DE10112018A1 - Tauchpumpe, insbesondere für Abwasser, Gülle oder dickflüssige Massen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tauchpumpe, insbesondere für Abwasser, Gülle oder dickflüssige Massen mit einem auf eine Welle (5) befestigtem Laufrad (7) mit Flügeln (8) in einem Pumpenkörper (2). DOLLAR A Die Flügel (8) des Laufrades (7) weisen dabei in Drehrichtung entgegengesetzt abgewinkelte Flügelendabschnitte (9) auf und im Pumpenkörper (2) sind in diesem Bereich mehrere halbzylindrische Taschen (11) so angeordnet, dass deren offene Seite zu den Flügeln (8) gerichtet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Tauchpumpe, insbesondere vertikale Tauchpumpe für Abwasser, Gülle oder dickflüssige Massen überwiegend der Chemieindustrie, wie sie nach dem Oberbegriff des Anspruches 1 gekennzeichnet ist.

Es ist bekannt, dass Tauchpumpen eine relativ intensive Wartung und die Reparaturen oder ein Austausch des Lagers für das Laufrad einen relativ großen Arbeitsaufwand erfordern.

Dieser Arbeitsaufwand ist nicht nur für die direkte Wartung und Reparatur des Lagers des Laufrades erforderlich sondern auch für die Vorbereitung der Pumpe zur Reparatur und für den Wiedereinbau dieser in die Betriebslage ist ein relativ hoher Arbeitsaufwand mit vielen Arbeitsgängen zu bewerkstelligen.

Aus der DE-OS 43 27 113 ist eine vertikale Tauchpumpe bekannt, in der das Lager für das Laufrad unten angeordnet ist, um den Arbeitsaufwand für Wartung und Reparatur zu reduzieren.

Bei dieser Anordnung ist es aber nur möglich den Arbeitszeitbedarf für die Wartung und die Reparatur zu einem Teil zu reduzieren. Der Arbeitsaufwand für die erforderlichen Vorbereitungen und den Wiedereinbau des Laufrades in die Arbeitslage verringert sich jedoch nicht im entscheidenden Maße.

Insgesamt verringern sich der für Wartung und Reparatur notwendigen Arbeitsaufwand somit nicht in dem gewünschten Umfang.

Bei diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde eine vertikale Tauchpumpe in der Art zu schaffen, in der die Verschleiße des Laufrades, der Lagerfläche und des Pumpenkörpers weitgehend gleich sind, um Wartung und Reparatur des getauchten Pumpenunterteils auszuschließen.

Die Aufgabe der Erfindung wird erfindungsgemäß durch eine vertikale Tauchpumpe gelöst mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruches und deren weiteren Ansprüche mit seinen kennzeichnenden Merkmalen.

Die Erfindung zeichnet sich vor allem dadurch aus, dass bei der vertikalen Tauchpumpe im Betriebsprozess sich zwischen den Flügelendabschnitten des Laufrades und den halbzylindrischen Taschen im Pumpengehäuses ein hydrodynamischer Druck mittels der zu fördernden Flüssig­ keit aufbaut, in dem durch die erzwungen Wirbelströmung im Pumpengehäuse Hydraulikwechselwirkungen entstehen.

Es hat sich gezeigt, dass durch die erfindungsgemäß aufgebauten Wirbelströmungen in den Taschen der vorhandene hydrodynamische Druck das Laufrad mit seinen Flügeln und deren Flügelendabschnitten in der Achse der Antriebswelle bei Drehbewegung in Laufrichtung zentrisch hält.

Der besondere Vorteil ist, dass die äußere Arbeitsfläche auf dem Flügelendabschnitt eines jeden Flügels des Laufrades sich auf die Wirbelströme des Pumpmediums abstützt und ein direktes Gleiten der Flügel auf der Lagerfläche des Pumpengehäuse in der Zone mit den Taschen vermieden wird.

Erfindungsgemäß ist die Länge der Flügelendabschnitte im Verhältnis zur Gesamtlänge des Flügels ein Viertel bis ein halb und der Flügelendabschnitt ist zur Laufrichtung des Flügels entgegengesetzt abgewinkelt.

Der Abstand des Flügelendabschnittes zur Lagerfläche des Pumpengehäuses verringert sich zum Ende des Flügels und weist bevorzugterweise eine nach Außen leicht gewölbte Form auf.

