgebildet ist, gekoppelt ist und in Rotation versetzt wird. Gemäß dieser Ausführungsform weist die zweite Räumvorrichtung entweder eine separate Räumantriebsvorrichtung auf, die ebenso ausgeführt sein kann wie die zuvor erläuterte erste Räumantriebsvorrichtung. Alternativ kann die zweite Räumwelle mit der ersten Räumantriebsvorrichtung gekoppelt sein und durch die erste Räumantriebsvorrichtung bewegt werden, insbesondere in Rotation versetzt werden, was eine synchrone Bewegung und einen synchronen Antrieb der ersten und zweiten Räumwelle bewirkt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass der axiale Abstand zwischen zwei axial benachbarten ersten Zerkleinerungselementen mindestens gleich groß, mindestens doppelt so groß, mindestens fünfmal so groß, oder mindestens zehnmal so groß ist wie der Kugeldurchgang der Schlitze. Gemäß dieser Ausführungsform steht der axiale Abstand zwischen zwei axial benachbarten ersten Zerkleinerungselementen mindestens doppelt so groß, insbesondere mindestens fünfmal so groß, vorzugsweise mindestens zehnmal so groß ist wie der Kugeldurchgang der Schlitze. Gemäß dieser Ausführungsform steht der axiale Abstand zwischen zwei benachbarten Zerkleinerungselementen in axialer Richtung in einem bestimmten Mindestgrößenverhältnis zu dem Kugeldurchgang der Schlitze in der ersten oder der zweiten Siebwand. Als Kugeldurchgang ist hierbei ein Maß zu verstehen, dass den Durchmesser einer kreisrunden Kugel beschreibt, die gerade noch durch die Schlitze der Siebwand hindurch passt, also der maximale Durchmesser einer Kugel, welche durch einen Schlitz in der Siebwand hindurchtreten kann. Durch das so definierte Verhältnis wird einerseits sichergestellt, dass Feststoffe oberhalb einer bestimmten Größe weder durch die Siebwand noch durch die Zerkleinerungswellen hindurch den Innenraum von der Einlass- zur Auslassöffnung passieren können. Dabei ist zu verstehen, dass der Abstand zwischen zwei Zerkleinerungselementen als das axiale Maß des Freiraums in Bezug auf die Drehachse der Zerkleinerungswelle zwischen dem einen Zerkleinerungselement und dem anderen Zerkleinerungselement verstanden wird, also beispielsweise bei scheibenförmigen Zerkleinerungselementen mit Zähnen auf dem Umfang der axiale Abstand zwischen den einander zuweisenden Stirnflächen von zwei axial benachbarten scheibenförmigen Schneidelementen einer Zerkleinerungswelle. Es ist zu verstehen, dass im Betrieb ein Schneidelement der zweiten Zerkleinerungswelle in den solcher Art ausgebildeten Zwischenraum, der durch den axialen Abstand gebildet wird, von zwei Zerkleinerungselementen der ersten Zerkleinerungswelle hineingreift und hierdurch den Durchtrittsquerschnitt verengt. Dies bewirkt, dass in demjenigen Bereich, in dem die Schneidelemente der ersten und zweiten Zerkleinerungswelle miteinander kämmen, nur Feststoffe mit einer sehr kleinen Abmessung hindurchtreten können. In den hierzu außen liegenden Bereichen, in denen die Schneidelemente nicht ineinander kämmen, wird hingegen ein größerer Querschnitt für einen Feststoffdurchtritt bereitgestellt. Grundsätzlich können die Schneidelemente eine Bewegung ausführen, die entgegen der Strömungsrichtung der Feststoffe in diesem außenliegenden Bereich gerichtet ist, also beispielsweise solcher Art, dass die erste und zweite Zerkleinerungswelle einer einander entgegengesetzte Rotation ausführen, die in dem innenliegenden Umfangsbereich, in dem die Schneidelemente miteinander kämmen, in Strömungsrichtung der Flüssigkeit von der Einlass- zu der Auslassöffnung gerichtet ist.
