DE29501609U1

DE29501609U1 - Shredding device

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Publication number: DE29501609U1
Application number: DE29501609U
Authority: DE
Original assignee: SUMA SONDERMASCHINEN GmbH
Current assignee: SUMA SONDERMASCHINEN GmbH
Priority date: 1995-02-02
Filing date: 1995-02-02
Publication date: 1995-03-30
Anticipated expiration: 2005-02-03

Description

BESCHREIBUNGDESCRIPTION

Die Erfindung betrifft eine Zerkleinerungsvorrichtung zum Einbau in Rohrleitungen.The invention relates to a comminution device for installation in pipelines.

In der Klärtechnik, der Gülletechnik und der Kompostiertechnik fallen mehr oder weniger dickflüssige Medien an, die organische Weich- oder Feststoffe aber auch nichtorganische Fremdstoffe enthalten. Für die Weiterverarbeitung solcher Medien ist es wichtig, die enthaltenen Fest- bzw. Fremdstoffe zu zerkleinern.In sewage treatment, liquid manure and composting technology, more or less viscous media are produced that contain organic soft or solid materials as well as non-organic foreign substances. For the further processing of such media, it is important to break down the solid or foreign substances contained therein.

Zu diesem Zweck ist bei Güllerührwerken schon vorgeschlagen worden, dem Flügelrad einen mitlaufenden Zerkleinerungsring vorzuschalten, der Schneidorgane aufweist, um langfaseriges Material zu zerkleinern. Der Zweck ist hier die Schwimmdeckenbildung in Lagerbehältern zu minimieren, um eine möglichst homogene Gülle zu erhalten.For this purpose, it has already been proposed for slurry agitators to install a rotating shredding ring in front of the impeller, which has cutting elements to shred long-fiber material. The purpose here is to minimize the formation of floating layers in storage containers in order to obtain slurry that is as homogeneous as possible.

Beim Pumpen oder Durchsaugen solcher verunreinigter Medien durch Rohrleitungen kann es zu Verstopfungen kommen. Um dies zu verhindern wäre denkbar, in die Rohrleitung ein motorisch angetriebenes Schneidwerk einzubauen, allerdings würde das Schneidwerk den Durchflußquerschnitt reduzieren, sodaß die Pumpleistung vergrößert werden müßte. Außerdem müßte das gesamte Schneidwerk in Tauchmotortechnik ausgebildet sein, was wiederum kostenmäßig nachteilig wäre.When pumping or sucking such contaminated media through pipes, blockages can occur. To prevent this, it would be conceivable to install a motor-driven cutting device in the pipe, but the cutting device would reduce the flow cross-section, so the pumping capacity would have to be increased. In addition, the entire cutting device would have to be designed using submersible motor technology, which would again be disadvantageous in terms of costs.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zerkleinerungsvorrichtung zum Einbau in Rohrleitungen vorzuschlagen, die einen einfachen Aufbau hat, geringe Herstellungskosten bedingt und bei hoher Effektivität leicht gewartet werden kann.The object of the invention is to propose a shredding device for installation in pipelines, which has a simple structure, low manufacturing costs and is easy to maintain while being highly effective.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Rohrleitungsstück einen, in dieses unter einem Winke! mündenden Schrägstutzen mit EndflanschThis object is achieved according to the invention in that a pipe section has an inclined nozzle with an end flange that opens into it at an angle!

