DE3317733C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Zerstückelungsvorrichtung zur Zerkleinerung von in Flüssigkeiten enthaltenden faden­ artigen, faserigen und/oder stückigen und/oder schlammigen Bestandteilen, insbesondere von Abwässern oder Abwasser­ schlämmen, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für die bekannten Abwasserpumpen ist es charakteri­ stisch, daß sie nur solchen Flüssigkeiten, welche eine be­ stimmte Größe unterschreitende Verunreinigungskörner ent­ halten, zu fördern vermögen. Wenn Verunreinigungen mit größeren Korngrößen in der Flüssigkeit enthalten sind, wer­ den die Pumpen verstopft. Die durch die Abwasserpumpse ge­ langten stückigen Verunreinigungen können aber auch später zu Schwierigkeiten führen, da sie eine Verstopfung, ein Ab­ setzen im Belüftungsbecken und eine Verstopfung beim Be­ lüftungsrad, ja sogar einen Maschinendruck hervorrufen kön­ nen.

Zur Behebung des obigen Problemes werden zwei Lösungen angewandt: Entweder wird die stückige Verunreinigung vor dem Pumpen entfernt oder sie wird zerstückelt bzw. zerkleinert.

Bei Anwendung der ersten Lösung werden die zu entfer­ nenden Verunreinigungen mit Rechengittern abgetrennt, wo­ nach das Rechengut getrennt behandelt wird. Das Rechengut ist aber häufig infiziert, weswegen, insbesondere bei klei­ nen Anlagen, die voneinander abgetrennten zweierlei Verun­ reinigungen, das Rechengut und der Schlamm, getrennt behan­ delt werden müssen.

Es ist weiterhin als nachteilig anzusehen, daß der Raumbedarf der Anlage recht groß ist und auch ihre Inbe­ triebhaltung und Wartung einen hohen Aufwand beanspruchen. Ferner haben die in der Praxis gewonnenen Erfahrungen ge­ zeigt, daß die Vorbehandlung keine Lösung zur Vermeidung der sich während der späteren Behandlungen ergebenden Ver­ stopfungen bietet, da die Faserstoffe praktisch durch das Rechengitter hindurch gelangen und im Laufe der nachfolgen­ den Vorgänge zu Betriebsstörungen, zum Beispiel zur Ver­ stopfung, führen.

Eine Zerstückelungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der DE-PS 11 29 373 bekannt. Bei der vorbekannten Lösung ist in einem zylindrischen Gehäuse auf einer konzentrisch zur Gehäuseachse angeordneten Welle ein Pumpenkörper schräg zur Wellenachse befestigt. Der Pumpen­ körper ist als elliptische Scheibe mit am Umfang vorgese­ henen Zähnen, Zacken oder Vorsprüngen ausgebildet, die mit am inneren Umfang des Pumpengehäuses angeordneten Rillen zusammenwirken, deren Mittelebenen senkrecht zur Gehäuse­ achse liegen. Bei der vorbekannten Lösung wird also eine Taumelscheibe verwendet, die in Richtung der Drehachse einen verhältnismäßig großen Platzbedarf hat und bei der auf die Welle hohe dynamische Belastungen ausgeübt werden.

Die ungarische Patentschrift 1 68 334 betrifft ebenfalls die vorangehende Zerkleinerung der in fester Phase vorlie­ genden Verunreinigungen. Bei dieser Lösung ist bzw. sind am äußeren Teil des Schaufelrades eine oder mehrere radiale Ausschnitte ausgeführt, während am Gehäuse in der Ebene der Ausschnitte Wiege- bzw. Zerstückelungsmesser befestigt sind. Im wesentlichen findet die Zerkleinerung zwischen den zu­ einander parallelen Schneidkanten dieser Elemente statt. Zur Erreichung einer besseren Wurfwirkung sind am äußeren, dem Zufluß zugewandten Teil der Schaufel dem Drehsinn ent­ sprechend vorwärts umgebogene Laschen ausgeführt.

