專利名稱：軸向作用的攪拌構(gòu)件，優(yōu)選是由金屬片制成的螺旋槳的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軸向作用的攪拌構(gòu)件，所述攪拌構(gòu)件優(yōu)選地是由金屬片制成的螺旋槳，所述攪拌構(gòu)件具有徑向地圍繞一軸線安置的葉片，以及本發(fā)明涉及這樣的攪拌構(gòu)件在一用于攪拌和/或混合的攪拌裝置中的應(yīng)用，并涉及制造這樣的攪拌構(gòu)件的方法。
背景技術(shù)：
在已有技術(shù)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(dá)式攪拌裝置用于市政公共的或工業(yè)的廢水和泥漿的混合、均質(zhì)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制造。在這樣的螺旋槳中——其具有一恒定的或差不多恒定的金屬片厚度或葉片厚度，在部分粘稠的要攪拌的介質(zhì)中在轉(zhuǎn)動過程中在后緣處產(chǎn)生較高的功率損失，這種較高的功率損失是與在具有獨(dú)特的葉片的螺旋槳中相比較而言的，其中，所述具有獨(dú)特的葉片的螺旋槳卻基本上以成本高昂的方式制造。因此必須消耗更多的能量，以便讓所述螺旋槳按一恒定的高轉(zhuǎn)速穿過粘性的介質(zhì)地轉(zhuǎn)動。從已有技術(shù)中公知，為減小攪拌阻力損耗，所述葉片在其迎流側(cè) (前側(cè))要斜切、并要磨銳。

發(fā)明內(nèi)容
基于這樣的且類似的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的目標(biāo)是進(jìn)一步減小螺旋槳的旋轉(zhuǎn)阻力。由此也能夠達(dá)成攪拌操作所需能量的明顯節(jié)省。本發(fā)明的另一目的是這樣通過使用按照本發(fā)明的攪拌構(gòu)件，實現(xiàn)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(fā)明，這些目標(biāo)通過使用按照權(quán)利要求1所述的軸向的攪拌構(gòu)件來實現(xiàn)。 具有徑向圍繞一軸線安置的葉片的軸向作用的攪拌構(gòu)件——優(yōu)選地是螺旋槳——因而應(yīng)具有至少一葉片，所述至少一葉片在逸流側(cè)具有一被磨銳的邊緣。至于“軸向的”攪拌構(gòu)件在這里理解為這樣的攪拌構(gòu)件在所述攪拌構(gòu)件上，葉片徑向地且按圍繞一旋轉(zhuǎn)軸線大部分傾斜地布置的方式被安置。在運(yùn)行這樣的軸向攪拌構(gòu)件過程中被攪拌的介質(zhì)的主要流動始終是軸向取向的。對于迎流側(cè)或前側(cè)要理解為所述葉片的這樣的邊緣在攪拌構(gòu)件的運(yùn)行過程中，該邊緣按預(yù)定的旋轉(zhuǎn)方向領(lǐng)先。對于逸流側(cè)或尾側(cè)要理解為所述葉片的這樣的邊緣在攪拌構(gòu)件的運(yùn)行過程中，該邊緣按預(yù)定的旋轉(zhuǎn)方向落后。本發(fā)明的優(yōu)選的設(shè)計方案由緊隨主權(quán)利要求之后的從屬權(quán)利要求給出。在本發(fā)明的第一優(yōu)選實施方式中，一個或多個葉片也在迎流側(cè)被磨銳。通過一優(yōu)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，借助于在所述前側(cè)的和所述后側(cè)的相應(yīng)的磨銳，能夠顯著地超過僅在所述前側(cè)或所述后側(cè)進(jìn)行磨銳所產(chǎn)生的改善。在另一實施方式中，按照本發(fā)明的攪拌構(gòu)件具有至少一個擁有上述特征的葉片。優(yōu)選地，按照本發(fā)明的攪拌構(gòu)件的多個的、半數(shù)的、或者全部的葉片在迎流側(cè)和/或逸流側(cè)被磨銳。可以確定的是，在這樣的攪拌構(gòu)件穿過粘性介質(zhì)的旋轉(zhuǎn)過程中，不僅在所述葉片的迎流側(cè)，而且也在所述葉片的逸流側(cè)(尾側(cè))由于缺乏流線型而產(chǎn)生環(huán)流和湍流，這導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)阻力和隨之而來的功率損耗。在逸流緣的環(huán)流表明一種損失，該損失的大小在已有技術(shù)中至今也沒有被考慮。借助于所述磨銳、亦即斜切，在尤其是格外簡單地構(gòu)造的軸向的金屬片式螺旋槳的轉(zhuǎn)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(xiàn)。在本發(fā)明的另一實施方式中一其中一個或多個葉片在前側(cè)和/或尾側(cè)被磨銳， 所述在前側(cè)和/或尾側(cè)的磨銳各自具有一在約5°至約30°之間的、優(yōu)選在約10°至約 15°之間的調(diào)整角。在存在多個于逸流側(cè)被磨銳的葉片的情況下，該調(diào)整角在所有葉片上能夠具有一恒定的角度。這同樣適用于存在多個于迎流側(cè)被磨銳的葉片的情況。