DE2427237C3 - Horizontalachsiger Rotor zum Eintragen von Gasen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen horizontalachsigen Rotor zum Eintragen von Gasen, insbesondere Luft in Abwasser oder ähnliche Flüssigkeiten, mit einer Vielzahl von an der Welle des Rotors über deren Länge und Umfang verteilten, sternförmig angeordneten, etwa radial abstehenden Schlagelementen, von denen jeweils mehrere in Wellenumfangsrichtung nebeneinanderliegende Schlagelemente jedes einzelnen Schlagelementensterns zusammen mit einem gemeinsamen Nabenteil eine einstückige Einheit bilden, die aus einem Blechzuschnitt durch Abbiegen der die Schlagelemente und die an der Welle anliegenden Stützflächen des Nabenteils bildenden Teile ausgebildet ist.

Ein derartiger Rotor ist aus der deutschen Auslegeschrift 10 92 845 bekannt. Die darin beschriebene Bauform weist allerdings zwei wesentliche Nachteile auf.

1. kann jede Einheit jeweils nur maximal zwei Schaufeln aufweisen. Dies trifft auch auf die aus der deutschen Offenlegungsschrift 16 58 147 bekannte Vorrichtung zu. Für eine Sternform müssen deshalb die Elemente einzeln an der Welle befestigt werden, was erhebliche fertigungstechnische Nachteile mit sich bringt.

2. wirken die beim Aufprall auf die Flüssigkeit auftretenden Tangentialkräfte mit großem Hebelarm auf die Stelle des Nabenteils ein, der den engsten Biegeradius und die größte Biegeverformung aufweist. Dies trifft für beide bekannten Vorrichtungen zu.

Demgegenüber hat die Erfindung die Aufgabe, die

Festigkeit des Rotors, bei gleichzeitiger Vereinfachung von Herstellung und Montage, zu verbessern.
. Dies wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Blechzuschnitt eine radial zur Rotorwelle stehende ring- oder ringsegmentförmige Blechscheibe ist, an deren Außen- und Innenumfang die abzubiegenden Teile für die Schlagelemente bzw. die Stützflächen ausgestanzt sind.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß der sternförmige Rotor nur noch aus einem oder höchstens zwei Teilen besteht. Der Montageaufwand wird dadurch wesentlich verringert. Die erfindungsgemäße Ausführungsform löst die beim Aufprall auf die Flüssigkeit auftretenden Festigkeitsprobleme derart, daß der Übergang vom Nabenteil zur Schaufel keine engen Biegeradien aufweist, sondern stetig verläuft. Die ring- oder ringsegmentförmige BJechscheibe wirkt dabei wie eine rippenartige Versteifung. Hinzu kommt, daß durch die Möglichkeit, den Außendurchmesser der Ringscheibe bis an die Wasseroberfläche vergrößern zu können, die Schaufeln nur die tatsächlich wirksame, eintauchende Länge zu haben brauchen, und zwar bei beliebigem Durchmesser der Welle. Damit kann der Hebelarm der Tangentialkräfte wesentlich verringert werden.

Außerdem wird eine bessere Abstützung auf der Welle dadurch erreicht, daß die in einzelne Zungen aufgelöste Abstützfläche zusätzlich die Möglichkeil einer federnden Klemmung bietet, wobei die scharfen Kanten der Zungen gleichzeitig als Verdrehsicherung wirken.

Ein horizontalachsiger Belüftungsrotor mit aus. Blechmaterial durch Ausstanzen und Biegen einstückig ausgeformten Schlagelementen ist zwar aus DT-OS 22 12 126 bekannt. Hierbei handelt es sich aber um einen als Schraubenfläche kontinuierlich um die Welle herumgewickelten Blechstreifen, so daß sich keine Anordnung der Schlagelemente in Sternen ergibt, wie sie bei der vorliegenden Erfindung gattungsmäßig vorausgesetzt wird. Außerdem sind an dem Band keinerlei Stützflächen oder Befestigungsteile für die Anlage am Wellenumfang durch Abbiegen ausgebildet, sondern das Band wird im rechtwinkligen Stoß am Wellenumfang festgeschweißt. Die e.findungsgemäß erstrebten fertigungstechnischen Vorteile ergeben sich deshalb bei dieser bekannten Vorrichtung nicht.

