CN102913473B - 切割机泵 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种带有布置在壳体(1)中的泵转子(2)的离心泵。在介质流入叶轮(3)中之前布置有至少一个切割机(7)。切割机(7)具有切割面(8)和旋转的切割体(9)。介质流动通过切割面(8)中的开口(10)。切割面(8)和切割体(9)利用压紧力(F)相互张紧。根据本发明，由于泵转子(2)的旋转而产生压紧力(F)。

Description

切割机泵
技术领域
本发明涉及一种带有布置在壳体中的泵转子的离心泵，其中，在介质流入叶轮中之前布置有至少一个带有切割面和旋转的切割体的切割机(Schneidwerk)，其中，切割面和切割体在轴向上在切割体的旋转轴线的方向上利用压紧力相互张紧且切割面具有开口，介质流动通过该开口。
背景技术
在实践中经常出现该问题，即当带有固体混合物的废水利用离心泵被输送通过管道时产生阻塞。为了避免这种情况，切割机被布置在介质流入离心泵中之前。
在此，切割机由固定的部分(切割面)和旋转的部分(切割体)构成。根据应用领域可使用圆形的、锥形的或柱形的切割面。切割面具有开口，介质流动通过该开口。因此，切割面有时也被称为切割筛(Schneidsieb)。切割面的平的或锥形的铸模(Auspraegung)称作切割板。切割面的柱形的铸模被称为切割环。
旋转的切割体布置在切割面之前和/或之后。其也被称为切割套(Schneidaufsatz)。
对于切割机的所有类型切割效果在新状态中良好且因此阻塞危险较小，然而切割棱边的磨损导致增加的阻塞倾向。磨损的主要原因是废水中的含矿物的或含金属的混合物，其导致不仅旋转的部分而且固定的部分的上行的(auflaufend)切割棱边变钝。切割机的下行的(ablaufend)棱边不受磨损影响。
在文件DE202009003995U1中描述了一种这样的切割机。该装置不具有输送特性。切碎借助于实施为刀转子的切割体实现，刀转子相对于实施为切割筛的切割面旋转。切割体在轴向上在其旋转轴线的方向上贴靠在切割面处。切割体和切割面利用由多个拉力弹簧产生的压紧力相互张紧。
在文件DE2536555A1中描述了一种用于泵吸液体的装置。包含在液体中的固体物质被该装置切碎。在此，切碎不由切割机来进行，而是根据下面所描述的原理进行。载有固体物质的液体流动通过轴向缝隙。切碎在碾磨元件与可轴向调节的、固定的构件(其在该文件中被称为“定子”)之间实现。在碾磨元件上方的轴上固定有离心叶轮，其具有指向下的在外部的翼表面。在指向下的翼表面与指向上的定子表面之间存在狭窄的间距。进入的固体材料在那里被剪碎。
在文件DE2313403中描述了一种轴向泵，其可被用于泥浆或废水的泵吸。对于该泵同样在不使用切割机的情况下而是由此实现切碎，即叶轮的叶片在纵向于叶片延伸的刀状的刀刃中终止。
文件DE19643729A1描述了一种优选地被用于输送粪水的装置。通过输送管，粪水流被供应到沉降腔(Beruhigungsraum)中。在沉降腔中粪水流被转向且到达排出腔中。在沉降腔与排出腔之间存在分隔壁，其中，粪水流通过分隔壁的通孔从沉降腔到达排出腔中。在分隔壁的区域中布置有至少部分覆盖通孔的切割元件。切割元件的切割件布置在分隔壁的面对沉降腔的侧面处，其与切割元件一起形成切割机。切割元件利用弹簧元件对着分隔壁被预紧。由此产生在切割元件与分隔壁之间的压紧力。
