DE9102832U1 - Rührwerk - Google Patents

Description

Rührwerk

Die Neuerung betrifft ein Rührwerk für Gülle und Klärwässer, bestehend aus einem elektrischen Tauchmotor, einem am Motorgehäuse befestigten Vorbaugehäuse und einer an der Motorwelle befestigten Rührschnecke, deren hinterer Teil in das Vorbaugehäuse hineinragt und deren vorderer Teil sich im Durchmesser zum freien Ende hin bis wenigstens nahe an das Ende heran stetig vergrößert.

Ein solches Rührwerk ist aus der DE 39 21 464 Al bekannt. Das Vorbaugehäuse dient dazu, Luft in die Gülle einzusaugen. Dazu ist an das Vorbaugehäuse eine Luftzuleitung angeschlossen. Das Vorbaugehäuse besitzt einen nach oben ragenden Fortsatz, durch den die Luft einem umfangsmäßig begrenzten Bereich der Rührschnecke zugeführt wird. Das Rührwerk hat sich in der Vergangenheit bewährt, jedoch hat sich gezeigt, daß es hinsichtlich der Strömungsverhältnisse noch verbesserungsfähig ist.

Rührwerke dieser Art haben zwei Aufgaben, die gleichzeitig erfüllt werden müssen. Zum einen muß die Rührschnecke eine hohe Schubwirkung haben, um in einem großen Güllebehälter oder Klärbecken die Gülle bzw. das Klärwasser auch an den vom Rührwerk entfernt liegenden Stellen in Bewegung zu setzen und zwar möglichst bald nach Beginn der Rührperiode, weil solche Rührwerke nur periodisch betrieben werden. Zum anderen muß

das Rührwerk in der Lage sein, auch in Tiefen von etwa 4 m noch genügend Luft in die Gülle einarbeiten zu können. Für den Schub der Gülle im Güllebehälter ist im wesentlichen der freiliegende Teil der Rührschnecke verantwortlich. Vergrößert man den Durchmesser dieses vorderen Schneckenteils, so steigt die erforderliche Antriebsleistung und es müßte eine größere Motortype gewählt werden. Der Durchmesser des Motorgehäuses ist aber bei allen bekannten Rührwerken erheblich größer als der größte Rührschneckendurchmesser. Da der Zustrom der Gülle zur Schnecke am Motorgehäuse vorbeiführt, behindert dieses die Zuströmung. Die Folge sind Strömungsverluste, die durch erhöhte Antriebsleistung ausgeglichen werden müssen.

Aus der DE 36 21 903 C2 sind zwei Rührwerkstypen bekannt, deren einer eine Rührschnecke an der Motorwelle und deren andere: einen Propeller zeigt. Bei einem Propeller is„t der Außendurchmesser wesentlich größer als der Durchmesser des Motorgehäuses, sodaß hier eine wenig behinderte Strömung der Gülle stattfinden kann. Die andere Ausführung zeigt den bekannten Stand der Technik, daß die Schnecke von dem hinter ihr liegenden Gehäuseteil abgedeckt ist, sodaß die Zuströmung zur Schnecke einen starken Radialanteil aufweist. Um jedoch mit geringstmöglicher Antriebsleistung den bestmöglichen Schub in Axialrichtung zu erreichen, müßten die Radialkomponenten der Zuströmbewegung möglichst gering sein.

Aufgabe der Erfindung ist es, das Rührwerk der eingangs ge-

nannten Art so zu gestalten, daß eine möglichst strömungsgünstige Bauform erreicht wird, sodaß insbesondere das Motorgehäuse mit geringen Strömungsverlusten umströmt werden kann und die Zuströmung möglichst verlustfrei die Rührschnecke erreicht und durch diese axial beschleunigt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Rührwerk eine gestreckte Bauform mit einem Streckungsverhältnis von Gesamtlänge zum Größtdurchmesser von mindestens 3,5 aufweist und daß das Verhältnis von Größtdurchmesser der Rührschnecke zum Größtdurchmesser des Vorbaugehäuses mindestens 0,8 beträgt.