aufweist, an dem eine Montageplatte unter Zwischenlage eines Dichtringes befestigt ist, an welcher koaxial ein Antriebsmotor befestigt ist, dessen Motorwelle mit einer zu dieser koaxialen, in den Schrägstutzen und in das Rohrstück eingreifenden Antriebswelle gekuppelt ist oder mit dieser einstückig ausgebildet ist, daß am Ende der Antriebswelle ein Schneidorgan befestigt ist, dessen Außendurchmesser nicht größer und höchstens etwa 10% kleiner als der Innendurchmesser des Schrägstutzens ist und daß der Durchmesser des Schrägstutzens größer als der Durchmesser des Rohrstückes ist und wenigstens angenähert der Gleichung D = k*d/cos a genügt, wobei D der Durchmesser des Schrägstutzens, d der Durchmesser des Rohrstückes, a der spitze Winke! zwischen den Achsen des Schrägstutzens und des Rohrstückes und k eine Konstante bildet, die im Bereich von 0,8 bis etwa 2,0 liegt. Weiterbildungen der Erfindung bestehen darin, daß der Winkel a des Schrägstutzens im Bereich von etwa 30° und etwa 45° liegt, daß die Konstante k etwa 1,25 beträgt und daß das Schneidorgan als Propeller mit mindestens zwei, vorzugsweise aber drei Flügeln ausgebildet ist.to which a mounting plate is fastened with a sealing ring in between, to which a drive motor is fastened coaxially, the motor shaft of which is coupled to a drive shaft which is coaxial with this and engages in the inclined nozzle and in the pipe section, or is formed in one piece with this, that a cutting element is fastened to the end of the drive shaft, the outside diameter of which is not larger and at most approximately 10% smaller than the inside diameter of the inclined nozzle and that the diameter of the inclined nozzle is larger than the diameter of the pipe section and at least approximately satisfies the equation D = k*d/cos a, where D is the diameter of the inclined nozzle, d is the diameter of the pipe section, a is the acute angle! between the axes of the inclined nozzle and the pipe section and k forms a constant which lies in the range from 0.8 to approximately 2.0. Further developments of the invention consist in that the angle a of the oblique nozzle is in the range of approximately 30° and approximately 45°, that the constant k is approximately 1.25 and that the cutting element is designed as a propeller with at least two, but preferably three blades.

Die Erfindung bringt viele Vorteile. Das Schneidwerk mit Antriebsmotor und Schneidorgan bildet eine Baueinheit, die eine Montageplatte aufweist, mit welcher die Baueinheit am Schrägstutzen angeflanscht ist. Durch Lösen der Flanschschrauben kann die Baueinheit aus dem Rohrstück abgezogen, gereinigt und gewartet und schnell wieder montiert werden. Das Rohrstück selbst braucht dabei nicht aus der Rohrleitung entnommen zu werden. Der Antriebsmotor befindet sich außerhalb des mediendurchflossenen Rohrstückes, sodaß Standardmotoren verwendbar sind. Die Baueinheit behindert den Durchfluß des Pumpmediums nicht, da lediglich das Schneidorgan in den Strömungsweg des Mediums hineinragt. Auch wenn - worin eine weitere Ausgestaltung der Erfindung zu sehen ist - der vorzugsweise verwendete Propeller nur eine geringe Steigung aufweist, wirkt der Propeller mit einer Bewegungskomponente in Pumprichtung, was insbesondere beiThe invention has many advantages. The cutting unit with drive motor and cutting element forms a structural unit that has a mounting plate with which the structural unit is flanged to the inclined nozzle. By loosening the flange screws, the structural unit can be removed from the pipe section, cleaned and maintained and quickly reassembled. The pipe section itself does not need to be removed from the pipeline. The drive motor is located outside the pipe section through which the medium flows, so that standard motors can be used. The structural unit does not hinder the flow of the pumped medium, since only the cutting element protrudes into the flow path of the medium. Even if - which can be seen as a further embodiment of the invention - the preferably used propeller has only a slight pitch, the propeller acts with a movement component in the pumping direction, which is particularly important in the case of

dickflüssigen Medien von Vorteil ist, weil dadurch jegliche Komprimierung des Mediums im Bereich der Schneidzone vermieden wird. Bei eher dünnflüssigen Medien liegt es ausdrücklich im Rahmen der Erfindung, den Propeller so anzutreiben, daß seine Förderkomponente entgegen der Strömung des Mediums gerichtet ist. Dadurch wird die Verweüzeit des zu zerkleinernden Mediums in der Schneidzone vergrößert und die Zerkleinerungswirkung erhöht. Die letztere Betriebsweise läßt sich erkennbar dadurch realisieren, daß ein Propeller mit entgegengesetzter Steigung verwendet wird oder der Motor in Gegenrichtung angetrieben wird.This is advantageous for viscous media because it avoids any compression of the medium in the area of the cutting zone. For thinner media, it is expressly within the scope of the invention to drive the propeller in such a way that its conveying component is directed against the flow of the medium. This increases the residence time of the medium to be shredded in the cutting zone and increases the shredding effect. The latter mode of operation can be clearly achieved by using a propeller with the opposite pitch or by driving the motor in the opposite direction.

