DE2337804A1 - Horizontalachsiger rotor - Google Patents

Description

DR.-ING. RICHARD GLAWE MÜNCHEN

PATENTANWÄLTE

DIPL-ING. KLAUS DELFS

HAMBURG

DlPL-PHYS. DR. WALTER MOLL MÜNCHEN

8 MÖNCHEN 26 POSTFACH 37 UEBHERRSTR. 20 TEl. (0811) 22 65 48 TElEX 52 25 05 ipez

2 HAMBURG 52 WAITZSTR. 12 TEL. (040) 89 22 55 TElEX 21 29 21 spez

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A75

Pa s savant -»We rke Michelbacher Hütte

MÜNCHEN

Horizontalachsiger Rotor

Die Erfindung betrifft einen horizontalachsigen Rotor zum Eintragen von Luft oder anderen Gasen in Abwasser oder andere Flüssigkeiten mit einer Vielzahl von über seine Länge und seinen Umfang verteilten, sternförmig angeordneten, etwa radial abstehenden Schlagelementen, die -jeweils mit einem Nabenteil einstückig verbunden eind. Als Schlagele-

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mente kommen Schaufeln, Stäbe od_# dgl. in Frage, und zwar mit oder ohne Profil. Die Schlagelemente tauchen während des Betriebes mindestens teilweise in die zu begasende Flüssigkeit ein und tragen dabei das Sas in die Flüssigkeit hinein, insbesondere indem sie aufgrund ihrer Starrheit, Profilierung und Geschwindigkeit Saugwirbel in der Flüssigkeit erzeugen.

Bei einem bekannten Rotor dieser Art (DT-PS 1 135 835) bestehen die Schlagelemente aus Blechschaufeln, deren in Umfangsrichtung verlaufende Fußteile zu Sternen miteinander verschraubt sind, wobei die einzelnen Sterne unter Verwendung eines Mitnehmers drehfest auf einer Welle sitzen·

Bei diesem Rotor können, je nach der Art der zu begasenden Flüssigkeit, Probleme hinsichtlich der Korrosionsbeständigkeit auftreten, und zwar insbesondere dann, wenn es um die Behandlung von Abwasser geht. Außerdem hat sich gezeigt, daß die Übergangsstelle zwischen der Blechschaufel und ihrem Fußteil wegen der dort notwendigen engen Biegeradien hinsichtlich ihrer Dauerbiegefestigkeit nicht problemlos iet.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Rotor der eingangs genannten Art zu schaffen, der ohne Inkaufnahme festigkeitstechnischer Nachteile eine erhöhte

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Korrosionsbeständigkeit besitzt und darüber hinaus nach Möglichkeit eine verbilligte Herstellung bietet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist der Rotor nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß jeweils mehrere Schlagelemente mit einem gemeinsamen Nabenteil eine einstückige Einheit bilden, und daß die Einheiten aus Kunststoff bestehen.

Bei der Herstellung des Rotors wählt man in Abhängigkeit von den jeweiligen Betriebsbedingungen einen zumindest form- und korrosionsbeständigen Kunststoff aus· Man kommt auf diese Weise zu einer Vorrichtung, bei der Korrosionsprobleme wesentlich vermindert, wenn nicht gar beseitigt werden. Die einstückige Ausbildung der Schlagelemente und der zugehörigen Nabenteile bietet die Möglichkeit, eine kunststoffgerechte und festigkeitstechnisch günstige Verbindungs- oder Übergangsstelle am fuß der Schlagelemente zu schaffen.

Von erheblichem Vorteil ist ferner die bei dem erfindungsgemäßen Rotor erzielte Gewichtsersparnis, die auch Einsparungen bei den den Rotor tragenden Bauteilen ermöglicht.