Zwar ermöglicht diese Lösung das Überheben in einem kleineren Maß bei den fadenartige, faserige und stückige Materialien enthaltenden Abwässern im wesentlichen ohne etwaige Verstopfung bzw. etwaiges Absetzen, die Zerklei­ nerungswirkung zur Vermeidung einer späteren Verstopfung oder eines späteren Absetzens ist jedoch nicht genügend. Die durch die Vorrichtung hindurch gelangenden nicht zer­ kleinerten festen Stücke können nämlich weiterhin zu einer Verstopfung führen oder einen Maschinenbruch im Laufe der Weiterbehandlung an einer in dieser Hinsicht empfindlichen Stelle oder in einer solchen verfahrenstechnischen Phase hervorrufen.

Im allgemeinen ist die Leistung der die Zerkleinerungs­ anlagen antreibenden Kraftmaschinen nur von Fall zu Fall aus­ genützt, aber die gelegentlich vorkommenden größeren und härteren Stücke berücksichtigend muß unbedingt mit einer Reservenleistung von geeigneter Höhe gerechnet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Zerstückelungsvor­ richtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 zu schaffen, mit der eine Zerkleinerung mit weniger Einsatz von Energie erreichbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im kenn­ zeichnenden Teil des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale ge­ löst. Auf der in Fließrichtung gesehenen Vorderseite der Zerstückelungsscheibe sind Vorzerstückelungsplatten und diesen gegenüber an der Wand des Zerstückelungsgehäuses Vorzerstückelungsringe angebracht. Auch die Schneidkanten der Zähne der Vorzerstückelungsplatten liegen schräg zu den Schneidkanten der Ringe. Die Erfindung beruht auf der überraschenden Feststellung, daß, wenn die Schneidkanten der Zerkleinerungsvorrichtung entsprechend, jedoch nicht parallel zueinander angeordnet sind, bei gleichzeitiger be­ deutender Verringerung des für das Schneiden erforderlichen Energiebedarfes eine befriedigende Zerkleinerung erreicht werden kann, wobei die zeitliche Verteilung des Energiever­ brauches vorteilhaft geregelt werden kann. Selbstverständ­ lich muß auch bei einer derartigen Anordnung der Schneid­ kanten eine zur Zerkleinerung der größeren und härteren Stücke erforderliche Mehrenergie in Betracht gezogen wer­ den. Hingegen ist der Gesamtenergiebedarf schon infolge des zeitlich verzögerten Ablaufs des Schneidvorganges wesent­ lich geringer. Die in mehreren Stufen, aber innerhalb einer einzigen Vorrichtung vor sich gehende Zerkleinerung ermög­ licht eine befriedigende, auch fadenartige und faserige Stoffe erfassende Zerstückelung. Infolge der gegeneinander schräg angeordneten Schneidkanten nimmt der kinetische Ener­ gieinhalt der hindurchströmenden Flüssigkeit zu, weswegen diese Lösung auch zur Trübeförderung heranziehbar ist.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung verlaufen die an den Zähnen der Zer­ stückelungsscheibe sowie an den Vorzerstückelungsplatten angeordneten Schneidkanten parallel zur Drehachse der Vor­ richtung.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung weisen die am Ring bzw. an den Ringen vorliegenden Zähne in der Durchflußrichtung konvergente Seiten auf (sie haben mithin ein Trapezprofil).

Vorzugsweise sind die schrägen Seiten des Trapezpro­ files der Zähne des Ringes bzw. der Ringe gegenüber der Drehachse der Vorrichtung mit einer Schräge von 5 bis 15° ausgeführt und die Schneidkanten der Zähne an der Kanten­ linie der schrägen Seitenflächen und der inneren Mantel­ fläche des Ringes bzw. der Ringe angeordnet.

Vorzugsweise verlaufen die Schneidkanten symmetrisch zu einer die Drehachse enthaltenden Ebene.

Gemäß einer besonderen Ausführungsform der erfindungs­ gemäßen Vorrichtung ist in Fließrichtung gesehen auf der Rückseite der Zerstückelungsscheibe eine Verrippung ange­ bracht.

Zweckmäßig kann die Verrippung in radialer Richtung gerade, vorwärts- oder rückwärtsgebogen sein.

Vorteilhaft kann die Verrippung an der Zerstückelungs­ scheibe oder von ihr unabhängig, jedoch sich mit ihr mit­ drehbar ausgebildet sein.

