DE102013005517B4

DE102013005517B4 - Förderaggregat und Verfahren zur Förderung von festkörperhaltigen Medien

Info

Publication number: DE102013005517B4
Application number: DE102013005517.2A
Authority: DE
Inventors: Gerd Wilfried Bauer
Original assignee: Ingenieurbuero Bauer and Partner
Current assignee: Ingenieurbuero Bauer and Partner
Priority date: 2012-04-23
Filing date: 2013-04-02
Publication date: 2016-06-16
Anticipated expiration: 2033-04-03
Also published as: DE102013005517A1

Abstract

Fördereinrichtung (1) zur Förderung von festkörperhaltigen Fluiden,
– mit einem Pumpen- bzw. Spiralgehäuse und
– mit einem in dem Pumpen- bzw. Spiralgehäuse angeordneten Laufrad (2),
dadurch gekennzeichnet,
dass das Pumpen- bzw. Spiralgehäuse ein Gehäuseteil (3) und ein Einlaufbauteil (4) aufweist, die durch ein Verbindungsmittel (10) bewegbar aneinander angeordnet sind, wobei zwischen dem Laufrad (2) und dem Einlaufbauteil (4) ein Spalt (14) vorhanden ist und der Spalt (14) eine Spaltbreite aufweist, die durch die Bewegung des Gehäuseteils (3) und/oder des Einlaufbauteils (4) variierbar ist, wobei das Gehäuseteil (3) mittels des Verbindungsmittels (10) so mit dem Einlaufbauteil (4) verbunden ist, dass das Gehäuseteil (3) und/oder das Einlaufbauteil (4) federnd in eine Richtung ausweichen kann, falls ein Festkörper (13) sich in dem Spalt (14) befindet.

