DE10160335B4

DE10160335B4 - Zuführvorrichtung für eine Exzenterschneckenpumpe

Info

Publication number: DE10160335B4
Application number: DE10160335A
Authority: DE
Inventors: Otto Hölz; Johann Hussak; Walter Ryborz
Original assignee: KSB AG
Current assignee: KSB AG
Priority date: 2001-12-07
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2006-02-02
Anticipated expiration: 2021-12-08
Also published as: DE10160335A1

Abstract

Zuführvorrichtung (2) für eine Exzenterschneckenpumpe (1), insbesondere für eine Exzenterschneckenpumpe (1) zur Förderung entwässerten Klärschlamms, mit einer das Fördermedium zur Exzenterschneckenpumpe (1) transportierenden Zuführschnecke (4), welche unterhalb eines das Fördermedium aufnehmenden Einfülltrichters (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführschnecke (4) eine Steigung besitzt, die mindestens der Hälfte der in Achsrichtung der Zuführschnecke (4) gemessenen Weite des Einfülltrichters (11) entspricht.

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Zuführvorrichtung für eine Exzenterschneckenpumpe, insbesondere für eine Exzenterschneckenpumpe zur Förderung entwässerten Klärschlamms, mit einer das Fördermedium zur Exzenterschneckenpumpe transportierenden Zuführschnecke, welche unterhalb eines das Fördermedium aufnehmenden Einfülltrichters angeordnet ist.
Dem Verdränger einer Exzenterschneckenpumpe, einem in einem Stator angeordneten Rotor, wird in speziellen Fällen eine Zuführvorrichtung vorgeschaltet, die das Fördermedium dem Verdränger kontinuierlich zuführt. Dies gilt vor allem für hochviskose Fördermedien, die dem Verdränger nicht selbsttätig zuzufließen vermögen. Das wesentliche Element einer solchen Einrichtung ist eine Zuführschnecke, die auf der Gelenkstange der Exzenterschneckenpumpe angebracht ist. Das in die Zuführvorrichtung geworfene Fördermedium gelangt über den Einfülltrichter auf die Zuführschnecke, von wo es zum Rotor der Exzenterschneckenpumpe gefördert wird.
Die gemeinsame Achse von Zuführschnecke und Gelenkstange bewegt sich auf einem Kegelmantel, dessen größter Radius der Exzentrizität des Rotors entspricht. Zwischen dem Sauggehäuse der Exzenterschneckenpumpe und dem Außendurchmesser der Zuführschnecke muß deshalb nach dem bisherigen Stand der Technik ein Abstand bestehen, der ein Anstreifen der Zuführschnecke an dem die Zuführschnecke umgebenden Gehäuse infolge der exzentrischen Bewegung der Gelenkstange verhindert. Dieser Abstand wird bei den bekannten Ausführungen, deren Zuführschnecke einen konstanten Außendurchmesser besitzt, am antriebsseitigen Ende entsprechend der Exzentrizität des Rotors zuzüglich eines die Fertigungstoleranzen berücksichtigenden Mindestabstandes gewählt. Die Steigung der Förderschnecke wird dabei so gewählt, daß die Verdrängung der Förderschnecke je Umdrehung dem ein- bis zweifachen des Verdrängungsvolumens je Umdrehung des Verdrängers der Exzenterschneckenpumpe entspricht. Dadurch soll sich in der vor dem Eintritt in den Verdrängerbereich gelegenen Druckzone ein kleiner Zuführdruck aufbauen, welcher einen saugseitigen Unterdruck und eine damit verbundene Kavitation vermeidet. Eine diesem Stand der Technik entsprechende Auslegung führt dazu, daß, bezogen auf die Länge des Zuführtrichters, vier bis acht Windungen auf der Zuführschnecke angeordnet sind. Die Steigung beträgt also 1/4 bis 1/8 der Trichterlänge.

Aufgrund der Erfahrungen mit den in bekannter Weise ausgelegten Zuführvorrichtungen läßt sich feststellen, daß besondere Probleme bei der Förderung von entwässertem Klärschlamm entstehen. Dieses Fördermedium ist hochviskos, stark tixotrop bis stichfest und es neigt zur Brückenbildung. Eine Brücke bildet sich insbesondere dann, wenn der Klärschlamm sich aufgrund seiner zähen Konsistenz auf den äußeren Windungen der Zuführschnecke abstützt, dabei aber von der Schnecke nur noch unzureichend erfaßt wird. In der Folge bildet sich im Förderbereich der Zuführschnecke ein Hohlraum, welcher die Zuführung des Fördermediums zum Verdränger unterbricht. Als Folge einer solchen Betriebsunterbrechung tritt durch den sich ergebenden Trockenlauf eine Schädigung des gummierten Stators der Exzenterschneckenpumpe ein.