Vorzugsweise sind die Nabenteile als Segmente eines Zylindermantels ausgebildet,

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Bei der Zuordnung mehrerer Schlagelemente zu einem gemeinsamen Nabenteil bieten sich mehrere vorteilhafte Möglichkeiten an, Zum einen können mehrere in derselben queraxialen Ebene liegende Schlagelemente mit einem vorzugsweise segmentförmigen Nabenteil eine Einheit bilden. Zum anderen können auch mehrere in axialer Richtung nebeneinander liegende Schlagelemente mit einem vorzugsweise segmentförmigen Nabenteil eine Einheit bilden»

Zu berücksichtigen sind allerdings die Krieeheigenschaften von Kunststoff, die in der Regel die übertragung größerer Kräfte, und zwar im vorliegenden Pail von den Nabenteilen auf die Welle, schwierig gestalten können. Diesen Problemen wird jedoch erfindungsgemäß dadurch begegnet, daß die einzelnen, benachbarten Schlagelementensterne direkt drehfest miteinander verbindbar sind. Auf diese Weise besteht nicht mehr die Gefahr, daß einzelne Schlagelementensterne relativ zu den anderen durchrutschen. Die Übertragung des Drehmomentes und der auftretenden Torsionsbelastungen kann unter allen Um-' ständen mindestens zum Teil unmittelbar von Schlagelernentenstern zu Schlagelementenstern erfolgen.

Zur Herstellung einer solchen drehfesten Verbindung können nach der Erfindung die achsaenkrechten Stirnflächen der Nabenteile benachbarter Schlagelementensterne unter Eeibschluß aneinander anliegen. Besonder^vorteilhaft ist es hingegen, daß die achssenkrechten Stirnflächen der Nabenteile

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benachbarter Schlagelementenaterne ineinandergreifende, in Umfangsrichtung und gegebenenfalls in Radialrichtung formschlüssig wirkende Vorsprünge und Ausnehmungen aufweisen. Diese Vorsprünge und Ausnehmungen können beliebig ausgebildet sein, beispielsweise in Form von Rechtecken, Zähnen oder als in Löcher eingreifende Bolzen.

Vorzugsweise sind die Ausnehmungen gegenüber den am selben Nabenteil vorhandenen Vorsprüngen jeweils in Umfangsrichtung, bezogen auf die Schlagelemententeilung, um einen geringen Winkelbetrag, insbesondere um einen Bruchteil des zwischen zwei Schlagelementen vorhandenen Winkels, gegeneinander versetzt angeordnet. Man erreicht damit, daß immer nur eine be« liebig begrenzbare Anzahl von Schlagelementen gleichzeitig in die Flüssigkeit eintauoht, was zu besonders günstigen Betriebsbedingungen führt. Die erfindungsgemäße drehfeste Verbindung ermöglicht es dabei, die an einem Schlagelementen-· stern örtlich und zeitlich auftretenden Spitzenbelastungen mindestens teilweise direkt auf die benachbarten Schlagelementensterne zu verteilen«

Ein weiteres Merkmal der Erfindung besteht darin, daß die Habenteile mit ihren Innenseiten an einer Welle, vor« zugsweise an einer Hohlwelle, anliegen und mit dieser Kraftsohlüssig verbunden sind. Die Welle dient als Stütze für die Schlagelementensterne, kann jedoch erheblich entlastet werden,

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da ein !Teil der.auftretenden Kräfte direkt zwischen den SchlagelementenBternen übertragen wird. Sofern die Nabenteile mit Vorsprüngen und Ausnehmungen versehen sind, ist keine direkte axiale Berührung von benachbarten Schlagelementensternen erforderliche Auch müssen die Vorsprünge nicht unbedingt spielfrei in die zugehörigen Ausnehmungen eingreifen« Man kann vielmehr vorbestimmte Abstände zulassen, wobei dann die Verformung der Welle abschnittweise begrenzt ist. Ein wesentlicher Vorteil des Rotors mit Welle liegt weiterhin darin, daß die einzelnen Schlagelemente mit ihren zugehörigen Nabenteilen sehr schnell und leicht ausgetauscht werden können_e

Erfindungsgemäß können die Nabenteile mit der Welle und/oder miteinander verschraubt sein. Vorteilhafter ist es jedoch, daß die Nabenteile durch Spannbänder mit der Welle verspannt sind. Auf diese Weise vermeidet man Schwächungen der Welle durch Schweißstellen oder Löcher, was insbesondere bei Hohlwellen von Bedeutung ist« Es ergibt sich damit eine ganz besonders leichte Konstruktion. Hinzu kommt, daß dieses Merkmal weiterhin dazu beiträgt, die Montage and die Austauschbarkeit der Schlagelemente zu vereinfachen.