Außer der Zerstückelung bzw. Zerkleinerung ist die er­ findungsgemäße Vorrichtung auch zur Weiterförderung einer in der Vorrichtung bzw. in einer anderen Vorrichtung be­ reits zerkleinerten, kleineren Feststoff enthaltenden Trü­ be bestens geeignet. Sie kann vor allem zur Behandlung von Abwässern und Abwässerschlämmen verwendet werden.

Die wichtigsten Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrich­ tung sind zusammengefaßt wie folgt:

• A. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist ohne besondere Ergänzungsvorrichtungen (wie Rechengitter und Förder­ pumpe) selbständig zur Zerkleinerung der Festphase von stückige Substanzen enthaltenden Trüben, Schläm­ men oder Abwässern und zur Weiterförderung der das zerstückelte Material tragenden Flüssigkeiten ge­ eignet.
• B. In der erfindungsgemäßen Vorrichtung findet eine äußerst feine Zerstückelung beziehungsweise Zer­ kleinerung statt, welcher Umstand bei der biolo­ gischen Klärung der Abwässer ausgesprochen vorteil­ haft ist. Je kleiner nämlich die feste Verunreinigung ist, um so weniger Energie und Zeitaufwand sind zum Abbau erforderlich.
• C. Der Energiebedarf der erfindungsgemäßen Vorrichtung, bezogen auf ein Abwasser und Bedingungen derselben Art, ist infolge der gegeneinander schräg ange­ ordneten Schneidkanten wesentlich geringer. Auf diese Weise kann auch die erforderliche Reserveleistung geringer sein.
• D. Die an den Schneidkanten auftretenden kleineren Be­ lastungskräfte nehmen die Vorrichtung und die Schneidkanten weniger in Anspruch. Die Lebensdauer der Schneidkanten ist verlängert. Die an beiden Seiten der Zähne angeordneten Schneidkanten ermög­ lichen die Arbeit in beiden Drehrichtungen, wodurch die Gebrauchsdauer der Schneidkanten der Verzahnung verdoppelt ist. Die Schneidkanten können einfach durch Auftragschweißung und Schleifen erneuert wer­ den.
• E. Die erfindungsgemäße Zerstückelungsvorrichtung ist einfach und mit geringem Aufwand herstellbar. Weder die Reparatur noch die Wartung beanspruchen beson­ dere Vorbereitungen. Infolge der Erfüllung der doppelten Aufgabe, nämlich der Zerstückelung bezie­ hungsweise Zerkleinerung und Förderung, in ein und derselben Vorrichtung wird die ohnehin verringerte Energie recht vorteilhaft verwertet.

Ausführungsbeispiele nach der Erfindung werden im folgenden an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 den Längsschnitt einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 den Längsschnitt einer Ausführungsform der Zerstückelungsscheibe mit zugeordneten Teilen der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 die in der Fig. 2 dargestellte Zerstücke­ lungsscheibe von der Richtung A betrachtet,

Fig. 4 die in der Fig. 2 dargestellte Zerstücke­ lungsscheibe von der Richtung B betrachtet,

Fig. 5 die Draufsicht einer Ausführungsform des gezahnten sogenannten Feinzerkleinerungs­ ringes der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 6 die Vorderansicht des in der Fig. 5 dar­ gestellen gezahnten Feinzerkleinerungs­ ringes von der Richtung C betrachtet und

Fig. 7 die Draufsicht einer Ausführungsform des ge­ zahnten sogenannten Vorzerstückelungsringes.

Wie es aus der Fig. 1 hervorgeht, bildet eine Zerstücke­ lungsscheibe 11, die auf eine Achse 18 aufgekeilt ist, eines der Hauptelemente der Vorrichtung; die Achse 18 ist in einem Zer­ stückelungsgehäuse 17 gelagert. Durch die Zerstückelungs­ scheibe 11 ist das Zerstückelungsgehäuse 17 in zwei Teile, und zwar in eine Zuflußstrecke 19 und eine Ausflußstrecke 20, unterteilt. Vor der Zerstückelungsscheibe 11, das heißt in der Zuflußstrecke 19, sind Vorzerstückelungsplatten 12, deren Zahn zweckmäßig zwei oder vier beträgt, angeordnet. Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 2 und 4 sind zwei Vorzerstückelungsplatten 12, die in einem Stück (mono­ lithisch) mit der Zerstückelungsscheibe 11 ausgebildet sind, vorgesehen. Nach der Zerstückelungsscheibe 11, das heißt in der Ausflußstrecke 20, ist eine Verrippung 13, die aus radialen Platten besteht und ebenfalls in einem Stück mit der Zerstückelungsscheibe 11 ausgebildet ist, angeordnet.

