Rührwerkspropeller

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft einen Rührwerkspropeller gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

[0002] In den verschiedenen Technikbereichen werden zur Umwälzung und zum Transport von Flüssigkeiten sowie zur Beibehaltung eines weitgehend homogenen Flüssigkeitsgemisches Rührwerke eingesetzt. Häufig findet dabei ein mehrflügeliger Rührwerkspropeller Verwendung, dessen Nabe in Wirkverbindung mit einer antreibenden Kraftmaschine steht.

[0003] Aus der DE-A- 22 40 011 ist ein aus Kunststoff bestehendes Lüfterrad bekannt. Dieses findet Verwendung bei Kraftfahrzeugen. Zur Vermeidung von Verformungen aufgrund von Wärmespannungen ist ein metallischer Nabenteil mit zusätzlichen Luftdüsen für Kühlzwecke ausgestattet. Der metallische Nabenboden ist topfförmig ausgebildet. Lediglich im Bereich der Seitenwand des Topfes ist Kunststoff aufgetragen, der eine zylindrische Nabe des beschaufelten Teiles bildet. Zwischen Schaufeln und Kunststoffnabe ist ein scharfkantiger Übergang, wodurch bei größeren Belastungen können die Schaufeln leicht abbrechen können.

[0004] Ein besonders gängiges Verfahren zur Umwälzung von Flüssigkeiten, in denen auch Feststoffteile enthalten sein können, besteht im Einsatz von sogenannten Tauchmotorrührwerken. Bei diesen Aggregaten ist ein antreibender Motor direkt mit einem Rührwerkspropeller verbunden und vollständig in die umzurührende Flüssigkeit eingetaucht. Die Rührwerkspropeller können hydraulisch sehr große Impulskräfte übertragen, wodurch es auch möglich ist, große Beckenvolumen, beispielsweise in der Klärtechnik, in ständiger Bewegung zu halten. Gleichzeitig können dabei die in dem Flüssigkeitsvolumen befindlichen Feststoffteilchen in der Schwebe gehalten werden und somit ein Absetzen derselben am Beckenboden verhindert werden. Bekannte Rührwerkspropeller (z.B. EP-A-0 148 140) weisen Durchmesser bis zu 3 m auf. Aus Fertigungsgründen werden derartige Propeller gewöhnlich in Verbundbauweise erstellt, wobei der Propellerflügel als Kunststoffteil ausgebildet ist. Eine metallische Propellernabe bzw. Propellerwelle leitet das notwendige große Antriebsdrehmoment mit Hilfe von Verstarkungselementen in die einzelnen Flügel.

[0005] Im Übergang zwischen dem Nabenteil und dem Flügel entstehen hohe Biegekräfte an den Flügelfüßen. Trotz der in diesem Bereich befindlichen Verstärkungselemente des Nabenteils kommt es immer wieder zu Brüchen der Propellerflügel. Der Erfindung liegt daher das Problem zugrunde, bei Rührwerkspropellern mit Kunststoffflügeln ein Brechen der Flügel und dadurch bedingte Nachteile zu verhindern.

[0006] Die Lösung dieses Problems ist im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 wiedergegeben.

[0007] Mittels dieser Lösung sind selbst die in Klärwerken Verwendung findenden, sehr großen und langsamläufigen Rührwerkspropeller um ein Vielfaches bruchunempfindlicher als die bisher bekannten Lösungen. Gerade bei diesen im Durchmesser sehr großen Rührwerkspropellern entstehen sehr hohe Drehmomente, wodurch eine starke elastische Verformung der Flügel erfolgt. Infolge des Verzichts auf Verstärkungselemente findet eine elastische Verformung des Flügels über eine gesamte Länge bis zum Übergang vom Flügelfuß in die Kunststoffnabe statt. Es ist das Verdienst der Erfinder, erkannt zu haben, daß durch in den Flügel eingebaute Verstärkungselemente, welche vorzugsweise als metallische Elemente ausgebildet waren, Spannungsspitzen im Übergangsbereich zwischen Metall und Kunststoff auftreten. Diese führten letztendlich immer wieder zum Bruch der Flügel. Durch den Verzicht auf derartige Einlagen werden unzulässige Spannungsspitzen im Bereich der Flügel verhindert. Wenn weiterhin gewährleistet wird, daß durch einen großflächigen Übergang vom Flügel in den Flügelfuß und dessen Nabensegment ein spannungsspitzenfreier Verlauf der Kraftlinien gegeben ist, kann die Lebensdauer des Flügels um ein Vielfaches verlängert werden.