Description

Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einer Fördereinrichtung, nach Gattung des Anspruchs 1, und von einem Verfahren zur Förderung von festkörperhaltigen Fluiden, insbesondere Flüssigkeiten oder Gasen, mittels einer Fördereinrichtung, nach der Gattung des Anspruchs 13.
Fördereinrichtungen, wie z. B. Pumpen, gehören seit langem zum Stand der Technik. Diese dienen insbesondere zum Fördern von Medien. Werden Flüssigkeiten gefördert, können darin enthaltene feste Verunreinigungen zum Verklemmen eines Laufrades führen, wodurch eine Beschädigung der Pumpe nicht auszuschließen ist. Daher wird in der Patentschrift DE 10 2006 018 117 B4 eine Pumpe offenbart, die ein einem Radial-Laufrad vorgeschaltetes Axial-Laufrad aufweist, welches Feststoffe im zu fördernden Medium in Verbindung mit Gegenschneiden vorab zerkleinert und somit ein Verklemmen der Festkörper zwischen Radial-Laufrad und Pumpengehäuse reduziert sowie Materialschäden am Radial-Laufrad minimiert. Darüber hinaus ist aus der Patentschrift DE 10 2006 018 117 B4 ein Verfahren zur Herstellung eines Gehäuses einer Kreiselpumpe zur Förderung abrasiver Flüssigkeiten bekannt, welches durch das Einbringen eines Verschleißschutzes den Spiralkanal sowie den stromabwärts daran anschließenden Druckstutzen vor der Beschädigung durch Festkörper schützt. Nachteilig ist hierin der hohe konstruktive Aufwand zur Herstellung der Kreiselpumpe.
Des Weiteren wird in dem Gebrauchsmuster DE 90 16 209 U1 die Ausgestaltung eines Laufrades einer Kreiselpumpe beschrieben, das zur Förderung von abrasiven Medien, insbesondere verunreinigtem Abwasser, auswechselbare, elastische Schaufeln aufweist, die die Gefahr einer Verklemmung von Festkörpern zwischen Pumpengehäuse und Laufrad minimieren. Hierbei ist der erhöhte Materialaufwand und die damit verbundene Komplexität zur Herstellung eines solchen Laufrades als nachteilig zu werten.
Besagte Kreiselpumpen mit einem Freistromlaufrad dienen, wie zuvor beschrieben, vornehmlich der Förderung von abrasiven Medien, insbesondere abrasiven Flüssigkeiten wie z. B. Kühlschmierstoffen. In der Patentschrift DE 1 096 752 A wird eine verschleißfeste Kreiselpumpe, vorzugsweise für den Transport von grobem Fördergut, offenbart, deren Gehäuse mit elastisch nachgiebigem Gummi als Verschleißeinsatz ausgekleidet ist, welcher teilweise durch ein Luft- oder Gaspolster hinterlagert ist. Durch den in das Pumpengehäuse eingebrachten Verschleißschutz wird beim Auftreffen des Pumpgutes eine Beschädigung sowohl des Pumpengehäuses als auch des Laufrades reduziert. Nachteilig an dieser Ausführungsform ist der hohe konstruktive Aufwand zur Integration des federnd gelagerten Verschleißschutzes in das Pumpengehäuse.
In der Offenlegungsschrift DE 23 13 302 A wird eine Pumpe, insbesondere eine Baggerpumpe, beschrieben, welche mit zwei Gehäusen, nämlich einem inneren Gehäuse und einem äußeren Gehäuse, das eine Saughülse und eine Wellenhülse aufweist, versehen ist. Zur Reduzierung der Bruchgefahr bei Druckstößen ist das innere Gehäuse in wenigstens einer Richtung zwischen der Saughülse und der Wellenhülse bewegbar in dem äußeren Gehäuse angeordnet. Auch an dieser Ausführungsform ist der hohe konstruktive Aufwand nachteilig zu bewerten.
In dem Gebrauchsmuster DE 72 12 196 U wird eine Kreiselpumpe, vorzugsweise eine Flüssigkeitsumlaufpumpe für Zentralheizungsanlagen, deren Heizungswasser funktionsbedingt keine Festkörper enthalten darf, beschrieben, deren auf einem Bügel angeordnete Regelvorrichtung durch manuelles Verstellen axial vor einem Laufrad bewegt werden kann, so dass durch eine Veränderung des zwischen der Regelvorrichtung und dem Laufrad befindlichen Spaltes die Förderleistung der Pumpe manuell einstellbar ist. Nachteilig an dieser Ausführungsform ist, dass zwar durch eine Vergrößerung des Spaltes die Gefahr des Verklemmens oder Blockierens des Laufrades der Fördereinheit verringert wird, doch geht diese Schutzfunktion mit einer Reduzierung der Förderleistung der Pumpe einher.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Förderaggregat und ein Verfahren zur Förderung von festkörperhaltigen Medien zur Verfügung zu stellen, bei denen ohne nennenswerte Beeinflussung der Förderleistung die Gefahr einer Verklemmung oder Blockierung des Laufrades gemindert bzw. vermieden wird.
Die Erfindung und ihre Vorteile
Die erfindungsgemäße Fördereinrichtung, mit den Merkmalen des Anspruchs 1, und das erfindungsgemäße Verfahren zur Förderung von festkörperhaltigen Fluiden, insbesondere Flüssigkeiten oder Gasen, mit den Merkmalen des Anspruchs 13, haben demgegenüber den Vorteil, dass die Gefahr einer Verklemmung oder Blockierung des Laufrades dadurch gemindert bzw. vermieden wird, dass die Fördereinrichtung ein Pumpen- bzw. Spiralgehäuse aufweist, das in ein Gehäuseteil und ein Einlaufbauteil unterteilt ist, wobei das Gehäuseteil und das Einlaufbauteil durch ein Verbindungsmittel bewegbar aneinander angeordnet sind, wobei zwischen dem Laufrad und dem Einlaufbauteil ein Spalt vorhanden ist und der Spalt eine Spaltbreite aufweist, die durch die Bewegung des Gehäuseteils und/oder des Einlaufbauteils variierbar ist, wobei das Gehäuseteil mittels des Verbindungsmittels so mit dem Einlaufbauteil verbunden ist, dass das Gehäuseteil und/oder das Einlaufbauteil federnd in eine Richtung ausweichen kann, falls ein Festkörper, wie z. B. Metallspäne, Steinchen oder dgl., sich in dem Spalt befindet, was die Gefahr eines Verklemmens oder eines Blockierens des Laufrades durch Verunreinigungen (z. B. abrasive Bestandteile) im Fluid (z. B. Kühlschmiermittel), mindert und damit das Ausfallrisiko der Fördereinheit deutlich reduziert.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung ist das Laufrad ein Freistromlaufrad, ein Schraubenzentrifugalrad oder dgl..