此外，在一實施方式中能夠這樣設(shè)置在磨削前側(cè)和/或尾側(cè)的過程中，在所述葉片的吸入側(cè)上著手進(jìn)行磨削。關(guān)于所述葉片的上位側(cè)要理解為沿所述旋轉(zhuǎn)軸線的這樣的一側(cè)在按所述預(yù)定的轉(zhuǎn)動方向轉(zhuǎn)動所述螺旋槳的過程中，所述攪拌的介質(zhì)從該側(cè)起流經(jīng)所述攪拌構(gòu)件，所述上位側(cè)亦即所述葉片的位于上游的一側(cè)。再者，這樣的磨削能夠在構(gòu)造的可自動化和費(fèi)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(qū)域的邊緣被磨銳。優(yōu)選地， 該區(qū)域能夠是外部的、亦即遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)軸線的區(qū)域，因為在這里在相同的轉(zhuǎn)速下所述邊緣穿過所述介質(zhì)的絕對速度比在內(nèi)部的區(qū)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(shù)值理解為向技術(shù)專業(yè)人員給出的參考值，并且很大程度地依賴于螺旋槳的尺寸和形狀、以及使用范圍、和運(yùn)行轉(zhuǎn)速。研究進(jìn)一步表明首要的是在小型螺旋槳中——其特征在于相對較短的葉片長度并且其轉(zhuǎn)速在必要時能夠相對較高亦即在高于600轉(zhuǎn)/分鐘、高于800轉(zhuǎn)/分鐘、高于1000 轉(zhuǎn)/分鐘、或者甚至高于2000轉(zhuǎn)/分鐘的范圍，在逸流側(cè)不再能夠產(chǎn)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(gòu)件其具有的總體直徑在約20厘米到約1米之間，優(yōu)選地在約30厘米到約60厘米之間，并且特別優(yōu)選地在約30厘米到約40厘米之間。在另一實施方式中，所述總體直徑共計在約40厘米到約80厘米之間。大于1米的攪拌構(gòu)件直徑卻也適合用于相應(yīng)的攪拌裝置中，并且在推力/功率比方面得到明顯的益處。在本發(fā)明的一優(yōu)選實施方式中，一個或多個葉片由金屬片制成。這類由金屬片制出的結(jié)構(gòu)實際上具有相對而言便宜的產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)和高穩(wěn)定性的優(yōu)點(diǎn)。至于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于作為原材料用于上述應(yīng)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(qiáng)調(diào)。在本發(fā)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恒定的厚度。 這在產(chǎn)品中同樣是價格方面的優(yōu)勢，這確立了螺旋槳攪拌器的適中的總重量，并且這具有較小的轉(zhuǎn)動阻力的優(yōu)點(diǎn)。金屬片對于其表面通常具有一恒定的厚度。在本發(fā)明的另一實施方式中，葉片、或者葉片基于的材料——優(yōu)選地為金屬片的厚度是在3毫米至15毫米之間， 優(yōu)選地是在3毫米至8毫米之間。該數(shù)值自然也按照應(yīng)用和攪拌構(gòu)件直徑變化。在一優(yōu)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(jié)構(gòu)是有益的，以便在被攪拌的介質(zhì)的流動方向中確立一盡可能地軸向的主軸線。優(yōu)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(shè)置所述葉片在按一相對于旋轉(zhuǎn)方向成角度的取向固定到所述軸上的部位處和在外側(cè)端處具有一個沿所述旋轉(zhuǎn)方向的位姿。在一優(yōu)選的實施方式中，在金屬片被用于構(gòu)造螺旋槳的情況下，這由此能夠是結(jié)構(gòu)性的優(yōu)勢該金屬片為形成葉片被彎曲，并且被焊接到螺旋槳轂體上。在一優(yōu)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(yōu)選地為金屬片的形狀來得到，或者在葉片的沿旋轉(zhuǎn)軸線的俯視圖中得到。在一優(yōu)選的實施方式中，所述葉片在外側(cè)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(jié)構(gòu)導(dǎo)致所述葉片直至其端部區(qū)域的高穩(wěn)定性和較小的湍流形態(tài)。在另一優(yōu)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(shè)置在按旋轉(zhuǎn)軸線方向的俯視圖中，各個葉片相互重疊。優(yōu)選地，所有葉片具有相同的間距，但至少彼此之間具有規(guī)則的間距圖案。