因为阻塞导致输送设备的失效，所以切割机必须总是完全有效。对于带有平的或锥形的切割面的切割机，功能性可通过在切割机的固定的部分与旋转的部分之间的切割缝隙的调整至少受限地又被建立。带有柱形的切割面的切割机必须被完全更新。
在切割机中，切割体和切割面利用压紧力被压向彼此。就此而言，在切割机中提及，切割体和切割面相互张紧。对于传统的切割机，该压紧力由附加的辅助装置产生。螺旋弹簧、碟形弹簧或类似的弹簧经常被用于此。也可使用在气动的或液压的基础上的张紧元件。这些单独的辅助装置引起额外的成本且此外具有该缺点，即随着增加的运行持续时间在切割体与切割面之间的压紧力减小。例如，弹簧随着时间磨损。此外，由于切割体和切割面的磨损，预紧力减小。因为辅助装置是额外使用的构件，所以此外装置的易干扰性增加，因为在这些构件处也可能出现损伤。另一缺点在装置起动时存在。在此，在切割体与切割面之间的压紧力必须被克服。为此需要产生相应的起动力矩的马达。此外，为了支持预紧力需要轴向轴承。
发明内容
本发明的目的是提供一种成本有利的且具有较低的易干扰性的装置。在此应确保较高的且持久的切割效果。
该目的根据本发明由此来实现，即压紧力由于泵转子的旋转被产生。
泵转子由带有所有固定在其上的构件的驱动轴构成。在离心泵的运行期间，泵转子的所有构件旋转。此外，叶轮和在借助于电动机驱动的情况下电动机的转子算作泵转子的构件。
根据本发明，泵转子的旋转产生压紧力，其在轴向上在切割体的旋转轴线的方向上起作用。在此，力可以在轴向上在马达的方向上而且在相反的方向上被产生。
在泵静止时，该压紧力不起作用。因此，在切割机泵起动时马达不须克服额外的摩擦力。需要较小的起动力矩，因为与传统的装置相比在起动时在切割体与切割面之间不出现额外的摩擦力矩。
由于泵转子的旋转，因此产生介质的输送压力。这根据下面所描述的原理进行。介质流动通过切割机且进到离心泵的旋转的叶轮中。在那里，介质被旋转的叶轮加速到环形轨道上。由于离心力的作用，介质从旋转轴线在径向上向外流动到集流管中。在叶轮中，介质被带到较高的速度上且因此具有较高的动能。在集流管中介质被制动。在此，大部分动能被转化成静态的压能。
在本发明的一特别有利的实施方案中，介质的输送压力将切割面压向切割体。优选地，对此输送压力被导引到环形的活塞上。切割面可轴向移动地布置。活塞将切割面压向切割体。
在另一变体中，输送压力将切割体压向切割面。对此，切割体优选地可轴向移动地布置在活塞上。由于泵转子的旋转所产生的输送压力经由由孔和槽构成的系统被传递到活塞上。以该方式，切割体被压向切割面。
优选地，在根据本发明的装置中泵转子和切割体共同由马达置于旋转中。在此，当切割体与泵转子的驱动轴相连接，使得切割体和泵转子以相同的转速旋转时，证实为有利的。在本发明的一有利的变体中，对此切割头被拧紧到驱动轴和/或叶轮处。
在本发明的一特别有利的实施方案中，在切割体与切割面之间的压紧力由泵转子相对于壳体的轴向移动引起。与泵转子相连接的切割头压向切割面，由此在两者之间产生压紧力。
对此的前提是确保泵转子的轴向可移动性的支承。泵转子的轴向移动才由于旋转而出现。在泵静止时压紧力不起作用。
移动的原因是轴向推力(Axialschub)。轴向推力理解成所有作用到泵转子上的轴向力的合力。根据本发明，切割机承担用于支撑轴向推力的轴向轴承的角色。因此，在根据本发明的装置中不需要额外的轴向轴承，由此节省成本。