Nach dem Stand der Technik liegt das Streckungsverhältnis eines gattungsgemäßen Rührwerkes etwa bei 2,5 und das Verhältnis der Größtdurchmesser von Rührschnecke und Vorbaugehäuse liegt zwischen 0,55 bis etwa 0,60. Erfindungsgemäß sollte die-' ses letztere Verhältnis möglichst den Wert 1 erreichen. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird auch das Streckungsverhältnis auf einen Wert über 4,0 gebracht.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß sich sowohl das Motorgehäuse als auch die Schnecke strecken läßt, mit dem Ziel den Durchmesser des Motorgehäuses möglichst gering zu halten, den Schneckendurchmesser jedoch soweit zu vergrößern, daß eine strömungsgünstige und daher verlustarme Zuströmung

zur Schnecke erreicht wird. Der Größtdurchmesser des Vorbaugehäuses ist höchstens gleich dem Größtdurchmesser des Motorgehäuses. Bei den bekannten Ausführungen wird dieser Größtdurchmesser durch das Befestigungsflanschpaar zwischen Motorgehäuse und Vorbaugehäuse bestimmt. Bei der vorliegenden Erfindung fehlt ein solcher Flansch mindestens am Motorgehäuse Dank der erfindungsgemäßen großen Streckungszahl gelangt der für die Strömung verantworliche Vorderteil der Schnecke in einen größeren Abstand vom Motorgehäuse als dies bisher der Fall war. Die Strömung kann also mit einer geringeren Radialneigung an den vor dem Vorsatzgehäuse liegenden Schneckenteil herangeführt werden. Da weiterhin der Durchmesser am vorderen Schneckenende relativ zum Durchmesser des Motorge_ häuses vergrößert wurde findet eine wesentlich verlustärmere Zuströmung der Gülle zur Schnecke statt. Der Erfolg ist eine Erhöhung der Rührweite. Dadurch kann die Gülle auch in einem großen Güllebecken mit vergleichsweise geringer Antriebsleistung schnell in Bewegung gebracht und gehalten werden. Verschiedene Weiterbildungen liegen im Rahmen der Erfindung. Einmal ist vorgesehen, daß das Vorbaugehäuse, das wie beim Stand der Technik einen sich nach vorn konisch verjüngenden Hinterabschnitt und einen sich nach vorn konisch erweiternden Vorderabschnitt aufweist, so gestaltet ist, daß der Konizitätswinkel des Hinterabschnittes kleiner oder höchstens etwa gleich demjenigen des Vorderabschnittes ist. Weiterhin ist

vorgesehen, daß der Größtdurchmesser der Rührschnecke größer als der größte Durchmesser des konischen Hinterabschnittes des Vorbaugehäuses mindestens jedoch etwa gleich diesem ist.

Ein wichtiges Merkmal ist nun darin zu sehen, daß der mit Schneckengängen besetzte Teil der Rührschnecke mindestens etwa zur Hälfte in das Vorbaugehäuse eintaucht. Vorzugsweise ist der durch das Vorbaugehäuse abgedeckte Schneckenbereich größer als der freie Bereich. Diese Gestaltung führt einmal zu dem schon angesprochenen Vorteil, daß der Abstand des Schneckenvorderendes vom Motorgehäuse vergrößert wird, um den Neigungswinkel der Strömungspfade der Zuströmung zu verringern. Zum anderen wird durch die Abdeckung der hinteren Hälfte der Schnecke in Verbindung mit dem Merkmal, daß in diesem Bereich die Steigung der Schnecke im wesentlich konstant ist, erreicht, daß dieser Teil der Schnecke nur eine geringe Antriebsleistung benötigt, sodaß die Gesamtantriebsleistung trotz langer Schneckenausbildung und des relativ großen Durchmessers am äußeren Schneckenende gering bleibt. Schließlich hat die lange Überdeckung des hinteren Schneckenteils eine erheblich verbesserte Luftsaugwirkung zur Folge und zwar insbesondere in größeren Rührtiefen.

Weitere neue Gestaltungsformen sind dadurch gekennzeichnet, daß der Größtdurchmesser der Rührschnecke größer ist als der größte Durchmesser des konischen Hinterabschnittes des Vorbaugehäu-

ses und daß die in das Vorbaugehäuse eintauchende Länge des mit Schneckengängen besetzten Teils der Schnecke mindestens 80% des größten Durchmessers des Vorbaugehäuses und damit des Motorgehäuses ausmacht. Vorteilhaft ist ebenfalls, wenn der größte Durchmesser des sich nach vorn konisch erweiternden Vorderteils des Vorbaugehäuses mindestens etwa 60% des größten Durchmessers des Vorbaugehäuses beträgt.

