DE4122533A1 - Rigid joint between enamelled parts - esp. of stirrer device used to stir aggressive media - Google Patents

Rigid joint between enamelled parts - esp. of stirrer device used to stir aggressive media

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Abstract

In a binding and twisting resistant joint between two enamelled parts, pref. enamalled stirrer components, the novelty is that (i) the journal (1) consists of a circular cylindrical portion (2) and a rotationally parabolic portion (3) and the boss (4) consists of a conical portion (5) and a circular cylindrical portion (6); (ii) the circular cylindrical journal portion (2) and the conical boss portion (5) are radially offset, by an eccentricity (7), w.r.t. the rotationally parabolic journal portion (3) and the circular cylindrical boss portion (6) respectively; (iii) the wall thickness of the rotationally parabolic journal portion (3) is upto 60% of the wall thickness of the conical boss portion (5); and (iv) the generatrix of the rotationally parabolic journal portion (3) is barrelled by max. 0.1% of its greatest dia. beyond the chord of the generatrix. USE/ADVANTAGE - The joint is useful for enamelled stirrer devices used to stir and mix aggressive, explosive and hazardous media under extreme pressure and temp. conditions. The joint is a rigid interference joint which minimises pressing of the enamel surfaces, has contacting surfaces which are simple to form, and is not sensitive to sudden temp. changes.

Description

Die Erfindung betrifft die biege- und verdrehsteife Verbindung zwischen zwei emaillierten Teilen, vorzugsweise von emaillierten Einbauteilen in emaillierten Rührwerksapparaten.The invention relates to the rigid and torsionally rigid connection between two enamelled parts, preferably enamelled built - in parts enamelled agitators.

Zum Rühren und Mischen aggressiver explosiver und gesundheitsschädlicher Medien unter häufig extremen Druck- und Temperaturbedingungen werden Rühr- und Strömungsstörorgane verwendet, die verfahrensbedingt teilweise erhebliche räumliche Ausdehnung haben. Um die mit großen Montageöffnungen verbundenen Platz-, Emaillier-, Abdichtungs- und Beanspruchungsprobleme zu vermeiden, werden Rühr und Störorgane zunehmend geteilt ausgeführt, so daß sie in ihren Einzelteilen durch eine kleine Einstiegs- oder Befahr­ öffnung in den Behälter eingeführt und dort zusammengefügt werden können. Da die Fügestellen während des laufenden Betriebes weder kontrolliert noch nachgespannt werden können, müssen die Verbindungen so beschaffen sein, daß sie den auftretenden mechanischen und thermischen Belastungen durch das Rührgut zuverlässig standhalten und dürfen keine Möglichkeiten des korrosiven Angriffs auf nichtemaillierte Flächen durch eindringendes Medium bieten. Das ist praktisch nur mit Teilen zu erreichen, deren gesamte dem Behälter­ inhalt zugewandte Flächen emailliert sind, und die ohne zusätzliche Abdichtung zusammengefügt werden.For stirring and mixing aggressive, explosive and harmful to health Media under frequent extreme pressure and temperature conditions Stirring and flow disturbance organs used, partly due to the process have considerable spatial expansion. To those with large mounting holes associated space, enamelling, sealing and stress problems to avoid, stirring and disruptive organs are increasingly divided, so that they are in their individual parts by a small entry or drive opening can be inserted into the container and assembled there. Because the joints are neither checked nor checked during operation can be tightened, the connections must be such that the mechanical and thermal loads caused by the Reliably withstand the material to be stirred and there must be no corrosive possibilities Offer attack on non-enamelled surfaces by penetrating medium. This can practically only be achieved with parts, the whole of which is the container surfaces facing the enamel are enamelled, and that without additional sealing be put together.

Bekanntgeworden ist eine technische Lösung, wo ein von innen gekühlter Hohl­ zapfen in einer Nabe eingesteckt und durch Schrumpfkräfte gehalten wird. Nachteilig ist, daß die Kraftübertragung lediglich reibschlüssig erfolgt, sehr hohe Flächenpressungen auf den emaillierten Paßflächen auftreten, die erforderlichen Oberflächengüte und Maßhaltigkeit sehr hoch sind, lediglich axial fügende Teile einfacher Geometrie zusammengesetzt werden können, extrem temperierte Kühlmittel mit Sicherheitsproblemen verwendet werden müssen und das Lösen der Verbindung durch verkrustende Medien erschwert werden kann. A technical solution has become known where an internally cooled cavity pin inserted into a hub and held by shrinking forces. The disadvantage is that the power transmission is only frictional, very high surface pressures occur on the enamelled fitting surfaces required surface quality and dimensional accuracy are very high, only axially joining parts of simple geometry can be assembled, extremely temperature-controlled coolants with safety problems can be used and the loosening of the connection is difficult due to crusting media can be.  

