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Die
Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, mit in einem Gehäuse
rotierend angeordneten Freistromlaufrad, wobei zwischen einer saugseitigen
Gehäusewand und dem Freistromlaufrad ein schaufelloser
Raum angeordnet ist und die Kreiselpumpe mit einer Einrichtung zur
Vermeidung des Abreißens der Strömung versehen
ist, wobei an der saugseitigen Gehäusewand mindestens ein,
in den schaufellosen Raum vorstehendes, ein- oder mehrteiliges,
strömungsbeeinflussendes Mittel angeordnet ist.
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Durch
eine aufgrund von allgemeinen Wassereinsparungen bedingte Reduktion
der Abwässer und gleichzeitig einer zunehmenden Anreicherung der
Abwässer mit zu Verzopfungen neigenden Bestandteilen, Lappen,
Vliesstoffen oder ähnlichem, erhöht sich die Verstopfungsgefahr
einer solchen Kreiselpumpe. Solch ein dickflüssigeres Abwasser
führt durch Zopfbildungen der Feststoffe zum Stillstand der
Kreiselpumpe und/oder zum Ausfall einer mit der Kreiselpumpe verbundenen
Anlage.
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Zwar
ist durch die
DE 76
36 700 U eine Kreiselpumpe mit vertikaler Drehachse und
einem offenen Laufrad bekannt, dessen Schaufeln einen relativ großen
Abstand zur gegenüberliegenden, den Pumpeneinlauf aufweisenden
Wand besitzen. Daran ist eine in Strömungsrichtung von
innen nach außen verlaufende Rippe angeordnet. Sie bewirkt
eine unsymmetrische Störung in der rotierenden Strömung und übernimmt
die Funktion einer Leiteinrichtung, auf der spezifisch leichtere
Feststoffe bzw. Gase wie auf einer schieben Ebene nach außen
transportiert werden. Dazu besitzt die Rippe, ausgehend von der
Gehäusewand eine rampenförmige Übergangsfläche, die
ein Verfangen von in der Förderflüssigkeit enthaltenen
Faserstoffen verhindern. Zusätzlich entwickelt sich diese
Leiteinrichtung spiralförmig von innen nach außen.
Eine solche Ableiteinrichtung für Feststoffe ist aufgrund
ihres speziellen Verlaufs und deren Erstreckung vom Pumpeneinlass
zum Pumpenauslass aufwendig herzustellen. Versuche haben ergeben,
dass eine solche Ableiteinrichtung bei dickflüssigeren
Abwässern nicht funktioniert.
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Bei
der Kreiselpumpe der
EP
1 840 379 A2 zwingt ein strömungsbeeinflussendes
Mittel an der saugseitigen Gehäusewand die Förderflüssigkeit
im schaufellosen Raum zwischen saugseitiger Gehäusewand
und den Laufradschaufeln auf einen sich an das Laufrad annähernden
Strömungspfad. Durch die erzwungene lokale Annäherung
an das Laufrad verwirbelt dieses eine mögliche Anlagerung
von Gasen in Räumen niedrigen Drucks und verhindert die
Bildung unerwünschter Gasansammlungen. Ein Abreißen
der Strömung wird dadurch verhindert.
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Der
Erfindung liegt das Problem zu Grunde, eine Kreiselpumpe mit besseren
Fördereigenschaften bei Fördermedien mit zur Verstopfung
neigenden Bestandteilen zu schaffen.
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Die
Lösung dieses Problems sieht vor, dass das strömungsbeeinflussende
Mittel mit mindestens einem Reißmittel versehen ist. Durch
ein solches strömungsbeeinflussendes Mittel werden zu Verzopfungen
neigende Förderbestandteile auf ihrem Weg vom Pumpeneinlass
durch das Pumpengehäuse beim Passieren des strömungsbeeinflussenden
Mittels oder beim Vorbeistreifen an demselben zerrissen. Selbst
wenn sich größere, zu Verzopfungen neigende Förderbestandteile
vor das Laufrad legen, wie dies zum Beispiel bei Lappen oder Vliesstoffen
der Fall ist, werden solche Förderbestandteile aufgrund der
Rotation und dem dadurch bedingten wiederkehrenden Anstreifen am
strömungsbeeinflussenden Mittel in kurzer Zeit zerrissen.