Um eine möglichst strömungsgünstige Bauform für das Motorgehäuse zu erreichen, ist vorteilhafterweise vorgesehen, daß das Motorgehäuse ein zylindrisches Vorderteil und ein im Durchmesser gleiches zylindrisches Hinterteil aufweist und daß sich das dazwischenliegende Mittelteil radial nicht über die Kontur des Vorder-oder Hinterteils hinauserstreckt. Im Mittelteil des Motorgehäuses sind vorzugsweise Längsrippen angeordnet. Im Gegensatz zum Stand der Technik haben diese Rippen aber einen wesentlich größeren Abstand und zwar beträgt der Umfangsabstand der Rippelmittellinien mindestens etwa 60°, vorzugsweise 90°. Diese Rippen sind keilförmig ausgebildet und haben im Vergleich zum Stand der Technik nur eine geringe Höhe. Zwischen den Rippen werden breitflächige rippenfreie, glatte Mantelflächenabschnitte gebildet, die gegenüber den Vorder-und Hinterteilen des Motorgehäuses auf entsprechend kleinerem Durchmesser liegen. Diese Ausgestaltung des Mantels des Motorgehäuses trägt ebenfalls zur Verjüngung' der Strömungsverluste

bei. Engstehende schmale Radialrippen werden vermieden. Es können sich keine, in der Gülle enthaltene Feststoffe zwischen den Rippen festsetzen. Die verlustarme Umströmung des Motorgehäuses bleibt also auch bei feststoffhaltiger Gülle erhalten. Darüberhinaus wird auch der Kühleffekt mangels Anlagerung von Feststoffen nicht reduziert.

Wie beim Stand der Technik sieht auch die Erfindung auf dem konischen Hinterteil des Vorbaugehäuses einen hohlen Fortsatz vor, der nach oben ragt, um den Luftzufuhrschlauch anzuschließen. Erfindungsgemäß wird dieser Fortsatz nun zur Aufhängung des Rührwerks genutzt und zwar mittels einer schrägen Haltestrebe, die vorn eine Gabel aufweist, welche den Fortsatz beidseitig umgreift und an diesem befestigt ist. Der Fortsatz hat ein Anschlußstück für den Luftzufuhrschlauch und die Achse des Anschlußstückes liegt vorzugsweise parallel zu dieser Haltestrebe, sodaß der Zufuhrschlauch längs der Oberkante der Haltestrebe geführt werden kann. Auch diese Gestaltung verringert die Strömungsverluste auf der Zuströmseite des Rührwerks.

Anhand der Zeichnung, die ein Ausführungsbeispiel darstellt, sei die Erfindung näher beschrieben.

Es zeigt

FIG. 1 eine schematische Seitenansicht des neuen Rührwerks und

FIG. 2 eine Vorderansicht auf das Vorbaugehäuse des Rührwerks gemäß FIG. 1.

Das Rührwerk 10 besteht aus einem Elektrotauchmotor, dessen Gehäuse mit 12 bezeichnet ist, einem Vorbaugehäuse 14, das stirnseitig an das Motorgehäuse 12 angeschraubt ist und einer Schnecke 16, die koaxial mit der nicht dargestellten Motorwelle verbunden ist. Vom Vorbaugehäuse 14 erstreckt sich ein schmaler hohler Fortsatz 18 nach oben, der dachförmig ausgebildet ist und an seiner hinteren Dachfläche ein Anschlußstück 20 für einen nicht dargestellten Luftansaugschlauch aufweist. Eine Haltestrebe 22 ist oben an einem Schlitten 24 für das Rührwerk 10 angebracht. Das untere Ende der schrägverlaufenden Haltestrebe 22 weist eine Gabel 26 auf, die den Fortsatz 18 beidseitig umgreift und am Fortsatz angeschraubt ist. Die Achse 28 des Anschlußstückes 20 liegt parallel zur Haltestrebe 22.