Bei einer weiteren Lösung werden konischer Zapfen und konische Bohrung mechanisch ineinander gepreßt. Nachteilig ist, daß diese Lösung nur begrenzt Torsionsmomente übertragen kann und besonders bei plötzlicher Erwärmung der Nabe zum Rutschen und Lösen neigt.Another solution is tapered pin and tapered bore mechanically pressed together. The disadvantage is that this solution is limited Torsional moments can be transmitted and especially in the event of sudden warming of the Hub tends to slip and loosen.

Bei einer weiteren Lösung wird zur Absicherung einer Überlastung oder Trag­ fähigkeitsminderung der konischen Preßverbindung ein auf der gleichen Achse wie der Konus liegender elliptischer Zapfenteil in einem elliptischen Nabenteil angeordnet. Nachteilig ist, daß die beiden elliptischen emaillierten Flächen, da nicht paßgenau zu fertigen, einen größeren Spalt zwischeneinander bilden und bei Überlastung der konischen Verbindung schlagartig in Linienberührung kommen, was zu Beschädigung der elliptischen Emailflächen und zum Lockern bzw. Lösen und Reibverschleiß der Konusverbindung führen kann.Another solution is to secure an overload or load Ability to reduce the conical press connection on the same axis like the cone lying elliptical pin part in an elliptical hub part arranged. The disadvantage is that the two elliptical enamelled surfaces, because they cannot be made to fit, form a larger gap between them and if the conical connection is overloaded, suddenly in line contact come, causing damage to the elliptical enamel surfaces and loosening or loosening and fretting of the cone connection.

Gemeinsamer Nachteil aller genannten Lösungen ist, daß die reibschlüssigen Sitze wegen der begrenzten Beanspruchbarkeit der emaillierten Oberflächen sehr lang sein müssen, was sehr hohe Herstellgenauigkeiten verlangt und zur Montage große Wand- bzw. Bodenabstände im Behälter erfordert.The common disadvantage of all the solutions mentioned is that they are frictional Fits very well because of the limited durability of the enamelled surfaces must be long, which requires very high manufacturing accuracy and for assembly large wall or floor clearances in the container required.

Ein weiterer gemeinsamer Nachteil aller genannten Lösungen ist, daß die gepreßten Zylinder und Kegeloberflächen sämtlich eine gerade Mantellinie haben, so daß sich an deren Rändern durch starre oder unverformte Teile wie Verschlußkappen oder Wellen- bzw. Nabenteile starke Pressungserhöhungen in den Emailschichten ergeben, was besonders im teilweise hohl ausgeführten Zapfen zu Emailabplatzungen an den Rändern führen kann. Ebenso führen plötzliche Temperaturänderungen des Behältermediums besonders an den durch das Medium direkt berührten Rändern zu schnellen Temperatur- und Spannungs­ änderungen mit den geschilderten gefährlichen Auswirkungen.Another common disadvantage of all the solutions mentioned is that the pressed cylinders and cone surfaces all have a straight surface line have so that at the edges of rigid or undeformed parts such as caps or shaft or hub parts strong increases in pressure in the enamel layers result in what is particularly hollow Spigot can lead to enamel flaking at the edges. Lead as well Sudden temperature changes in the container medium, particularly due to the medium directly touched edges to rapid temperature and voltage Changes with the described dangerous effects.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine bieg- und verdrehsteife Verbindung zwischen zwei emaillierten Teilen so zu gestalten, daß die Übertragung von Biegung und Verdrehung im wesentlichen formschlüssig erfolgt, die Pressungen der Email­ flächen möglichst gering sind und durch mechanisches Fügen erzeugt werden können, die kontaktierenden Oberflächen einfach zu bearbeitende rotationssymmetrische Form haben und nur großflächige permanente Kontakte auftreten können und die Verbindung unempfindlich gegen plötzliche Temperaturwechsel ist. Zudem sollen die zu fügenden Sitze geringe Längen haben, um geringe Boden bzw. Wandstärke einhalten zu können.The object of the invention is to provide a rigid and torsionally rigid connection between to design two enamelled parts so that the transmission of bending and Twisting is essentially positive, the pressing of the enamel areas are as small as possible and can be created by mechanical joining, the contacting surfaces are easy to machine rotationally symmetrical Have shape and only large-area permanent contacts can occur and that Connection is insensitive to sudden changes in temperature. In addition, should the seats to be joined have short lengths, in order to reduce the floor or wall thickness to be able to comply.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Gewichts- und/oder Fliehkräfte durch eine keglig parabolische Preßverbindung und die Bieg- und Verdrehmomente durch zwei Kräftepaare in der genannten Preßverbindung und in einer axial und radial zu dieser versetzten Zylinder-in-Zylinder-Verbindung übertragen werden. Dabei müssen die Wanddicken des parabolischen hohlen Zapfens und der an diesen grenzenden Zapfenteile wesentlich geringer sein als die des umschließenden kegligen Nabenteils.According to the present invention, this is achieved in that the weight and / or  Centrifugal forces through a tapered parabolic press connection and Bending and twisting moments through two pairs of forces in the press connection mentioned and in an axially and radially offset cylinder-in-cylinder connection be transmitted. The wall thickness of the parabolic hollow spigot and the pin parts bordering on these be substantially less than that of the enclosing tapered hub part.

