DE4313032A1 - Rührwerk zum Eintragen von Luft in Flüssigkeiten, insbesondere in Gülle - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Rührwerk zum Eintragen von Luft in Flüssigkeiten, insbesondere in Gülle, mit einem von einem Tauchmotor angetriebenen Propeller und mit wenigstens einer im Bereich der Propellersaugseite mündenden Luftansauglei­ tung.

Zum Eintragen von Luft in Gülle ist ein Güllerührwerk bekannt (DE-A-39 21 464), das aus einem an einen Tauchmotor angeflanschten Gehäuse und einer das Gehäuse durchdringenden, vom Tauchmotor angetriebenen Rührschnecke besteht, die mit ihrem sich konisch erweiternden freien Ende aus dem Gehäuse vorragt, das für die Schnecke einen Leitring bildet, der im Bereich des motorseitigen Endes der Rühr­ schnecke eine an eine Luftansaugleitung anschließbare Luftdurchtrittsöffnung auf­ weist, so daß die angesaugte Luft mit einem Güllestrom unter gleichzeitiger Mischung von Luft und Gülle axial ausgestoßen wird.

Nach einer anderen bekannten Konstruktion (DE-C-36 21 903) wird an Stelle einer Rührschnecke ein innerhalb eines Leitringes angeordneter Propeller eingesetzt, der die Luft über eine den Leitring umschließende, an einer Luftansaugleitung ange­ schlossene Ringkammer ansaugt und mit dem axial geförderten Flüssigkeitsstrom, beispielsweise Gülle, vermischt. Obwohl mit Hilfe dieser bekannten Rührwerke Luft in Gülle oder andere Flüssigkeiten weitgehend zufriedenstellend eingetragen werden kann, bleibt der Konstruktionsaufwand und der erforderliche Energieeinsatz ver­ gleichsweise hoch.

Der Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, eine vorteilhafte, gleichmäßige Eintragung von Luft in Flüssigkeiten, insbesondere in Gülle, mit einem geringen Konstruktions- und Energieaufwand sicherzustellen.

Ausgehend von einem Rührwerk der eingangs geschilderten Art löst die Erfindung die gestellte Aufgabe in einer Ausführungsform dadurch, daß die Saugkanten der Flügel des leitringlosen Propellers unter Freilassung eines Laufspaltes zumindest in einem Abschnitt parallel zur Stirnfläche einer von der Propellerwelle durchsetzten Stirnwand verlaufen und daß die Luftansaugleitung mit dem sich axial vor dieser Stirnwand bildenden Unterdruckraum in einer Strömungsverbindung steht.

Da die Saugkanten der Propellerflügel zumindest in einem Abschnitt an die Stirn­ fläche einer von der Propellerwelle durchsetzten Stirnwand anschließen, ergibt sich im Anschluß an die Stirnwand in den Leitkanälen zwischen den Propellerflügeln aufgrund der axialen Förderwirkung des Propellers von den hinteren Saugkanten zu den vorderen Druckkanten ein Unterdruckraum, über den aufgrund der Strömungsver­ bindung zur Luftansaugleitung Luft angesaugt wird. Die angesaugte Luft wird mit der von außen angesaugten Flüssigkeit, die den entstehenden Luftraum nach außen ab­ schließt, axial ausgestoßen, wobei sich die Luft in der sich ausbildenden axialen Strömung allmählich in Form feiner Bläschen gleichmäßig in der Flüssigkeit verteilt. Die sich durch den Propeller einstellende Flüssigkeitsströmung ergibt im Zusammen­ hang mit der Luftzuführung innerhalb der Hüllfläche der Propellerflügel einen be­ züglich der jeweiligen Lufteintragung besonders vorteilhaften Energieeinsatz, und zwar mit einem geringen Konstruktionsaufwand, weil ja auf Leitringe u. dgl. verzichtet wird. Es muß lediglich für einen entsprechenden Anschluß der Saugkanten der Propellerflügel an die Stirnwand gesorgt werden, ohne die freie Drehbarkeit des Propellers zu beeinträchtigen. Dies wird durch das Vorsehen eines entsprechenden Laufspaltes zwischen der Stirnwand und den Saugkanten der Propellerflügel gewähr­ leistet.

