DE4124408C2 - Vorrichtung zum Fördern, Zerkleinern und Mischen von Fördergut mit und ohne Feststoffgehalt - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fördern, Zer­ kleinern und Mischen von Fördergut mit und ohne Feststoff­ gehalt, mit einem Gehäuse und einem in dieses hineinragen­ den Wellenstumpf, einer letzterem gegenüberliegenden Ein­ trags- und mindestens einer im rechten Winkel zur Wellen­ stumpfachse verlaufenden Austragsöffnung, einem am Wellen­ stumpf befestigten, bis zur Eintragsöffnung reichenden Ro­ tor und einem zylindrischen Stator im Gehäuse, wobei der Rotor gezahnt ausgebildet ist und mit einer entsprechenden Zahnung an der Innenseite des Stator kämmt und wobei im Stator Öffnungen vorgesehen sind, durch welche das Gut hindurchgedrückt und zur Austragsöffnung gefördert wird, und wobei die zylindrische Statorwand, deren Zähne nach innen gerichtet sind, aus einzelnen Zahnstangen besteht, die nebeneinander stehen, die zumindest in einem vorbe­ stimmten Bereich einen vorbestimmten Spaltabstand vonein­ ander aufweisen und die an den jeweiligen Zylinderstirn­ seiten des Stators mittels zweier Fixierringe gehalten sind.

Die Vorrichtung gelangt insbesondere zum Einsatz in der Abwasserwirtschaft sowie in jedem Industriezweig, in dem in der Fließphase homogenisiert, dispergiert oder aufbe­ reitet werden muß. Weitere Anwendung ist das Gebiet der Mischvorgänge.

Aus der DE-OS 21 52 704 eine gattungsgemäße Vorrichtung bekannt, die ein zylinderförmiges Gehäuse aufweist. Der Mantel des Gehäuses ist zum einen Teil nicht perforiert ausgebildet und weist zum anderen Teil einzelne, in Axial­ richtung verlaufende Zahnstäbe auf. Hierbei ist die Zah­ nung mittels einer Nut-Feder-Verbindung an den Stäben festgelegt. An ihren gegenüberliegenden Endbereichen wer­ den die Zahnstangen mittels zweier Fixierringe miteinander verspannt. Um zwischen den Zahnstangen in Axialrichtung des Gehäuses verlaufenden Öffnungen für das Fördergut zu bilden, sind die Seitenbereiche der Zahnstangen mit einer Vielzahl von Abstandselementen versehen. Hierbei bestimmt die Größe der Abstandselemente die lichte Weite der Durch­ trittsöffnungen des Stators. Der innerhalb des Stators ro­ tierende Rotor kann mit einer Profilierung versehen sein, die im Betrieb mit den Zahnlücken der Zahnstangen kämmt. Nachteilig ist an der bekannten Vorrichtung, daß die an den Zahnstangen angeordneten Abstandselemente die Herstel­ lung der Zahnstangen komplizieren. Weiterhin sind die Ab­ standselemente dem Fördergut ausgesetzt, so daß an den Ab­ standselementen Verschleiß auftreten kann.

Aus der DE-PS 32 47 295 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der der Stator aus einer zylindrischen Trommel mit nach innen gerichteten Zähnen besteht, die mit den Zähnen des Rotors im Abstand kämmen. Das Innere dieser Statortrommel steht zur Eintragsöffnung über eine stirnseitige Öffnung und zur Austragsöffnung über im Bereich dieser Austrags­ öffnung vorgesehene Schlitze oder Bohrungen in der Zylin­ derwand des Stators in Strömungsverbindung. Innerhalb ei­ nes zylindrischen Gehäuses, das stirnseitig eine Ein­ trittsöffnung und mantelseitig eine Austragsöffnung auf­ weist, sind über Abstandshalter einzelne Ringe drehfest und zentriert gehalten. Hierbei sind zwei Typen von Ringen vorgesehen, die einen unterschiedlichen lichten Durchmes­ ser aufweisen. Ein Teil der Ringe weist in Umfangsrichtung versetzt angeordnete Vorsprünge auf, die sich radial nach innen erstrecken. Zwischen diesen Ringen kämmt der Rotor, der einzelne Lamellen aufweist, die einen mäanderförmig ausgebildeten Außenrand besitzen, welcher dem Profil der beabstandeten einzelnen Ringen entspricht.