Die Erfindung wird nachfolgend an Hand der Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained below with reference to the drawings.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 Verbindung vor dem Verpressen, Fig. 1 compound before compression,

Fig. 2-4 weitere mögliche Ausführungsformen der Verbindung im verpreßten Zustand, Fig. 2-4 further possible embodiments of the connection in the compressed state,

Fig. 5 geteilter Korbrührer, Fig. 5 divided basket mixer,

Fig. 6 geteilter Ankerrührer, Fig. 6 divided anchor stirrer,

Fig. 7 geteilter Blattstromstörer. Fig. 7 split blade baffle.

Der Zapfen 1, der das Paßstück eines beliebigen Teils wie Rührerwelle, Flügel, Stromstörerschaft, Störerblatt usw. sein kann, hat an seinem Ende einen kreis­ zylindrischen Zapfenteil 2 und einen rotationsparabolischen Zapfenteil 3, die exzentrisch zueinander angeordnet sind. Der Zapfen 1 ist umgeben von der Nabe 4 mit dem kreiskegligen Nabenteil 5 und dem kreiszylindrischen Nabenteil 6, wobei die Nabe 4 das zum Zapfen 1 entsprechende Paßstück eines mit dem Zapfenteil zu fügenden Teiles ist.The pin 1 , which can be the adapter of any part such as stirrer shaft, wing, baffle, sturgeon blade, etc., has at its end a circular cylindrical pin part 2 and a rotationally parabolic pin part 3 , which are arranged eccentrically to each other. The pin 1 is surrounded by the hub 4 with the circular-conical hub part 5 and the circular-cylindrical hub part 6 , the hub 4 being the fitting piece corresponding to the pin 1 of a part to be joined with the pin part.

Die Rotationsachsen von Zylinder und Kegelfläche bzw. Paraboloidfläche sind um die Exzentrizität 7 in Zapfen 1 und Nabe 4 versetzt zueinander.The axes of rotation of the cylinder and conical surface or paraboloid surface are offset from one another by the eccentricity 7 in the journal 1 and the hub 4 .

Es wurde gefunden, daß bei einer Exzentrizität 7 von max. 20% des größten Fügedruckmessers von kreiskegligem Zapfenteil 3 oder kreiszylindrischem Zapfenteil 3 günstige Verhältnisse für Fertigung, Tragfähigkeit und Betriebs­ sicherheit gegeben sind.It was found that with an eccentricity 7 of max. 20% of the largest joining pressure gauge of circular-conical spigot part 3 or circular-cylindrical spigot part 3 are favorable conditions for production, load-bearing capacity and operational safety.

