軸向作用的攪拌構件，優選是由金屬片製成的螺旋槳的製作方法

2023-05-23 05:47:31

專利名稱：軸向作用的攪拌構件，優選是由金屬片製成的螺旋槳的製作方法
技術領域：
本發明涉及軸向作用的攪拌構件，所述攪拌構件優選地是由金屬片製成的螺旋槳，所述攪拌構件具有徑向地圍繞一軸線安置的葉片，以及本發明涉及這樣的攪拌構件在一用於攪拌和/或混合的攪拌裝置中的應用，並涉及製造這樣的攪拌構件的方法。
背景技術：
在已有技術的眾多的實施方式中公知軸向作用的螺旋槳。作為實例，所述螺旋槳在KSB股份公司的型號為Amamix 300或Amamix 400的攪拌裝置中被提到。這些型號此外作為水平的潛水馬達式攪拌裝置用於市政公共的或工業的廢水和泥漿的混合、均質化、和濃縮。所使用的螺旋槳為此特別適合由耐受輸送液的、特別是抗腐蝕的金屬片材料製造。在這樣的螺旋槳中——其具有一恆定的或差不多恆定的金屬片厚度或葉片厚度，在部分粘稠的要攪拌的介質中在轉動過程中在後緣處產生較高的功率損失，這種較高的功率損失是與在具有獨特的葉片的螺旋槳中相比較而言的，其中，所述具有獨特的葉片的螺旋槳卻基本上以成本高昂的方式製造。因此必須消耗更多的能量，以便讓所述螺旋槳按一恆定的高轉速穿過粘性的介質地轉動。從已有技術中公知，為減小攪拌阻力損耗，所述葉片在其迎流側 (前側)要斜切、並要磨銳。

發明內容
基於這樣的且類似的結構，本發明的目標是進一步減小螺旋槳的旋轉阻力。由此也能夠達成攪拌操作所需能量的明顯節省。本發明的另一目的是這樣通過使用按照本發明的攪拌構件，實現在保持相同的能量消耗下的改善的攪拌效果、在更小的能量消耗下的保持相同的攪拌效果、或者在更小的能量消耗下的改善的攪拌效果。按照本發明，這些目標通過使用按照權利要求1所述的軸向的攪拌構件來實現。 具有徑向圍繞一軸線安置的葉片的軸向作用的攪拌構件——優選地是螺旋槳——因而應具有至少一葉片，所述至少一葉片在逸流側具有一被磨銳的邊緣。至於「軸向的」攪拌構件在這裡理解為這樣的攪拌構件在所述攪拌構件上，葉片徑向地且按圍繞一旋轉軸線大部分傾斜地布置的方式被安置。在運行這樣的軸向攪拌構件過程中被攪拌的介質的主要流動始終是軸向取向的。對於迎流側或前側要理解為所述葉片的這樣的邊緣在攪拌構件的運行過程中，該邊緣按預定的旋轉方向領先。對於逸流側或尾側要理解為所述葉片的這樣的邊緣在攪拌構件的運行過程中，該邊緣按預定的旋轉方向落後。本發明的優選的設計方案由緊隨主權利要求之後的從屬權利要求給出。在本發明的第一優選實施方式中，一個或多個葉片也在迎流側被磨銳。通過一優化的磨削，所述推力/功率比能夠得以改善。在另一實施方式中，藉助於在所述前側的和所述後側的相應的磨銳，能夠顯著地超過僅在所述前側或所述後側進行磨銳所產生的改善。在另一實施方式中，按照本發明的攪拌構件具有至少一個擁有上述特徵的葉片。優選地，按照本發明的攪拌構件的多個的、半數的、或者全部的葉片在迎流側和/或逸流側被磨銳。可以確定的是，在這樣的攪拌構件穿過粘性介質的旋轉過程中，不僅在所述葉片的迎流側，而且也在所述葉片的逸流側(尾側)由於缺乏流線型而產生環流和湍流，這導致旋轉阻力和隨之而來的功率損耗。在逸流緣的環流表明一種損失，該損失的大小在已有技術中至今也沒有被考慮。藉助於所述磨銳、亦即斜切，在尤其是格外簡單地構造的軸向的金屬片式螺旋槳的轉動過程中，功率損耗的減小和由此改善的推力/功率比得以實現。在本發明的另一實施方式中一其中一個或多個葉片在前側和/或尾側被磨銳， 所述在前側和/或尾側的磨銳各自具有一在約5°至約30°之間的、優選在約10°至約 15°之間的調整角。在存在多個於逸流側被磨銳的葉片的情況下，該調整角在所有葉片上能夠具有一恆定的角度。