Pumpe, insbesondere zur Förderung von Abwässern, Dickstoffen und feste Stoffe enthaltenden Flüssigkeiten Die Erfindung bezieht sich auf eine Pumpe, ins- besondere zur Förderung von Abwässern, Dickstof fen und feste Stoffe enthaltenden Flüssigkeiten.
Es sind Pumpen zur Förderung von Abwässern, Dickstoffen und dergleichen bekannt geworden, bei welchen der Pumpenkörper als schräg auf der Wel lenachse angeordnete Scheibe ausgebildet ist, die innerhalb eines feststehenden Gehäuses umläuft, wo bei der Zulaufstutzen in der Achse des Gehäuses vorgesehen ist, während der Druckstutzen an der Peri pherie des Gehäuses liegt. Auch hatte man bereits vor geschlagen, an der Peripherie des Pumpenkörpers Zähne, Zacken oder andere Vorsprünge vorzusehen, um auf diese Weise einen Zerreisseffekt auf Verunrei nigungen, insbesondere Textilien, auszuüben, die mit der zu fördernden Flüssigkeit mitgeführt werden. Da durch sollte ein Verstopfen der Pumpe vermieden werden.
Es hat sich jedoch gezeigt, dass diese bekannten Pumpen den Anforderungen nicht immer in vollem Umfange entsprachen, insbesondere, wenn es sich um sehr widerstandsfähige Verunreinigungen, wie Lum pen aus Nylon oder Perlon (eingetragene Marke) handelt. Erfindungsgemäss werden besonders günstige Wirkungen dadurch erzielt, dass innerhalb eines fest stehenden, zylinderförmigen Gehäuses auf einer Welle, deren Achse mit der Gehäuseachse zusam menfällt, mindestens ein Pumpenkörper angeordnet ist, der aus einer schräg auf der Pumpenwelle be festigten Scheibe besteht, die mit Vorsprüngen an ihrem Umfang versehen ist, die in im Axialschnitt entsprechend gestaltete Rillen am inneren Umfang des Pumpengehäuses eingreifen.
Es ist zweckmässig, den Pumpenkörper derart als elliptische Scheibe auszubilden, dass der lichte Abstand zwischen den Vorsprüngen am Umfang der Scheibe und den Be- grenzungsflächen der Rillen am inneren Umfang des Pumpengehäuses überall und in allen Stellungen der Scheibe der gleiche ist. Auch kann man diesen lichten Abstand gering halten und unter Umständen so weit reduzieren, dass die elliptische Scheibe mit ihren Vor sprüngen wie Zähnen oder Zacken mit allseitiger Berührung in dem zylindrischen Pumpengehäuse um läuft, so dass kein lichter Abstand mehr vorhanden ist.
Aus herstellungstechnischen Gründen und aus Gründen der einfachen Montage kann es zweckmässig sein, die rülenförmigen Vertiefungen an der Innen- fläche einer durch Axialschnitt zweiteilig gemachten Buchse vorzusehen, die in einen einstückigen Pum- pengehäusemantel in Axialrichtung einschiebbar ist. Man kann die Scheibe eben oder auch räumlich ge krümmt ausführen.
Schliesslich kann eine Ausführungsform zweck mässig sein, bei der eine elliptische Scheibe an den beiden Enden der langen Ellipsenachse abgeschnit ten ist, so dass eine Scheibe mit ebenen Endflächen entsteht, die nach erfolgtem Einbau des Scheiben körpers in das Pumpengehäuse gegenüber den In- nenflächen der beiden Gehäusedeckel in allen Pum penstellungen über die ganze Fläche den gleichen Abstand haben.
Diese Ausbildung des Scheibenkörpers hat ein mal herstellungstechnische Vorteile, insofern, als die Vorsprünge nur bis an diese Endflächen heran ausge führt zu werden brauchen. Wollte man nämlich die Vorsprünge bei einer Scheibe mit reiner Ellipsenform bis in den Bereich der grossen Ellipsenachse durch führen, dann würde man auf Schwierigkeiten stossen, weil die Form der Vorsprünge eine nicht mehr aus führbare Gestalt erhalten müsste, zum anderen hat eine Scheibe der genannten Art mit Endflächen den Vorteil,
dass man die Pumpenscheibe an den inneren Stirnflächen der beiden Gehäusedeckel mit einem überall gleichen Spiel nicht nur einbauen, sondern auch umlaufen lassen kann, so dass - falls man dieses Spiel sehr klein ausführt oder gar bis auf Null herabsinken lässt - eine Abdichtung zwischen den Endflächen des Pumpenkörpers und den Innenflä chen der Gehäusedeckel erreicht wird.