Dabei ist grundsätzlich zu verstehen, dass die Freiräume zwischen den Schneidelementen in den außenliegenden Bereichen, in denen die ersten und zweiten Schneidelemente nicht miteinander kämmen, auch durch feststehende Elemente, die am Gehäuse der Zerkleinerungsvorrichtung befestigt sind, teilweise oder vollständig ausgefüllt werden können, mit denen die Schneidelemente dann entsprechend kämmen, um den Durchtritt von Feststoffen oberhalb einer bestimmten Größe oder insgesamt in diesem außen liegenden Bereich zu verhindern.
Noch weiter ist es bevorzugt, dass die erste und zweite Zerkleinerungswelle in einer einander entgegengesetzten Drehrichtung angetrieben sind und dass die erste und zweite Zerkleinerungsachse vorzugsweise parallel und beabstandet zueinander verlaufen. Gemäß dieser Ausführungsform erstrecken sich die beiden Zerkleinerungswellen parallel zu einander, sodass die Drehachsen der beiden Zerkleinerungswellen überall im gleichen Abstand zueinander stehen. Dieser Aufbau kann insbesondere eine gute und homogene Zerkleinerungsleistung entlang der gesamten Länge der Zerkleinerungswellen bewirken.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Räumelemente eine Vielzahl von gekrümmten Räumfingern umfassen. Gemäß dieser Ausführungsform werden die Räumelemente durch Räumfinger gebildet, worunter stab- oder wandförmige Elemente zu verstehen sind, die sich ausgehend von der Räumwelle nach radial auswärts erstrecken. Die Räumfinger sind hierbei gekrümmt, können also ausgehen von der Räumwelle eine radiale und eine tangentiale, ggf. auch eine axiale Richtungskomponente bezüglich ihrer Erstreckungsrichtung aufweisen. Insbesondere wird durch die Krümmung eine Änderung der Erstreckungsrichtung über die Länge der Räumfinger erreicht, was für eine effiziente Räumung von Feststoffen vorteilhaft ist, um eine Mitnehmerwirkung zu erzielen, andererseits verhindern kann, dass die Räumelemente unter einer zu hohen Belastung, beispielsweise durch einen festklemmenden Feststoff in einem Schlitz in einer Siebwand brechen, da aufgrund eines gekrümmten Verlaufs ein elastisches Ausweichen der Räumelemente besser ermöglicht wird.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Krümmung der Räumfinger eine konvexe Vorderseite und/oder eine konkave Rückseite jedes Räumfingers ausbildet, wobei die Vorderseite in Bezug auf die Bewegungsrichtung der Räumelemente der Rückseite vorläuft. Gemäß dieser Ausführungsform weisen die Räumelemente eine in Bezug auf die Bewegungsrichtung nach hinten gerichtete Krümmung auf, so dass Feststoffe, die in den Schlitzen sind, durch die Räumfinger nach radial auswärts gedrückt werden und die Räumfinger bei einer in tangentialer Richtung wirkenden Verformung aufgrund eines Kontakts zu den Feststoffen während der Bewegung radial einwärts nachgeben können. Dies kann bei Anwendungen, in denen Feststoffe mit geringer Festigkeit in dem Flüssigkeitsstrom enthalten sind eine wirksame Räumung der Schlitze bewirken, indem die Räumfinger auch eine Scherwirkung mit Zerkleinerungswirkung ausüben könnten. Der Krümmungsverlauf der Räumfinger erleichtert es den Räumfingern, bei in den Schlitzen festsitzenden Feststoffen auszuweichen und hierdurch eine Beschädigung der Räumfinger durch Bruch oder plastische Verformung zu vermeiden, indem die Räumelemente ein etwaig festklemmendes Feststoffelement mit der konvexen Seite zuerst berühren und sich dann elastisch von diesem weg verformen können. In anderen Anwendungsfällen ist eine hierzu umgekehrte Krümmung bevorzugt, bei der die Räumfinger folglich eine konkave Vorderseite und eine konvexe Rückseite ausbilden.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn die ersten Räumelemente für eine Rotationsbewegung um eine erste Räumachse ausgebildet sind. Eine solche Rotationsbewegung ist für die Antriebsweise der Räumwelle bevorzugt und kann eine effiziente Räumung der Schlitze durch die Räumelemente bewirken, indem die Räumelemente sich auf einer Kreisbahn um die Drehachse der Räumwelle bewegen.