以引起泵转子的轴向移动的一变体在于，叶轮在一侧处具有盖板且在相对的侧面(在其处叶轮敞开或具有更小的盖板)的方向上产生轴向移动。通过叶轮在一侧处具有盖板而在另一侧敞开或者具有更小的盖板，产生液压的轴向推力，其导致泵转子的轴向移动。根据本发明，切割体与泵转子这样相连接，使得切割体压向切割面且以该方式压紧力在两者之间产生。
用于产生泵转子的轴向移动的另一变体在于，泵转子由电动机驱动，电动机具有转子相对于定子的偏移。转子组在轴向上相对定子组偏移一定的长度。由此产生电磁吸力，其中，轴向移动逆着偏移起作用。对于之前所描述的补充地或备选地可应用该变体。在一备选地所应用的变体中可使用叶轮，其在无盖板地来实施且由此没有或仅仅较小的液压的轴向力产生。
在本发明的一特别有利的实施方案中，驱动泵转子的马达关联有控制装置，其允许叶轮和切割体间歇地在相反的旋转方向上旋转。如果切割头的刀以对切割面的预设的压紧力运转，那么在此刀和切割板的下行的切割棱边被磨锐，而上行的棱边磨损。通过旋转方向的定期变换确保切割能力保持获得。
在旋转方向变化时，不仅切割头而且离心泵的叶轮在相反的方向上被驱动。在本发明的一特别有利的实施方案中，壳体对称于压力接管轴线(Druckstutzenachse)被构造为环形室壳体。与螺旋壳体相比，环形壳体具有沿着周缘保持相同的横截面。
通过应用带有纯径向的叶片系(Beschaufelung)的叶轮和对称于压力接管轴线的环形壳体确保不依赖于旋转方向的输送特征。离心泵的不依赖于旋转方向的结构使能够利用共同的轴驱动泵转子和切割体。
附图说明
本发明的另外的特征和优点从实施例根据附图的说明并且从附图本身得出。其中：
图1显示了切割机泵的轴向剖面，
图2显示了切割机的前视图，
图3显示了叶轮的径向剖面，
图4显示了压紧力通过马达的电磁吸力产生，
图5显示了压紧力通过叶轮的液压的轴向推力产生，
图6显示了切割机的前视图，
图7显示了切割机泵的轴向剖面，其中压紧力通过输送压力作用到切割面上产生，
图8显示了在图7中示出的变体的透视性的图示，
图9显示了切割机泵的轴向剖面，其中压紧力通过输送压力作用到切割头上产生，
图10显示了在图9中示出的变体的透视性的图示。
具体实施方式
图1显示了一种离心泵，在其中在壳体1中布置有泵转子2。此外，泵转子2包括叶轮3、驱动轴4以及马达6的转子5。离心泵具有切割机7，其布置在介质流入叶轮3中之前。切割机7包括切割面8和切割体9。在该实施例中，切割面8实施为平的、圆形的切割板，其具有开口10，介质流动通过开口10。在该实施例中，切割体9在介质的流动方向上观察布置在切割面8之前。
根据本发明，由于泵转子2的旋转，在切割体9与切割面8之间产生压紧力F。由此，切割体9的刀11被压向切割面8。
切割面8固定地与壳体1的抽吸盖12相连接且因此不旋转。
切割体9在其旋转轴线的方向上在中间设有孔。借助于固定元件13(优选地螺栓)，切割体9与叶轮3和驱动轴4相连接。根据本发明，马达6将泵转子2和切割体9共同置于旋转中。由此，切割体9以与驱动轴4和叶轮3相同的转速旋转。
在该实施例中，泵转子2的旋转引起泵转子2相对于壳体1的轴向移动，由此产生切割体9到切割面8处的压紧力F。泵转子2的轴向移动基于由叶轮3所产生的轴向推力。对此，叶轮3在该实施例中具有抽吸侧的盖板14且朝向压力侧敞开。泵转子2的轴向移动在盖板14的相对的侧面(在其处叶轮3敞开)的方向上被产生。通过叶轮3实施成在抽吸侧带有而在马达侧不带有盖板14，产生液压的轴向推力，其显示在马达6的方向上且张紧切割机7。