Das Motorgehäuse 12 hat einen vorderen glatten zylindrischen Teil 30 und einen im Durchmesser gleichgroßen hinteren glatten zylindrischen Abschnitt 32. Der dazwischenliegende Mittelabschnitt 34 ragt nach außen über die Kontur des Vorderabschnitts 30 bzw. Hinterabschnitt 32 nicht hinaus. Er besteht vielmehr aus vier breitflächigen glatten Mantelabschnitten 36, die jeweils durch Längsrippen 38 voneinander getrennt sind. Die Mantelflächenabschnitte 36 liegen auf einem Durchmesser,

der etwa um die doppelte Höhe der Rippen 38 kleiner als der Durchmesser der vorderen und hinteren Motorgehäuseabschnitte 30, 32 ist. Wesentlich ist, daß die Rippen nicht über den Durchmesser dieser Vorder- und Hinterabschnitte 30, 32 radial nach außen vorstehen. Es sind vier Rippen vorgesehen und diese haben ebenfalls glatte Seitenflächen. Feststoffe in der Gülle können sich also beim Umströmen des Motorgehäuses 12 nicht mehr anlagern und dadurch den Strömungswiderstand erhöhen und die Kühlung herabsetzen.

Das Vorbaugehäuse 14 setzt sich aus einem nach vorn konisch verjüngten Hinterabschnitt 40 einem sich daran vorn anschließenden kurzen zylindrischen Abschnitt 42 und einen sich nach vorn konisch erweiternden Vorderabschnitt 44 zusammen. Der konische Verjüngungsabschnitt 40 hat eine erhebliche axiale Länge, die größer ist als die axialen Längen der beiden anderen Abschnitte 42, 44 zusammen. Insgesamt umschließt das Vorbaugehäuse 14 mehr als die Hälfte der gesamten, mit Schneckengängen besetzten-Schneckenlänge. Der größte Durchmesser des konischen Hinterabschnittes 40 des Vorbaugehäuses 14 ist etwas kleiner als der sich daran anschließende nach hinten weisende Befestigungsbund 46 des Vorbaugehäuses 14, dessen Außendurchmesser exakt gleich dem Außendurchmesser des Motorgehäuses 12 ist. Die dadurch gebildete Stufe wird in Kauf genommen, um Anlageflächen für die Befestigungsschrauben zu schaffen. Eine strömungstechnisch überlegenere Lösung besteht darin, die konische Außen-

wand des Hinterteils 40 bis auf den Durchmesser des Motorgehäuses 12 laufen zu lassen und für die Befestigungsschrauben entsprechende Axialnuten vorzusehen. Der Anschluß des -Vorbaugehäuses 14 an das Motorgehäuse 12 würde dann stufenfrei erfolgen .

Die Schnecke 16 hat einen hinteren Teil 48. In diesem Schneckenteil haben die Schneckengänge einen konstanten Durchmesser und eine konstante Steigung. Dieser Schneckenteil reicht über die axiale Länge des konischen Hinterteils 40 des Vorbaugehäuses 14. An dieses Schneckenhinterteil 48 schließt sich ein Schneckenmittelteil 50 an, dessen axiale Länge gleich den zylindrischen Abschnitt 42 des Vorbaugehäuses 14 ist. In diesem Mittelteil bleibt zwar der Durchmesser der Schnecke konstant und stimmt mit demjenigen des Schneckenhinterteils 48 überein, jedoch erhöht sich die Steigung. Das Schneckenvorderteil 52 beginnt am Anfang des sich konisch erweiternden Abschnittes 44 des Vorbaugehäuses 14. In diesem Bereich nehmen sowohl die Steigung als auch der Durchmesser der Schnecke zu. Der Schneckendurchmesser vergrößert sich nach vorn rasch. Der größte Schneckendurchmesser liegt am oder kurz vor dem Vorderende der Schnecke 16. Dieser größte Schneckendurchmesser ist etwa gleich dem größten Durchmesser des Motorgehäuses 12 und/oder des Vorbaugehäuses 14.

FIG. 1 läßt die extrem gestreckte Bauform des neuen Rührwerks gut erkennen. Das Streckungsverhältnis - als Verhältnis der

Gesamtlänge von Vorderkante Schnecke bis Hinterkante Motorgehäuse zu dem Durchmesser des Motorgehäuses bzw. Befestigungsbundes 46 des Vorbaugehäuses 14 definiert - hat im Ausführungsbeispiel einen Wert von 4,4.