Noch weiter ist es bevorzugt, wenn die erste Siebwand eine gekrümmte Siebwandoberfläche aufweist, die vorzugsweise zumindest in einem Siebwandabschnitt eine Zylinderfläche um die erste Räumachse darstellt. Durch die Ausgestaltung der ersten Siebwand mit einer gekrümmten Siebwandoberfläche wird einerseits ein Abgleiten von Feststoffen entlang der Siebwand begünstigt und folglich eine Auflagerung von Feststoffen, wie dies beispielsweise bei einer planen Siebwandoberfläche stattfinden würde, verhindert. Insbesondere kann die Krümmung der Siebwandoberfläche solcher Art gestaltet sein, dass die zur Einlassöffnung weisende Einlassöffnung der Siebwand konvex gekrümmt ist, so dass ein Auflagern und Sammeln von Feststoffen auf der Siebwand durch die Möglichkeit des Abgleitens von Feststoffen entlang der konvex gekrümmten Oberfläche vermieden wird. Insbesondere die Ausgestaltung mit einer konvexen Siebwandoberfläche erlaubt es, dass die Räumelemente die Schlitze bei Bewegung auf einer Kreisbahn vollständig durchstreichen und folglich an jeder Stelle des Schlitzes eine Räumwirkung erzielen. Dies kann insbesondere durch eine zylinderförmige Geometrie der Siebwand erreicht werden.
Noch weiter ist es bevorzugt, wenn die ersten Räumelemente eine Mehrzahl von ersten Räumrechen mit einer Mehrzahl von Räumelementen umfasst, und dass die Räumrechen um einen sich entlang einer Räumachse erstreckendem Räumwellengrundkörper befestigt sind. Bei dieser Ausführungsform sind jeweils mehrere Räumelemente in Form eines Räumrechens zusammengefasst, der folglich ein Bauteil darstellt, das bei Beschädigung ausgetauscht werden kann und fertigungstechnisch so hergestellt werden kann, dass die Beabstandung der Räumelemente zu der Beabstandung der Schlitze passt und folglich eine hohe Präzision in der Bewegung der Räumelemente relativ zu den Schlitzen erzielt wird. Als Räumrechen ist hierbei eine gabelförmige oder rechenförmige Ausgestaltung bevorzugt, bei der sich die Räumelemente von einem die Räumelemente an einer Basis verbindenden Steg aus erstrecken.
Noch weiter ist es bevorzugt, wenn zumindest zwei der Räumrechen solcherart an dem Räumwellengrundkörper befestigt sind, dass sich die Räumelemente des einen Räumrechens in einem Winkel um die Räumachse zu den Räumrechen des zweiten Räumrechens erstrecken. Bei dieser Ausgestaltung sind zwei oder mehr Räumrechen vorgesehen und an einer Räumwelle befestigt, wobei diese Räumrechen in einem Winkel zueinander stehen. Diese Ausgestaltung ist insbesondere bevorzugt, weil hierdurch nicht alle Schlitze gleichzeitig von den Räumelementen durchstrichen werden und folglich vermieden wird, dass in einem Drehwinkel der Räumwelle ein hohes Drehmoment auftritt, wenn dieses Durchstreichen der Schlitze durch alle Räumelemente simultan erfolgen würde, sondern die Räumelemente der unterschiedlichen Räumrechen die Schlitze in einem Winkelversatz durchstreichen und daher das durch einen Kontakt zu Feststoffen in den Schlitzen auftretende Drehmoment über einen größeren Drehwinkel verteilen und insgesamt reduzieren.
Dabei ist es noch weiter bevorzugt, wenn an dem Räumwellengrundkörper eine Anzahl von N Räumrechen befestigt sind und jeweils zwei der Räumrechen in einem Winkel von 360°/N zueinander abgewinkelt ausgerichtet sind. Durch diese Aufteilung sind die Räumrechen hinsichtlich ihres Winkelabstands gleichmäßig über den gesamten Umfang der Räumwelle verteilt und die durch den Kontakt von Räumelementen mit Feststoffen auftretenden Drehmomente sind hierdurch maßgeblich reduziert und über den gesamten Drehwinkel der Räumwelle verteilt.