這同樣適用於存在多個於迎流側被磨銳的葉片的情況。此外，在一實施方式中能夠這樣設置在磨削前側和/或尾側的過程中，在所述葉片的吸入側上著手進行磨削。關於所述葉片的上位側要理解為沿所述旋轉軸線的這樣的一側在按所述預定的轉動方向轉動所述螺旋槳的過程中，所述攪拌的介質從該側起流經所述攪拌構件，所述上位側亦即所述葉片的位於上遊的一側。再者，這樣的磨削能夠在構造的可自動化和費用方面起到積極的作用。在另一實施方式中，不是整個邊緣被磨銳，而是僅一區域的邊緣被磨銳。優選地， 該區域能夠是外部的、亦即遠離旋轉軸線的區域，因為在這裡在相同的轉速下所述邊緣穿過所述介質的絕對速度比在內部的區域高。因此在一實施方式中，所述葉片僅在外部的三分之二或僅在外部的一半被處理。這些數值理解為向技術專業人員給出的參考值，並且很大程度地依賴於螺旋槳的尺寸和形狀、以及使用範圍、和運行轉速。研究進一步表明首要的是在小型螺旋槳中——其特徵在於相對較短的葉片長度並且其轉速在必要時能夠相對較高亦即在高於600轉/分鐘、高於800轉/分鐘、高於1000 轉/分鐘、或者甚至高於2000轉/分鐘的範圍，在逸流側不再能夠產生可被忽視的損耗。為此，在一實施方式中，使用這樣的攪拌構件其具有的總體直徑在約20釐米到約1米之間，優選地在約30釐米到約60釐米之間，並且特別優選地在約30釐米到約40釐米之間。在另一實施方式中，所述總體直徑共計在約40釐米到約80釐米之間。大於1米的攪拌構件直徑卻也適合用於相應的攪拌裝置中，並且在推力/功率比方面得到明顯的益處。在本發明的一優選實施方式中，一個或多個葉片由金屬片製成。這類由金屬片制出的結構實際上具有相對而言便宜的產品的優點和高穩定性的優點。至於金屬片這個概念要理解為來自金屬的平坦的或幾乎平坦的板片。許多金屬且尤其是合金適合於作為原材料用於上述應用，但是在一實施方式中，耐受原液的鋼板和鋁板特別受到強調。在本發明的另一實施方式中，一個或多個葉片除磨銳部位外具有一恆定的厚度。 這在產品中同樣是價格方面的優勢，這確立了螺旋槳攪拌器的適中的總重量，並且這具有較小的轉動阻力的優點。金屬片對於其表面通常具有一恆定的厚度。在本發明的另一實施方式中，葉片、或者葉片基於的材料——優選地為金屬片的厚度是在3毫米至15毫米之間， 優選地是在3毫米至8毫米之間。該數值自然也按照應用和攪拌構件直徑變化。在一優選的實施方式中，一個或多個葉片被彎曲。在螺旋槳攪拌器中這種結構是有益的，以便在被攪拌的介質的流動方向中確立一儘可能地軸向的主軸線。優選地，所述彎曲的曲度在所述葉片的每個部位具有一致的符號或者是零。在另一實施方式中，所述曲度按這樣的方式設置所述葉片在按一相對於旋轉方向成角度的取向固定到所述軸上的部位處和在外側端處具有一個沿所述旋轉方向的位姿。在一優選的實施方式中，在金屬片被用於構造螺旋槳的情況下，這由此能夠是結構性的優勢該金屬片為形成葉片被彎曲，並且被焊接到螺旋槳轂體上。在一優選的實施方式中，一個或多個葉片呈鐮刀刀片狀。該鐮刀刀片狀的形狀既可從未彎曲的材料的形狀、優選地為金屬片的形狀來得到，或者在葉片的沿旋轉軸線的俯視圖中得到。在一優選的實施方式中，所述葉片在外側沒有匯合成尖銳狀地延伸，而是被倒圓，也就是傾斜地或切向地被切邊。這樣的結構導致所述葉片直至其端部區域的高穩定性和較小的湍流形態。在另一優選的實施方式中，至少兩個葉片在其尺寸、其間距、和/或其形狀方面按這樣的方式設置在按旋轉軸線方向的俯視圖中，各個葉片相互重疊。優選地，所有葉片具有相同的間距，但至少彼此之間具有規則的間距圖案。按照本發明的螺旋槳的優選的葉片數目通常為在2至約10個葉片之間，優選地為在2至5個葉片之間，且特別優選地為準確的3個葉片。