Die Strömungsverbindung zwischen dem sich vor der Stirnwand im Propellerbereich ergebenden Unterdruckraum und der Luftansaugleitung kann unterschiedlich aus­ fallen. Eine einfache Konstruktion ergibt sich dadurch, daß die durch die Stirnwand geführte Luftansaugleitung innerhalb des von den Saugkanten der Propellerflügel überstrichenen Stirnflächenbereiches mündet. Es wäre aber auch möglich, die Luftansaugung über eine axiale Bohrung in der Propellerwelle vorzunehmen.

Die geometrische Form der Stirnfläche der Stirnwand muß eine quer zur Propel­ lerwelle angeordnete Rotationsfläche bilden, um in beliebigen Drehstellungen des Propellers jeweils zur Stirnfläche parallele Saugkanten zu erhalten. Um besondere Verhältnisse zu berücksichtigen, könnte die Stirnwand eine kegelförmige oder kon­ kave Stirnfläche aufweisen. Einfachere Konstruktionsverhältnisse ergeben sich allerdings dann, wenn die Stirnfläche der Stirnwand normal zur Propellerwelle verläuft und die Saugkanten bzw. die Saugkantenabschnitte der Propellerflügel in einer zur Propellerwelle senkrechten Ebene liegen. Die Stirnfläche der Stirnwand wird üblicher­ weise eine Kreisfläche mit einem Außendurchmesser bilden, der zumindest angenä­ hert dem Durchmesser der zur Stirnfläche parallelen Saugkanten bzw. Saugkanten­ abschnitte entspricht.

Um rotationssymmetrische Verhältnisse nicht nur hinsichtlich der Flüssigkeits-, son­ dern auch der Luftförderung sicherzustellen, kann die Luftansaugleitung im Bereich einer gegen die Stirnfläche der Stirnwand offenen Ringkammer münden, die die Propellerwelle koaxial umschließt, so daß über diese Ringkammer die Luft gleichmä­ ßig in die Strömungskanäle zwischen den Propellerflügeln eingesaugt werden kann.

Eine weitere Konstruktionsmöglichkeit zur Lösung der erfindungsgemäßen Aufgabe ergibt sich dadurch, daß der leitringlose Propeller saugseitig eine an die Saugkanten der Propellerflügel anschließende, einen sich propellerseitig ergebenden Unterdruck­ raum axial abschließende Scheibe trägt und daß dieser Unterdruckraum mit der Luftansaugleitung in einer Strömungsverbindung steht.

Die an die Saugkanten der Propellerflügel anschließende, mit dem Propeller um­ laufende Scheibe erfüllt die gleiche Aufgabe wie eine unter Freilassung eines Lauf­ spaltes an die Propellerflügel anschließende, gehäusefeste Stirnwand, allerdings mit einem geringeren Konstruktionsaufwand. Der sich zwischen den Propellerflügeln im Bereich der Scheibe bildende Unterdruckraum bedingt eine entsprechende Luftansau­ gung über die hiefür vorgesehene Strömungsverbindung zur Luftansaugleitung, so daß die angesaugte Luft mit der wiederum von außen angesaugten Flüssigkeit axial ausgestoßen wird, wobei sich eine entsprechende gleichmäßige Luftverteilung in der Flüssigkeit einstellt. Es muß lediglich dafür gesorgt werden, daß ausreichend Luft über die Strömungsverbindung angesaugt werden kann. Dies kann dadurch erreicht werden, daß die den Unterdruckraum axial abschließende Scheibe als Ringscheibe ausgebildet ist und daß die Luftansaugleitung in einer die Propellerwelle umschlie­ ßenden, gegen die Ringscheibe hin offenen Ringkammer mündet, die unter Freilas­ sung eines Laufspaltes an den sich zwischen der Ringscheibe und der Propellerwelle ergebenden Ringspalt anschließt. Der Anschluß der Ringkammer an die Ringscheibe braucht keineswegs luftdicht ausgeführt zu werden. Es genügt das Vorsehen eines Laufspaltes, da geringfügig über diesen Laufspalt angesaugte Flüssigkeit die Wirkung des Rührwerkes nicht beeinträchtigt. Besonders einfache Bedingungen ergeben sich in diesem Zusammenhang, wenn die Ringkammer in den Ringspalt eingreift.