Noch weiter ist es bevorzugt, wenn die Räumelemente an einem Räumwellengrundkörper befestigt sind und sich zumindest zwei Räumelemente, vorzugsweise ein Drittel oder die Hälfte der Räumelemente, insbesondere alle Räumelemente in einem voneinander verschiedenen Winkel von dem Räumwellengrundkörper erstrecken. Gemäß dieser Ausführungsform sind entweder alle Räumelemente in einem unterschiedlichen Winkel zueinander angeordnet, so dass keine zwei Räumelemente parallel zueinander in Bezug auf den Erstreckungswinkel um die Räumachse verlaufen. In anderen Ausführungsformen kann vorgesehen sein, dass jeweils zwei Räumelemente winkelparallel zueinander verlaufen, also eine paarweise Anordnung mit Versatz der Räumelement-Paare auftritt, oder aber drei, vier oder noch mehr Räumelemente sich winkelparallel von der Räumwelle aus erstrecken, die jeweiligen Paare, Tripel usw. dann aber in einem Winkel zueinander stehen.
Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Die folgenden Figuren zeigen die bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung in unterschiedlichen Ansichten und Perspektiven. Es zeigen:

1 eine perspektivische Seitenansicht eines Gehäuseinnenraums einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung gemäß einer bevorzugten Ausführungsform;
2 eine perspektivische Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung mit ausgeblendeten Siebvorrichtungen gemäß der bevorzugten Ausführungsform;
3 eine perspektivische Seitenansicht eines Gehäuseinnenraums einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung mit einer ersten Siebvorrichtung und einer zweiten Siebvorrichtung sowie einer ersten Räumvorrichtung und einer zweiten Räumvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform;
4a eine Seitenansicht eines Gehäuseinnenraums einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform;
4b eine entlang der in 4a gezeigten Linie geschnittene Draufsicht einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung mit einer ersten Siebvorrichtung und einer zweiten Siebvorrichtung sowie einer ersten Räumvorrichtung und einer zweiten Räumvorrichtung gemäß der bevorzugten Ausführungsform.

1 zeigt einen Gehäuseinnenraum 10 einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung. Die Zerkleinerungsvorrichtung weist eine erste Zerkleinerungswelle 11 und eine zweite Zerkleinerungswelle 12 drehbar innerhalb eines Gehäuses 1 in dem Gehäuseinnenraum 10 gelagert auf. Die erste Zerkleinerungswelle 11 und die zweite Zerkleinerungswelle 12 weisen mehrere Zerkleinerungsschneidelemente 110, 120 auf, die an Messerscheiben 111, 112 und entlang einer ersten, bzw. einer zweiten Zerkleinerungsachse axial beabstandet ausgebildet sind. Sowohl die erste Zerkleinerungswelle 11 als auch die zweite Zerkleinerungswelle 12 besteht aus mehreren Messerscheiben 111, 112. Der Gehäuseinnenraum weist einen Zerkleinerungsraum auf, der eine Einlass- und eine Austrittsöffnung umfasst, durch welche Feststoffe oder mit Feststoffen beladene Flüssigkeiten dem Zerkleinerungsraum zugeführt werden können, bzw. daraus abgeführt werden können. Die Zerkleinerungswellen 11, 12 erstrecken sich in den Zerkleinerungsraum.
Die beiden Zerkleinerungswellen 11, 12 drehen mit unterschiedlicher Drehzahl, sodass bei jeder Umdrehung andere Zerkleinerungsschneideelemente 110, 120 benachbarter Messerscheiben 111, 112 der beiden Zerkleinerungswellen 11, 12 miteinander in Eingriff kommen und eine Scherwirkung zwischen den Zerkleinerungs-Schneidelementen erzielt wird.
