DE20213002U1

DE20213002U1 - Unterwasserlager

Info

Publication number: DE20213002U1
Application number: DE20213002U
Authority: DE
Original assignee: SCHEEFELDT MANFRED
Current assignee: SCHEEFELDT MANFRED
Priority date: 2002-08-24
Filing date: 2002-08-24
Publication date: 2004-01-15
Anticipated expiration: 2012-08-25

Abstract

Unterwasserlager, insbesondere Fußlager für Wellen, Pumpen und dgl., insbesondere Sohlrotoren, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (1) offen und zwischen Lagerbuchse (3) und Lagerzapfen (7) wasserdurchlässig ausgebildet ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein Unterwasserlager, insbesondere für wellen, Pumpen und dgl., insbesondere ein Fußlager für Sohlrotoren.
In modernen Kläranlagen, insbesondere biologischen Kläranlagen, wird das mechanisch vorgeklärte Abwasser mit Hilfe von Mikroorganismen biologisch gereinigt. Dabei entsteht der sogenannte Belebtschlamm. Dieser wird ständig belüftet, damit die hierbei tätigen Mikroorganismen ausreichend mit Sauerstoff zum Abbau der gelösten Schmutzstoffe versorgt werden. In sogenannten Belebungsbecken wird zusätzlich der im Abwasser enthaltene Stickstoff elimeniert. Der anorganische Stickstoff wird zuerst nitrifiziert und in der nächsten Phase denitrifiziert, d.h. zu elementarem Stickstoff (N₂) überführt. Den Hauptanteil der gelösten organischen Stoffe im Abwasser bilden die Kohlenstoffverbindungen. Die wichtigsten, die durch Mikroorganismen abgebaut werden können, sind Kohlenhydrate, Eiweisskörper und Fette. Diese werden bei der biologischen Reinigung umgesetzt. Die Umsetzung verläuft im Grunde nach den gleichen Gesetzen wie die Selbstreinigungsvorgänge in natürlichen Oberflächengewässern. Dieser Vorgang wird durch hohe Verdichtung von Mikroorganismen und durch die künstliche Zuführung von Luft erheblich beschleunigt. Die Reinigungsleistung wird durch Einstellung von optimalen Le bensbedingungen für die Mikroorganismen auf ein Maximum gesteigert. Hierzu werden große Mengen Luftsauerstoff über keramische Belüftungskerzen in die Belebungsbecken eingeblasen.
Gleichzeitig ist es erforderlich, das Wasser in den Belebungsbecken mit den darin gelösten Schmutzstoffen ständig in Bewegung zu halten, und Schlammablagerungen am Boden des Klärbeckens zu verhindern. Hierzu dienen sogenannte Sohlrotoren. Diese bewegen sich knapp über dem Grund der bis zu 8 m tiefen Belebungsbecken und werden von oberhalb der Belebungsbecken und des darin befindlichen Wassers angeordneten Elektromotoren über ein Getriebe mit Vorgelege über eine ebenso lange Welle angetrieben. Diese Antriebswellen benötigen unter Wasser ein Fußlager.
Herkömmliche Unterwasserlager für derartige Wellen sind bislang komplett geschlossen. Durch die aufgrund des Wasser-Schlammdrucks zwangsläufig auftretenden hohen axialen Kräfte der Welle bilden sich innerhalb kurzer Zeit Undichtigkeiten am Axialwellendichtring bzw. an dem verwendeten O-Ring. Hierdurch kann Wasser und Schmutz in das hierfür nicht ausgelegte Lager eintreten und es innerhalb kurzer Zeit zerstören. In diesem Fall muss die gesamte, 8 m lange Welle aus dem Belebungsbecken mittels eines Kranes herausgezogen, das komplette Schmutzwasser abgepumpt und das Fußlager ersetzt werden. Dies hat erhebliche Stillstandszeiten zur Folge. Überdies vertragen die äußerst empfindlichen Mikroorganismen derartige Eingriffe nur schlecht und sterben dabei häufig ab. Dies kann zu einem Umkippen der gesamten biologischen Kläranlage bzw. Klärstufe führen.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Lösung zu schaffen, mit der die beschriebenen Nachteile vermieden und ein hochverfügbares und dauerhaftes Unterwasserlager geschaffen wird.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, dass das Lager offen und zwischen Lagerbuchse und Lagerzapfen wasserdurchlässig ausgebildet ist.
Versuche mit einem mit einem erfindungsgemäßen Unterwasser-Fußlager ausgerüsteten Sohlrotoren haben überraschenderweise ergeben, dass praktisch keinerlei Verschleiß an dem Lager mehr auftritt. Vorteilhaft ist hierbei, dass die Lagerbuchse aus hochfestem Polyamid oder Acetalharz gebildet ist. Derartige Materialien, wie der Werkstoff "S" Grün oder Kunststoffe "Murdotec^®" oder "Mopec^®" der Firma Murtfeldt oder "Zellamid" der Firma Zellmetall weisen eine hohe bis extreme Verschleißfestigkeit, auch bei abrasiven Einsätzen, in Kombination mit hervorragenden Gleiteigenschaften auf. Sie eigenen sich daher sowohl als Pumpenteile wie insbesondere als Unterwasserlager.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Lagerbuchse wenigstens eine Drallnut zur Erzeugung eines Wasserfilms mit definierter Viskosität zwischen Lagerbuchse und Lagerzapfen aufweist. Durch diese Drallnut kann das zwangsläufig in das Lager eindringende und dieses durchströmende Schmutzwasser hindurchgeleitet werden, wobei sich gleichzeitig eine Art "Schmierfilm" zwischen Zapfen und Lager bildet. Die offene Lagerausbildung wird also gezielt genutzt, im Gegensatz zu herkömmlichen Unterwasserlagern wird nicht eine möglichst gute und dauerhafte Abdichtung eines geschlossenen Lagers zu erreichen versucht, vielmehr wird bewußt in Abkehr von derartigen Konstruktionen ein offenes, durchströmtes Lager ausgebildet. Versuche hiermit haben überraschenderweise ergeben, dass sich ein solches Lager auch nach längerer Laufzeit noch in einem technisch einwandfreien Zustand befindet, und die Lagerbuchse nur ganz geringfügig Abnutzungserscheinungen aufweist.