Die Strömungsverbindung zwischen dem Unterdruckraum und der Luftansaugleitung kann aber auch vorteilhaft durch die Propellerwelle verlaufen, die zu diesem Zweck mit einer axialen Bohrung versehen sein muß, die über radiale Öffnungen im Bereich des Unterdruckraumes vor der den Unterdruckraum abschließenden Scheibe mündet.

Die an die Saugkanten der Propellerflügel anschließende Scheibe braucht nicht eben zu sein. Es könnte auch eine kegelförmige Scheibe od. dgl. eingesetzt werden, die ebenfalls die Ausbildung eines Unterdruckraumes in ihrem Anschlußbereich unter­ stützt. Außerdem könnten die Saugkanten der Propellerflügel diese Scheibe radial überragen.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise dargestellt. Es zeigen

Fig. 1 ein erfindungsgemäßes Rührwerk zum Eintragen von Luft in Gülle in einem schematischen Axialschnitt,

Fig. 2 dieses Rührwerk in einer vorderen Stirnansicht,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Rührwerkes in einer der Fig. 1 entsprechenden Schnittdarstellung und

Fig. 4 das Rührwerk nach der Fig. 3 in einer vorderen Stirnansicht.

Das Rührwerk gemäß dem dargestellten Ausführungsbeispiel besteht im wesentlichen aus einem Propeller 1, dessen von einem Tauchmotor angetriebene Propellerwelle 2 eine Stirnwand 3 eines Gehäuses 4, beispielsweise des Tauchmotors, durchsetzt. Zum Unterschied zu herkömmlichen Rührpropellern weist der erfindungsgemäße Propeller 1 keinen Leitring auf. Es verlaufen vielmehr die Saugkanten 5 der Flügel 6 unter Freilassung eines Laufspaltes 7 parallel zur Stirnfläche 8 der Stirnwand 3, wie dies der Fig. 1 entnommen werden kann. Da außerdem die Luftansaugleitung 9 durch die Stirnwand 3 geführt ist und deren Austrittsöffnung 10 innerhalb des von den Saugkanten 5 der Propellerflügel 6 überstrichenen Stirnflächenbereiches liegt, ergibt sich bei einer entsprechenden Umlaufgeschwindigkeit des Propellers 1 aufgrund seiner axialen Förderwirkung im Anschluß an die Stirnwand 3 ein Unterdruckraum, in den Luft und Gülle angesaugt werden, wobei sich ein von der angesaugten Gülle um­ schlossener Luftraum um die Propellerwelle 2 bildet. Während die Luftströmung durch strichpunktierte Pfeile 11 angedeutet ist, wird die Gülleströmung durch voll ausgezo­ gene Strömungspfeile 12 veranschaulicht. An Hand dieser Strömungspfeile wird erkennbar, daß die Luft mit der Gülle axial ausgestoßen wird, wobei sich der Misch­ bereich zwischen Gülle und Luft weit in den Bereich der ausgestoßenen Gülleströ­ mung erstreckt, was eine vorteilhafte, gleichmäßige Lufteintragung in die Gülle sicherstellt, und zwar mit einem vergleichsweise geringen Energieeinsatz.

Der Laufspalt 7 stellt einerseits eine freie Drehbeweglichkeit des Propellers 1 sicher und verhindert anderseits, daß Gülle entlang der Stirnfläche 8 in einer die Luftan­ saugung beeinträchtigenden Weise gegen die Propellerwelle vordringen kann. Der Laufspalt 7 übernimmt somit auch eine Dichtungsaufgabe. In diesem Zusammenhang ist festzuhalten, daß die Saugkanten 5 der Propellerflügel 6 nicht mit der Stirnwand 3 radial abschließen müssen, sondern einen über die Stirnwand 3 vorragenden Ab­ schnitt aufweisen können, der unter Umständen die Umfangsfläche der Stirnwand übergreifen kann, um die Dichtwirkung zu verbessern. In diesem Fall kann der Lauf­ spalt auch größer ausfallen.