泵转子2相对于壳体1借助于两个径向轴承15、16来支承。根据本发明，切割机7用作轴向轴承且阻止泵转子2和壳体1的接触。在切割机7的完全磨损的情况中，后面的径向轴承16通过轴向贴靠到马达壳体17的对应的面处用作应急轴承。
在所有图示中，马达壳体17仅示意性地示出。对于装配必需的壳体分隔出于清晰性的原因未被示出。马达壳体17围绕马达6的转子5和固定的定子18。
在图1中示出的轴向剖面中，此外可辨认出叶轮3的叶片19，其设计在图3的说明中被详细实施。
图2显示了切割机7的前视图。切割体9(其也被称为切割头)包括四个纯径向延伸的翼片30。每个翼片30设有径向延伸的刀11。切割体9的刀11被压向切割面8。
备选于单独的刀11的应用，切割体9可如此来实施，使得切割棱边直接在两侧模制到翼片30处。这样的变体在图7至10中示出。
根据本发明，由于泵转子2的旋转而产生对于压紧切割体9所需要的压紧力F。在泵转子2且因此切割体静止时，不作用有压紧力F。压紧力F在轴向上在切割体9的旋转轴线的方向上起作用。切割体9借助于固定器件13与泵转子2相连接。
切割面8在该实施例中实施为平的、圆形的切割板且具有开口10，介质流动通过开口10。开口10在切割面8的周缘上分布在位于内部和外部的环中。切割体9的翼片30在旋转时扫过开口10，其中，刀11以压紧力对着切割面8运转。在此，刀11和切割面8的下行的切割棱边被磨锐，而上行的棱边磨损。
通过旋转方向的定期变换确保切割能力保持获得。
根据本发明，切割体9与泵转子2相连接。马达6将泵转子2和切割体9共同置于旋转中。两者以相同的转速旋转。马达6关联有控制装置，其允许泵转子2随着切割体9间歇地在相反的旋转方向上旋转。为了确保保持均匀的输送特性，离心泵根据本发明具有不依赖于旋转方向的输送特征。
图3示出，壳体1构造为环形室壳体。其对称于压力接管轴线20来构造。叶轮3设有大量叶片19。叶轮3具有纯径向的叶片系。通过叶片19在纯径向上延伸且壳体对称于压力接管轴线20来构造，离心泵具有不依赖于旋转方向的特征曲线。
图4显示了一变体，在其中泵转子2的旋转引起泵转子2相对壳体1的轴向移动。由此产生切割体9到切割面8处的压紧力F。在图4中所示的变体中，泵转子2的轴向移动由电磁吸力引起。驱动泵转子2的马达6是带有定子18和转子5的电动机。定子18也被称为定子组。转子5也被称为转子组。转子5具有相对于定子18的偏移L。由此产生电磁吸力，其引起泵转子2的轴向移动。因为切割体9与泵转子2相连接，这导致在切割体9与切割面8之间的压紧力。
图5显示了带有布置在介质流入叶轮3中之前的切割机7的离心泵。切割机7具有固定的切割面8，其与抽吸盖12相连接。在该实施例中，旋转的切割体9在介质的流动方向上观察布置在切割面8之后。切割体在切割板之后的该布置在图6中作为俯视图示出。带有其固体组分的介质首先流动通过开口10。之后发生固体组分由旋转的切割体9切碎，切割体9以其翼片19扫过开口10。由于泵转子2的旋转，在切割体9与切割面8之间产生压紧力F。切割体9与泵转子2相连接。泵转子2的旋转引起泵转子2相对于壳体1的轴向移动，由此旋转的切割体9被压向固定的切割面8。泵转子2的轴向移动通过液压的轴向推力(其逆着流动方向起作用)实现。对此，叶轮3具有压力侧的盖板14。轴向的移动在相对的侧面(在其处叶轮3敞开的)的方向上实现。
在图7和8中s所示的变体中，由于泵转子2的旋转，介质的输送压力被建立。放置在叶轮3与切割体9之间的销25使切割体9通过叶轮3的抗扭的携带成为可能。通过在抽吸盖12中的孔21，输送压力被导引到环形的活塞22上，其将切割面8压向切割体9。反作用力通过轴承15被引出到壳体1中。