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung ist die Bewegung zwischen Gehäuseteil und saugseitigem Einlaufbauteil eine gerichtete Bewegung.
Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung erfolgt die gerichtete Bewegung in axialer Richtung.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung ist das Verbindungsmittel zwischen Gehäuseteil und saugseitigem Einlaufbauteil eine Feder.
Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung ist die Feder eine Tellerfeder oder dgl., durch welche eine gerichtete Bewegung ausgeführt werden kann, insbesondere in axialer Richtung.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung ermöglicht die Bewegung des Gehäuseteils und/oder des Einlaufbauteils eine Optimierung der Spaltbreite zwischen Laufrad und Einlaufbauteil in einer Art und Weise, so dass der Wirkungsgrad der Fördereinrichtung hoch ist und/oder bleibt. Bei Pumpen zur Feststoffförderung, speziell Pumpen mit Freistromlaufrädern oder Schraubenzentrifugalrädern verschlechtert sich der Wirkungsgrad, wenn der Abstand bzw. das Spaltspiel von Laufrad und Einlaufbauteil größer ausgeführt wird. Wird hingegen der Abstand bzw. das Spaltspiel zwischen dem Laufrad und dem Einlaufbauteil klein gehalten, nimmt der Wirkungsgrad zu, jedoch erhöht sich ebenfalls die Gefahr von Verklemmungen durch Festköper. Im ungünstigsten Fall blockiert dadurch das Laufrad schlagartig und beansprucht die Mechanik, z. B. das Wellenlager, der Pumpe erheblich.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung weist sowohl das Gehäuseteil als auch das saugseitige Einlaufbauteil jeweils eine Innenwandung auf, die in Richtung des Laufrades weist.
Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung hat die Innenwandung des Gehäuseteils und/oder die Innenwandung des Einlaufbauteils zumindest teilweise Kontakt mit dem zu fördernden Medium.
Nach einer zusätzlichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung ist diese eine Pumpe.
Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung ist die Pumpe eine Tauchmotorpumpe, eine Kreiselpumpe oder dgl..
Nach einer diesbezüglichen vorteilhaften Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Fördereinrichtung weist die Kreiselpumpe, Tauchmotorpumpe oder dgl. einen Saugmund auf, der auch als Fuß zur Aufstellung, z. B. in einem Flüssigkeitsbehälter oder Ähnlichem, genutzt werden kann.
Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung, der Zeichnung und den Ansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Bevorzugte Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Gegenstands sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen
1 einen Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fördereinrichtung, insbesondere eine Tauchmotorpumpe mit Freistromlaufrad und
2 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fördereinrichtung, insbesondere eine Tauchmotorpumpe mit Freistromlaufrad.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In 1 wird ein Längsschnitt durch eine Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fördereinrichtung 1 gezeigt, insbesondere eine Tauchmotorpumpe. Diese weist ein Laufrad 2, insbesondere ein Freistromlaufrad, ein Schraubenzentrifugalrad oder dgl., und ein Pumpen- bzw. Spiralgehäuse auf, das in ein Gehäuseteil 3 und ein saugseitiges Einlaufbauteil 4 unterteilt ist. Das Gehäuseteil 3 weist eine Innenwandung 5 auf, die ebenso wie eine Innenwandung 6 des Einlaufbauteils 4, das einen Saugmund 7 aufweist, in Richtung des Laufrades 2 ausgerichtet ist. In der erfindungsgemäßen Ausführungsform ist das Laufrad 2 an einem Ende einer Pumpenwelle 8, welche mittig auf einer Rotationsachse 9 des Pumpen- bzw. Spiralgehäuses angeordnet ist, eingebaut. Darüber hinaus ist das Gehäuseteil 3 des Pumpen- bzw. Spiralgehäuse mittels eines Verbindungsmittels 10, das insbesondere eine Tellerfeder 11 oder dgl. aufweisen kann, so mit dem saugseitigen Einlaufbauteil 4 verbunden, dass das Einlaufbauteil 4 der erfindungsgemäßen Ausführungsform federnd in axialer Richtung (Bewegungsrichtung 12) ausweichen kann, falls sich ein Festkörper 13 ungünstigstenfalls in einem Spalt 14 zwischen Laufrad 2 und Einlaufbauteil 4 befindet und die Gefahr besteht, dass sich das Laufrad 2 verklemmt oder blockiert. Eine Dichtung 15, insbesondere eine O-Ring-Dichtung, verhindert einen Leckagestrom der Flüssigkeit über die elastische Verbindung, in axialer Richtung, zwischen Gehäuseteil 3 und saugseitigen Einlaufbauteil 4.
2 zeigt einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Fördereinrichtung 1, insbesondere eine Tauchmotorpumpe, wobei im Unterschied zu der Ausführungsform, welche in 1 beschrieben worden ist, jeweils ein weiteres Federpaket unter einem Verbindungsmittel 10 liegt. Durch dieses weitere Federpaket ist eine Bewegung des Einlaufbauteils 4 in beide axiale Richtungen möglich. Gerät ein Festkörper 13 zwischen Laufrad 2 und Einlaufbauteil 4 weicht das Einlaufbauteil 4 axial aus, der Festkörper 13 kann passieren und das Einlaufbauteil 4 wird durch die Federkraft wieder ausreichend genau in die Ursprungsposition gebracht.
Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnung dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.
Bezugszeichenliste