在所述葉片的上位的由直徑更具體地確定的長度(約為D/2)上，所述葉片具有一寬度，其在約5釐米和約30釐米之間，優選地在約10釐米和約25釐米之間。優選地， 該尺寸既可由在所述曲度形成之前的金屬片的寬度得到，也可由在從軸向方向看的俯視圖中的螺旋槳的寬度得到。這樣的螺旋槳能夠對中心地或偏心地安放到待混合的或待攪拌的介質中。多個這類螺旋槳安放在介質中同樣是可考慮的。所述螺旋槳能夠沿著一軸線從上或從下豎立地安放在目標區域中，或者也可側向地、傾斜地或成角度地安放。本發明的另一關注點在於上述的攪拌構件的應用。在一優選的應用中，這樣的攪拌構件用於攪拌裝置中，以便攪拌和/或混合。優選地，所述應用被設置用於混合器或潛水馬達式攪拌裝置中，特別優選地用於混合、均質化、和濃縮優選為市政公共的和/或工業的廢水或泥漿。在一實施方式中，所述螺旋槳於此按在約100轉/分鐘至1500轉/分鐘之間的轉速運行，所述轉速優選地在約500轉/分鐘至1000轉/分鐘之間。工業應用的實例性的最大驅動功率應是約5千瓦(kW)。優選地，這樣的螺旋槳藉助於電馬達來驅動。因此本發明也包括這樣的攪拌裝置，其適合於上述應用，並且具有按照本發明的攪拌構件。此外，本發明包括製造軸向的螺旋槳的方法，所述方法具有如下步驟通過衝壓、 衝裁、焊割和/或其它的合適的方法按適合於葉片的形式製造至少一金屬片段部；彎曲所述至少一金屬片段部；在至少其計劃的逸流側，磨銳所述至少一金屬片段部；和將所述至少一金屬片段部焊接到螺旋槳轂體上。按照該方法可製造按照任一個在前文提到的實施方式所述的本發明的攪拌構件。 按照本發明的在上文根據各個實施方式介紹的、用於各種可能的構造的技術說明所述的攪拌構件在此也應適用所述方法步驟。要理解的是，在上一段落中和在權利要求15中提到的順序不是限制性的。特別是，所述步驟——金屬片段部的成型如擠壓成型或壓製成型、磨銳和焊接——能夠按需要任意調換。


本發明的特徵、細節和優點在下文中按照附圖所示的實施實例進行說明。其示出
圖1 按照本發明的攪拌構件的斜測透視圖， 圖la 已有技術的攪拌構件的斜測透視圖， 圖2 按照本發明的螺旋槳的視圖， 圖加按照本發明的螺旋槳的葉片， 圖3 按照本發明的葉片的橫截面視圖，和圖3a 按照已有技術的葉片的橫截面視圖。
具體實施例方式圖1示出螺旋槳攪拌裝置，其具有本發明的螺旋槳。所述螺旋槳1沿一軸線A被固定在螺旋槳轂體2上。所述葉片3被彎曲。所述葉片3示出有一迎流側4和一逸流側5， 並且在所述外側端部6被截切。不僅所述迎流側4的邊緣被磨銳，而且所述逸流側5的邊緣也被磨銳。這與圖Ia存在不同，在圖Ia中，所述同樣的螺旋槳按在逸流側沒有磨銳的方式被示出。這樣的螺旋槳對應於已有技術。圖2示出按照本發明的螺旋槳的局部視圖。該原型基於KSB股份公司的型號 Amamix 300通過銑削所述逸流側製造出來。尤其是可清楚地看出葉片3a。葉片3a在該視圖中被安置在按照圖Ia的一翻轉地安放的第二螺旋槳的一葉片的上方。所述螺旋槳轂體 2和按照已有技術的螺旋槳的螺旋槳轂體2. 1彼此貼靠。圖加按單個葉片的方式示出按照本發明的螺旋槳的局部視圖。鐮刀刀片狀的葉片3a的凸狀彎曲部分如表示所述迎流側，並且凹狀彎曲部分fe表示所述逸流側。可清楚地注意到，所述葉片在逸流側被磨銳(強調部分B)。通過所述兩側的磨銳，攪拌阻力大大地減小，並且得到了一改進的推力/功率比。圖3示出按照本發明的螺旋槳的葉片的橫截面。出於簡化的原因，葉片3按平直的也即沒有彎曲的橫截面示出。所述迎流側4和所述逸流側5按角度α和β被磨銳。這些角度能夠分別地處於在本申請的共同部分給出的剪切角範圍內。所述上位側7和所述下位側8彼此平行，並且所述葉片3在其整個寬度上具有一致的厚度d。在該實施實例中也可考慮所述葉片在它的整個表面上具有一致的厚度。所述厚度在圖3中標識為量值d，並且優選地在本說明書的共同部分給定的範圍內變化。相反地，在圖3a中示出已有技術的葉片的橫截面。角度β在這裡大約為90°。 所述逸流側的邊緣沒有被磨銳。