Beim Fügen der Verbindung kommen zuerst der kreiszylindrische Zapfenteil 1 und der kreiszylindrische Nabenteil 5 in gleitenden Kontakt. Beim Einpressen des rotationsparabolischen Zapfenteils 3 in den kegligen Nabenteil 5 verformen sich die gepreßten Oberflächen, insbesondere der dünnwandige parabolische Zapfenteil 3, wobei die Stelle größter Pressung im mittleren Bereich des Sitzes mit den größten Verformungen liegt. Da das Email des rotationsparabolischen Zapfenteils 3 hier weitgehend unter hydrostatischem Spannungszustand des allseitigen Druckes steht, kann eine Emailbeschädigung praktisch ausgeschlossen werden und es sind höhere Pressungen und elastische Verformungen des rotations­ parabolischen Zapfenteils zulässig. Da die sehr maßgenau zu fertigenden Flächen von kreiszylindrischem Zapfenteil 2 und kreiszylindrischem Nabenteil 6 nur ein sehr geringes Spiel haben, liegen sie beim Wirken von Biegemomenten und Verdreh­ momenten ebenso wie die Flächen von rotationsparabolischem Zapfenteil 3 und kreiskegligem Nabenteil 5 großflächig aneinander, so daß keine Linienberührungen, unzulässig hohe Flächenpressungen und Reibverschleiß mit Lockerung der Preß­ verbindung auftreten können.When joining the connection, the circular cylindrical pin part 1 and the circular cylindrical hub part 5 first come into sliding contact. When pressing the revolution parabolic tang portion 3 in the kegligen boss portion 5, the pressed surfaces, particularly the thin-walled parabolic pin member 3 to deform, whereby the stop is greatest compression in the central area of the seat with the largest deformations. Since the enamel of the parabolic pin part 3 is largely under hydrostatic tension of the all-round pressure, damage to the enamel can be practically excluded and higher pressures and elastic deformations of the parabolic pin part are permissible. Since the surfaces of circular-cylindrical pin part 2 and circular-cylindrical hub part 6, which are to be manufactured to very precise dimensions, have only a very small amount of play, they are in the action of bending moments and torsional moments as well as the surfaces of rotationally parabolic pin part 3 and circular-conical hub part 5 over a large area, so that no line contact , impermissibly high surface pressures and fretting with loosening of the press connection can occur.

Die Pressung zwischen rotationsparabolischem Zapfenteil 3 und kreiskegligem Nabenteil 5 wird durch plötzliche Temperaturwechsel im Rührraum stark beeinflußt. Unzulässige Veränderungen der Pressung durch Temperaturunterschiede zwischen rotationsparabolischem Zapfenteil 3 und kreiskegligem Nabenteil 5 werden, wie gefunden wurde vermieden, wenn die Wanddicke des rotationsparabolischen Zapfen­ teils 3 und der daran angrenzenden Teile des Zapfens 1 bis zu 60% der Wand­ dicke des kreiskegligen Nahenteils 5 beträgt, da dann die durch die beiden schlecht leitenden Emailschichten hindurchtretende Wärmemenge ausreicht, um einen unzulässigen Temperaturunterschied zwischen kreiskegligem Nabenteil 5 und rotationsparabolischem Zapfenteil 3 auszuschließen. Zudem erreichen von außen eindringende Temperaturänderungen den durch die ballige Form des rotationsparabolischen Zapfenteils 3 für die Tragfähigkeit maßgeblichen mittleren Teil des Preßsitzes verzögert und mit geringeren Temperaturgradienten. Es wurde gefunden, daß die ballige Form des rotationsparabolischen Zapfenteils 3 optimal ist, wenn die Abweichung der Mantelkontur vom Sehnenmaß maximal 0,1% des maximalen Durchmessers des rotationsparabolischen Zapfenteils 3 beträgt.The pressure between the rotationally parabolic pin part 3 and the conical hub part 5 is strongly influenced by sudden temperature changes in the mixing chamber. Inadmissible changes in the pressure caused by temperature differences between the parabolic pin 3 and the conical hub 5 are avoided, as has been found, if the wall thickness of the parabolic pin part 3 and the adjacent parts of the pin 1 is up to 60% of the wall thickness of the conical near part 5 , since then the amount of heat passing through the two poorly conductive enamel layers is sufficient to rule out an inadmissible temperature difference between the conical hub part 5 and the rotationally parabolic pin part 3 . In addition, temperature changes penetrating from outside reach the central part of the press fit, which is decisive for the load-bearing capacity due to the spherical shape of the rotationally parabolic pin part 3, with a lower temperature gradient. It has been found that the spherical shape of the parabolic spigot part 3 is optimal if the deviation of the jacket contour from the chord dimension is a maximum of 0.1% of the maximum diameter of the parabolic spigot part 3 .