Diese bekannte Vorrichtung hat den Nachteil, daß die Statortrommel als einteiliges Bauteil ausgebildet ist, wo­ bei die nach innen ragenden Zähne kostenaufwendig auf ei­ ner Drehmaschine hergestellt werden müssen. Anschließend ist an der vorbestimmten Stelle die Trommel mit Schlitzen oder Öffnungen zu versehen, damit das Fördergut im Bereich der Austragsöffnung aus dem Trommelinneren austreten kann.

Des weiteren ist von Nachteil, daß das zu fördernde Gut lediglich an der Stelle der Austragsöffnung durch die Statorzylinderwand hindurchtreten kann, so daß sich hier eine Engstelle für den Fördergutstrom ergibt.

Bei der DE-AS 14 03 857 sind ähnlich wie bei der zuvor ge­ würdigten DE-PS 32 47 295 eine Vielzahl von einzelnen Öff­ nungen in den Mantel des Stators eingebracht. Hierbei kön­ nen die Öffnungen unterschiedliche Querschnittsformen auf­ weisen. Die Innenseite der Statorwand weist eine in Axialrichtung verlaufende Zahnung auf. Der zylinderförmige Stator ist in einem Gehäuse angeordnet, wobei zwischen der Innenwand des Gehäuses und der Außenwand des Stators ein Austragsspalt vorgesehen ist. Hierbei erweitert sich der Austragsspalt in Umfangsrichtung zur Austragsöffnung.

Ausgehend von einer Vorrichtung der eingangs genannten Art liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, bei der der Stator einen Aufbau aufweist, bei dem die Abstandselemente zwischen den Zahnstangen nicht dem unmittelbaren Verschleiß ausgesetzt sind und eine An­ passung der Beabstandung der Zahnstangen an einzelne Ein­ satzfälle einfach erfolgen kann und außerdem die Vorrich­ tung kostengünstig herstellbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß die Fixierringe an ihrem kreisförmigen Außenumfang mit Flügeln ausgestat­ tet sind, deren Dicke in Umfangsrichtung im Abstand der Zahnstangen und somit die Spaltbreite zwischen den Zahn­ stangen festlegt.

Durch diese Maßnahmen können die beim Stand der Technik an den Zahnstangen vorgesehenen Abstandselemente entfallen. Die mit Flügeln ausgebildeten Fixierringe sind kostengün­ stig herstellbar. Ein wesentlicher weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, daß die als Abstandselemente dienenden Flügel nicht mehr dem un­ mittelbaren Verschleiß des Förderguts ausgesetzt sind. Da­ durch wird eine hohe Standzeit der Vorrichtung erzielt. Weiterhin ist die Anpassung an Einsatzfälle sehr einfach durchführbar, indem verschiedenartige Fixierringe verwen­ det werden.

Gemäß den genannten Merkmalen besteht der Statorzylinder nunmehr im wesentlichen aus zwei Fixierringen, die jeweils stirnseitig angeordnet sind, sowie aus einer Vielzahl von Zahnstangen, die herstellungsmäßig besonders einfach zu fer­ tigen sind.

Das aufwendige Handhaben eines kompletten Statorzylinders in einer Drehmaschine bzw. auf einer Fräsmaschine entfällt. Darüberhinaus besteht der Vorteil, daß die Fixierringe als Gußteil ebenfalls zur Kostensenkung beitragen.

Vorteilhafterweise sind die Fixierringe an ihrem kreisförmi­ gen Außenumfang mit Flügeln ausgestattet, deren Dicke in Um­ fangsrichtung den Abstand der Zahnstangen und somit die Spaltenbreite zwischen den Zahnstangen festlegt. Durch diese Maßnahme entfällt die kostenaufwendige spanabhebende Bear­ beitung zum Erzeugen von Durchtrittsöffnungen für das zer­ kleinerte bzw. zu zerkleinernde Fördergut.