Die zweite wichtige Elementengruppe der Zerstückelungs­ vorrichtung umfaßt bei der Ausführungsform nach der Fig. 1 in einer Zahl von drei vorliegende Vorzerstückelungsringe 21, von welchen einer in Draufsicht in der Fig. 7 dargestellt ist, sowie einen Feinzerstückelungsring 22, dessen Drauf­ sicht in der Fig. 5 dargestellt ist. Zwei Vorzerstückelungs­ ringe 21 sind in der Höhe der Vorzerstückelungsplatte 12 an­ geordnet, während ein Vorzerstückelungsring 21 und der Fein­ zerstückelungsring 22 in der Höhe der Zerstückelungsscheibe 11 liegen.

Sämtliche Hauptelemente, nämlich die Zerstückelungs­ scheibe 11 zusammen mit den Vorzerstückelungsplatten 12, die Vorzerstückelungsringe 21 sowie der Feinzerstückelungsring 22, sind mit einer Verzahnung versehen (Fig. 3, 4, 5 und 7).

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform weisen die Zähne der Zerstückelungsscheibe 11 ein viereckiges Profil auf, während die Zähne des Vorzerstückelungsringes 21 und des Feinzerstückelungsringes 22 in der Durchflußrichtung konver­ gente Seiten (von der Form eines Trapezes) aufweisen, wie es aus der Fig. 6 ersichtlich ist.

In der Schnittlinie der Zahnflanken und des äußeren Zylindermantels der Zerstückelungsscheibe 11 und ferner ge­ gebenenfalls an den Kantenlinien der Zähne der Vorzerstücke­ lungsplatten 12 sowie in der Schnittlinie der Zahnflanken und des inneren Zylindermantels der Ringe 21, 22 sind Schneid­ kanten 14, 23, 24 ausgebildet, vorteilhaft an beiden Seiten der Verzahnung. Die Schneidkanten 14, 23, 24 sind aus einem verschleißfesten Werkstoff, zweckmäßig durch Auftragschweißung, hergestellt.

Dementsprechend verlaufen die Schneidkanten 14 an der Zerstückelungsscheibe 11 parallel zur Drehachse der Vorrich­ tung, während an den Ringen 21, 22 die Schneidkanten 23, 24 gegenüber der Drehachse schräg liegen, wobei die Schräge vorteilhaft 5 bis 15° beträgt. Auf diese Weise sind die zusammenarbeitenden Schneidkanten 14 beziehungsweise 23, 24 gegeneinander schräg angeordnet.

Bei der oben beschriebenen Ausführungsform sind die Vorzerstückelungsringe 21 mit je vier gegeneinander um 90° verschobenen Zähnen ausgebildet.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Zerstückelungs­ vorrichtung ist wie folgt:

Die das fadenartige, faserige und/oder stückige Material und/oder den Schlamm enthaltende Flüssigkeit wird in die Zu­ flußstrecke 19 des Zerstückelungsgehäuses eingeführt. Die Zer­ stückelungsscheibe 11 dreht zusammen mit den Vorzerstücke­ lungsplatten 12 und der Verrippung 13 längs des Innenmantels der aus den Vorzerstückelungsringen 21 und dem Feinzer­ stückelungsring 22 bestehenden Vorrichtungsteile im Zer­ stückelungsgehäuse 17. Die von den Vorzerstückelungsplatten 12 und den Vorzerstückelungsringen 21 vorbehandelte Flüssigkeit strömt durch die sich relativ zu den Zähnen der Ringe 22 (und eventuell 21) bewegenden Zähne der Zerstückelungs­ scheibe 11 beziehungsweise zwischen den auf ihnen befind­ lichen Schneidkanten 14, 23, 24, wobei die Zerkleinerung vor sich geht. Die gegeneinander schräg angeordneten Schneid­ kanten 14 beziehungsweise 23, 24 erzeugen einen scherenarti­ gen Schneidevorgang. Auf diese Weise ist nicht nur der Ener­ giebedarf der Zerkleinerung geringer, sondern auch die Zer­ stückelung beziehungsweise Zerkleinerung, insbesondere bei fadenartigen und faserigen Stoffen, vollkommener.