Eine Zopfbildung wird somit in einfacher Weise verhindert und abgerissene Teile
werden problemlos durch den Pumpenauslass oder Druckstutzen gefördert.
Somit wird bereits bei dem ersten Aufkommen einer Zopfbildung durch
die Reißwirkung dessen weiterer Aufbau verhindert und einem
dadurch bedingten Pumpenausfall entgegengewirkt. Eine weitere Ausgestaltung,
wonach das strömungsbeeinflussende Mittel mit scharfen
Kanten und/oder gehärteten Kanten versehen ist, verbessert die
Wirkung und erhöht die Langzeitbeständigkeit.
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Als
vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass das strömungsbeeinflussende
Mittel im Bereich einer Saugöffnung bogenförmig
auf einem Teilumfang als in Umfangsrichtung verlaufende Rippe angeordnet ist.
Durch eine solche Rippe wird eine Fördercharakteristik
einer Kreiselpumpe in nur geringem Maße geändert
und es steht dennoch ein wirksames Mittel zum Zerreißen
von festen zu Verzopfungen neigenden Förderbestandteilen
zur Verfügung.
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Nach
einer weiteren Ausgestaltung sind im Bereich der auf unterschiedlichen
Durchmessern befindlichen und im schaufellosen Raum angeordneten Berührungslinien
von aufeinander stehenden Rippenflächen ein oder mehrere
Reißmittel angeordnet. Das strömungsbeeinflussende
Mittel kann Reißmittel an seinem Innendurchmesser und/oder
an seinem Außendurchmesser aufweisen. Diese können
durch Materialwegnahme aus einem Rippenkörper, beispielsweise
durch Fräsen, eingearbeitet sein. Eine beidseitige Anordnung
von Reißmitteln an einer Rippe hat sich in Versuchen als
besonders zweckmäßig erwiesen.
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Von
Vorteil ist es, wenn das strömungsbeeinflussende Mittel
Reißpunkte und/oder Reißstellen besitzt. Dabei
können die Reißpunkte und/oder die Reißstellen
durch im Winkel zueinander angeordnete Kanten gebildet sein. Somit
sind die Randbereiche eines strömungsbeeinflussenden Mittels
mit einer Verzahnung versehen. Es ergeben sich verschiedene Formen
und Ausgestaltungen von Reißmitteln bzw. Reißzähnen
wie beispielsweise spitze Reißzähne und/oder Reißzähne,
die in ihrem äußeren Bereich durch eine Kante
gebildet sind und dadurch abgeflacht verlaufen. Idealerweise besitzt ein
strömungsbeeinflussendes Mittel eine Vielzahl von Reißpunkten
und/oder Reißstellen.
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Von
Vorteil ist es weiterhin, wenn die dem Laufrad zugekehrte Seite
des strömungsbeeinflussenden Mittels eine plane Fläche
bildet. Dadurch ergibt sich in einem mittleren Bereich des strömungsbeeinflussenden
Mittels eine durchgehende Zone derart, dass ein Verfangen eines
festen Förderbestandteiles, wie eines Lappens, verhindert
wird.
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Eine
andere Art der Ausgestaltung sieht vor, dass am strömungsbeeinflussenden
Mittel Reißmittel angebracht sind, die in den schaufellosen
Raum hineinragen. Dies können beispielsweise Stifte, Schneidplatten
oder ähnliche Reißmittel sein, die beispielsweise
durch Aufschrauben oder Aufklemmen mit dem strömungsbeeinflussenden
Mittel befestigt sind.
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In
Versuchen wurde eine geeignete Position des strömungsbeeinflussenden
Mittels mit Reißmitteln innerhalb eines Spiralgehäuses
ermittelt. Dabei hat sich gezeigt, dass es zweckmäßig
ist, wenn das strömungsbeeinflussende Mittel innerhalb
eines Spiralgehäuses in einer ersten Spiralhälfte
angeordnet ist.
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Weiterhin
ist es von Vorteil, wenn ein bogenförmig verlaufendes strömungsbeeinflussendes
Mittel eine maximale Erstreckung entsprechend 180 Grad des Gehäuseumfanges
aufweist. Neben der dadurch bedingten Materialersparnis ergibt sich
eine gezielte Beeinflussung eines Förderstromes. Durch Anordnung
von mehreren strömungsbeeinflussenden Mitteln kann deren
Wirkung noch verstärkt werden.