Dieses kann insbesondere dann von Bedeutung sein, wenn Abwässer gefördert werden sollen, die durch Textilien, wie insbesondere Lumpen aus Nylon- oder Perlon stark angereichert sind. Ein derartiges Abwasser wird bei fliegend gelagerter, schräger Pumpenscheibe auf der der Welle abgekehr ten Seite durch den Einlaufstutzen in die Pumpe ein gesaugt. Hierbei werden die im Abwasser enthaltenen Lumpen durch die Schneidwirkung zwischen den Vorsprüngen des Pumpenkörpers und den Rillen des Pumpengehäuses weitgehend zerrissen und zerklei nert, um dann, zusammen mit dem Wasser, durch den Druckstutzen abgeführt zu werden.
Die Abdich tung zwischen den genannten Endflächen und den inneren Stirnflächen der Gehäusedeckel ermöglicht es, dass von den Lumpen keine grösseren Teile in denjenigen Raum des Gehäuseinneren gelangen, in welchem sich die Welle befindet. Dies ist deshalb von Bedeutung, weil diese Lumpen sich um die Welle herumwickeln und so die Pumpe verstopfen würden.
Statt einer einzigen Scheibe können auch mehrere im Winkel zueinander und schräg zur Pumpenwelle auf dieser angeordnete Scheiben vorgesehen sein, die mit Vorsprüngen versehen sind und in entsprechende Rillen am inneren Umfang des Gehäuses bzw. einer Gehäusebuchse eingreifen.
Die Zeichnung stellt die Erfindung in mehreren Ausführungsbeispielen dar. Es zeigt: Fig. 1 einen teilweisen Axialschnitt und einen teilweisen Aufriss einer Pumpe, Fig. 2 einen vergrösserten, teilweisen Axialschnitt durch die Pumpe an einer Stelle des Eingriffs eines Scheibenzahnes in eine Rille des Pumpengehäuses, Fig.3 den aus der Pumpe herausgenommenen und in ein Spannfutter einer Drehbank eingespannten Pumpenkörper zwecks Veranschaulichung der Her stellung der Verzahnung,
Fig. 4 eine andere Ausführungsform der Pumpe mit räumlich gekrümmter Pumpenscheibe, Fig. 5 eine andere Ausführungsform der Pumpe mit zwei sich kreuzenden Pumpenscheiben, Fig. 6 eine andere Ausführungsform der Pumpe im Axialschnitt mit einer Pumpenscheibe mit ebenen .Endflächen und Fig. 7 eine perspektivische Darstellung in Drauf sicht des scheibenförmigen Pumpenkörpers der Fig. 6.
Nach der Ausführungsform der Fig. 1 bis 3 ist die Pumpenwelle 1 in einem Lager 2 fliegend gela gert und durch eine Stopfbuchse 3 nach aussen hin abgedichtet. Auf dem verstärkten Ende 4 der Pum penwelle ist schräg die einen Pumpenkörper bildende Pumpenscheibe 5 mittels versenkter Schrauben befe- stigt, so dass die glatte Oberfläche der Pumpenscheibe 5 glatt bleibt und sich an ihr nichts festsetzen kann. Am äusseren Umfang der Pumpenscheibe 5 sind Zähne 6 eingedreht, die in entsprechend gestaltete Rillen 7 eingreifen.
Diese Rillen sind am inneren Umfang einer Buchse 8 eingearbeitet, die in den Gehäusemantel 9 eingeschoben und mit ihrem Flansch 10 durch Schrauben 11 am Flansch 12 des Gehäusemantels 9 befestigt ist. Am inneren Umfang ist die Buchse 8 mit einer Aussparung 13 versehen, die in eine entsprechende Aussparung im Gehäuse 9 mündet, die ihrerseits an den Druckstutzen 14 an schliesst. Der Einlassstutzen 15 ist mittels eines Flan sches 16 mit dem Flansch 12 des Gehäuses 9 ver bunden.
Die Scheibe 5, die in einer senkrechten Drauf sicht in Richtung des Pfeiles A elliptische Gestalt hat, ist als Ellipse so geformt, dass sie nach Einbau in die Pumpe in der Axialprojektion, das heisst in Richtung des Pfeiles B, kreisrund erscheint. Diese Scheibe 5 ist in den Abmessungen so gewählt, dass ihre Zähne 6 mit Spiel (vergleiche Fig.2) in die Rillen 7 der Buchse eingreifen.