Da sich die Sohlrotoren abwesend in der einen wie in der anderen Richtung bewegen, sind dementsprechend zwei gegenläufige, sich überkreuzende Drallnuten vorgesehen.
Um die Haltbarkeit des Lagers weiter zu erhöhen, ist darüber hinaus vorgesehen, dass der Lagerzapfen aus Vollmaterial gebildet ist und eine durch Flammspritzen aufgebrachte hochfeste Beschichtung aufweist. Es hat sich nämlich gezeigt, dass Hohlzapfen relativ leicht einer Deformation unterliegen, und dass korrespondierend zu der erfindungsgemäß ausgestalteten Lagerbuchse eine hochfeste Beschichtung des Zapfens erforderlich ist, um Beschädigungen des Lagerzapfens durch das das Lager durchströmende Schmutzwasser mit einem gewissenen Anteil an abrasiven Partikeln zu überstehen. Weiterhin ist vorgesehen, dass die Lagerbuchse in eine Lagerschale eingepresst ist. Diese Lagerschale kann ihrerseits mit einer Grundplatte verschweißt und diese mit einem modifizierten Wechselrahmen verbunden sein.
Zum Abhalten grober Schutzstoffe kann dem Lager eine topfartige Abdeckung übergestülpt sein, so dass sich zwischen dem Rand der Abdeckung und der an der Lagerschale angeschweißten Grundplatte nur ein schmaler, wasserdurchlässiger Spalt auftut. Um das Lager an dem Sohlrotor befestigen zu können, ist vorgesehen, dass dieser einen mittig angeordneten, durchbrochenen Rahmen zum Eingriff des Lagerzapfens in die am Rahmen angeordnete Lagerschale aufweist.
Die Erfindung ist nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt in
1 einen Schnitt durch ein erfindungsgemäßes Unterwasserlager,
2 einen Querschnitt durch eine erfindungsgemäße Lagerbuchse mit Drallnut,
3 einen Querschnitt durch eine Lagerschale mit Lagerflansch,
4 einen Querschnitt durch einen Lagerzapfen,
5 einen Querschnitt durch ein Belebungsbecken mit Sohlrotor und Unterwasserlager,
6 eine Aufsicht auf einen modifizierten Wechselrahmen.
Ein allgemein mit 1 bezeichnetes Unterwasserlager weist eine Lagerschale 2 mit einer Lagerbuchse 3 und einem Lagerflansch 4 auf. Dieser ist mit Befestigungsmitteln 5 an einer Grundplatte 6 befestigt. Ein Lagerzapfen 7 ist in der Lagerbuchse 3 drehbar gelagert, und weist eine Lagerabdeckung 8 auf. Der Lagerzapfen 7 ist mit der Antriebswelle 9 kraftschlüssig verbunden, während die Grundplatte 6 mit einem modifizierten Wechselrahmen 10 verbunden ist, der einen Durchbruch 19 aufweist. Die mit dem Lagerzapfen 7 drehbar in dem Unterwasserlager 1, insbesondere der Lagerschale 2 mit Lagerbuchse 3, gelagerte Antriebswelle 9 wird beispielsweise von einem Stirnradgetriebemotor 15 angetrieben, der sowohl links- wie rechtsdrehend betrieben werden kann. Dieser ist oberhalb eines allgemein mit 17 bezeichneten Belebungsbeckens an einer Brücke 14 montiert. Die Antriebswelle 9 treibt sowohl einen Sohlrotor 12 am Fuße des Beckens wie einen Schwimmschlammzerstörer 13 an der Oberfläche des Schmutzwassers im Belebungsbecken 17 an, das außenrandseitig Stützen 16 aufweist, wobei die äußeren Umgrenzungsmauern des Belebungsbeckens 17, abgesehen von der Betonsohle 18, nicht dargestellt sind.
Das erfindungsgemäße Unterwasserlager 1 ist vollständig von dem im Belebungsbecken 17 befindlichen Schmutzwasser umgeben und kann das Lager 1 durchströmen. Hierzu, insbesondere zum Durchlass für grobkörnigere Schmutzpartikel, weist die Lagerbuchse 3 wenigstens eine Drallnut 11 auf. Bei Einsatz und Betrieb eines sowohl rechts- wie auch linksdrehenden Rotors 15 ist eine zweite, gegenläufige, nicht gesondert dargestellte Drallnut vorgesehen, die sich mit der ersten Drallnut 11 kreuzt. Größere Schmutzpartikel werden von der Lagerabdekkung 8, die topfartig ausgebildet und an dem Lagerzapfen 7 dergestalt befestigt ist, dass ihre Seitenwände die Lagerschale 2 und die Lagerbuchse 3 wenigstens bereichsweise überragen, von einem Eindringen in das Unterwasserlager 1 abgehalten. Damit können nur in dem Schmutzwasser schwebende Schmutzpartikel in das Lager 1 eindringen und dieses mit dem Schmutzwasser zusammen durchströmen.
Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Ausführungsbeispiel beschränkt. Weitere Ausgestaltungen sind möglich, ohne den Grundgedanken zu verlassen. Wesentlich ist nur, dass das Unterwasserlager im Gegensatz zu herkömmlichen Gestaltungen geöffnet ist.