Wenn mehrere, vorzugsweise zwei Blechzuschnitle einander zu einer die Welle umgebenden Scheibe ergänzen, können vorteilhafterweise an jedem Blechzuschnitt auch Befestigungsmittel für die gegenseitige Verbindung der Blechzuschnitte ebenfalls durch Ausstanzen und Abbiegen ausgebildet sein, beispielsweise rechtwinklig abgebogene Flansche oder Zungen mit Löchern, durch welche sich Spannschrauben erstrecken können.

Sowohl bei einstückigen Blechscheiben, die lediglich auf die Welle aufgeschoben werden, als auch bei mehrteiligen Blechscheiben, die durch gegenseitige Befestigung auf der Welle verspannt werden, ist es erforderlich, die Blechscheiben auf der Welle gegen Verdrehung zu sichern. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann dies dadurch geschehen, daß die aus den Blechzuschnitten bestehenden Scheiben durch Anschlag bzw. Eingriff von an den Blechzuschnitten in Axialrichtung abgebogenen Teilen mit entsprechenden abgebogenen Teilen von benachbarten Scheiben oder von dazwischen angeordneten, «rhaufellosen Zwischenringen formschlüssig gegen gegenseitige Verdrehung gesichert sind. Insbesondere können die an jedem Blechzuschnitt ausgestanzten und abgebogenen Stützflächen derart als abwechselnd nach der einen und anderen Seite gebogene Zungen ausgebildet sein, daß sie in die Zwischenräume entsprechender Zungen benachbarter Scheiben oder Zwischenringe eingreifen. Durch diese gegenseitige Verzahnung der Scheiben und gegebenenfalls Zwischenringe entsteht ein insgesamt gegen gegenseitige Verdrehung gesichertes Paket, welches sich untereinander derart abstützt, daß Verbindungen mit der Welle als Verdrehsicherung nur noch in größeren Abständen oder, insbesondere bei kleineren Rotorlängen, nur noch an den Rotorenden notwendig sind, wodurch die Herstellungskosten weiter gesenkt werden können.

Werden die als Stützflächen und Verzahnung dienenden Zungen durch Radialschnitte in gleichen Winkelabständen gebildet, so sind nach dem Abbiegen die Zwischenräume breiter als die Zungen, so daß beim gegenseitigen Eingriff Spiel auftreten würde. Dies kann entweder dadurch vermieden werden, daß die Zungen nicht mit gleichen Breiten und Winkelabständen, sondern nur an einzelnen Stellen ausgebildet werden, oder indem man entweder die Zwischenringe oder die die Schlagelemente tragenden Scheiben bzw. die diese bildenden Bleehzuschnitte doppellagig ausbildet, so daß nach beiden Seiten hin die Zungen breit genug ausgebildet werden können, um die Lücken zwischen den Zungen der benachbarten Scheiben voll auszufüllen.

Eine keilförmige Ausbildung der ineinandergreifenden Zungen hat ferner den Vorteil, daß man durch Aufbringen einer axialen Spannkraft die Scheiben und Zwischenräume derart gegeneinander drücken kann, daß die gegenseitige Verzahnung zwischen ihnen völlig spielfrei ist.