Die Gefahr einer solchen Betriebsstörung kann dadurch reduziert werden, daß der Einfülltrichter besonders hoch ausgeführt wird. Die dadurch bedingte höhere Auftreffgeschwindigkeit des entwässerten Klärschlammes auf die Zuführschnecke kann zu einem Brechen etwaiger Brücken führen. Große Trichterhöhen können jedoch vielfach deshalb nicht verwirklicht werden, weil es die örtlichen Einbauverhältnisse nicht zulassen.

Zur Überwindung des Problems der Brückenbildung werden auch bereits mechanisch angetriebene Brückenbrecher eingesetzt, die über oder neben der Zuführschnecke angeordnet sind. Diese Brückenbrecher besitzen eine Welle, auf der eine größere Anzahl von Schaufeln vorgesehen ist. Da sich der Schlamm auf den im Abstand zueinander angeordneten Schaufeln nicht abstützen kann, wird er bei drehender Welle durch die Schaufeln zerkleinert; er gerät nun in den Bereich der Zuführschnecke und kann von dieser weitergefördert werden.

Durch die DE 23 31 585 C3 ist eine prinzipiell ähnliche Vorrichtung bekannt Bei dieser ist in einem verbreiterten Beschickungstrog annähernd achsparallel zur Zuführschnecke eine mit Flügeln versehene Querförderwalze angeordnet. Die Querförderwalze kann über ein Kettengetriebe mit der Antriebswelle der Zuführschnecke verbunden sein; sie kann aber auch über einen eigenen Antrieb verfügen. Die Querförderwalze sorgt dafür, daß die Räume zwischen den Gängen der Zuführschnecke stets möglichst gleichmäßig mit Fördergut gefüllt werden.

Der Einsatz eines Brückenbrechers oder einer Querförderwalze führt jedoch zu einem erheblichen materiellen Aufwand. Im übrigen verbraucht der Antrieb des einer solchen Vorrichtung zusätzlich Energie.

Ziel der Erfindung ist es, eine Zuführvorrichtung für Exzenterschneckenpumpen zu schaffen, bei der die Brückenbildung auch bei hochviskosen Medien, wie stark entwässerten Klärschlämmen, vermieden wird, ohne daß zusätzliche Vorrichtungen angeordnet werden müssen, wobei diese Zuführvorrichtung auch bei geringen Einbauhöhen zuverlässig arbeiten soll.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Zuführschnecke eine Steigung besitzt, die mindestens der Hälfte der in Achsrichtung der Zuführschnecke gemessenen Weite des Einfülltrichters entspricht. Vorzugsweise entspricht die Steigung der Wendel der gesamten axialen Weite des Einfülltrichters.

Durch die erfindungsgemäße Lösung wird die Zahl der Stellen, an denen sich eine Brücke des Fördermediums abstützen könnte, entscheidend verringert. Dadurch erreicht das im Einfülltrichter befindliche Fördermedium die Nabe der Zuführschnecke, ohne sich zuvor an deren Wendel abstützen zu können.

Eine Brückenbildung kann auch durch einen zu großen Abstand zwischen der Zuführschnecke und dem diese umgebenden Zuführgehäuse gefördert werden. Um dem zu begegnen, wird in zweckmäßiger Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß sich die Mantellinie des Außendurchmessers der Zuführschnecke in Richtung der Antriebswelle derart konisch erweitert, daß sie mit einem die Zuführschnecke umgebenden Gehäuse einen durchgängig schmalen Spalt bildet.