In wesentlicher Weiterbildung bietet die Erfindung die Möglichkeit, auf die Verwendung einer Welle als Stützelement völlig zu verzichten. Eine entsprechende Konstruktion ist dadurch gekennzeichnet, daß die Naben-feile zusammen mit in

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Axialrichtung wirkenden Spannvorrichtungen einen eigensteifen, sämtliche Kräfte aufnehmenden Verband bilden. Dies trägt weiter dazu bei, die Korrosionsbeständigkeit des Rotors ganz erheblich zu steigern. Auch können zusätzliche Gewichtsersparnisse erzielt werden.

Vorzugsweise bilden die Nabenteile im zusammengesetzten Zustand eine Hohlwelle« Hierbei können die Nabenteile nach einem weiteren Merkmal der Erfindung durch in Axialrichtung des Rotors verlaufende Zuganker o» dgl_e zusammengehalten werden, wobei es besonders vorteilhaft ist, wenn die Zuganker innerhalb der Hohlwelle verlaufen. Sie sind damit in optimaler Weise gegen Korrosionsangriff geschützt.

Die Vorrichtung nach der Erfindung ist weiterhin dadurch gekennzeichnet, daß die Zuganker an Stirnscheiben angreifen, welche mit Wellenstümpfen versehen sind, Auch sind die Zuganker vorzugsweise auf ihrer freien Länge durch in radialer und in Umfangsrichtung wirksame, in Vorsprünge der Nabenteile oder in zusätzlich eingefügten Ringen oder Scheiben vorhandene Durchbrüche geführt. Dies trägt dazu bei, die Festigkeit des gesamten Rotors zu erhöhen. Die zusätzlichen Ringe oder Scheiben können in ihrer Form und gegebenenfalls in ihrem Aufbau den Nabenteilen entsprechen, aber tragen keine Schlagelemente; sie können aber auch schmäler sein als die Nabenteile.

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Ein weiteres erfindungsgemäßes Merkmal besteht darin,
daß vorzugsweise in die axial benachbarten, achssenkrechten Stirnflächen der Nabenteile Druck- und Paßstücke eingelegt sind, die sich im zusammengesetzten Zustand des Rotors
untereinander berühren. Dies entlastet den Kunststoff und
wirkt seiner Kriechtendenz entgegen_e Sofern die Nabenteile VorSprünge und Ausnehmungen tragen, so sind diese vorzugsweise an den Druck— und Paßstücken vorgesehen. Auch können die Druck- und Paßstücke erfindungsgemäß über die ganze
axiale Länge der Pußteile durchlaufen. Man kann sodann mit extrem hohen Spannkräften arbeiten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand bevorzugter Aus— führungsbeispiele im Zusammenhang mit der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:

Pig. 1 einen queraxialen Teilschnitt durch eine erste
Ausführungsform eines Rotors zum Belüften von Abwasser^

Mg. 2 einen Teilgrundriß des Rotors nach Fig. 1;

Fig. 2a die Abwicklung eines einzigen Nabenteils, im
wesentlichen entsprechend lig, 2, jedoch mit geringfügigen Abwandlungen;

Pig. 2b die Abwicklung mehrerer, zusammengesetzter Nabenteile entsprechend Pig. 2a;

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Pig. 3 einen axialen Teilschnitt duroh eine andere Ausführungsform;

Pig. 4 einen radialen Teilschnitt durch die Ausführungsform nach Fig· 3;

Pig. 5 einen Schnitt entlang der linie V-V in Pig. 4.