Die Ausbildung der einzelnen Schlagelemente bzw. Schaufeln an den Blechzuschnitten kann gemäß einer Ausführungsform der Erfindung so erfolgen, daß diese mit zwei freien, etwa radial oder parallel zueinander verlaufenden Seitenkanten ausgestanzt und dann um ihre Längsachse verwunden werden, so daß mindestens der Endteil der Schaufel in einer Axialebene liegt. Der Endteil der Schaufel liegt dann symmetrisch zur Ebene des Blechzuschnitts. Im gewundenen Schaufelfuß tritt insoweit eine Unsymmetrie auf, die, falls auch dieser in die Flüssigkeit eintaucht, zu Axialkomponenten der Strömungskräfte führen kann, was jedoch dadurch ausgeglichen werden kann, daß in Umfangsrichtung benachbarte Schaufeln abwechselnd rechts und links herum verwunden sind.

Bei einer anderen Ausführungsform können die Schlagelemente mindestens über den größeren Teil ihrer Länge einen in der Ebene des Blechzuschnitts liegenden Teil und einen davon aus der Scheibenebene herausgebogenen Flügel aufweisen. Der in der Ebene des Blechzuschnitts liegende Teil bewirkt dabei als Versteifungsrippe eine erhebliche Verbesserung der Festigkeit des Schlage'.emenls. Der Flügel kann scharfkantig z. B. um eine radial verlaufende Kante abgekantet sein oder aber in einem kontinuierlich gekrümmten Profil in den in der Scheibenebene liegenden Teil übergehen, wodurch besonders günstige Strömungs- und Verwirbelungsverhältnisse erzielt werden können.

Vorzugsweise wird man die abgebogenen Flügel der Schlagelemente abwechselnd nach der einen und anderen Seite des Blechzuschnitts abbiegen. Es ist aber auch möglich, zwei Bleehzuschnitte mit nur nach je einer

Seite abgebogenen Flügeln derart doppellagig zusammenzusetzen, daß sich ein bezüglich der Mittelebene der so entstehenden Scheibe symmetrisches Profil der Schlagelemente ergibt.

Ausführungsformen der Erfindung werden im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 eine Seitenansicht eines ausgestanzten, aber noch nicht gebogenen Blechzuschnitts,

Fig.2 eine Seitenansicht der Rotorwelle mit einem aus dem Blechzuschnitt nach F i g. 1 durch Biegen hergestellten Schlagelementenstern sowie einem Zwischenring,

Fig.3 schematisch eine Abwicklung der Stütz- und Verzahnungsteile bei einer geänderten Ausführungsform,

Fig.4 und 5 in Frontansicht und Seitenansicht eine aus zwei Blechzuschnitten zusammengesetzte, auf der Welle montierte Scheibe mit Schlagelementen, die in der oberen Hälfte von Fig.4 im noch nicht abgebogenen Zustand gezeigt sind und

Fig.6 eine Ausführungsform eines doppellagig aus Blechzuschnitten ausgebildeten Schlagelementensterns.

F i g. 1 zeigt einen ringförmigen Blechzuschnitt 10, an dessen äußeren Umfang Schlagelemente 12 ausgestanzt sind, die beispielsweise durch parallel verlaufende gerade Seitenkanten begrenzt sind. Am inneren Umfang des Blechzuschnitts 10 sind durch radiale Schnitte 13 Teile 14 in Form von Zungen von gleicher Breite ausgestanzt. Gleichzeitig mit dem Ausstanzen oder in einem späteren Arbeitsgang können die Schlagelemcnte 12 bzw. Schaufeln jeweils um ihre Mittellinie verwunden werden, so daß ihre Endabschnitte in zur Ebene des Blechzuschnitts senkrechten, radial verlaufenden Ebenen liegen, während die Teile 14 bzw. Zungen um eine ringförmig verlaufende Biegekantc 16 abwechselnd nach der einen und anderen Seite rechtwinklig abgebogen werden.