In einem Getrieberaum ist ein Getriebe angeordnet, welches aus zwei Zahnrädern mit unterschiedlicher Zähnezahl besteht, die direkt auf den Zerkleinerungswellen 11, 12 drehmomentfest befestigt sind und miteinander kämmen. Hierdurch wird eine gegensinnige Drehbewegung der beiden Zerkleinerungswellen 11, 12 erzeugt, die mit unterschiedlicher Drehzahl laufen. Eine der beiden Zerkleinerungswellen 11 oder 12 ist aus dem Zerkleinerungsraum herausgeführt und kann mittels eines Antriebsmotors in Rotation versetzt werden. Diese Rotation wird durch das Getriebe auf die andere Zerkleinerungswelle 11,12 übertragen. Dadurch rotiert die erste Zerkleinerungswelle 11 um eine erste Zerkleinerungsachse und die zweite Zerkleinerungswelle 12 in einer entgegengesetzten Drehrichtung um eine zweite Zerkleinerungsachse. Die erste Zerkleinerungsachse und die zweite Zerkleinerungsachse verlaufen parallel und beabstandet zueinander.
Am Umfang jeder Messerscheibe 111, 112 sind jeweils 8 gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Zerkleinerungsschneideelemente 110, 120 ausgebildet. Die Zerkleinerungsschneideelemente 110, 120 bilden Schraubenlinien eines Gewindes mit steiler Steigung entlang des Umfangs jeder Zerkleinerungswelle 11, 12. Die Zerkleinerungsschneideelemente einer Zerkleinerungswelle bilden ein linksgängiges Gewinde, die Zerkleinerungsschneideelemente der anderen Zerkleinerungswelle bilden ein rechtsgängiges Gewinde.
Benachbart zu der ersten Zerkleinerungswelle 11 ist eine erste Siebvorrichtung 30 angeordnet. Die erste Siebvorrichtung 30 umfasst eine erste Siebwand 31, welche eine gekrümmte Oberfläche und eine Mehrzahl von Schlitzen 32 aufweist. Analog dazu ist benachbart zu der zweiten Zerkleinerungswelle 12 eine zweite Siebvorrichtung 40 angeordnet. Die zweite Siebvorrichtung 40 umfasst eine zweite Siebwand 41, welche eine gekrümmte Oberfläche und eine Mehrzahl von Schlitzen 42 aufweist. Die Krümmung der ersten und der zweiten Siebwand 31, 41 bilden eine konkave und eine konvexe Seite. Die konvexe Seite ist einlassseitig ausgebildet und die konkave Seite auslassseitig. Dadurch stellt zumindest in einem Siebwandabschnitt der ersten Siebwand 31, bzw. der zweiten Siebwand 41 eine Zylinderfläche um jeweilige Drehachse de Zerkleinerungswelle dar.
2 zeigt einen Gehäuseinnenraum 10 einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung mit ausgeblendeten Siebvorrichtungen 30, 40. Benachbart zu der ersten Zerkleinerungswelle 11 ist eine erste Räumvorrichtung 50 ausgebildet. Die erste Räumvorrichtung 50 umfasst drei Räumrechen 51 a-c, die an einem ersten Räumwellengrundkörper 53 befestigt sind. Jeder Räumrechen umfasst mehrere gekrümmte Räumelemente 52 in Form von gekrümmten Räumfingern. Analog dazu ist benachbart der zweiten Zerkleinerungswelle 12 eine zweite Räumvorrichtung 60 ausgebildet. Die zweite Räumvorrichtung 60 umfasst drei Räumrechen 61a-c die an einem zweiten Räumwellengrundkörper 63 befestigt sind. Wiederum umfasst ein Räumrechen mehrere gekrümmte Räumelemente 52 in Form von gekrümmten Räumfingern. Der Räumwellengrundkörper der ersten Räumvorrichtung 50 ist mit einer Räumantriebsvorrichtung gekoppelt, um die erste Räumwelle in Rotation zu versetzen. Der Räumwellengrundkörper der zweiten Räumvorrichtung 60 wird durch eine zweite Räumantriebsvorrichtung 64 in Rotation versetzt.
Die Krümmung der Räumelemente 52, 62 bilden eine konvexe Vorderseite und eine konkave Rückseite aus. Die konvexe Vorderseite läuft in Bezug auf die Bewegungsrichtung der Räumelemente 52, 62 der Rückseite vor. Die Räumelemente 52, 62 sind für eine Rotationsbewegung um eine jeweilige Räumachse ausgebildet.