Ein großer Vorteil der Erfindung resultiert aus der Tatsache, daß der wirksame Durchmesser des Schneidwerkes größer ist als der Durchmesser des Rohrstückes. Im Fall des vorzugsweise verwendeten Propellers läuft dieser also sowohl im gesamten Querschnitt des Rohrstückes und ragt in den Schrägstutzen hinein und aufgrund dieses mit Bezug auf den Durchmesser des Rohrstückes größeren 5 Durchmessers des Schneidorgans, hat dieses eine hohe Umfangsgeschwindigkeit, auf der nicht zuletzt eine sehr wirksame Zerkleinerung von Fremdstoffen beruht. Da das Schneidorgan mit seinem Außendurchmesser dem Innendurchmesser des Schrägstutzens angepaßt ist, besteht im Bereich des Schrägstutzens nur ein enger Laufspalt, der eine Bypass-Strömung verhindert. Die Axialstellung des Schneidswerkes wird nun erfindungsgemäß so gewählt, daß etwa derselbe Laufspalt auch im gegenüberliegenden Mantelbereich des Rohrstückes vorhanden ist, sodaß auch hier jegliche Fremdstoffe im Pumpmedium vom Schneidwerk erfaßt werden.A great advantage of the invention results from the fact that the effective diameter of the cutting mechanism is larger than the diameter of the pipe section. In the case of the propeller preferably used, this runs both in the entire cross-section of the pipe section and protrudes into the inclined nozzle and due to this larger diameter of the cutting element in relation to the diameter of the pipe section, this has a high peripheral speed, which is not least the basis for very effective shredding of foreign matter. Since the cutting element with its outer diameter is adapted to the inner diameter of the inclined nozzle, there is only a narrow running gap in the area of the inclined nozzle, which prevents bypass flow. The axial position of the cutting mechanism is now selected according to the invention so that approximately the same running gap is also present in the opposite jacket area of the pipe section, so that here too any foreign matter in the pump medium is captured by the cutting mechanism.

Im praktischen Einsatz sollte der Durchmesser des Rohrstückes demjenigen der Rohrleitung entsprechen. Unterschiedliche Durchmesser der Rohrstücke erfordern auch entsprechend angepaßte Durchmesser des Schrägstutzens, jedenfalls für dasIn practical use, the diameter of the pipe section should correspond to that of the pipeline. Different diameters of the pipe sections also require correspondingly adapted diameters of the inclined nozzle, at least for the

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minimale Durchmesserverhältnis D/d. Dieses beträgt bei einem Achswinkel a des Schrägstutzens von 45° etwa 1,4. Die Schneidzone befindet sich dann nahezu vollständig im Rohrstück und dringt kaum in den Schrägstutzen ein. Vergrößert man dieses Durchmesserverhältnis, so taucht der Schneidpropeller entsprechend mehr in den Schrägstutzen ein, d.h. der Abstand zum Endfiansch des Schrägstutzens wird geringer. Daher liegt es im Rahmen der Erfindung für Rohrstücke in einem gewissen Durchmesserbereich, Schrägstutzen gleicher Größe zu verwenden, sodaß auch Schneidwerke desselben Typs eingesetzt werden können. Es ist dann lediglich erforderlich, den Abstand des Schneidpropellers von der Montageplatte der Baueinheit zu verändern. Dies läßt sich gemäß einer weiteren Ausgestaltung dadurch sehr einfach erreichen, daß das Schneidorgan auf der Antriebswelle längsverstellbar befestigt ist.minimum diameter ratio D/d. This is approximately 1.4 for an axial angle a of the angled socket of 45°. The cutting zone is then almost completely in the pipe section and hardly penetrates the angled socket. If this diameter ratio is increased, the cutting propeller penetrates the angled socket correspondingly further, i.e. the distance to the end flange of the angled socket becomes smaller. It is therefore within the scope of the invention to use angled sockets of the same size for pipe sections in a certain diameter range, so that cutting units of the same type can also be used. It is then only necessary to change the distance of the cutting propeller from the assembly plate of the unit. According to a further embodiment, this can be achieved very easily by attaching the cutting element to the drive shaft so that it can be adjusted lengthwise.

Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, wird die Erfindung näher beschrieben.The invention is described in more detail with reference to the drawing, which shows an embodiment.

Die einzige Figur zeigt einen Axialschnitt durch die neuartige Zerkleinerungsvorrichtung.The only figure shows an axial section through the novel shredding device.