Die Ausführungsform nach den Fig. 3 und 4 unterscheidet sich von der Konstruktion nach den Fig. 1 und 2 vor allem dadurch, daß an Stelle der Stirnwand 3 eine an die Saugkanten 5 der Propellerflügel 6 anschließende, mit dem Propeller umlaufende Scheibe 13 vorgesehen ist, vor der sich wiederum zufolge der axialen Förderwirkung des Propellers 1 ein Unterdruckraum bildet. Wegen der Strömungsverbindung zwi­ schen diesem Unterdruckraum und der Luftansaugleitung 9 werden in ähnlicher Weise wie beim Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 Luft zentral und Gülle von außen angesaugt, um die Gülle entsprechend auszustoßen und in die Gülle fein ver­ teilte Luftbläschen einzutragen. Die Strömungsverbindung zwischen dem Unterdruck­ raum und der Ansaugleitung 9 erfolgt über eine die Propellerwelle 2 umschließende Ringkammer 14, die gegen die Scheibe 13 hin offen ausgebildet ist und unter Freilas­ sung eines Laufspaltes 16 in den Ringspalt 15 ragt, der sich zwischen der als Ring­ scheibe ausgebildeten Scheibe 13 und der Propellerwelle 2 ergibt. Zur besseren Abdichtung der Strömungsverbindung für die einzutragende Luft kann die Ringkam­ mer 14 einen mit der Scheibe 13 zusammenwirkenden Dichtflansch 17 tragen. Da üblicherweise jedoch keine besondere Dichtheit gefordert wird, kann dieser Dicht­ flansch 17 auch entfallen.

Claims (9)

1. Rührwerk zum Eintragen von Luft in Flüssigkeiten, insbesondere in Gülle, mit einem von einem Tauchmotor angetriebenen Propeller und mit wenigstens einer im Bereich der Propellersaugseite mündenden Luftansaugleitung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Saugkanten (5) der Flügel (6) des leitringlosen Propellers (1) unter Freilassung eines Laufspaltes (7) zumindest in einem Abschnitt parallel zur Stirnfläche (8) einer von der Propellerwelle (2) durchsetzten Stirnwand (3) verlaufen und daß die Luftansaugleitung (9) mit dem sich axial vor dieser Stirnwand (3) bildenden Unter­ druckraum in einer Strömungsverbindung steht.

2. Rührwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Stirnwand (3) geführte Luftansaugleitung (9) innerhalb des von den Saugkanten (5) der Propellerflügel (6) überstrichenen Stirnflächenbereiches mündet.

3. Rührwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirn­ fläche (8) der Stirnwand (3) normal zur Propellerwelle (2) verläuft und die Saugkanten (5) bzw. die Saugkantenabschnitte der Propellerflügel (6) in einer zur Propellerwelle (2) senkrechten Ebene liegen.

4. Rührwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (8) eine Kreisfläche mit einem Außendurchmesser ist, der zumindest angenähert dem Durchmesser der zur Stirnfläche (8) parallelen Saugkanten (5) bzw. Saugkantenabschnitte entspricht.

5. Rührwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Luftansaugleitung (9) im Bereich einer gegen die Stirnfläche (8) der Stirnwand (3) offenen, zur Propellerwelle (2) koaxialen Ringkammer mündet.

6. Rührwerk zum Eintragen von Luft in Flüssigkeiten, insbesondere in Gülle, mit einem von einem Tauchmotor angetriebenen Propeller und mit wenigstens einer im Bereich der Propellersaugseite mündenden Luftansaugleitung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der leitringlose Propeller (1) saugseitig eine an die Saugkanten (5) der Propellerflügel (6) anschließende, einen sich propellerseitig ergebenden Unterdruck­ raum axial abschließende Scheibe (13) trägt und daß dieser Unterdruckraum mit der Luftansaugleitung (9) in einer Strömungsverbindung steht.

7. Rührwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die den Unterdruck­ raum axial abschließende Scheibe (13) als Ringscheibe ausgebildet ist und daß die Luftansaugleitung (9) in einer die Propellerwelle (2) umschließenden, gegen die Ring­ scheibe hin offenen Ringkammer (14) mündet, die unter Freilassung eines Lauf­ spaltes (16) an den sich zwischen der Ringscheibe und der Propellerwelle (2) erge­ benden Ringspalt (15) anschließt.

8. Rührwerk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Ringkammer (14) in den Ringspalt (15) eingreift.

9. Rührwerk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsver­ bindung zwischen der Luftansaugleitung (9) und dem Unterdruckraum vor der Scheibe (13) durch die Propellerwelle (2) verläuft.