Die Räumrechen 51 a-c, 61 a-c sind an dem sich entlang einer Räumachse erstreckenden Räumwellengrundkörper befestigt. In 2 sind die Räumrechen 51 a-c der ersten Räumvorrichtung 50 solcherart an dem Räumwellengrundkörper befestigt, dass die Räumelemente 52 des ersten Räumrechens 51a sich in einem Winkel von 120° zu den Räumelementen des zweiten Räumrechens 51b und in einem Winkel von 120° zu den Räumelementen des dritten Räumrechens 51c erstecken. Analog dazu sind die Räumrechen 61 der zweiten Räumvorrichtung 60 solcherart an dem jeweiligen Räumwellengrundkörper befestigt, dass die Räumelemente 62 des ersten Räumrechens 61a mit einem Winkel zu den Räumelementen des zweiten Räumrechens 61b bzw. in einem Winkel zu den Räumelementen des dritten Räumrechens 61c erstecken. Die Räumrechen der Räumelemente 52, 62 erstrecken sich daher in voneinander verschiedenen Winkeln von dem jeweiligen Räumwellengrundkörper.
3 zeigt einen Gehäuseinnenraum 10 einer erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung mit einer ersten Siebvorrichtung 30 und einer zweiten Siebvorrichtung 40 sowie einer ersten Räumvorrichtung 50 und einer zweiten Räumvorrichtung 60. Die Siebvorrichtungen 30, 40 mit jeweils einer Siebwand 31, 41 weisen eine Mehrzahl von Schlitzen 32, 42 auf. Die erste und die zweite Zerkleinerungswelle 11, 12 ist zwischen der ersten Siebvorrichtung 30 und der zweiten Siebvorrichtung 40 ausgebildet. Die erste Räumvorrichtung 50 umfasst drei Räumrechen 51 a-c mit einer Mehrzahl von Räumelementen 52, die sich ausgehend von einer auf einer stromabwärts liegenden Seite der ersten Siebwand 31 angeordneten ersten Räumwelle durch die Mehrzahl von Schlitzen 32 hindurch erstrecken. Analog dazu umfasst die zweite Räumvorrichtung drei Räumrechen 61 a-c mit einer Mehrzahl von Räumelementen 62, die sich ausgehend von einer auf einer stromabwärts liegenden Seite der zweiten Siebwand 41 angeordneten zweiten Räumwelle durch die Mehrzahl von Schlitzen 42 hindurch erstrecken. Die gekrümmten Räumelemente oder Räumfinger 52, 62 laufen durch die jeweiligen Schlitze 32, 42 der jeweiligen Siebvorrichtung 30, 40. Beim Austritt der Räumfinger 52, 62 aus der jeweiligen Siebvorrichtung 30, 40 von innen nach außen werden Fremdstoffe außen an der Siebvorrichtung 30, 40 aktiv in Richtung erster Zerkleinerungswelle 11 und zweiter Zerkleinerungswelle 12 befördert. Die Breite der Räumfinger 52, 62 ist auf die Schlitzbreite angepasst und gewährleistet eine laufende Reinigung der Schlitze 32, 42 der Siebvorrichtung 30, 40 von innen nach außen. Die Siebvorrichtung 30, 40 ist auslassseitig frei zugänglich. Die Räumfinger 52, 62 sind derart ausgestaltet, dass sie berührungsfrei durch die Schlitze 32, 42 laufen.
4a zeigt eine Seitenansicht der 3. 4b zeigt eine entlang der Linie A in 4a geschnittene Draufsicht der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung. Die Draufsicht zeigt eine erste Zerkleinerungswelle 11 und eine zweite Zerkleinerungswelle 12, eine erste Siebvorrichtung 30 und eine zweite Siebvorrichtung 40 sowie eine erste Räumvorrichtung 50 und eine zweite Räumvorrichtung 60.