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Das
strömungsbeeinflussende Mittel kann angeschrägte
Konturenverläufe aufweisen. Solche Anschrägungen,
die insbesondere an der strömungszugewandten Seite eines
strömungsbeeinflussenden Mittels sinnvoll sind, verhindern
ein Auflegen eines festen Förderbestandteils auf das strömungsbeeinflussende
Mittel.
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Die
saugseitige Gehäusewand und das strömungsbeeinflussende
Mittel können als Bestandteil eines Gehäusedeckels
ausgebildet sein. Dies ermöglicht im Bedarfsfall eine Umrüstung
einer bestehenden Freistrompumpe und einen schnellen und einfachen
Austausch eines Gehäusedeckels. Somit kann eine Kreiselpumpe
auch nachträglich einfach auf einen Betrieb mit zu Verzopfung
neigenden Förderflüssigkeiten umgerüstet
werden.
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Dabei
ist es zweckmäßig, dass das strömungsbeeinflussende
Mittel lösbar befestigt ist. Es ergibt sich dadurch eine
nachträgliche Anpassungsoption einer Kreiselpumpe mit verschiedenen
strömungsbeeinflussenden Mitteln. Eine Kreiselpumpe kann
also erst im Bedarfsfall mit einem strömungsbeinflussenden
Mittel mit Reißmitteln ausgestattet werden. Dabei ist durch
die lösbare Befestigung eine problemlose fallweise Anpassung
an die jeweiligen Förderflüssigkeitszusammensetzungen
gegeben. Verschiedene Formen und/oder Einbaupositionen haben sich
in praktischen Versuchen als erfolgreich erwiesen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im
Folgenden näher beschrieben.
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Es
zeigen die
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1 eine
erfindungsgemäße Kreiselpumpe mit Freistromrad
und einem strömungsbeeinflussenden Mittel mit Reißmitteln
an einer saugseitigen Gehäusewand, die
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2a, 2b einen
saugseitigen Gehäusedeckel mit einem strömungsbeeinflussenden
Mittel mit einer Vielzahl von Reißmitteln, die
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3a bis 3e das
gleiche strömungsbeeinflussende Mittel in mehreren Ansichten
und die
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4 die
erfindungsgemäße Kreiselpumpe in einer Frontansicht.
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Die 1 zeigt
eine Kreiselpumpe 1 zur Förderung einer mit zu
Verzopfungen neigenden Förderbestandteilen durchsetzten
Förderflüssigkeit. Die Kreiselpumpe 1 weist
ein in einem Gehäuse 2 rotierend angeordnetes
Freistromlaufrad 3 mit Laufradschaufeln 4 auf,
welches mit einer Antriebswelle 5 verbunden ist. Zwischen
einer saugseitigen Gehäusewand 6 und dem Freistromlaufrad 3 ist
ein schaufelloser Raum 7 angeordnet. Die Kreiselpumpe 1 ist mit
einem – hier nicht dargestellten – Druckstutzen
an einer Rohrleitung anschließbar. Über eine Saugöffnung 9 strömt
die Förderflüssigkeit der Pumpe zu und daran könnte
auch eine – hier nicht dargestellte – Saugleitung
angeschlossen werden. Den Laufradschaufeln 4 gegenüberliegend
ist an der saugseitigen Gehäusewand 6 ein strömungsbeeinflussendes Mittel 10 angeordnet.
Dabei wird in diesem Ausführungsbeispiel ein überwiegender
Teil der saugseitigen Gehäusewand 6 durch einen
abnehmbaren saugseitigen Gehäusedeckel 11 gebildet,
mit dem das – hier einteilig ausgebildete – strömungsbeeinflussende
Mittel 10 verbunden ist.