Die Zerkleinerungsvorrichtung 10 weist ein Rohrstück 12 auf, das mit einem Schrägstutzen 14 versehen ist, dessen Achswinkel a mit der Rohrstückachse in diesem Ausführungsbeispiel 45° beträgt. Größere Winkel als 45° haben sich weniger bewährt. Die untere Grenze für den Winkel a beträgt etwa 30°. Der Schrägstutzen 14 hat einen Außenflansch 15, an dem mittels eines nicht dargestellten Dichtringes eine Montageplatte 18 von außen angeschraubt ist. Diese Montageplatte 18 ist Bestandteil einer Baueinheit, die einen Antriebsmotor 20, eine Antriebswelle 22 und einen zweiflügeligen Schneidpropeüer 24 umfaßt. Die Antriebswelle 22 ist in einem konischen Gehäuse 26 gelagert, das seinerseitsThe shredding device 10 has a pipe section 12 which is provided with an oblique nozzle 14, the axial angle a of which with the pipe section axis is 45° in this embodiment. Angles greater than 45° have proven less successful. The lower limit for the angle a is about 30°. The oblique nozzle 14 has an outer flange 15, to which a mounting plate 18 is screwed from the outside by means of a sealing ring (not shown). This mounting plate 18 is part of a structural unit which comprises a drive motor 20, a drive shaft 22 and a two-bladed cutting propeller 24. The drive shaft 22 is mounted in a conical housing 26, which in turn

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innenseitig an der Montageplatte 18 festgeschraubt ist. Der Antriebsmotor 20 ist auf der Außenseite der Montageplatte 18 festgeschraubt.is screwed to the inside of the mounting plate 18. The drive motor 20 is screwed to the outside of the mounting plate 18.

Der Durchmesser des Schrägstutzens 14 ist in jedem Fall größer als derjenige des Rohrstückes 12. Das kleinste Verhältnis D/d beträgt etwa 1/cos a. Im Ausführungsbeispiel ist der Innendurchmesser des Schrägstutzens 14 also etwa 40% größer als der Innendurchmesser des Rohrstückes 12. Der Außendurchmesser des Schneidpropellers 24 ist gleich der Differenz des Innendurchmessers D des Schrägstutzens 14 und der doppelten Laufspaltbreite, sowie einem geringfügigen Abzug, der sich aufgrund der Axialerstreckung des Propellers und der damit verbundenen Flügelkontur ergibt. In der Praxis ist der Außendurchmessers des Propellers 24 etwa 5% kleiner als der Innendurchmesser D des Schrägstutzens 14. Die Axialstellung des Propellers 24 längs der Achse des Schrägstutzens 14 ist dadurch definiert, daß der Laufspalt des Propellers 24 im Bereich des Schrägstutzens 14 gleich dem diametral gegenüberliegenden Laufspalt am Rohrstück 12 ist.The diameter of the inclined nozzle 14 is in any case larger than that of the pipe section 12. The smallest ratio D/d is approximately 1/cos a. In the exemplary example, the inner diameter of the inclined nozzle 14 is therefore approximately 40% larger than the inner diameter of the pipe section 12. The outer diameter of the cutting propeller 24 is equal to the difference between the inner diameter D of the inclined nozzle 14 and twice the running gap width, as well as a slight deduction that results from the axial extension of the propeller and the associated blade contour. In practice, the outer diameter of the propeller 24 is approximately 5% smaller than the inner diameter D of the inclined nozzle 14. The axial position of the propeller 24 along the axis of the inclined nozzle 14 is defined by the fact that the running gap of the propeller 24 in the area of the inclined nozzle 14 is equal to the diametrically opposite running gap on the pipe section 12.

Derselbe Schrägstutzen 14 ließe sich auch bei einem Rohrstück mit der nächst niedrigeren Nennweite einsetzen, und es könnte dieselbe Baueinheit, bestehend aus Antriebsmotor 20, Antriebswelle 22 und Schneidpropeller 24 verwendet werden, wenn letzterer auf der Antriebswelle 22 axial in Richtung der Montageplatte 18 verstellt wird. Umgekehrt könnte die Baueinheit auch für die nächst größere Nennweite des Rohrstückes 12 verwendet werden, wenn man den Abstand des Schneidpropellers 24 von der Montageplatte 18 vergrößert.The same inclined nozzle 14 could also be used for a pipe section with the next smaller nominal diameter, and the same structural unit consisting of drive motor 20, drive shaft 22 and cutting propeller 24 could be used if the latter is adjusted axially on the drive shaft 22 in the direction of the mounting plate 18. Conversely, the structural unit could also be used for the next larger nominal diameter of the pipe section 12 if the distance of the cutting propeller 24 from the mounting plate 18 is increased.