Jeder Punkt der Scheibe 5 führt beim Umlauf der Scheibe eine Kreisbahn aus, woraus folgt, dass beim Umlaufen der Scheibe 5 eine gewisse Schub wirkung auf die Flüssigkeit nach links und rechts in nerhalb des Gehäuses ausgeübt wird, die jedoch bei weitem durch die Zentrifugalkraft der zu fördernden Flüssigkeit übertroffen wird, so dass das Fördergut aus dem Saugstutzen 15 in das Gehäuse eintritt, um durch den Druckstutzen 14 herausgefördert zu wer den.
Die Rillen 7 verlaufen nicht etwa schraubenförmig in der Buchse 8, sondern sind gleichachsig und kreis förmig, jede für sich, getrennt nebeneinander ange ordnet.
Zwecks Veranschaulichung der Bewegungsvor gänge sei darauf hingewiesen, dass in Fig.l die Scheibe 5 in einer Ansicht parallel zur Scheiben ebene dargestellt ist. Stellt man sich jedoch vor, dass die Scheibe 5 aus der Stellung der Fig. 1 um 90 in der einen oder anderen Drehrichtung verdreht ist, so würde sich zeigen, dass dann die Scheibe 5 in einer zur Zeichenebene in der Fig. 1 windschiefen Ebene liegt, so dass die Scheibe gewissermassen das Fördergut aus der Pumpe zum Druckstutzen 14 hin schaufelt.
Durch den erwähnten Schub können zwar ge wisse Verluste eintreten, sofern die Scheibe 5, in Richtung des Pfeiles A gesehen, nicht elliptisch, son dern kreisrund ausgeführt ist, wobei die Scheibe, in Richtung des Pfeiles B gesehen, dann als Ellipse er scheinen würde. Diese Verluste würden dadurch ent stehen, dass zwischen dem Umfang der Scheibe 5 und der Innenfläche des Gehäuses an der Stelle der kleinen Achse der Ellipse ein wesentlich grösserer Abstand entsteht als im Bereich der grossen Achse der Scheibenellipse. Aus diesem Grunde ist es vor teilhaft, die Scheibe so zu gestalten, dass der Abstand zwischen ihrem Umfang und der Innenfläche des Gehäuses an allen Stellen der gleiche ist.
Dieses wird dadurch erreicht, dass die Scheibe 5 in Richtung des Pfeiles A derart elliptisch ausgeführt ist, dass sie, in Richtung,des Pfeiles B gesehen, kreisrund erscheint.
Für die Montage der Pumpe ist es erforderlich, die Buchse 8 durch einen Axialschnitt zweiteilig auszuführen, so dass, wie die Fig. 1 zeigt, eine Teil fuge 19 entsteht. Die Montage wird dann wie folgt durchgeführt: Nach Einbau der Welle in das Lager 2, und nach Anflanschen des zylindrischen Gehäuse teiles 9 an den Deckel 17 am Maschinengestell 18, werden die beiden Hälften der Buchse 8 ausserhalb des Gehäues um die Scheibe 5 gelegt, und so die Scheibe zusammen mit den beiden Buchsenhälften 8 in das Gehäuse hineingeschoben, bis die Scheibe 5 auf das verstärkte Ende 4 der Welle 1 trifft. Nun mehr wird die Scheibe 5 mittels der Schrauben auf das verstärkte Ende 4 der Welle 1 aufgeschraubt.
Dann werden die Schrauben 11 der Buchse 8 festgeschraubt, und schliesslich der Saugstutzen 15 mittels seines Flansches 16 an den Flansch 12 des Gehäuses angeschraubt.
Zur Herstellung der Verzahnung in der Scheibe 5 wird die Welle 1 der Pumpe mit aufgeschraubter Scheibe 5 in das Spannfutter 20 einer Drehbank ein gespannt (Fig. 3), und mittels eines Stahles 21, dessen Profil dem der herzustellenden Zähne angepasst ist, zunächst beginnend an einem Ende der langen El lipsenachse der Scheibe, die erste Zahnlücke mit ent sprechendem Profil hergestellt. Alsdann wird, ent sprechend dem Abstand der Rillen innerhalb der Buchse 8 der Pumpe, der Schneidstahl 21 in die ge strichelte Stellung der Fig. 3 verstellt, und es wird durch Anstellen des Stahles die zweite Zahnvertie fung an zwei gegenüberliegenden Stellen in die Scheibe eingearbeitet.