Da es für die Aufgabenlösung dieser Erfindung weniger auf die Luftzuführung ankommt, sei über die Innengestaltung des Vorbaugehäuses nur noch gesagt, daß der Innendurchmesser des Vorbaugehäuses in den Hinter- und Mittelabschnitten 40, 42 konstant und gleich dem Außendurchmesser der Schnecke 16 in diesem Bereich ist zuzüglich eines gerade ausreichenden Laufspiels.

Claims (14)

SCHUTZANSPRÜCHE

1. Rührwerk für Gülle und Klärwässer bestehend aus einem elektrischen Tauchmotor, einem am Motorgehäuse befestigten Vorbaugehäuse und einer an der Motorwelle befestigten Rührschnecke, deren hinterer Teil in das Vorbaugehäuse hineinragt und deren vorderer Teil sich im Durchmesser zum freien Ende hin bis wenigstens nahe an das Ende heran stetig vergrößert, dadurch gekennzeichnet, daß das Rührwerk (10) eine gestreckte Bauform mit einem Streckungsverhältnis von Gesamtlänge zum Großtdurchmesser von mindestens 3,5 aufweist und daß das Verhältnis von Großtdurchmesser der Rührschnecke (16) zum Großtdurchmesser des Vorbaugehäuses

(14) oder des Motorgehäuses (12) mindestens 0,8 beträgt.

2. Rührwerk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Streckungsverhältnis den Wert 4 übersteigt.

3. Rührwerk nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis der Großtdurchmesser von Rührschnecke (16) und Vorbaugehäuse (14) etwa den Wert 1 hat.

4. Rührwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn-

zeichnet, daß das Motorgehäuse (12) ein zylindrisches Vorderteil (30) und ein im Durchmesser gleichgroßes zylindrisches Hinterteil (32) aufweist und daß sich das dazwischenliegende Mittelteil (34) radial nicht über die Kontur des Vorder- bzw. Hinterteils (30, 32) hinauserstreckt.

5. Rührwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß im Mittelteil (34) das Motorgehäuse (12) Längsrippen (38) angeordnet sind, deren Rippenmittellinien in einem Umfangsabstand von mindestens 60°, vorzugsweise 90° angeordnet sind.

6. Rührwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelteil (34) des Motorgehäuses (12) mehrere breitflächige, rippenfreie, glatte Mantelflächenabschnitte (36) aufweist, die gegenüber den Vorder- und Hinterteilen (30, 32) des Motorgehäuses (12) auf kleinerem Durchmesser liegen.

7. Rührwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Vorbaugehäuse (14) einen sich nach vorn konisch verjüngenden Hinterabschnitt (40) und einen sich nach vorn konisch erweiternden Vorderabschnitt (44) aufweist und daß der Konizitätswinkel des Hinterabschnittes

(40) kleiner oder höchstens etwa gleich demjenigen des Vorderabschnittes (44) ist.

8. Rührwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Großtdurchmesser der Rührschnecke (16) größer ist als der größte Durchmesser des konischen Hinterabschnittes (40) des Vorbaugehäuses (14).

9. Rührwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Schneckengängen besetzte Teil der Rührschnecke (16) mindestens etwa zur Hälfte in das Vorbaugehäuse (14) eintaucht.

10. Rührwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die in das Vorbaugehäuse (14) eintauchende Länge des mit Schneckengängen besetzten Teils der Rührschnecke (16) mindestens etwa 80% des größten Durchmessers des Vorbaugehäuses (14) ausmacht.

11. Rührwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der größte Durchmesser des sich nach vorn konisch erweiternden Vorderteils (44) des Vorbaugehäuses (14) mindestens etwa 60% des größten Durchmessers des Vorbaugehäuses (14) beträgt.

12. Rührwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorgehäuse (12) an seinem Vorderende flanschfrei ausgebildet ist und absatzlos in einen Bund

(46) des Vorbaugehäuses (14) übergeht.

13. Rührwerk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß sich vom konischen Hinterteil (40) des Vorbaugehäuses ein hohler Fortsatz (18) nach oben erstreckt und daß eine schräge Haltestrebe (22) am Ende eine Gabel (26) aufweist, die den Fortsatz (18) beidseitig umgreift und an diesem befestigt ist.

14. Rührwerk nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlußstück (20) am Fortsatz (18) zum Anschließen eines Luftzufuhrschlauches eine Mittelachse (28) aufweist, die zu der der Haltestrebe (22) etwa parallel liegt.