图8显示了在抽吸盖12与切割面8之间的抗扭的且同时可轴向移动的连接。实施为切割板的切割面8设有模制的鼻部23，其接合到抽吸盖12中的槽24中。期望的轴向预紧力可通过环形活塞22的尺寸设计或通过孔21的径向位置来调节。同样可能通过多个带有所属的孔系统的均匀地在周缘上分布的单独的活塞代替环形活塞22。孔系统21也可由导向管路代替，其在合适的部位处从壳体1引导输送压力。
图9和图10显示了一种用于产生用于将切割体9对着切割面8张紧的液压力的装置。在两个附图中所示的变体中，由于泵转子2的旋转，介质的输送压力被建立。输送压力将切割体9压向切割面8。在这里所示的切割体9中，切割棱边模制到切割体9的翼片19处。切割体9可轴向移动地布置在活塞26上，其中，压紧力F经由差分面(Differenzflaeche)27被传递到切割体9上。对此必需的压力经由孔和槽28的系统被从在叶轮3与壳体1之间的后部的轮侧腔(Radseitenraum)29被排出。在此，切割体9通过销25与叶轮3相连接。切割板8固定地与抽吸盖12相连接。

Claims (10)

1.一种带有泵转子(2)的离心泵，所述泵转子(2)布置在壳体(1)中，其中，在介质流入叶轮(3)中之前布置有至少一个带有切割面(8)和旋转的切割体(9)的切割机(7)，其中，切割面(8)和切割体(9)在轴向上在所述切割体(9)的旋转轴线的方向上利用压紧力(F)相互张紧且所述切割面(8)具有开口(10)，所述介质流动通过所述开口(10)，其特征在于，由于所述泵转子(2)的旋转而产生所述压紧力(F)。
2.根据权利要求1所述的离心泵，其特征在于，所述压紧力(F)由此来产生，即所述介质的输送压力将所述切割面(8)压向所述切割体(9)。
3.根据权利要求1所述的离心泵，其特征在于，所述压紧力(F)由此来产生，即所述介质的输送压力将所述切割体(9)压向所述切割面(8)。
4.根据权利要求1所述的离心泵，其特征在于，所述切割体(9)与所述泵转子(2)相连接，其中，马达(6)将所述泵转子(2)和所述切割体(9)共同置于旋转中。
5.根据权利要求4所述的离心泵，其特征在于，所述旋转引起所述泵转子(2)相对于所述壳体(1)的轴向移动且由此产生所述切割体(9)到所述切割面(8)处的压紧力(F)。
6.根据权利要求5所述的离心泵，其特征在于，所述叶轮(3)在一侧处具有盖板(14)且在相对的侧面的方向上产生轴向移动，在该侧面处所述叶轮(3)敞开或具有较小的盖板。
7.根据权利要求5所述的离心泵，其特征在于，所述泵转子由马达(6)驱动，其具有转子(5)相对于定子(18)的偏移(L)，其中，所述轴向移动相反于所述偏移(L)起作用。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的离心泵，其特征在于，所述马达(6)关联有控制装置，其允许所述泵转子(2)随着所述切割体(9)间歇地在相反的旋转方向上旋转。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的离心泵，其特征在于，所述壳体(1)对称于压力接管轴线(20)构造为环形室壳体。
10.根据权利要求1至7中任一项所述的离心泵，其特征在于，所述叶轮(3)具有纯径向的叶片系(19)。
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