Der Blcchzuschnitt 10 bildet dann einen fertigen Schlagelementenstern, der gemäß Fig.2 auf eine Rotorwelle 1 aufgeschoben werden kann, wobei clic Schaufeln 12 in nchssenkrcchtcn Ebenen bezüglich der Rotorwelle I liegen, der nicht ausgestanzte Teil des Blcchzuschnitts 10 den Nabenteil für die Schaufeln 12 bildet und die abgebogenen Zungen 14 am Wcllcnumfiing anliegende Stützflächen bilden, die den Schaufelstern konzentrisch zur Rotorwelle 1 und in einer zu ihr achssenkrechten Ebene zentrieren.

Zur vollen Funktionsfahigkeit des Schaufelsterns fehlt lediglich noch seine Sicherung auf der Rotorwelle 1 gegen Verdrehen. Dies kann beispielsweise durch Ankleben der Zungen 14 am Wcllenumfang erfolgen. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird jedoch die Verdrehsicherung durch formschlüssige Anlage der Zungen 14 entweder an den entsprechenden Teile 14' bzw. Zungen eines benachbarten Schaufelsterns 10' oder vorzugsweise an abgebogene Teile 17 bzw. Zungen eines zwischen je zwei Schaufclsternen angeordneten Zwischenrings 18, der keine Schlagclcmcnte trägt, erreicht. Dieser Zwischenring 18 besteht, wie aus Fig.2 ersichtlich, aus zwei ringförmigen, flach nufeinanderlicgenden und miteinander drehfest verbundenen Blechzuschnitten, von denen jeweils die Zungen 17 nur nach der einen bzw. nach der anderen Seite abgebogen sind. Dies hat den Vorteil, daß die Zungen 17 breiter als die Zwischenräume zwischen ihnen ausgebildet sein können und deshalb die Zwischenräume zwischen den Zungen 14, die notwendigerweise breiter als die Zungen 14 sein müssen, voll ausfüllen können.

Auf diese Weise kann eine große Anzahl von Schaufelsternen und Zwischenringen längs der Welle aufgereiht und durch gegenseitige Verzahnung der Zungen 14, 17 zu einem in sich torsionsfesten Paket zusammengefaßt werden. Bereits die Reibung dieses ganzen Paketes am Wellenumfang kann genügen, um eine Verdrehung auf der Welle zu verhindern, oder aber

ίο es können in geeigneter Weise Befestigungspunkte am Wellenumfang nur an den Enden der Welle oder an wenigen dazwischenliegenden Punkten, z. B. durch Schweißen, Kleben oder durch mechanische Befestigung, geschaffen werden.

Die Fig.3 zeigt in schematischer Abwicklung der sich auf der Welle abstützenden Teile eine geänderte Ausführungsform der Erfindung, bei der benachbarte Blechscheiben 20, die an ihrem Umfang Schlagelemente tragen oder schaufellose Zwischenringe sein können, jedenfalls aber nur aus einer Blechlage bestehen, an ihrem Innenumfang abgebogene Zungen 21, 22 aufweisen, die nicht durch gleichmäßig verteilte Radialschnitte gebildet sind, sondern in ungleichen Abständen über den Umfang verteilt sind, so daß jeweils nach der einen Seite einzelne Zungen 21 und nach der anderen Seite Zungenpaare abstehen, wobei die einzelnen Zungen 21 den Zwischenraum zwischen den Zungen 22 vollständig ausfüllen. Man erkennt außerdem aus F i g. 3, daß durch keilförmige Ausbildung der Zungen 21 und 22 durch axiales Aneinanderpressen der Blcchscheibcn 20 eine völlig spielfreie Verzahnung erreicht werden kann.

Bei der Ausführungsform nach F i g. 4 und 5 sind zwei halbkreisförmige Blechzuschnittc 24, 26 um die hier hohl ausgebildete Rotorwelle 1 herum angeordnet und durch Schrauben 28 gegeneinander und auf der Welle verspannt. Die Laschen bzw. Befestigungsmittel 29, an welchen die Schrauben 28 angreifen, sind aus den Blcchxiischnittcn 24,26 ebenfalls durch Ausstanzen und rechtwinkliges Abbiegen einstückig ausgebildet, ebenso und vorzugsweise im gleichen Arbeitsgang wie die Zungen 14, mit denen sich die Blechzuschnittc 24,26 auf der Rotorwelle 1 abstützen und die, wie bei der Ausführungsform nach Fig.2 oder 3, mit entsprechen-

den Zungen benachbarter Blechzuschnittc, die Schlagelemente tragen oder Zwischenringe bilden können verzahnt sind (nicht dargestellt).