權利要求
1.軸向作用的攪拌構件，優選地是由金屬片製得的螺旋槳(1)，其具有徑向地圍繞一軸線(A)安置的螺旋槳葉片(3)，其特徵在於，其具有至少一個螺旋槳葉片，所述螺旋槳葉片在逸流側(5)具有一磨銳的邊緣。
2.按照權利要求1所述的軸向作用的攪拌構件，優選地是螺旋槳，其特徵在於，所述至少一螺旋槳葉片也在迎流側(4)具有一磨銳的邊緣。
3.按照上述權利要求中任一項所述的軸向作用的攪拌構件，優選地是螺旋槳，其特徵在於，所述攪拌構件的多個的和優選為所有的螺旋槳葉片在所述迎流側和/或在所述逸流側具有磨銳的邊緣。
4.按照上述權利要求中任一項所述的軸向作用的攪拌構件，優選地是螺旋槳，其特徵在於，在所述迎流側的和/或在所述逸流側的磨銳各自具有一調整角，所述調整角在5° 至30°之間，優選地在10°至15°之間。
5.按照權利要求3或4所述的軸向作用的攪拌構件，優選地是螺旋槳，其特徵在於，在所述迎流側的和/或在所述逸流側的磨銳在所有的螺旋槳葉片上具有一恆定的角度。
6.按照上述權利要求中任一項所述的軸向作用的攪拌構件，優選地是螺旋槳，其特徵在於，在所述迎流側的和/或在所述逸流側的磨銳通過在所述螺旋槳葉片的吸入側(7)處進行磨削而得到。
7.按照上述權利要求中任一項所述的軸向作用的攪拌構件，優選地是螺旋槳，其特徵在於，在所述迎流側和/或逸流鍘處的所述邊緣的僅一部分、優選地為外側的半部分、特別優選地為外側的三分之二部分具有磨銳的邊緣。
8.按照上述權利要求中任一項所述的軸向作用的攪拌構件，優選地是螺旋槳，其特徵在於，一個或多個葉片由金屬片製成。
9.按照上述權利要求中任一項所述的軸向作用的攪拌構件，優選地是螺旋槳，其特徵在於，一個或多個葉片除所述磨銳的部位外具有一恆定的厚度。
10.按照權利要求8或9所述的軸向作用的攪拌構件，優選地是螺旋槳，其特徵在於， 所述金屬片為形成所述葉片被彎曲，並且被焊接在螺旋槳轂體(2)上。
11.按照上述權利要求中任一項所述的軸向作用的攪拌構件，優選地是螺旋槳，其特徵在於，一個或多個葉片按鐮刀刀片狀被成形，並且優選地，在外側端部(6)被倒圓，或者傾斜地或切向地被截切。
12.按照上述權利要求中任一項所述的軸向作用的攪拌構件，優選地是螺旋槳，其特徵在於，在按所述軸線方向的俯視圖中，至少兩個獨立的葉片相互重疊。
13.用於攪拌和/或混合的攪拌裝置，優選地為混合器或浸潛馬達式攪拌裝置，其具有按上述權利要求中任一項所述的攪拌構件。
14.按照權利要求12所述的攪拌裝置，其用於混合、均質化、和濃縮優選為市政公共的和/或工業的廢水或泥漿。
15.用於製造軸向攪拌構件的方法，按任意的順序包括如下步驟a)通過衝壓、衝裁、焊割和/或其它的合適的方法按適合於葉片的形式製造至少一金屬片段部；b)成形——壓制或滾壓——所述至少一金屬片段部；c)在至少所述至少一金屬片段部的計劃的逸流側，磨銳所述至少一金屬片段部；和d)將所述至少一金屬片段部焊接到螺旋槳轂體上。
全文摘要
本發明涉及軸向作用的攪拌構件，優選地是由金屬片製得的螺旋槳(1)，其具有徑向地圍繞一軸線(A)安置的螺旋槳葉片(3)，其中，它具有至少一個螺旋槳葉片，所述螺旋槳葉片在逸流側(5)具有一磨銳的邊緣。
文檔編號B01F7/00GK102510773SQ201080042641
公開日2012年6月20日 申請日期2010年9月20日 優先權日2009年9月24日
發明者P.施普林格, R.哈恩, T.彭斯勒 申請人:Ksb股份公司