Vorteilhaft kann es bei bestimmten Ausführungsformen der Vorrichtung sein, daß die Flügel am Fixierring nur über einen Teil des Umfangs des Fixierrings vorgesehen und die Zahnstangen im übrigen Umfangsbereich ohne Spalt neben­ einander angeordnet sind.

Durch den höheren Wirkungsgrad ist der Energieaufwand im Vergleich zu üblichen Aggregaten bei besserer Qualität des Bearbeitungsergebnisses wesentlich geringer.

Günstig kann es auch sein, die Zahnstangen als Zweicomponen­ tenteil auszubilden, wobei der Zahnteil der Zahnstange aus einem Material bestehen kann, das dem späteren Einsatzgebiet der Vorrichtung angepaßt ist. Dieser Zahnteil kann am Trä­ gerteil verlötet oder verschraubt sein.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, den Wir­ kungsgrad der Vorrichtung zu erhöhen. Diese Aufgabe wird er­ findungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der Statoraußen­ wand und der Gehäuseinnenwand ein Austragsspalt ausgebildet ist. Dieses Merkmal bewirkt, daß das zu zerkleinernde und zu fördernde Gut über die gesamte Statorwand zerkleinert wird und austreten kann und hinter der Statorwand zur Aus­ tragsöffnung fließt.

Eine besonders vorteilhafte Maßnahme kann darin gesehen wer­ den, daß das Gehäuse im Querschnitt schneckenförmig ausge­ bildet ist, wobei sich der Austragsspalt zwischen dem Stato­ raußenumfang und der Gehäuseinnenwand in Umfangsrichtung zur Austragsöffnung hin kontinuierlich erweitert.

Bei den Ausführungsformen mit Austragsspalt zwischen Gehäus­ einnenwand und Gehäuseaußenumfang ist es günstig, daß sämt­ liche Zahnstangen des Stators einen Spalt zur Nachbarzahn­ stange aufweisen.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung, die zur Kostenredu­ zierung beiträgt, kann darin gesehen werden, daß die Verzah­ nung des Rotors als auswechselbares Zahnteil ausgebildet ist.

Eine besonders vorteilhafte Maßnahme ist darin zu sehen, daß der Spalt zwischen den Zahnstangen des Stators und der Spaltabstand zwischen den Zähnen des Stators und des vorbei­ streichenden Rotors gleich ist. Auf diese Weise wird der Zerkleinerungseffekt nicht nur zwischen den einander vorbei­ streichenden Zähnen, sondern ebenfalls durch das Hindurch­ treten des Förderguts durch den Spalt zwischen den Zahnstan­ gen hindurch bewirkt, wodurch die Qualität der Zerkleinerung sowie der Wirkungsgrad wesentlich erhöht werden.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Axialschnitt durch eine komplett zusammenge­ baute Vorrichtung mit schräg stehender Rotor­ scheibe und Zahnstangenstator.

Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Teils eines aus Zahnstangen bestehenden Stators mit Fixier­ ring,

Fig. 3 ein Zahnteil eines Rotors,

Fig. 4a ein Querschnitt durch eine Vorrichtung mit konstan­ tem umlaufenden Austragsspalt,

Fig. 4b eine alternative Ausbildung mit schneckenförmig oder spiralförmigem Gehäuse und sich kontinuier­ lich erweiterndem Austragsspalt,

Fig. 5 eine Teilschnittansicht zur Befestigung eines Zahn­ teils an einem Rotorflügel, und

Fig. 6 eine perspektivische Darstellung eines Rotors mit daran angeordneten Zahnteilen.

In Fig. 1 ist eine Schnittdarstellung einer Vorrichtung zum Fördern, Zerkleinern und Mischen von Fördergut mit und ohne Feststoffgehalt, wie sie in der Abwassertechnik üblich ist. Die Vorrichtung weist ein Gehäuse 2 auf mit einem in dieses hineinrangenden Wellenstumpf 3, an dem ein Rotor 7 drehfest angebracht ist. Das Gehäuse 2 ist stirnseitig mit einer Ein­ tragsöffnung 4 und im rechten Winkel zur Wellenachse 5 mit einer Austragsöffnung 6 ausgestattet. Die Austragsöffnung 6 kann dabei mit ihrer Achse die Wellenachse schneiden oder in geeigneter Weise tangential an einen geeigneten Umkreis­ durchmesser so gelegen sein, daß ein günstiges Strömungsver­ halten erzielt wird.