Die Schlagclemcnlc oder Schaufeln 30 bei dci Ausführungsform nach F i g. 4 und 5 haben je einen ir

der Ebene des Blechzuschnitts liegenden Teil 32 unc einen durch eine radiale Stanzlinie 33 und eine ir Umfangsrichtung verlaufende kurze Stanzlinie 3' gebildeten Flügel 35. der bei oder nach dem Stanzet relativ zu dem Teil 32 um eine Biegekante 36 in eine zui

Ebene des Blechzuschnitts 24 bzw. 26 rechtwinklig! Ebene abgekantet wird. In der oberen Hälfte von Fig.' ist die Lage der Teile noch dem Ausstanzen, ober vo dem Abbiegen dargestellt. Die Flügel 35 benachbarte Schaufeln sind abwechselnd nach der einen und änderet Seite abgebogen, und im Betrieb des Rotors ist di< Drehrichtung 38 vorzugsweise so, daß die Teile 32 ii Drehrichtung vorne liegen. Ferner ist bei der gezeigte! Ausführungsform die Biegekante 36 so gegenüber de Radialrichtung geneigt, daß die abgebogenen Flügel 3

6s nicht in Radialcbcnen liegen, sondern zur Radlalrlcri tung einen positiven, d. h. in Drehrichtung nach vorn weisenden Anstellwinkel haben. Hierdurch könne besonders vorteilhafte Wirkungen hinsichtlich de

Belüftungsleistung im Verhältnis zur aufzubringenden Antriebsleistung erzielt werden. Selbstverständlich ist auch eine radiale Anordnung der Flügel 35 oder ein negativer Anstellwinkel durch entsprechende Anordnung der Biegekantc 36 möglich.

Statt der scharfen Abkantung um die Biegekante 36 kann der Flügel 35 auch in kontinuierlicher Krümmung in den in der Ebene des Blechzuschnitts liegenden Teil 32 jeder Schaufel übergehen, bei der zwei, wie in F i g. 6 gezeigt, aus jeweils zwei Blechzuschnitten 40,42 und 44, 46 mittels Schrauben 48, 49 zusammengesetzte Blech

scheiben flach aneinander anliegend, d. h. doppellagig auf der Rotorwelle 1 angeordnet sind, euf der sie sich mit abgebogenen Zungen 14 abstützen. Jede Schaufel 50 jeder Blechscheibe hat einen in de:r Ebene des s Blechzuschnitts liegenden vorderen Kantenteil 52 und einen von diesem in kontinuierlicher Krümmung nach außen abgebogenen Flügel 54. Durch das. Zusammensetzen der beiden Blechscheiben ergeben sich zusammengesetzte Schaufeln mit symmetrisch nach beiden Seiten ίο schwingenförmig abstehenden Flügeln und in Drehrichtung vorn liegender scharfer Mitteikante.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen »08627/286

Claims (15)

Patentansprüche:

1. Horizontaiachsiger Rotor zum Eintragen von Gasen, insbesondere Luft in Abwasser oder ähnliche S Flüssigkeiten, mit einer Vielzahl von an der Welle des Rotors über deren Länge und Umfang verteilten, sternförmig angeordneten, etwa radial abstehenden Schlagelementen, von denen jeweils mehrere in Wellenumfangsrichtung nebeneinanderliegende Schlagelemeinte jedes einzelnen Schlagelementensterns zusammen mit einem gemeinsamen Nabenteil eine einstückige Einheit bilden, die aus einem Blechzuschnitt durch Abbiegen der die Schlagelemente und die an der Welle anliegenden Stützflächen des Nabenteils bildenden Teile ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Blechzuschnitt (z. B. 10,24,26) eine radial zur Rotorwelle (1) stehende ring- oder ringsegmentförmige Blechscheibe ist, an deren Außen- und Innenumfang die abzubiegenden Teile für die Schlagelemente (z. B. 12,30) bzw. die Stützflächen ausgestanzt sind.