Gemäß Pig. 1 und 2 sind jeweils drei Schlagelemente 1 in Form von Schaufeln bzw. stabförmigen Belüftungsflügeln einstückig mit einem zugehörigen Nabenteil 2 verbunden. Die aus den Schlagelementen und dem Nabenteil gebildete Einheit besteht aus Kunststoff. An das Nabenteil 2 schließt sich in Umfangsrichtung ein identisches Nabenteil 3 mit Schlagelementen 4 an. In dieser Weise ist der gesamte Umfang des Rotors mit Nabenteilen und Schlagelementen besetzt, wobei jeweils ein Kreisring von Nabenteilen und zugehörigen Schlagelementen einen Schlagelementenetern bilden. Die Nabenteile stellen Segmente eines Zylindermantels dar, sitzen auf einer Hohlwelle 5 und sind auf dieser durch Spannbänder 6 gehalten«

Aus Pig· 2 und aus den gestrichelten Linien in Pig. 1 ergibt sich, daß jeweils mehrere Schlagelemente, die in ein und derselben achssenkrechten Ebene liegen, mit einem gemeinsamen Nabenteil verbunden sind und daß die axial benachbarten, aus mehreren Nabenteilen zusammengesetzten Sohlagelementensterne gegeneinander versetzt über die länge der

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Hohlwelle angeordnet sind. Die Anordnung kann aber auch so getroffen werden, daß mehrer in Achsrichtung nebeneinander liegende Schlagelemente zu einem gemeinsamen Nabenteil gehören*

Die Stirnflächen der Nabenteile sind gemäß Pig· 1 und glatt; sie können Drehmomente also allenfalls durch Reibschluß übertragen. Die Übertragung wird verbessert, wenn, wie Mg₄, 2a in der Abwicklung des Nabenteils 2 zeigt, jedes Nabenteil auf der einen Seite einen Vorsprung 7 und auf der gegenüberliegenden Seite eine Ausnehmung 8 trägt· Fig· 2b läßt erkennen, wie Nabenteile dieser Art bei drei benachbarten Schlagelementensternen zusammengefügt sind· Da die Vorsprünge des einen Schlagelementensterns in die Ausnehmungen des anderen eingreifen, kommt es zu einer drehfesten Verbindung der benachbarten Schlagelementensterne. Es sei darauf hingewiesen, daß die Nabenteile mit Spiel ineinander ein« greifen können, wobei dann vorbestimmte Verformungen der Hohlwelle, allerdings beschränkt auf bestimmte Bereiche, zugelassen werden·

Der wesentliche Vorteil dieser Anordnung besteht darin, daß die Übertragung der auftretenden Kräfte mindestens teilweise direkt zwischen den einzelnen Schlagelementensternen erfolgen kann· Dies stellt eine wichtige Voraussetzung dafür dar, daß man die Schlagelemente mit den Nabentellen aus Kunst» stoff fertigen kann, ohne die erzielte Korrosionsbeständigkeit

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durch festigkeitstechnische Nachteile erkaufen zu müssen.

Aus Fig. 2b erkennt man ferner, daß der Vorsprung an einem Nabenteil gegenüber der Ausnehmung des gleichen Teiles derart versetzt angeordnet ist, daß dadurch eine Winkelversetzung benachbarter Nabenteile erzwungen wird, die von der halben Winkelteilung der Schlagelemente um einen kleinen Winkelbetrag abweicht. Dies bedeutet, daß Schlagelemente in axial benachbarten oder übernächst benachbarten Schlagelementensternen nicht in der gleichen Radialebene zu liegen kommen. Man erzielt auf diese Weise eine schraubenlinienförmige Anordnung der Schlagelemente, bei der die Schlag— elemente in benachbarten Schlagelementensternen jeweils um einen geringen Winkelbetrag gegeneinander versetzt sind und dadurch in rascher zeitlicher Aufeinanderfolge in dasWasser einschlagen.