按照本發(fā)明的螺旋槳的優(yōu)選的葉片數(shù)目通常為在2至約10個葉片之間，優(yōu)選地為在2至5個葉片之間，且特別優(yōu)選地為準(zhǔn)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厘米和約30厘米之間，優(yōu)選地在約10厘米和約25厘米之間。優(yōu)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?qū)χ行牡鼗蚱牡匕卜诺酱旌系幕虼龜嚢璧慕橘|(zhì)中。多個這類螺旋槳安放在介質(zhì)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(biāo)區(qū)域中，或者也可側(cè)向地、傾斜地或成角度地安放。本發(fā)明的另一關(guān)注點(diǎn)在于上述的攪拌構(gòu)件的應(yīng)用。在一優(yōu)選的應(yīng)用中，這樣的攪拌構(gòu)件用于攪拌裝置中，以便攪拌和/或混合。優(yōu)選地，所述應(yīng)用被設(shè)置用于混合器或潛水馬達(dá)式攪拌裝置中，特別優(yōu)選地用于混合、均質(zhì)化、和濃縮優(yōu)選為市政公共的和/或工業(yè)的廢水或泥漿。在一實施方式中，所述螺旋槳于此按在約100轉(zhuǎn)/分鐘至1500轉(zhuǎn)/分鐘之間的轉(zhuǎn)速運(yùn)行，所述轉(zhuǎn)速優(yōu)選地在約500轉(zhuǎn)/分鐘至1000轉(zhuǎn)/分鐘之間。工業(yè)應(yīng)用的實例性的最大驅(qū)動功率應(yīng)是約5千瓦(kW)。優(yōu)選地，這樣的螺旋槳借助于電馬達(dá)來驅(qū)動。因此本發(fā)明也包括這樣的攪拌裝置，其適合于上述應(yīng)用，并且具有按照本發(fā)明的攪拌構(gòu)件。此外，本發(fā)明包括制造軸向的螺旋槳的方法，所述方法具有如下步驟通過沖壓、 沖裁、焊割和/或其它的合適的方法按適合于葉片的形式制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(cè)，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。按照該方法可制造按照任一個在前文提到的實施方式所述的本發(fā)明的攪拌構(gòu)件。 按照本發(fā)明的在上文根據(jù)各個實施方式介紹的、用于各種可能的構(gòu)造的技術(shù)說明所述的攪拌構(gòu)件在此也應(yīng)適用所述方法步驟。要理解的是，在上一段落中和在權(quán)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制成型、磨銳和焊接——能夠按需要任意調(diào)換。


本發(fā)明的特征、細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)在下文中按照附圖所示的實施實例進(jìn)行說明。其示出
圖1 按照本發(fā)明的攪拌構(gòu)件的斜測透視圖， 圖la 已有技術(shù)的攪拌構(gòu)件的斜測透視圖， 圖2 按照本發(fā)明的螺旋槳的視圖， 圖加按照本發(fā)明的螺旋槳的葉片， 圖3 按照本發(fā)明的葉片的橫截面視圖，和圖3a 按照已有技術(shù)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(fā)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(cè)4和一逸流側(cè)5， 并且在所述外側(cè)端部6被截切。不僅所述迎流側(cè)4的邊緣被磨銳，而且所述逸流側(cè)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(cè)沒有磨銳的方式被示出。這樣的螺旋槳對應(yīng)于已有技術(shù)。圖2示出按照本發(fā)明的螺旋槳的局部視圖。該原型基于KSB股份公司的型號 Amamix 300通過銑削所述逸流側(cè)制造出來。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(zhuǎn)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(shù)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(fā)明的螺旋槳的局部視圖。鐮刀刀片狀的葉片3a的凸?fàn)顝澢糠秩绫硎舅鲇鱾?cè)，并且凹狀彎曲部分fe表示所述逸流側(cè)?？汕宄刈⒁獾?，所述葉片在逸流側(cè)被磨銳(強(qiáng)調(diào)部分B)。通過所述兩側(cè)的磨銳，攪拌阻力大大地減小，并且得到了一改進(jìn)的推力/功率比。圖3示出按照本發(fā)明的螺旋槳的葉片的橫截面。出于簡化的原因，葉片3按平直的也即沒有彎曲的橫截面示出。所述迎流側(cè)4和所述逸流側(cè)5按角度α和β被磨銳。這些角度能夠分別地處于在本申請的共同部分給出的剪切角范圍內(nèi)。所述上位側(cè)7和所述下位側(cè)8彼此平行，并且所述葉片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(biāo)識為量值d，并且優(yōu)選地在本說明書的共同部分給定的范圍內(nèi)變化。相反地，在圖3a中示出已有技術(shù)的葉片的橫截面。角度β在這里大約為90°。 所述逸流側(cè)的邊緣沒有被磨銳。