Dadurch bedingt erfolgt durch die Drehbewegung des Flügels durch das zu fördernde Medium ein Druckaufbau durch die erzwungenen Wirbelströmungen in den Taschen.

Vorteilhaft ist es, wenn die Tiefe der Taschen mindestens 1/50-tel des inneren Durchmessers der Pumpengehäuses, in dem das Laufrad angeordnet ist, beträgt.

Da der Hauptstrom des zu fördernden Mediums diesen Bereich durchströmt berühren sich die Arbeitsflächen der Flügel­ endabschnitte und die spitzen Rippen an den zusammen­ treffenden Taschen im Pumpenkörper nicht, so dass es zu einer verschleißfreien Kraftübertragung kommt.

Vorteilhaft ist, wenn jeder Flügelendabschnitt mehreren Taschen gleichzeitig gegenübersteht, so dass jeder der Flügelendabschnitte sich immer auf mehrere Wirbel­ strömungen gleichzeitig stützt. Es sind aber auch unter­ schiedlich lange Flügelendabschnitte möglich.

Es hat sich gezeigt, dass der Verschleiß am Flügel und an der Lagerfläche des Pumpenkörpers in erster Linie und fast ausschließlich nur durch die festen und fasrigen Bestand­ teile in dem zu fördernden Medium, der Pumpflüssigkeit, hervorgerufen wird.

Bedingt dadurch wird die Standzeit der erfindungsgemäßen Tauchpumpe wesentlich verlängert und eine Wartung und/oder Reparatur des getauchten Pumpenunterteils ist bis zum Erreichen der zulässigen Verschleißgrenzen des Laufrades, der Lagerfläche und des Pumpenkörpers nicht mehr durchzuführen.

Daraus ergibt sich der weitere Vorteil der Erfindung, dass Arbeitsaufwand für Wartung und Reparatur der Tauchpumpe während der ganzen Betriebsdauer der Pumpe weitgehend ausgeschlossen sind.

Bevorzugt sind die Taschen in der Lagerfläche des Pumpenkörpers so gestaltet, dass sie ein an einer Seite offenen hohlen Raum bilden in Form eines Halbzylinders, der an beiden Seiten eine seitliche Begrenzung in Form von ebenen Wände aufweist. Der Radius des Halbzylinders beträgt dabei mindestens 1/50-tel des Durchmessers des Inneren des Pumpengehäuses, in dem das Laufrad angeordnet ist, bevorzugt 1/20-tel bis 1/30-tel.

Vorteilhaft ist es, wenn die Länge der Taschen annähernd die Breite des Flügelendabschnittes aufweist, es ist jedoch auch eine geringere oder größere Länge der Tasche möglich, wobei die Erfindung sich nicht nur auf eine Tasche beschränkt, sondern auch mehrere der Länge nach angeordneten Taschen sind möglich.

In den halbzylindrischen Taschen wird die hydrodynamische Wechselwirkung zwischen den Arbeitsflächen der Flügelendabschnitte des Laufrades und dem Pumpengehäuse durch die ebenen Seitenwände noch verstärkt, da ein Abbau der Wirbelströmung seitlich nicht möglich ist.

Es ist dadurch gewährleistet, dass die aufbauende hydrodynamische Wechselwirkung seitlich sich nicht verringert und die Tragfähigkeit der hydrodynamischen Lagerung des Laufrades noch vergrößert.

Die erfindungsgemäße vertikale Tauchpumpe wird folgendermaßen in Betrieb gesetzt. Das Pumpengehäuse mit dem Laufrad und dem Rührwerk wird in das zu fördernde Medium eingetaucht.

Der Motor bringt durch die Kupplung und die Antriebswelle das Rührwerk und das Laufrad in Drehbewegung. Das Rührwerk durchmischt und bewegt das zu fördernde Medium und führt es dem Laufrad zu. Durch die Bewegung des Rührwerkes wird gleichzeitig die Einlaßöffnung der Tauchpumpe von faserartigen und anderen mechanischen Bestandteilen in der Flüssigkeit ständig gereinigt.