Bei der abgewandelten Ausführungsform nach Fig. 3 bilden die Nabenteile miteinander eine Hohlwelle, so daß auf eine zusätzliche stützende Welle verzichtet werden kann« Es sind drei aus Kunststoff bestehende Nabenteile 9, 10 und 11 gezeigt, die jeweils einstückig mit ihnen ausgebildete Schlagelemente 12, 13 und 14 tragen. Die Nabenteile greifen mit Vorsprüngen 15 in zugehörige Ausnehmungen 16 der benachbarten Nabenteile ein. Damit ergibt sich eine Verriegelung sowohl in Umfangsrichtung als auch in radialer Richtung, Zum Verspannen der Nabenteile gegeneinander und damit zum Zusammen-

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halten des Rotors sind Zuganker 17 vorgesehen, die im Inneren der Hohlwelle liegen und daher gut gegen den Angriff aggressiver Flüssigkeiten geschützt sind. Die Zuganker 17 greifen an Stirnscheiben 18 an, welche ihrerseits mit Wellenstümpfen 19 versehen sind« Zwischen sämtlichen oder einigen Nabenteilen liegen zusätzliche Ringe 20, durch deren Öffnungen sämtliche oder einige Zuganker hindurchgehen. Die Ringe tragen ebenfalls Vorsprünge und Ausnehmungen, sind je— doch nicht mit Schlagelementen versehen. Unter Verzicht auf die Ringe kann man auch die Nabenteile mit Ansätzen und Öffnungen zur Führung und Stützung der Zuganker ausrüsten.

G-emäß Fig. 4 sind Druck- und Paßstücke 21 aus einem besonders druckfesten Material in den Nabenteilen vorgesehen, z.H. eingebettete Stahlbolzen. Diese erhöhen die Belastbarkeit der Konstruktion und schaffen die Möglichkeit, mit ganz erheblichen Spannkräften der Zuganker zu arbeiten. Insbesondere aus Fig. 5 ergibt sich, daß die Druck- und Paßstücke als geschlossene Kette über die ganze Länge des Rotors verlaufen und vollständig von den Nabenteilen umhüllt, also korrosionsgeschützt sind.

Weiterhin geht aus Fig. 5 hervor, daß die Druck- und Paßstücke Vorsprünge 22 und Ausnehmungen 23 tragen. Diese Verriegelungsmöglichkeit kann zu den Vorsprüngen 15 und Ausnehmung 16 gemäß Fig. 3 hinzutreten, oder aber letztere ersetzen. Auch im vorliegenden Falle sind die Vorsprünge und

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Ausnehmungen gegeneinander versetzt, so daß sich der Effekt der schraubenlinienförmigen Anordnung der Schlagelemente ergibt.

Im übrigen zeigt JPig« 4 sehr deutlich den kunststoffgerechten Übergang zwischen den Fußpunkten der Schlagelemente und den zugehörigen Nabenteilen«

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Claims (2)

Patentansprüche

1.) Horizontalachsiger Eotor zum Eintragen von Luft oder anderen Gasen in Abwasser oder andere Flüssigkeiten mit einer Vielzahl von über seine Länge und seinen Umfang verteilten, sternförmig angeordneten, etwa radial abstehenden Schlagelementen, die jeweils mit einem Nabenteil einstückig verbunden sind, dadurch gekennzeichnet , daß. jeweils mehrere Schlagelemente (1, 4, 12 - 14) mit einem gemeinsamen Nabenteil (2, 3, 9 - 11) eine einstückige Einheit

bilden, und daß die Einheiten aus Kunststoff bestehen«

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabenteile (2, 3, 9 - 11) als Segmente einer Zylindermantelfläche ausgebildet sind.

3» Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß mehrere in derselben queraxialen Ebene liegende Schlagelemente (1; 12) mit einem vorzugsweise segmentförmigen Nabenteil (2; 9) eine Einheit bilden.

4« Rotor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß mehrere in axialer Richtung nebeneinander liegende Schlagelemente mit einem vorzugsweise segmentförmigen Nabenteil eine Einheit bilden»

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