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Das
strömungsbeeinflussende Mittel 10 ist hier mit
mehreren Reißmitteln 21, 23 in Form von scharfen
Kanten, Reißpunkten, Reißstellen, verschiedenartigen
Aussparungen und/oder Hinterschneidungen versehen. Das strömungsbeeinflussende
Mittel 10 und die Reißmittel 21, 23 können
verschiedene Gestaltsformen aufweisen. Zu Verzopfungen neigende
Förderbestandteile werden durch die Reißmittel 21, 23 im
Betrieb der Kreiselpumpe 1 zerrissen und derart zerkleinert,
dass eine Förderung derselben durch den Pumpenauslass oder
Druckstutzen ermöglicht ist. Das strömungsbeeinflussende Mittel 10 bewirkt
durch seine Anordnung an der saugseitigen Gehäusewand 6 eine
lokale Verkleinerung des schaufellosen Raumes 7, wodurch
sich an das rotierende Laufrad 3 anlegende feste Förderbestandteile,
wie beispielsweise Lappen oder Vliesstoffe, wirksam zerrissen und
zerkleinert werden. Verschiedene Anordnungen des strömungsbeinflussenden Mittels 10 mit
seinen Reißmitteln 21, 23 sind vorgesehen.
So kann ein gerades strömungsbeeinflussende Mittel 10,
beispielsweise rein radial, in einem bestimmten Winkel gegenüber
einer rein radialen Anordnung angestellten Lage oder bei einer gebogenen oder
bogenförmigen Ausführung eines strömungsbeeinflussenden
Mittels ringförmig angeordnet sein. Die Kreiselpumpe 1 kann
die verschiedensten Einbaulagen aufweisen und ist nicht auf die
hier dargestellte vertikale Variante beschränkt.
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Die 2a und 2b zeigen
einen saugseitigen Gehäusedeckel 11 einer Kreiselpumpe
in zwei perspektivischen Ansichten. Der saugseitige Gehäusedeckel 11 besitzt
eine Saugöffnung 9 und drei Befestigungsorte 14, 15, 16 zur
Befestigung des saugseitigen Gehäusedeckels 11 am
Gehäuse 2 der Kreiselpumpe 1. An dem
saugseitigen Gehäusedeckel 11 ist als strömungsbeeinflussendes
Mittel 10 eine im Bereich der Saugöffnung 9 bogenförmig
auf einem Teilumfang als in Umfangsrichtung verlaufende Rippe angeordnet,
wobei im Bereich der auf unterschiedlichen Durchmessern befindlichen
und im schaufellosen Raum angeordneten Berührungslinien von
aufeinander stehenden Rippenflächen mehrere Reißmittel 21, 23 angeordnet
sind. Die Reißmitteln 21 sind auf einer inneren
Seite 22 oder am Innendurchmesser des strömungsbeeinflussenden
Mittels 10 und die Reißmitteln 23 sind
auf einer äußeren Seite 24 oder am Außendurchmesser
des strömungsbeeinflussenden Mittels 10 ausgebildet.
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Durch
ein solches ringförmig verlaufendes strömungsbeeinflussendes
Mittel wird eine gute Reißwirkung bei gleichzeitig nicht
zu großer Beeinflussung einer Fördercharakteristik
einer Kreiselpumpe erzielt. Das strömungsbeeinflussende
Mittel 10 weist eine Vielzahl von Reißpunkten 26 und/oder Reißstellen
auf. Dabei sind die Reißpunkte 26 durch im Winkel
zueinander angeordnete Kanten 28 gebildet, wodurch sich
spitze Reißzähne 30 am Innendurchmesser
sowie spitze Reißzähne 31 am Außendurchmesser
ergeben. Im eingebauten Zustand weist die dem Laufrad 3 zugekehrte
Seite des strömungsbeeinflussenden Mittels 10 eine
plane Fläche 32 auf. Dadurch ergibt sich zwischen
den Reißzähnen 30 im Bereich des Innendurchmessers
und den Reißzähnen 31 im Bereich des
Außendurchmessers eine durchgehende Zone derart, dass ein
Verfangen von festen Förderbestandteilen verhindert wird.
Die Erfindung ist allerdings nicht auf ein solches Ausführungsbeispiel
beschränkt, sondern es ist beispielsweise vorgesehen, dass
am strömungsbeeinflussenden Mittel Reißmittel
angebracht sind, die noch weiter in den schaufellosen Raum hineinragen
können.
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Die 3a bis 3e zeigen
das strömungsbeeinflussende Mittel 10 in mehreren
Ansichten. Es zeigt die 3a eine
Unteransicht des strömungsbeeinflussenden Mittels 10.