In dem Arbeitsablauf der Pumpe wirken die hydraulische Kräfte auf das Rührwerk und das Laufrad und bewirken bei Inbetriebnahme der Pumpe ein Verschieben der Welle aus der Drehachse. Gleichzeitig treten gegenwirkende Kräfte zwischen Pumpengehäuse und dem Laufrad mit den Flügeln auf, die die Welle in ihrer Drehachse zentrisch halten.

Die Wirkungsweise ist dabei folgendermaßen:
Bei Drehung des Laufrades mit den gewölbten Flügelend­ abschnitten passieren diese die unmittelbare Nähe der Öffnungen der halbzylindrischen Taschen.
Im Ergebnis dieser bilden sich, da das zu fördernde Medium in die halbzylindrischen Taschen gedrückt wird Wirbelströmungen aus und Erzeugen eine hydraulischer Wechselwirkung aus der Bewegung des flüssigen Mediums. Diese Wirbelströmung ist begrenzt in der Tasche mit seinen Wänden.

Entsprechend dem Prinzip der Kontinuität der Flüssigkeits­ strömung wird durch die Form der halbzylindrischen Tasche eine Wirbelströmung erzwungen, welcher auch ausserhalb der Grenzen der Tasche im Pumpenkörper wirkt.

Auf diese relativ elastische Wirbelströmung mit der zylindrischen Form stützen sich, wie auf Rollen in einem Wälzlager, die Arbeitsflächen der sich bewegenden Flügelendabschnitte. Die Arbeitsflächen der Flügelendab­ schnitte wirken eine Zeit auf die Wirbelströmung und diese zerfällt langsam. Oft erfolgt dieses erst am Ende einer Arbeitsfläche und es bilden sich neue Wirbel­ strömungen, auf denen der folgende Arbeitsflächenabschnitt des Flügelendabschnittes ruht.

Auf diese Art und Weise, durch die Bildung zylindrischer Wirbelströmungen im Pumpengehäuse, stützen sich die gewölbten Flügelendabschnitte des Laufrades und die Antriebsachse hält in ihrer Drehrichtung.

Zwischen der gewölbten Arbeitsfläche und der spitzen Rippen können nacheinander feste und fasrige Teilchen passieren, die in dem Fördermedium enthalten sind.

Ein Verkeilen oder Verklemmen dieser Teilchen zwischen den spitzen Rippen und der Oberfläche der Flügelendabschnitte ist nicht möglich, da durch die gewölbte Oberfläche ein Vermischen der festen und fasrigen Teilchen in den halbzylindrischen Taschen erfolgt. Die Teilchen werden in den Wirbel hineingezogen und ihre Bewegung wird nicht übertragen durch die Bewegung des Laufrades im Pumpenkörper.

Im Wirbelstrom sind nur leichtflüssige Teile und kleine Teilchen des Fördermediums enthalten und nicht die großen Teilchen. Nur wenige flüssige Teilchen des Fördermediums und einige nicht zu große Teilchen können sich durch die größere Trägheit anlagern und sie können nicht eindringen während ihrer Verweilzeit im Pumpenkörper in die Zone ihres Wirbelstromes.

Weitere Vorteile, Einzelheiten und erfindungswesentliche Merkmale ergeben sich unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen.

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungs­ beispiel näher erläutert werden:

Es zeigen:

Fig. 1 schematische Darstellung der vertikalen Tauchpumpe;

Fig. 2 Schnitt A-A in der Fig. 1;

Fig. 3 Schnitt B-B in der Fig. 2.

Die erfindungsgemäße Pumpe besteht im wesentlichen, wie Fig. 1 zeigt, aus dem Rahmen 1, an deren unteren Ende ein Pumpenkörper 2 angeordnet ist. An dem oberen Ende des Rahmens 1, der zugleich als Steigleitung für die zu fördernde Flüssigkeit dient, ist der Motor 3 befestigt.

Wie aus der Fig. 2 ersichtlich wird durch den Motor 3 über die Kupplung 4 und die Welle 5 das Rührwerk 6 in der Einlassöffnung 16 und das Laufrad 7 in Drehung versetzt. Aus der Fig. 3 ist ersichtlich, dass das Laufrad 7 mit gleichmäßig angeordneten Flügeln 8 versehen ist, die in der Länge entgegen der Drehrichtung 14 des Laufrades abgewinkelt sind und sogenannte Flügelendabschnitte 9 mit Arbeitsflächen 17 bilden. Diese Flügelendabschnitte 9 sind nach außen zur Lagerfläche des Pumpenkörpers 2 leicht gewölbt, wobei sich der Abstand der äußeren Arbeitsfläche des Flügelendabschnittes 9 zum Pumpenkörper 2 zum Ende des Flügelendabschnitte 9 verringert.