Claims

Unterwasserlager, insbesondere Fußlager für Wellen, Pumpen und dgl., insbesondere Sohlrotoren, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (1) offen und zwischen Lagerbuchse (3) und Lagerzapfen (7) wasserdurchlässig ausgebildet ist.
Unterwasserlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (3) aus hochfestem Polyamid oder Acetalharz gebildet ist.
Unterwasserlager nach Anspruch 1, 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (3) wenigstens eine Drallnut (11) zur Erzeugung eines Wasserfilms mit definierter Viskosität zwischen Lagerbuchse (3) und Lagerzapfen (7) aufweist.
Unterwasserlager nach Anspruch 1 und/oder wenigstens einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerzapfen (3) aus Vollmaterial gebildet ist und eine durch Flammspritzen aufgebrachte hochfeste Beschichtung aufweist.
Unterwasserlager nach Anspruch 1 und/oder wenigstens einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerbuchse (3) in eine Lagerschale (2) eingepresst ist.
Unterwasserlager nach Anspruch 1 und/oder wenigstens einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass das Lager (1) eine topfartige Abdeckung (8) zum Abhalten von groben Schmutzstoffen aufweist.
Unterwasserlager nach Anspruch 1 und/oder wenigstens einem der folgenden, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wechselrahmen (10) mit einem mittig angeordneten Durchbruch (19) zum Eingriff des Lagerzapfens (7) in die am Rahmen (10) angeordnete Lagerschale (2) und Lagerbuchse (3) vorgesehen ist.