Das strömungsbeeinflussende Mittel 10 weist zwei
Befestigungslöcher 33, 34 zur Befestigung
an einem Gehäusedeckel auf. Somit kann auf einfache Art
und Weise ein Gehäusedeckel nachträglich mit einem
strömungsbeeinflussenden Mittel mit Reißmitteln
ausgestattet werden bzw. nachgerüstet werden.
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3b zeigt
eine Frontansicht des strömungsbeeinflussenden Mittels 10.
Das strömungsbeeinflussende Mittel 10 weist an
einem Ende angeschrägte Konturenverläufe auf.
Es besitzt einen angeschrägten Konturenverlauf 35 und
einen angeschrägten Konturenverlauf 36, der sich
aus einer in Umfangsrichtung größer werdenden
axialen Erstreckung des strömungsbeeinflussenden Mittels
ergibt.
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3c zeigt
das strömungsbeeinflussende Mittel 10 in dessen
Draufsicht. Hier sind wiederum die am Innendurchmesser entstehenden
oder gebildeten Reißzähne 30 und die
am Außendurchmesser gebildeten Reißzähne 31 erkennbar.
In einem mittleren Bereich zwischen den Reißzähnen 30, 31 am
Innendurchmesser bzw. am Außendurchmesser ergibt sich eine über
die gesamte Erstreckung des strömungsbeeinflussenden Mittels 10 sich
erstreckende plane Fläche 32. Im montierten Zustand
ist diese Seite des strömungsbeeinflussenden Mittels 10 dem Laufrad 3 zugekehrt.
Durch diese ebene Zone 32 wird ein Verfangen von festen
Förderbestandteilen, wie Lappen oder Vliesstoffen, verhindert.
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3d und 3e zeigen
zwei Schnitte durch das strömungsbeeinflussende Mittel 10.
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4 zeigt
die Kreiselpumpe 1 in einer Frontansicht, wobei in der
Darstellung ein ausgeschnittener Bereich um das strömungsbeeinflussende
Mittel 10 am Gehäusedeckel 11 vorhanden
ist, um die Lage des strömungsbeeinflussenden Mittels 10 innerhalb des
Pumpengehäuses 2 mit seinem Druckstutzen 8, zu
zeigen. Es ist insbesondere die Lage des strömungsbeeinflussenden
Mittels 10 zum – hier spiralförmig gestalteten – Gehäuse 2 der
Kreiselpumpe 1 ersichtlich.
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Erfindungsgemäß ist
es vorgesehen, dass das strömungsbeeinflussende Mittel 10 an
mehreren Positionen innerhalb des schaufellosen Raumes 7 angeordnet
sein kann. In Versuchen wurden verschiedene Positionen von strömungsbeeinflussenden
Mitteln mit Reißmitteln erprobt. 4 zeigt
eine Position, bei der das strömungsbeeinflussende Mittel 10 in
einer ersten Spiralhälfte 41 des Spiralgehäuses der
Kreiselpumpe 1 angeordnet ist. Durch die Befestigungsorte 14, 15, 16 zur
Befestigung des saugseitigen Gehäusedeckels 11 ist
es ebenfalls möglich, eine um jeweils 120 Grad gedrehte
Befestigung des saugseitigen Gehäusedeckels 11 am
Kreiselpumpengehäuse 2 mit dem selben Gehäusedeckel 11 zu wählen,
wodurch eine leichte Anpassung an eine Förderflüssigkeit,
eine Einbaulage und/oder einem Betriebspunkt der Kreiselpumpe erfolgt.
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Das
in den Ausführungsbeispielen dargestellte strömungsbeeinflussende
Mittel ist als ein strömungsbeeinflussendes Mittel exemplarischer Gestalt
zu verstehen. Andere ein- oder mehrteilige Gestaltsformen des strömungsbeeinflussenden
Mittels nutzen ebenfalls die Erfindung.
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Ebenso
ist die Erfindung nicht auf Kreiselpumpen mit einem Spiralgehäuse
beschränkt, sondern wird gleichwohl bei Kreiselpumpen mit
einem Ringgehäuse genutzt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 7636700
U [0003]
- - EP 1840379 A2 [0004]