Durch die im Vergleich zu den bekannten Lösungen wesentlich vergrößerte Steigungshöhe der Zuführschnecke vergrößert sich auch die Verdrängung der Zuführschnecke im Verhältnis zur Verdrängung der Exzenterschneckenpumpe. Auf die Anordnung einer Druckzone vor dem Eintritt in den Verdrängerbereich der Exzenterschneckenpumpe kann daher in der Regel verzichtet werden. Somit erstreckt sich die in Achsrichtung der Zuführschnecke gemessene Weite des Einfülltrichters über die gesamte Länge der Zuführschnecke bis in den Einzugsbereich der Exzenterschneckenpumpe. Dies hat den Vorteil, daß der Außendurchmesser der Zuführschnecke nicht in Anpassung an die vergrößerte Schneckensteigung reduziert werden muß, um zu hohe Zuführdrücke und damit zu große Axialkräfte zu vermeiden.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt eine erfindungsgemäße Zuführvorrichtung in einer Schnittdarstellung.
Die einer Exzenterschneckenpumpe 1 vorgeschaltete Zuführvorrichtung 2 besitzt ein Gehäuse 3, welches eine Zuführschnecke 4 umgibt. Die Zuführschnecke 4 besteht im wesentlichen aus einer Nabe 5 und einer auf dieser angeordneten Schnecke 6. Die Zuführschnecke 4 wird durch einen – nicht dargestellten – Motor über eine Antriebswelle 7 in Drehung versetzt. Über einen Rotorkopf 8 ist die Zuführschnecke 4 mit dem Rotor 9 der Exzenterschneckenpumpe 1 verbunden; der in einem Stator 10 umlaufende Rotor 9 wird somit über die Zuführschnecke 4 angetrieben.
Oberhalb des Gehäuses 3 ist ein Einfülltrichter 11 angeordnet. Eine Besonderheit der Zuführvorrichtung 2 liegt in dem Verhältnis der axialen Weite des Einlauf trichters 11 zur Steigung der Schnecke 6. In der dargestellten Ausführung ist dieses Verhältnis 1:1. Im Rahmen der Erfindung kann das Verhältnis Trichterweite Steigung bis zu 1:2 betragen. Dieses Verhältnis ist bei den vorbekannten Ausführungen mit 1:4 bis 1:8 zu veranschlagen.
Aus dem Umstand, daß die Schnecke 6 die genannt große Steigung besitzt, ergibt sich eine besondere Charakteristik bei der Förderung hochviskoser Medien: Da die Spannweite zwischen den dem Einfülltrichter 11 zugewandten Spitzen der Schnecke 6 relativ groß ist, vermag eine im Einfülltrichter befindliche Masse sich nicht in der Art einer Brücke auf den Spitzen abzustützen. So knickt diese Masse zwischen den Spitzen ein und gelangt in den Förderbereich der Zuführschnecke 4. Dort wird sie von der Schnecke 6 erfaßt und zu dem Verdränger der Exzenterschneckenpumpe 1 gefördert.
Der Einfülltrichter 11 reicht über den Rotorkopf 8 hinaus bis in den Einzugsbereich der Exzenterschneckenpumpe 1. Dies hat zur Folge, daß die bei den vorbekannten Ausführungen an dieser Stelle vorhandene Druckzone entfällt. Aufgrund der vergrößerten Steigung der Zuführschnecke 4 entsteht eine gegenüber der Verdrängung des Rotors 9 überschüssige Verdrängung der Zuführschnecke 4, die in den Einfülltrichter 11 zurückgeführt wird und die dort zur Zerstörung sich ansatzweise bildender Brücken beiträgt.
Eine weitere Besonderheit der Zuführvorrichtung 2 liegt in der konischen Gestaltung der Zuführschnecke 4. So ist der Außendurchmesser der Schnecke 6 in Richtung der Antriebswelle 7 derart erweitert, daß deren Mantellinie 12 mit dem umgebenden Gehäuse 3 einen durchgängig schmalen Spalt bildet. Hierdurch wird auch in diesem Bereich eine Brückenbildung vermieden.

Claims

Zuführvorrichtung (2) für eine Exzenterschneckenpumpe (1), insbesondere für eine Exzenterschneckenpumpe (1) zur Förderung entwässerten Klärschlamms, mit einer das Fördermedium zur Exzenterschneckenpumpe (1) transportierenden Zuführschnecke (4), welche unterhalb eines das Fördermedium aufnehmenden Einfülltrichters (11) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuführschnecke (4) eine Steigung besitzt, die mindestens der Hälfte der in Achsrichtung der Zuführschnecke (4) gemessenen Weite des Einfülltrichters (11) entspricht.
Zuführvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steigung der Zuführschnecke (4) der gesamten axialen Weite des Einfülltrichters (11) entspricht.
Zuführvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Mantellinie (12) des Außendurchmessers der Zuführschnecke (4) in Richtung der Antriebswelle (7) der Zuführvorrichtung (2) derart konisch erweitert, daß sie mit einem die Zuführschnecke (4) umgebenden Gehäuse (3) einen durchgängig schmalen Spalt bildet.
Zuführvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die in Achsrichtung der Zuführschnecke (4) gemessene Weite des Einfülltrichters (11) über die gesamte Länge der Zuführschnecke (4) bis in den Einzugsbereich der Exzenterschneckenpumpe (1) erstreckt.