[0008] Die Ausgestaltung des Anspruches 2, wonach die metallischen Nabenteile mit Durchtrittsöffnungen für den Kunststoff der Nabensegmente versehen sind, bedingt eine intensive und problemlose Kräfteübertragung in diesem Bereich. Das von der Welle des Antriebsmotors direkt oder über ein Getriebe in die Habe eingeleitete Antriebsdrehmoment wird direkt in den metallischen Nabenteil eingebracht. Da dieser in axialer Richtung länger ausgebildet ist als der daran befestigte Flügelfuß, kann durch die großflächige Umklammerung des metallischen Nabenteils durch das Kunststoffnabensegment eine spannungsspitzenfreie Übertragung des Drehmoments in den Kunststoff gewährleistet werden. Der weiterhin spannungsspitzenfrei konstruierte Übergang vom Nabensegment in den Flügelfuß und von dort in den eigentlichen Flügel ermöglicht einen weichen Kraftfluß ohne die Bauteile gefährdende Spannungsspitzen.

[0009] Die Ansprüche 3 bis 7 nennen vorteilhafte Ausgestaltungen der Nabenteile, die mit Hilfe der Zugehörigen Zeichnung näher beschrieben werden. Um eine großflächige Verbindung zwischen Kunststoff und Nabenteil zu begünstigen, sind die metallischen Nabenteile schwalbenschwanzförmig, T-förmig oder ähnlich großflächig ausgebildet. Ein metallisches Nabenteil kann auch mit mehreren, in radialer Richtung übereinander angeordneten schwalbenschwanzförmigen Halterungen versehen sein.

[0010] Es ist zwar ohne weiteres möglich, den Propeller so auszulegen, daß eine hohe Betriebsdauer bei den zu übertragenden großen Leistungen gewährleistet ist. Jedoch ist es kaum zu verhindern, daß ein derartiger Propeller durch im Fördermedium enthaltene unzulässige Feststoffanteile, wie beispielsweise Schwimmholz, Balken und dgl., gefährdet werden kann. Ein dadurch bedingter Flügelbruch ist normalerweise kaum zu verhindern. Mit der erfindungsgemäßen Ausgestaltung gemäß Anspruch 8 wird jedoch sichergestellt, daß ein durch Fremdeinwirkung brechender Flügel nicht in das Fördermedium fallen kann. Die in den Flügel im Bereich seiner Flügelein- und -austrittskanten eingearbeitete Schlinge verhindert zuverlässig ein Abfallen des Flügels von der Nabe. Die Schlinge, welche aus einem dünnen Kunststoff- oder Metallteil bestehen kann, verbindet bei einem Bruch des Flügels diesen immer noch mit der Nabe. Das abgebrochene Flügelteil wird somit nicht auf den Boden des Beckens absinken. Zusammen mit dem Rührwerk kann es aus dem Medium herausgehoben werden. Die Schlinge kann auch in einfacher Weise als Draht oder Seilelement ausgebildet sein.

[0011] Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigt die

Fig. 1

einen Querschnitt durch einen zweiflügeligen Rührwerkspropeller, die

Fig. 2

einen Längsschnitt durch die Nabe, und die

Fig. 3

eine Draufsicht.

[0012] Der hier gezeigte zweiflügelige Rührwerkspropeller (1) besteht aus zwei miteinander verschraubten Flügelteilen. Jedes Flügelteil weist einen Flügel (2), einen Flügelfuß (3) und ein Nabensegment (4) auf. Diese Teile bestehen alle aus dem gleichen Kunststoff. Innerhalb des großflächigen Nabensegmentes (4) befindet sich ein metallisches Nabenteil (5), welches mit Durchtrittsöffnungen (6) für den Kunststoff des Nabensegmentes (4) versehen ist. Eine Antriebswelle (7) leitet das notwendige Antriebsdrehmoment in den Flügel ein. Nutförmige Ausnehmungen (9) im Bereich der flanschartigen Ausbildung der metallischen Nabenteile dienen der besseren Kräfteübertragung zwischen Kunststoff und Metallteil.