In einem Probelauf der erfindungsgemäßen Zerkleinerungsvorrichtung 10 mit einem Rohrdurchmesser des Rohrstückes 12 von 100 mm, einer Antriebsdrehzahl des Motors 20 von 3000/min und einem dreiflügeligen Schneidpropeller 24, wurde beiIn a test run of the crushing device 10 according to the invention with a pipe diameter of the pipe section 12 of 100 mm, a drive speed of the motor 20 of 3000/min and a three-bladed cutting propeller 24,

einem verschmutzen Abwasser, das Papierreste und Küchenabfälle enthielt, ein Zerkleinerungsergebnis von unter 4 mm Korngröße erzielt. Dabei wurde ein Propeller 24 verwendet, dessen Flügelkanten geschliffen waren und zwar mit einem Kantenschiiff von 14°. Dieser Kantenschliff wird als besonders vorteilhaft für die Erfindung angesehen.a contaminated waste water containing paper scraps and kitchen waste, a shredding result of less than 4 mm grain size was achieved. A propeller 24 was used, the blade edges of which were ground with an edge cut of 14°. This edge cut is considered to be particularly advantageous for the invention.

Bei dieser Versuchsanlage wurde als vorteilhafte Ausgestaltung vorgesehen, daß das dem Einlaufende des Rohrstückes 12 benachbarte Ende der hier nicht dargestellten Rohrleitung mit einem Absperrschieber versehen war. Bei dieser Versuchsanlage wurde statt einer Förderpumpe für das zu zerkleinernde Medium ein Hochbehälter verwendet. Dank des Absperrschiebers konnte die Rohrleitung zum Ausbau der Zerkleinerungs-Baueinheit 10 abgesperrt werden. Nach Herausnahme der Zerkleinerungseinheit zeigte sich, daß der Schneidpropeller 24 völlig frei von jeglichen Fremdstoffen war.In this test system, it was advantageously provided that the end of the pipeline (not shown here) adjacent to the inlet of the pipe section 12 was provided with a gate valve. In this test system, an elevated tank was used instead of a feed pump for the medium to be shredded. Thanks to the gate valve, the pipeline could be shut off to remove the shredding unit 10. After removing the shredding unit, it was found that the cutting propeller 24 was completely free of any foreign matter.

Das Rohrstück 12 war übrigens beidseitig mit Endflanschen versehen und konnte so sehr einfach an die beiden Enden der Rohrleitung angeflanscht werden.The pipe section 12 was provided with end flanges on both sides and could therefore be easily flanged to both ends of the pipeline.

Claims

&Ggr;. -1 - PROTECTION CLAIMS

1. Crushing device for installation in pipelines, characterized in that a pipeline section (12) has an inclined nozzle (14) with an end flange (16) opening into it at an angle (a), to which a mounting plate (18) is fastened with a sealing ring in between, to which a drive motor (20) is fastened coaxially, the motor shaft of which is coupled to a coaxial drive shaft (22) engaging with the inclined nozzle (14) and the pipe section (12) or is formed in one piece with the latter, that a cutting element (24) is fastened to the end of the drive shaft (22), the outside diameter of which is not larger and at most approximately 10% smaller than the inside diameter of the inclined nozzle (14) and that the diameter (D) of the inclined nozzle (14) is larger than the diameter (d) of the pipe section (12) and at least approximately satisfies the equation D = k*d/cos a, where a is the acute angle between the axes of the inclined nozzle (14) and the pipe section (12) and k forms a constant which lies in the range from 0.8 to 2.0.

2. Crushing device according to claim 1, characterized in that

the cutting element (24) consists of a propeller.

3. Shredding device according to claim 2, characterized in that

at least the leading edges of the propeller are sharpened like a knife.

4. Crushing device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the inlet end of the pipe section (12) or the end of the pipeline adjacent to this inlet end is provided with a shut-off valve.

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5. Crushing device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the ends of the pipe piece (12) are provided with external flanges.

6. Crushing device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the angle (a) of the inclined nozzle (14) is in the range from about 30° to about 45°.

7. Crushing device according to one of claims 2 to 5, characterized in that the propeller (24) has at least three blades.

8. Shredding device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the drive shaft (22) is mounted in a conical housing (26) which has an outer flange on the motor side, with which the housing (26) is screwed on the inside to the mounting plate (18).

9. Crushing device according to one of claims 1 to 8, characterized in that the constant (k) is approximately 1.25.

10. Shredding device according to one of claims 1 to 9, characterized in that the cutting member (24) is mounted on the drive shaft (22) in a longitudinally adjustable manner.