權(quán)利要求
1.軸向作用的攪拌構(gòu)件，優(yōu)選地是由金屬片制得的螺旋槳(1)，其具有徑向地圍繞一軸線(A)安置的螺旋槳葉片(3)，其特征在于，其具有至少一個螺旋槳葉片，所述螺旋槳葉片在逸流側(cè)(5)具有一磨銳的邊緣。
2.按照權(quán)利要求1所述的軸向作用的攪拌構(gòu)件，優(yōu)選地是螺旋槳，其特征在于，所述至少一螺旋槳葉片也在迎流側(cè)(4)具有一磨銳的邊緣。
3.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的軸向作用的攪拌構(gòu)件，優(yōu)選地是螺旋槳，其特征在于，所述攪拌構(gòu)件的多個的和優(yōu)選為所有的螺旋槳葉片在所述迎流側(cè)和/或在所述逸流側(cè)具有磨銳的邊緣。
4.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的軸向作用的攪拌構(gòu)件，優(yōu)選地是螺旋槳，其特征在于，在所述迎流側(cè)的和/或在所述逸流側(cè)的磨銳各自具有一調(diào)整角，所述調(diào)整角在5° 至30°之間，優(yōu)選地在10°至15°之間。
5.按照權(quán)利要求3或4所述的軸向作用的攪拌構(gòu)件，優(yōu)選地是螺旋槳，其特征在于，在所述迎流側(cè)的和/或在所述逸流側(cè)的磨銳在所有的螺旋槳葉片上具有一恒定的角度。
6.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的軸向作用的攪拌構(gòu)件，優(yōu)選地是螺旋槳，其特征在于，在所述迎流側(cè)的和/或在所述逸流側(cè)的磨銳通過在所述螺旋槳葉片的吸入側(cè)(7)處進(jìn)行磨削而得到。
7.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的軸向作用的攪拌構(gòu)件，優(yōu)選地是螺旋槳，其特征在于，在所述迎流側(cè)和/或逸流鍘處的所述邊緣的僅一部分、優(yōu)選地為外側(cè)的半部分、特別優(yōu)選地為外側(cè)的三分之二部分具有磨銳的邊緣。
8.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的軸向作用的攪拌構(gòu)件，優(yōu)選地是螺旋槳，其特征在于，一個或多個葉片由金屬片制成。
9.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的軸向作用的攪拌構(gòu)件，優(yōu)選地是螺旋槳，其特征在于，一個或多個葉片除所述磨銳的部位外具有一恒定的厚度。
10.按照權(quán)利要求8或9所述的軸向作用的攪拌構(gòu)件，優(yōu)選地是螺旋槳，其特征在于， 所述金屬片為形成所述葉片被彎曲，并且被焊接在螺旋槳轂體(2)上。
11.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的軸向作用的攪拌構(gòu)件，優(yōu)選地是螺旋槳，其特征在于，一個或多個葉片按鐮刀刀片狀被成形，并且優(yōu)選地，在外側(cè)端部(6)被倒圓，或者傾斜地或切向地被截切。
12.按照上述權(quán)利要求中任一項所述的軸向作用的攪拌構(gòu)件，優(yōu)選地是螺旋槳，其特征在于，在按所述軸線方向的俯視圖中，至少兩個獨(dú)立的葉片相互重疊。
13.用于攪拌和/或混合的攪拌裝置，優(yōu)選地為混合器或浸潛馬達(dá)式攪拌裝置，其具有按上述權(quán)利要求中任一項所述的攪拌構(gòu)件。
14.按照權(quán)利要求12所述的攪拌裝置，其用于混合、均質(zhì)化、和濃縮優(yōu)選為市政公共的和/或工業(yè)的廢水或泥漿。
15.用于制造軸向攪拌構(gòu)件的方法，按任意的順序包括如下步驟a)通過沖壓、沖裁、焊割和/或其它的合適的方法按適合于葉片的形式制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(cè)，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(fā)明涉及軸向作用的攪拌構(gòu)件，優(yōu)選地是由金屬片制得的螺旋槳(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(cè)(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(yōu)先權(quán)日2009年9月24日
發(fā)明者P.施普林格, R.哈恩, T.彭斯勒 申請人:Ksb股份公司