[0013] Das metallische Nabenteil (5) ist hier als schalenförmiges Element ausgebildet, welches im Bereich des Flügels (2) glattflächig und ohne in den Flügel ragende Vorsprünge gestaltet ist. Damit wird das Entstehen von Spannungsspitzen im Übergang zwischen Nabe (4) und Flügel (2) und innerhalb des Flügels (2) wirkungsvoll verhindert. Die einander benachbart angeordneten metallischen Nabenteile (5) sind flanschartig ausgebildet und liegen kräfteübertragend aneinander. Übliche Fügemittel (8) verbinden die Nabensegmente (4) kräfteübertragend mit der Welle (7). Der in Fig. 1 gezeigte Schnitt entspricht dem in Fig. 2 eingezeichneten Schnittverlauf I-I, wahrend Fig. 2 dem Schnittverlauf II-II aus Fig. 1 entspricht. Das metallische Nabenteil (5) ist nahezu vollständig vom Kunststoff des Nabensegmentes (4) umhüllt. Lediglich im Anlagebereich mit der Welle (7) liegt Metall an Metall. Im metallischen Nabenteil (5) befinden sich mehrere, in axialer und radialer Richtung verteilt angeordnete Durchgangsbohrungen (6), welche eine innige Verbindung zwischen den Teilen gewährleisten. Entlang der Flügelkanten (10) ist in den Flügel (2) eine Schlinge (11) eingearbeitet, wobei die Schlingenenden (12) mit dem metallischen Nabenteil (5) verbunden sind. Sollte durch äußere Einwirkungen, wie z. B. Treibholz oder dgl., der Flügel (2) brechen, dann würde die Schlinge (11) ein Lösen des Flügels (2) vom Propeller (1) verhindern. Langwierige Suchen im Bereich des Beckenbodens können damit wirkungsvoll verhindert werden.

[0014] Die Fig. 3 zeigt eine Draufsicht auf ein Nabensegment (4). Bezogen auf die Drehachse (13) sind die Fügemittel (8) mit gleichem Abstand dazu sowie einander diagonal gegenüberliegend angeordnet. Aufgrund dieser Gestaltung ist es möglich, durch Verwendung zweier gleicher Flügel, die auf Umschlag montiert werden, einen zweiflügeligen Propeller zu bauen. Bei einer größeren Anzahl von Flügeln sind dementsprechend die Umschlingungswinkel der Nabensegmente kleiner ausgebildet. Dies stellt eine erhebliche Fertigungsvereinfachung dar, da mit nur einem Flügel ein mehrflügeliger Propeller zusammengebaut werden kann.

Ansprüche

1. Rührwerkspropeller mit zwei- oder mehr Flügeln (2) zum Einsatz in Flüssigkeiten, wobei die Flügel (2) gekrümmt sind, aus Kunststoff bestehen und an kräfteübertragenden metallischen Nabenteilen (5) angeordnet sind, ein Teil der metallischen Nabenteile (5) an einer Welle (7) anliegt, die Flügel (2) aus Kunststoff bestehende Flügelfüße (3) und Nabensegmente (4) aufweisen, innerhalb der Nabensegmente (4) metallische, schalenförmige Nabenteile (5) angeordnet sind und die den Flügeln (2) zugekehrten Seiten der schalenförmigen Nabenteile (5) ohne in die Flügelfüße (3) oder die Flügel (2) ragende Vorsprünge gestaltet sind, so daß die Übergänge zwischen den Flügeln (2), den Flügelfüßen (3) und den Nabensegmenten (4) spannungsspitzenfrei sind.

2. Rührwerkspropeller nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Nabenteile (5) mit Durchtrittsöffnungen (6) für den Kunststoff der Nabensegmente (4) versehen sind.

3. Rührwerkspropeller nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die konvexen Seiten der metallischen Nabenteile (5) den Flügeln (2) zugekehrt sind.

4. Rührwerkspropeller nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die metallischen Nabenteile (5) schwalbenschwanzförmig, T-förmig oder in ähnlicher Weise eine großflächige Verbindung zwischen Kunststoff und Nabenteil begünstigender Form ausgebildet sind.

5. Rührwerkspropeller nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die einander zugekehrten Seiten benachbart angeordneter metallischer Nabenteile (5) flanschartig ausgebildet und durch bekannte Fügemittel (8) miteinander verbindbar sind.

6. Rührwerkspropeller nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fügemittel (8) an den metallischen Nabenteilen (5) einander diagonal gegenüberliegend und mit gleichem Abstand zu einer zwischen ihnen gelegenen Drehachse (13) angeordnet sind.

7. Rührwerkspropeller nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das metallische Nabenteil (5) mit mehreren, in radialer Richtung übereinander angeordneten schwalbenschwanzförmigen Halterungen versehen ist.