Wenn nun die Flüssigkeit zwischen den gegeneinander schräg angeordneten Schneidkanten 14 beziehungsweise 23, 24 hindurch­ strömt, bildet sich hinsichtlich der Flüssigkeit auch eine dem Drehsinn der Drehachse entsprechende Saugwirkung aus, welche darüber hinaus durch die mit der Zerstückelungsschei­ be 11 sich mitdrehende Verrippung 13 gefördert wird. Als Er­ gebnis ist der kinetische Energieinhalt der Flüssigkeit er­ höht, wodurch die Zerstückelungsvorrichtung an sich selbst ohne eine getrennte Pumpe zum Fortbewegen, Aufsaugen und Weiterbefördern der Flüssigkeit geeignet ist. Außerdem för­ dern die gegeineinander schräg angeordneten Schneidkanten 14 beziehungsweise 23, 24 das Einspannen beziehungsweise Ein­ fangen des zu zerstückelnden Materiales beziehungsweise das Weiterfördern des bereits zerstückelten Materiales.

Claims (8)

1. Zerstückelungsvorrichtung zur Zerkleinerung von in Flüssigkeiten enthaltenen fadenartigen, faserigen und/oder stückigen und/oder schlammigen Bestandtei­ len, insbesondere von Abwässern oder Abwasserschläm­ men, mit einer in einem Zerstückelungsgehäuse dreh­ bar gelagerten, an ihrem Außenumfang Zähne mit Schneidkanten aufweisenden Zerstückelungsscheibe, welche von einem oder mehreren mit der Wand des Zer­ stückelungsgehäuses verbundenen Ring(en) umschlossen ist, deren der Zerstückelungsscheibe zugewandte In­ nenflächen mit Zähnen mit Schneidkanten bestückt sind, wobei die Schneidkanten der Zähne der Zer­ stückelungsscheibe einerseits und die Schneidkanten der Zähne des bzw. der Ringe andererseits zueinander schräg liegen, dadurch gekennzeichnet, daß in Fließ­ richtung gesehen auf der Vorderseite der Zerstücke­ lungsscheibe (11) Vorzerstückelungsplatten (12) und diesen gegenüber an der Wand des Zerstückelungsgehäu­ ses Vorzerstückelungsringe (21) angebracht sind und daß auch die Schneidkanten (14) der Zähne der Vorzer­ stückelungsplatten (12) zu den Schneidkanten (23, 24) der Ringe (21, 22) schräg liegen.

2. Zerstückelungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die an den Zähnen der Zerstücke­ lungsscheibe (11) sowie an den Vorzerstückelungsplat­ ten (12) angeordneten Schneidkanten (14) parallel zur Drehachse der Vorrichtung verlaufen.

3. Zerstückelungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die am Ring beziehungsweise an den Ringen (21, 22) vorliegenden Zähne in der Durchflußrichtung konvergente Seiten aufweisen (Fig. 6).

4. Zerstückelungsvorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die schrägen Seiten des Trapezprofiles der Zähne des Ringes beziehungsweise der Ringe (21, 22) gegenüber der Drehachse der Vor­ richtung mit einer Schräge von 5 bis 15° ausgeführt sind und die Schneidkanten (23, 24) der Zähne an der Kantenlinie der schrägen Seitenflächen und der inne­ ren Mantelfläche des Ringes beziehungsweise der Rin­ ge (21, 22) angeordnet sind.

5. Zerstückelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schneidkan­ ten (14, 23, 24) symmetrisch zu einer die Drehachse enthaltenden Ebene verlaufen.

6. Zerstückelungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß in Fließrichtung gesehen auf der Rückseite der Zerstückelungsscheibe (11) eine Verrippung (13) angebracht ist.

7. Zerstückelungsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Verrippung (13) in radialer Rich­ tung gerade, vorwärts- oder rückwärtsgebogen ist.

8. Zerstückelungsvorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, da­ durch gekennzeichnet, daß die Verrippung (13) an der Zerstückelungsscheibe (11) oder von ihr unabhängig, jedoch sich mit ihr mitdrehbar ausgebildet ist.