Insgesamt hat die Verringerung des Abstandes die Größe des Radius der Tasche 11.

Der Pumpenkörper 2 ist in dem Bereich, in dem er mit den nach außen gewölbten Flügelendabschnitten 9 durch die erzwungene Wirbelströmung 15 in Hydraulikwechselwirkung steht, mit mehreren Taschen 11 mit Zylinderflächen 10 und seitlichen Wänden 13 versehen. Die Taschen 11 sind in regelmäßigen Abständen angeordnet und bilden eine Art Ringnut in der Lagerfläche des Pumpenkörpers.

Die Taschen 11 bilden mit den Zylinderflächen 10 dabei hohle halbzylindrische Körperformen, deren offene Seite zu den Flügelendabschnitten 9 des Laufrades 7 hingewendet sind und an den Stellen, an denen die Zylinderflächen 10 zweier benachbarter Taschen 11 aneinanderstoßen, bilden sie eine spitze Rippe 12.

Die halbzylindrischen Taschen 11 sind kreisförmig in der Innenseite des Pumpengehäuses 2 angeordnet und sind an beiden Seiten durch ebene Wände 13 begrenzt und bildet eine Art Ringnut.

Bezugszeichen

1

Rahmen

2

Pumpenkörper

3

Motor

4

Kupplung

5

Welle

6

Rührwerk

7

Laufrad

8

Flügel

9

Flügelendabschnitt

10

Zylinderfläche

11

Tasche

12

Rippe

13

Wand

14

Drehrichtung

15

Wirbelströmung

16

Einlassöffnung

17

Arbeitsfläche

Claims (11)

1. Vertikale Tauchpumpe, insbesondere für Abwasser, Gülle oder dickflüssige Massen mit einem auf einer Welle (5) befestigten Laufrad (7) mit Flügeln (8) in einem Pumpenkörper (2), dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (8) des Laufrades (7) im Endbereich ein der Drehrichtung des Laufrades (7) entgegengesetzt abgewinkeltes Flügelendabschnitt (9) aufweisen und im Pumpenkörper (2) in diesem Bereich mehrere Taschen (11) mit der Zylinderfläche (10) und Wände (13) angeordnet sind und deren offene Seite zu den Flügeln (8) gerichtet ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (11) in der Lagerfläche des Pumpenkörpers (2) kreisförmig in Art einer Ringnut angeordnet sind.

3. Pumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (11) vorzugsweise halbzylindrische Formen aufweisen deren Radius mindestens 1/50-tel des Durchmessers des Laufrades (7) beträgt.

4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen (11) vorzugsweise halbzylindrische Formen aufweisen deren Radius vorzugsweise 1/30-tel bis 1/20-tel des Durchmessers des Laufrades (7) beträgt.

5. Pumpe nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Zylinderflächen (10) zweier aneinanderstoßenden Taschen (11) jeweils eine spitze Rippe (12) bilden.

6. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Flügel (8) mit den Flügelendabschnitten (9) am Laufrad (7) regelmäßig angeordnet sind.

7. Pumpe nach Anspruch 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Flügelendabschnitt (9) im Verhältnis zum Gesamtflügel vorzugsweise ein Viertel bis ein halb beträgt.

8. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Arbeitsfläche (17) des Flügelendabschnitts (9) eine nach außen zu den Taschen (11) im Pumpenkörper (2) gewölbte Form aufweist.

9. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abstand der Arbeitsfläche (17) des Flügelendabschnitt (9) zu den Rippen (12) über die Länge zum Ende verringert.

10. Pumpe nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Abstand der Arbeitsfläche (17) eines Flügelendabschnittes (9) zu den Rippen (12) bevorzugt um die Größe des Radius der Taschen (11) verringert.

11. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jede Arbeitsfläche (17) eines Flügelendabschnittes (9) gleichzeitig mehreren Taschen (11) zugeordnet ist.