2. Rotor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Blechzuschnitt (24, 26) nur über einen Teil des Wellenumfangs reicht, mindestens je zwei solcher Blechzuschnitte einander zu einer die Welle ringförmig umgebenden Blechscheibe ergänzen und an jedem Blechzuschnilt Befestigungsmittel (29) für die gegenseitige Verbindung der Blechzuschnitte ebenfalls durch Ausstanzen und Abbiegen ausgebildet sind.

3. Rotor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Blechscheibe aus zwei, die Welle zu je 180° umgebenden Blechzuschnitten (24, 26) zusammengesetzt ist.

4. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Blechzuschnitten (10 bzw. 24, 26) bestehenden Blechscheiben durch Anschlag bzw. Eingriff von an den Blechzuschnitten in Axialrichtung abgebogenen Teilen mit entsprechenden, abgebogenen Teilen (14', 17) benachbarter Blechscheiben oder dazwischen angeordneter, schaufelloser Zwischenringe (18) formschlüssig gegen gegenseitige Verdrehung gesichert sind.

5. Rotor nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die am Wellenumfang anliegenden Stützflächen der die Blechscheiben bildenden Blechzuschnitte aus abwechselnd nach der einen oder anderen Seite gebogenen Zungen ausgebildet sind, in deren Zwischenräume entsprechende Zungen benachbarter Blechscheiben oder Zwischenringe eingreifen.

6. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen je zwei Schlagelemente tragenden, aus Blechzuschnitten bestehenden Blechscheiben ein schaufelloser Zwischenring (18) angeordnet ist, der aus zwei aneinanderliegenden und miteinander verbundenen Blechlagen besteht, von denen nach der einen bzw. anderen Seite Zungen von größerer Breite als die Zungenzwischenräume abgebogen sind.

7. Rotor nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zungen und ihre Zwischenräume keilförmig ausgebildet und so breit jemessen sind, daß sich bei axialem Zusammendrükcen der Blechscheiben und Zwischenringe eine jpielfreie Verzahnung ergibt.

8. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 3,

dadurch gekennzeichnet, daß die Stützflächen der Blechzuschnitte am Wellenumfang festgeklebt sind.

9. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schlagelement (12) über seine ganze Breite eine Verwindung um seine Längsachse um 90° aufweist.

10. Rotor nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Schlagelement (30) mindestens über den größeren Teil seiner Länge einen in der Ebene des Blechzuschnitts liegenden Teil (32) und einen gegenüber diesem aus der Ebene des Blechzuschnitts herausgebogenen Flügel (35) aufweist.

11. Rotor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel (35) von in Umfangsrichtung benachbarten Schlagelementen abwechselnd nach der einen und anderen Seite aus der Ebene des Blechzuschnitts heraus gebogen sind.

12. Rotor nach Anspruch \Q oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Flügel (35) gegenüber dem übrigen Teil (32) des Schlagelements um eine in der Ebene des Blechzuschnitts liegende Biegekante (36) um etwa 90° abgekantet ist.

13. Rotor nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegekante (36) im Winkel zur Radialrichtang verläuft.

14. Rotor nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Flügel in gekrümmtem Profil kontinuierlich in den in der Ebene des Blechzuschnitts liegenden Teil übergehen.

15. Rotor nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Blechscheiben aus den Blechzuschnitten doppellagig ausgebildet sind und die Schlagelemente symmetrisch nach beiden Seiten abgebogen sind.