In dem Gehäuse ist ein zylindrischer Stator 8 aufgenommen, in welchem der auf dem Wellenstumpf 3 befestigte Rotor dreht. Der zylindrisch ausgebildete Stator 8 weist eine ringförmig verlaufende Zahnung 9 auf, die mit entsprechend an dem Rotor 7 ausgebildeten Zähnen kämmt.

In der in Fig. 1 dargestellten Ausführungsform besteht der Rotor aus einer schräg stehenden Scheibe, wie sie im Stand der Technik bekannt ist. Wegen der schrägen Anordnung führt die Scheibe Taumelbewegungen in axialer Richtung aus, mit dem Ergebnis, daß eine Pumpwirkung aufgrund der Zentrifugal­ beschleunigung des Förderguts bewirkt wird.

Der Stator 8 besteht aus einzelnen Zahnstangen 13, die je­ weils an den zylindrischen Enden des Stators von zwei Fi­ xierringen 15 gehalten sind. Die Fixierringe 15 weisen an ihrem Außenumfang je nach Einsatz über den gesamten Außenum­ fang oder lediglich über einen Teilbereich Flügel 16 auf (vergl. Fig. 2), die durch ihre Materialdicke den Spaltab­ stand 17 zwischen den Zahnstangen 13 festlegen.

In Fig. 4a ist zwischen der Außenwand 21 des zylindrischen Stators 8 und der Innenwand 22 des Gehäuses 2 ein Aus­ tragsspalt 20 vorgesehen, der über den gesamten Umfang hin­ weg eine gleichbleibende Breite besitzt.

Bei den Ausführungsbeispielen gem. Fig. 4b hingegen ist das Gehäuse zur Wellenachse 5 exzentrisch versetzt oder sich schneckenförmig erweiternd ausgebildet, so daß sich der Aus­ tragsspalt über den Umfang hinweg kontinuierlich erweitert und das Fördergut leichter über den gesamten Statorumfang zum Austragsspalt und zur Austragsöffnung 6 fließen kann.

Bei beiden Ausführungsformen sind die Zahnstangen des zylin­ drischen Stators 8 über den gesamten Umfang hinweg mit einem Spaltabstand zur benachbarten Zahnstange an den Fixierringen 15 festgelegt, so daß das zu fördernde und zu zerkleinernde Gut über die gesamte Zylinderumfangsfläche austreten kann und somit nur einen äußerst geringen Strömungswiderstand bietet.

In Fig. 6 ist ein dreiflügliger Rotor widergegeben, dessen Zahnung als separates Zahnteil 23 ausgebildet ist. Das Zahn­ teil 23, in Fig. 3 in Einzeldarstellung weist in dem rotor­ zugekehrten Bereich eine Vorrichtung zum Festlegen des Zahn­ teils am eigentlichen Rotor auf. Diese Vorrichtung besteht beim dargestellten Ausführungsbeispiel aus einer vorsprin­ genden Lasche 24, die in eine entsprechende Ausfräsung im Rotor einsetzbar und dort festschraubbar ist.

Für bestimmte Anwendungsfälle kann dieses Zahnteil ebenso wie die Zahnstangen 13 zweiteilig ausgeführt sein, wobei der eigentliche Zahnbereich 18 aus einem härtbaren oder gehärte­ tem Material besteht, der eigentliche Trägerbereich (19) aus einem einfachen, der Funktion angepaßten Gußstahl.

In Fig. 5 ist eine weitere Befestigungsart für das Zahnteil an dem Rotor im Schnitt dargestellt, wobei das Festlegen entweder über eine Lötverbindung oder mittels einer stirn­ seitigen Verschraubung festgelegt. Die Ausbildung des Sta­ torzylinders in Form von im Abstand nebeneinander stehenden Zahnstangen ermöglicht es, den Spalt 28 zwischen den Zähnen des Stators und den Zähnen des Rotors besonders eng zu ge­ stalten, wobei sich ein Abstandsmaß als besonders vorteil­ haft herausgestellt hat, das dem Abstandsmaß der Zahnstangen untereinander entspricht.