Typische Anwendungsmöglichkeiten der beschriebenen biege- und verdrehsteifen Verbindungsart sind der geteilte Korbrührer, wo mehrere Korbarme 8 an einem Nabenkranz 9 befestigt sind, der in der gleichen Weise an einem Rührerschaft 10 befestigt ist, sowie ein Ankerrührer, dessen Ankerflügel 11 mittels Querstreben 12 an der Doppelnabe 13 befestigt sind, sowie ein Blattstromstörer, bei dem das Blatt 14 am Stromstörerschaft 15 befestigt ist.Typical applications of the described flexurally and torsionally rigid type of connection are the divided basket stirrer, where several basket arms 8 are attached to a hub ring 9, which is fastened in the same way to an agitator shaft 10 , and an anchor stirrer, the anchor wing 11 of which by means of cross struts 12 on the double hub 13 are attached, and a blade baffle, in which the blade 14 is attached to the baffle shaft 15 .

Die erfindungsgemäße Lösung gestattet die Herstellung nahezu beliebig geformter Einbauteile mit austauschbaren durch die minimal vorhandenen Öffnungen einführbaren Einzelteile. Da für die Aufnahme von Gewichts und Fliehkräften nur geringe Preß- und Reibungskräfte erforderlich sind und die Betriebslasten aus­ schließlich durch Pressungen in großflächigen Kontakten übertragen werden, können die kreiskegligen rotationsparabolischen und kreiszylindrischen Sitze sehr kurz ausgeführt werden. The solution according to the invention permits the production almost arbitrarily molded built-in parts with interchangeable through the minimally available openings importable items. As for the absorption of weight and centrifugal forces only low pressure and friction forces are required and the operating loads can finally be transferred by pressing in large-area contacts the circular tapered parabolic and circular cylindrical seats are very short be carried out.  

BezugszeichenReference numerals

 1 Zapfen
 2 kreiszylindrischer Zapfenteil
 3 rotationsparabolischer Zapfenteil
 4 Nabe
 5 kreiskegliger Nabenteil
 6 kreiszylindrischer Nabenteil
 7 Exzentrizität
 8 Korbarm
 9 Nabenkranz
10 Rührerschaft
11 Ankerflügel
12 Querstrebe
13 Doppelnabe
14 Blatt
15 Stromstörerschaft
1 spigot
2 circular cylindrical pin part
3 rotational parabolic pin part
4 hub
5 circular tapered hub part
6 circular cylindrical hub part
7 eccentricity
8 basket arm
9 hub ring
10 agitators
11 anchor wings
12 cross strut
13 double hub
14 sheets
15 power disturbance

Claims (1)

Biege- und verdrehsteife Verbindung zwischen zwei emaillierten Teilen, vorzugsweise von emaillierten Einbauteilen in emaillierten Rührwerksapparaten dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfen (1) aus dem kreiszylindrischen Zapfenteil (2) und dem rotationsparabolischen Zapfenteil (3), die Nabe (4) aus dem kegligen Nabenteil (5) und dem kreiszylindrischen Nabenteil (6) bestehen und daß der kreiszylindrische Zapfenteil (2) zum rotations­ parabolischen Zapfenteil (3) sowie der keglige Nabenteil (5) zum kreis­ zylindrischen Nabenteil (6) um die Exzentrizität (7) radial zueinander versetzt sind, und daß die Wanddicke des rotationsparabolischen Zapfenteils (3) bis zu 60% der Wanddicke des kreiskegligen Nabenteils (5) beträgt, und daß die Mantellinie des rotationsparabolischen Zapfenteils (3) um maximal 0,1% dessen größten Durchmessers über das Sehnenmaß gewölbt ist.Bending and torsionally rigid connection between two enamelled parts, preferably of enamelled built-in parts in enamelled agitator apparatuses, characterized in that the pin ( 1 ) consists of the circular-cylindrical pin part ( 2 ) and the rotationally parabolic pin part ( 3 ), the hub ( 4 ) from the conical hub part ( 5 ) and the circular-cylindrical hub part ( 6 ) exist and that the circular-cylindrical pin part ( 2 ) to the rotationally parabolic pin part ( 3 ) and the conical hub part ( 5 ) to the circular-cylindrical hub part ( 6 ) are offset radially from one another by the eccentricity ( 7 ) , and that the wall thickness of the rotationally parabolic pin part ( 3 ) is up to 60% of the wall thickness of the circular-conical hub part ( 5 ), and that the generatrix of the rotationally parabolic pin part ( 3 ) is arched by a maximum of 0.1% of its largest diameter over the chord dimension.
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