Die Figur zeigt zwei Messerscheiben 111, 112 der erfindungsgemäßen Bauweise. Wie ersichtlich ist, weisen beide Messerscheiben 111, 112 eine axiale Längsbohrung 121, 122 auf, welche dazu dient, die Messerscheiben 111, 112 auf die jeweilige Zerkleinerungswelle 11, 12 aufschieben zu können. Jede Messerscheibe 111, 112weist insgesamt acht gleichmäßig in Umfangsrichtung verteilte Zerkleinerungsschneideelemente 110, 120 in Form von Schneidezähnen auf.
Seitens der ersten Zerkleinerungswelle 11 ist die erste Siebvorrichtung 30 mit einer ersten Siebwand 31, welche eine gekrümmte Oberfläche aufweist, ausgebildet. Analog dazu ist seitens der zweiten Zerkleinerungswelle 12 die zweite Siebvorrichtung 40 mit einer zweiten Siebwand 41, welche eine gekrümmte Oberfläche aufweist, ausgebildet. Die Krümmung der ersten Siebwand 31, und die Krümmung der zweiten Siebwand 41 sind spiegelbildlich zu einer Mittelebene B ausgestaltet. In Durchströmungsrichtung C hinter den Siebvorrichtungen 30, 40 ist jeweils eine Räumvorrichtung 50, 60 ausgebildet. Die Räumvorrichtungen 50, 60 weisen jeweils eine axiale Längsbohrung 123, 124 auf, welche dazu dient, die jeweilige Räumvorrichtung 50, 60 auf die jeweilige Räumwelle aufschieben zu können. Jede Räumvorrichtung 50, 60 weist wie vorstehend beschrieben jeweils insgesamt drei Räumrechen 52 a-c, 62 a-c auf. Durch die Ausgestaltung der Krümmung der Räumrechen der ersten Räumvorrichtung 50 in entgegengesetzter Richtung zu der Krümmung der Räumrechen der zweiten Räumvorrichtung 60 wird ein Rücktritt von Fremdstoffen in Richtung der ersten Zerkleinerungswelle 11 und der zweiten Zerkleinerungswelle 12 gewährleistet.
Die Drehrichtung der Zerkleinerungswellen und der Räumwellengrundkörper ist in 4b durch Pfeile D, E,F,G gekennzeichnet.
Bezugszeichenliste

1: Gehäuse
2: Einlassöffnung
3: Auslassöffnung
10: Gehäuseinnenraum
11: erste Zerkleinerungswelle
12: zweite Zerkleinerungswelle
30: erste Siebvorrichtung
31: erste Siebwand
32: Schlitze
40: zweite Siebvorrichtung
41: zweite Siebwand
42: Schlitze
50: erste Räumvorrichtung
51: Räumrechen
52: Räumelement/Räumfinger
60: zweite Räumvorrichtung
61: Räumrechen
62: Räumelement/Räumfinger
110: Zerkleinerungsschneideelemente
120: Zerkleinerungsschneideelemente
111: Messerscheibe
112: Messerscheibe
121: axiale Längsbohrung
122: axiale Längsbohrung
123: axiale Längsbohrung
124: axiale Längsbohrung

Claims

Zerkleinerungsvorrichtung für Feststoff-führende Flüssigkeiten, umfassend - ein Gehäuse mit einer Einlassöffnung, einer Auslassöffnung und einem sich von der Einlassöffnung zur Auslassöffnung erstreckenden Gehäuseinnenraum, - eine erste sich durch den Gehäuseinnenraum erstreckende Zerkleinerungswelle, die zur Rotation um eine erste Zerkleinerungsachse angeordnet ist und an der eine Vielzahl von entlang der ersten Zerkleinerungsachse axial beabstandeten ersten Zerkleinerungsschneidelementen befestigt ist, - eine zweite sich durch den Gehäuseinnenraum erstreckende Zerkleinerungswelle, die zur Rotation um eine zweite Zerkleinerungsachse angeordnet ist und an der eine Vielzahl von entlang der zweiten Zerkleinerungsachse axial beabstandeten zweiten Zerkleinerungsschneidelementen befestigt ist, - eine Antriebsvorrichtung zum Antreiben der ersten und zweiten Zerkleinerungswelle in eine Rotationsbewegung, gekennzeichnet durch - eine im Gehäuseinnenraum benachbart zu der ersten Zerkleinerungswelle angeordnete erste Siebvorrichtung mit einer ersten Siebwand, die eine Mehrzahl von Schlitzen aufweist, und einer ersten Räumvorrichtung mit einer Mehrzahl von relativ zu der Siebwand entlang eines Bewegungspfades beweglichen Räumelementen, die sich ausgehend von einer auf einer Seite der ersten Siebwand angeordneten ersten Räumwelle auf zumindest einem Abschnitt des Bewegungspfades durch die Mehrzahl von Schlitzen hindurch erstrecken.
Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Räumantriebsvorrichtung, die mit der ersten Räumwelle gekoppelt ist und die erste Räumwelle in Rotation versetzt.
Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet dass die Räumantriebsvorrichtung - hydrodynamisch wirkende Fluidleitelemente, die im Innenraum angeordnet sind und durch den Innenraum durchströmenden Flüssigkeitsstrom angeströmt werden, oder - einen elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch angetriebenen Motor umfasst.
Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die erste und zweite Zerkleinerungswelle zwischen der ersten Siebvorrichtung und einer zweiten Siebvorrichtung mit einer zweiten Siebwand, die eine Mehrzahl von Schlitzen aufweist, und einer zweiten Räumvorrichtung mit einer Mehrzahl von Räumelementen, die sich ausgehend von einer auf einer Seite der zweiten Siebwand angeordneten zweiten Räumwelle durch die Mehrzahl von Schlitzen hindurch erstrecken.
Zerkleinerungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet dass die zweite Räumwelle durch die erste Räumantriebsvorrichtung in Rotation versetzt wird oder dass die zweite Räumwelle mit einer zweiten Räumantriebsvorrichtung, die entsprechend der ersten Räumantriebsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3 ausgebildet ist, gekoppelt ist und in Rotation versetzt wird.
Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass der axiale Abstand zwischen zwei axial benachbarten ersten Zerkleinerungselementen mindestens gleich groß, mindestens doppelt so groß, mindestens fünfmal so groß, oder mindestens zehnmal so groß ist wie der Kugeldurchgang der Schlitze.
Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die erste und zweite Zerkleinerungswelle in einer einander entgegengesetzten Drehrichtung angetrieben sind und dass die erste und zweite Zerkleinerungsachse vorzugsweise parallel und beabstandet zueinander verlaufen.
Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Räumelemente eine Vielzahl von gekrümmten Räumfingern umfassen.
Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die Krümmung der Räumfinger eine konvexe Vorderseite und/oder eine konkave Rückseite jedes Räumfingers ausbildet, wobei die Vorderseite in Bezug auf die Bewegungsrichtung der Räumelemente der Rückseite vorläuft.
Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die ersten Räumelemente für eine Rotationsbewegung um eine erste Räumachse ausgebildet sind.
Zerkleinerungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet dass die erste Siebwand eine gekrümmte Siebwandoberfläche aufweist, die vorzugsweise zumindest in einem Siebwandabschnitt eine Zylinderfläche um die erste Räumachse darstellt..
Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet dass die ersten Räumelemente eine Mehrzahl von ersten Räumrechen mit einer Mehrzahl von Räumelementen umfasst, und dass die Räumrechen um einen sich entlang einer Räumachse erstreckendem Räumwellengrundkörper befestigt sind.
Zerkleinerungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet dass zumindest zwei der Räumrechen solcherart an dem Räumwellengrundkörper befestigt sind, dass sich die Räumelemente des einen Räumrechens in einem Winkel zu den Räumrechen des zweiten Räumrechens erstrecken.
Zerkleinerungsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet dass an dem Räumwellengrundkörper eine Anzahl von N Räumrechen befestigt sind und jeweils zwei der Räumrechen in einem Winkel von 360°/N zueinander abgewinkelt ausgerichtet sind.
Zerkleinerungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-12, dadurch gekennzeichnet dass die Räumelemente an einem Räumwellengrundkörper befestigt sind und sich zumindest zwei Räumelemente, vorzugsweise ein Drittel oder die Hälfte der Räumelemente, insbesondere alle Räumelemente in einem voneinander verschiedenen Winkel von dem Räumwellengrundkörper erstrecken.