Bei besonderen Ausführungsformen kann es jedoch günstig sein, den Zwischenraum zwischen den Rotorzähnen und den zu­ geordneten Zähnen des Stators geringer zu halten als der Ab­ stand der Zahnstangen untereinander. Andererseits kann es günstig sein, bei einem Fördergut, das mit besonders hohem Anteil an Feststoffen versetzt ist, den Abstand zwischen den Zähnen des Rotors und dem Stator größer zu gestalten, als der Spaltabstand zwischen den Zahnstangen.

Claims (12)

1. Vorrichtung zum Fördern, Zerkleinern und Mischen von Fördergut mit und ohne Feststoffgehalt, mit einem Ge­ häuse (2) und einem in dieses hineinragenden Wellen­ stumpf (3), einer letzterem gegenüberliegenden Ein­ trags (4) und mindestens einer im rechten Winkel zur Wellenstumpfachse (5) verlaufenden Austragsöffnung (6), einem am Wellenstumpf befestigten, bis zur Eintragsöff­ nung reichenden Rotor (7) und einem zylindrischen Sta­ tor (8) im Gehäuse, wobei der Rotor gezahnt ausgebildet ist und mit einer entsprechenden Zahnung (9) an der In­ nenseite des Stator kämmt und wobei im Stator Öffnungen (10) vorgesehen sind, durch welche das Gut hindurchge­ drückt und zur Austragsöffnung gefördert wird, und wo­ bei die zylindrische Statorwand (11), deren Zähne (12) nach innen gerichtet sind, aus einzelnen Zahnstangen (13) besteht, die nebeneinander stehen, die zumindest in einem vorbestimmten Bereich einen vorbestimmten Spaltabstand (17) voneinander aufweisen und die an den jeweiligen Zylinderstirnseiten (14) des Stators (8) mittels zweier Fixierringe (15) gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Fixierringe (15) an ihrem kreisförmigen Außenumfang mit Flügeln (16) ausgestattet sind, deren Dicke in Umfangsrichtung den Abstand der Zahnstangen (13) und somit die Spaltbreite (17) zwi­ schen den Zahnstangen festlegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (16) am Fixierring (15) nur über einen Teil des Umfangs des Fixierrings vorgesehen sind und die Zahnstangen (13) im übrigen Umfangsbereich ohne Spalt nebeneinander angeordnet sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Zahnstange (13) als Zweikom­ ponententeil ausgebildet ist, wobei das Material des Zahnteils (18) entsprechend den Einsatzbedingungen be­ sonders ausgewählt ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnteil (18) mit dem Trägerteil (19) verlötet ist.

5. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zahnteil mit dem Trä­ gerteil verschraubt ist.

6. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Sta­ toraußenwand (21) und der Gehäuseinnenwand (22) ein Austragsspalt (20) ausgebildet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Austragsspalt (20) zwischen dem Statoraußenum­ fang (21) und der Gehäuseinnenwand (22) in Umfangsrich­ tung zur Austragsöffnung (6) hin kontinuierlich erwei­ tert.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß sämtliche Zahnstangen (13) des Stators (8) einen Spaltabstand (17) zur Nachbarzahnstange auf­ weisen.

9. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzahnung des Rotors (7) als auswechselbares Zahnteil (23) ausgebildet ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Zahnteil (23) des Rotors (7) mit einer oder mehreren Befestigungsvorrichtungen (24) ausgebildet ist, die eine örtliche Festlegung des Zahnteils (23) in Bezug auf den übrigen Rotorteil ermöglichen.

11. Vorrichtung nach den Ansprüchen 9 und 10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das auswechselbare Zahnteil (23) am Rotor (7) festgeschraubt ist.

12. Vorrichtung nach mindestens einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (28) zwischen den Zahnstangen (13) des Stators (8) und der Spaltabstand (17) zwischen den Zähnen des Stators (8) und des vorbeistreichenden Rotors (7) gleich ist.