Auf diese Weise wird der Stahl 21 schrittweise über die ganze Breite der Scheibe ver stellt und dadurch diese über den ganzen Umfang mit Verzahnungen versehen, die so geformt sind, dass sie nach Einbau in das Gehäuse in die entsprechen den Rillen der Buchse 8 eingreifen.
Der Vorteil der Pumpe gemäss Fig. 1 besteht ein mal darin, dass nicht nur die Scheibe zwecks Vermei dung unnötiger seitlicher Schubwirkungen und Wir belungen elliptische Gestalt hat, und zum anderen insbesondere darin, dass das in das Gehäuse hinein ragende Ende der Welle 1 gut gegen den Saugstutzen 15 abgesperrt ist.
Dieses hängt damit zusammen, dass die Zähne 6 der Scheibe 5 während der Drehun gen dauernd im Eingriff mit den Nuten 7 der Buchse 8 stehen, so dass die durch den Einlassstutzen 15 in den linken Teil des Gehäuses mit dem Abwasser ein tretenden textilen Verunreinigungen niemals in den jenigen Teil des Gehäues eintreten können, in wel chem sich ein Teil der Welle befindet,
ohne dass diese Textilien nicht vorher durch die Verzahnung 6 der Scheibe fein zerrissen sind. Dieses feine Zerreissen wird vor allen Dingen durch das schneidenartige Zu sammenwirken der Verzahnung 6 mit den Rillen 7 erreicht. Es kann daher niemals das bei den bekann ten Pumpen oft beobachtete und unweigerlich zum Festfahren der Pumpe führende Umwickeln von Textilien um die Pumpenwelle eintreten.
Dessen ungeachtet arbeitet aber auch die in Fig. 1 rechts dargestellte Seite der Scheibe mit Schau feleffekt. Denkt man sich die Scheibe 5 um 180 gegenüber der in Fig. 1 dargestellten Stellung ver dreht, so erkennt man sofort, dass der Druckstutzen 14 nunmehr zum grossen Teil mit der rechten Schei benseite in Verbindung steht, das heisst auch diese Hälfte des Gehäuses füllt sich mit Fördergut, das zum Druckstutzen 14 hin weggeschaufelt wird.
Es ist zweckmässig, wenn auch nicht unbedingt notwendig, zwischen den im Profil zahnförmigen Ringnuten 7 der Gehäusebuchse und den Scheiben zähnen 6 ein Spiel zu belassen, damit ein leichter Lauf der Pumpe gewährleistet ist. Versuche haben ergeben, dass die Zähne der Scheibe innerhalb der Rillen 8, auch bei Vorhandensein eines Spieles, ein wandfrei die Lumpen und Textilien zerreissen und zerkleinern. Vielfach soll dieses Spiel zwischen den Zahnungen 6 und 7 sogar gross gehalten werden, und zwar insbesondere dann, wenn beispielsweise Rüben schnitzel von Zuckerrüben gepumpt werden sollen, bei denen eine allzu starke Zerkleinerung nicht er wünscht ist.
Die Teile 8, 9, 16, 17 bilden das zylin drische Pumpengehäuse, dessen Achse mit der Wel lenachse zusammenfällt.
Entsprechend der Fig.4 kann die Scheibe 22 auch gewölbt ausgeführt werden. Im übrigen aber ist die Scheibe derart geformt, dass in Richtung des Pfeiles C der Umfang der Seheibe kreisrund ist, so dass die Scheibenzähne in die Rillen der Buchse des Gehäuses eingreifen. Nach der Ausführungsform der Fig. 5 können zwei je einen Pumpenkörper bildende Scheiben 23, die sich kreuzen und gegenseitig durch dringen, schräg auf der Pumpenwelle befestigt sein.
Jede Scheibe hat am Umfang Zähne, die in die Ril len der Gehäusebuchse eingreifen.
Die Pumpenkörper können durchgehende Wöl bungen oder Vertiefungen aufweisen, indem sie selbst in sich Erhöhungen haben oder aber der Pumpen körper Schaufelungen oder andere Profilierungen aufweist, wobei es nur darauf ankommt, dass die Umfangsteile des Pumpenkörpers mit Vorsprüngen versehen sind, die in die Rillen im Innern des Ge häuses eingreifen. Schliesslich kann man den Pum penkörper mit Durchbbrüchen versehen, um den Schub zu verkleinern, was insbesondere bei dick flüssigen Fördergütern von Vorteil ist.