8. Rührwerkspropeller nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß in den Flügeln (2) entlang-der Flügelkanten (10) eine Schlinge (11) eingearbeitet ist, wobei die Schlingenenden (12) mit dem metallischen Nabenteil (5) verbunden sind.

Claims

1. Propeller stirrer having two or more blades (2) for use in liquids, the blades (2) being curved, made of plastic, and arranged on force-transmitting metallic hub parts (5), one part of the metallic hub parts (5) resting against a shaft (7), the blades (2) having blade roots (3) made of plastic and hub segments (4), metallic, shell-shaped hub parts (5) being arranged within the hub segments (4), and the sides of the shell-shaped hub parts (5) facing the blades (2) being designed without projections protruding into the blade roots (3) or the blades (2), so that the transitions between the blades (2), the blade roots (3) and the hub segments (4) are free from stress peaks.

2. Propeller stirrer according to Claim 1, characterized in that the metallic hub parts (5) are provided with passage openings (6) for the plastic of the hub segments (4).

3. Propeller stirrer according to Claim 1 or 2, characterized in that the convex sides of the metallic hub parts (5) face the blades (2).

4. Propeller stirrer according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that the metallic hub parts (5) are designed to be dovetail-shaped, T-shaped, or shaped in a similar manner to favour a large-area connection between the plastic and the hub part.

5. Propeller stirrer according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the mutually facing sides of adjacently arranged metallic hub parts (5) are designed in a flange-like manner and can be connected to one another by known jointing means (8).

6. Propeller stirrer according to Claim 5, characterized in that the jointing means (8) are arranged on the metallic hub parts (5) located diagonally opposite one another and with equal spacing from a rotational axis (13) located between them.

7. Propeller stirrer according to at least one of Claims 1 to 6, characterized in that the metallic hub part (5) is provided with a plurality of dovetail-shaped holders arranged one above another in the radial direction.

8. Propeller stirrer according to at least one of Claims 1 to 7, characterized in that a loop (11) is recessed into the blades (2) along the blade edges (10), the ends (12) of the loop being connected to the metallic hub part (5).

Revendications

1. Hélice pour un agitateur avec deux ou plus de deux pales (2) à utiliser dans des liquides, dans laquelle les pales (2) sont courbes, sont constituées de matière plastique et sont disposées sur des pièces métalliques de moyeu (5) transmettant les efforts, une partie des pièces métalliques de moyeu (5) est posée sur un arbre (7), les pales (2) présentent des pieds de pale (3) et des segments de moyeu (4) constitués de matière plastique, des pièces métalliques de moyeu (5) en forme de coquilles sont disposées à l'intérieur des segments de moyeu (4) et les faces des pièces de moyeu (5) en forme de coquilles tournées vers les pales (2) sont réalisées sans saillies pénétrant dans les pieds de pale (3) ou dans les pales (2), de telle façon que les transitions entre les pales (2), les pieds de pale (3) et les segments de moyeu (4) soient libres de pointes de contraintes.

2. Hélice pour un agitateur suivant la revendication 1, caractérisée en ce que les pièces métalliques de moyeu (5) sont pourvues d'ouvertures de passage (6) pour la matière plastique des segments de moyeu (4).

3. Hélice pour un agitateur suivant la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que les faces convexes des pièces métalliques de moyeu (5) sont tournées vers les pales (2).

4. Hélice pour un agitateur suivant la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que les pièces métalliques de moyeu (5) sont en forme de queue d'aronde, de T ou ont une forme favorisant de façon analogue une liaison de grande surface entre la matière plastique et la pièce de moyeu.

5. Hélice pour un agitateur suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que les faces tournées l'une vers l'autre de pièces métalliques de moyeu (5) voisines l'une de l'autre sont en forme de brides et peuvent être assemblées l'une à l'autre par des moyens de jonction connus (8).

6. Hélice pour un agitateur suivant la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de jonction (8) sont disposés dans les pièces métalliques de moyeu (5) en se faisant face en diagonale l'un à l'autre et avec la même distance par rapport à un axe de rotation (13) situé entre eux.

7. Hélice pour un agitateur suivant au moins l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que la pièce métallique de moyeu (5) est pourvue de plusieurs supports en forme de queue d'aronde disposés l'un au-dessus de l'autre en direction radiale.

8. Hélice pour un agitateur suivant au moins l'une des revendications 1 à 7, caractérisée en ce qu'une boucle (11) est incorporée dans les pales (2) le long des arêtes (10) des pales, les extrémités (12) de la boucle étant assemblées à la pièce métallique de moyeu (5).

Zeichnung