Nach der Ausführungsform der Fig. 6 und 7 ist die Pumpenscheibe 24 durch Abschneiden von Seg menten an den Enden der langen Achse einer ellip tischen Scheibe gebildet, so dass bei den Seiten 29 ebene Endflächen 30 entstehen. Diese Schnittflächen 30 sind derart zur Oberfläche der Pumpenkörper scheibe 24 gelegt, dass sie parallel zu den Innen flächen 31, 32 der beiden Gehäusedeckel 33, 34 verlaufen. Wie aus der Fig.6 ersichtlich, besteht zwischen den Flächen 30, 31 bzw. 30, 32 ein Spiel 35.
Gegebenenfalls kann man dieses Spiel bis auf Null herabdrücken, so dass eine mehr oder weniger gute Abdichtung zwischen den Flächen 30 und den Innenflächen 31, 32 der beiden Deckel 33, 34 des Pumpengehäuses gewährleistet ist.
Diese Abdichtung hat den Vorteil, dass bei stark mit Lumpen durchsetztem Wasser, das durch den Einlaufstutzen 44 in das Pumpeninnere eindringt, diese Lumpen durch die Zähne des Scheibenkörpers und die Rillen im Innern des Gehäuses weitgehend zer fetzt werden, ohne dass grössere Lumpenteile in den jenigen Teilraum des Gehäuses gelangen können, in welchem sich die Welle 43 befindet, so dass auch nicht die Gefahr besteht, dass sich Lumpen um diese Welle herumwickeln können.
Das in Fig. 6 weiss gezeichnete Feld 36 zeigt den Durchbruch in der Büchse, durch den die Flüssig keit in den darüber erkennbaren Druckstutzen tritt.
Es ist notwendig, die Scheibe 24 in einem solchen Winkel zur Pumpenwelle anzuordnen, dass die bei den Schnittflächen 30 an den Seiten 29 der Scheibe 24 den Innenflächen 31, 32 der beiden Gehäuse deckel 33, 34 gegenüberliegen. Nur in diesem Fall ist das Abschneiden der Pumpenscheibe 24 an den beiden Seiten 29 sinnvoll. Wollte man nämlich die Scheibe 24 in einem wesentlich steileren Winkel zur Welle 43 anordnen, dann würden die beiden Schnitt- flächen 30 nicht auf die Innenflächen 31, 32 der beiden Gehäusedeckel 33, 34 zeigen, sondern direkt der Rillenbuchse 45 gegenüberliegen.
Dann müsste man in der Tat die Scheibe nicht abschneiden, son dern in der Richtung A der Fig. 1 als volle Ellipse ausbilden und bis an die Enden der grossen Ellipsen achse verzahnen.
Der Neigungswinkel zwischen der Scheibe 24 und der Achse 43 der Welle soll zweckmässigerweise so gewählt werden, dass die linke Schnittfläche 30 der Scheibe, wie aus Fig. 6 ersichtlich, sozusagen den lichten Durchmesser des Saugstutzens 44 umkreist, ohne in diesen lichten Durchmesser hineinzutreten. Andernfalls würde das durch den Saugstutzen in die Pumpe eintretende Fördergut auf die Schnittfläche 30 der Scheibe 24 aufprallen, was nachteilig wäre. Durch die oben beschriebene Wahl eines bestimmten Nei gungswinkels wird auch ein günstiger Wirkungsgrad der Maschine erreicht.
Die Zähne 6 können so ausgebildet werden, dass sie nicht spitz nach aussen zulaufen, sondern an den Enden abgeflacht sind; sie haben dann also nicht mehr aussen scharfe Schneiden. Sinngemäss werden dann die Rillen 7 nicht, wie in Fig. 2 gezeichnet, dreieckig im Profil ausgeführt, sondern entsprechend dem Profil eines Trapezgewindes. Allerdings werden nicht Gewindegänge, sondern- nur parallel laufende Rillen in der Buchse 8 eingearbeitet.
Diese Art der Ausbildung der Zähne und Rillen hat den grossen herstellungstechnischen Vorteil, dass man die Pumpenscheibe 5 ohne weiteres zusammen mit den Zähnen 6 sowie die Buchse 8 mit den Rillen 7 nicht im Dreh-, sondern im Giessverfahren her stellen kann. Es ist dann eine Nachbearbeitung inso weit gänzlich überflüssig, wenn insbesondere zwi schen den Zähnen 6 und den Rillen 7 entsprechend Luft gelassen wird. Trotzdem ist der Zerreisseffekt kaum. vermindert, weil die Zähne, gegen die Dreh richtung auf sie gesehen, mit ihren Vorderkanten ar beiten und nicht mit ihren schneidenartigen Zuspit zungen. Die Vorsprünge könnten statt von Zähnen auch z. B. von Zacken gebildet sein.