1: Fördereinrichtung
2: Laufrad
3: Gehäuseteil
4: Einlaufbauteil
5: Innenwandung Gehäuseteil
6: Innenwandung Einlaufbauteil
7: Saugmund
8: Pumpenwelle
9: Rotationsachse
10: Verbindungsmittel
11: Tellerfeder
12: Bewegungsrichtung
13: Festkörper
14: Spalt
15: Dichtung

Claims

Fördereinrichtung (1) zur Förderung von festkörperhaltigen Fluiden, – mit einem Pumpen- bzw. Spiralgehäuse und – mit einem in dem Pumpen- bzw. Spiralgehäuse angeordneten Laufrad (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpen- bzw. Spiralgehäuse ein Gehäuseteil (3) und ein Einlaufbauteil (4) aufweist, die durch ein Verbindungsmittel (10) bewegbar aneinander angeordnet sind, wobei zwischen dem Laufrad (2) und dem Einlaufbauteil (4) ein Spalt (14) vorhanden ist und der Spalt (14) eine Spaltbreite aufweist, die durch die Bewegung des Gehäuseteils (3) und/oder des Einlaufbauteils (4) variierbar ist, wobei das Gehäuseteil (3) mittels des Verbindungsmittels (10) so mit dem Einlaufbauteil (4) verbunden ist, dass das Gehäuseteil (3) und/oder das Einlaufbauteil (4) federnd in eine Richtung ausweichen kann, falls ein Festkörper (13) sich in dem Spalt (14) befindet.
Fördereinrichtung (1), nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (2) ein Freistromlaufrad, ein Schraubenzentrifugenrad oder dgl. ist.
Fördereinrichtung (1), nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegung des Gehäuseteils (3) und/oder des Einlaufbauteils (4) eine gerichtete Bewegung ist.
Fördereinrichtung (1), nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die gerichtete Bewegung in axialer Richtung erfolgt.
Fördereinrichtung (1), nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (10) eine Feder oder eine Schraube mit mindestens einer Feder ist.
Fördereinrichtung (1), nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Feder eine Tellerfeder (11) oder dgl. ist.
Fördereinrichtung (1), nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Verbindungsmittel (10) eine Bewegung des Gehäuseteils (3) und/oder des Einlaufbauteils (4) ermöglicht, durch die die Breite eines zwischen Laufrad (2) und Einlaufbauteil (4) befindlichen Spalts (14) derart optimiert wird, dass der Wirkungsgrad der Fördereinrichtung (1) hoch ist und/oder bleibt.
Fördereinrichtung (1), nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuseteil (3) eine Innenwandung (5) und das Einlaufbauteil (4) eine Innenwandung (6) aufweisen, die in Richtung Laufrad (2) weisen.
Fördereinrichtung, nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenwandung (5) und die Innenwandung (6) zumindest teilweise mit dem zu fördernden Fluid Kontakt haben.
Fördereinrichtung, nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Fördereinrichtung (1) eine Pumpe ist.
Fördereinrichtung (1), nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe eine Kreiselpumpe, Tauchmotorpumpe oder dgl. ist.
Fördereinrichtung (1), nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreiselpumpe, Tauchmotorpumpe oder dgl. einen Saugmund (7) aufweist.
Verfahren zur Förderung von festkörperhaltigen Fluiden, mittels einer Fördereinrichtung (1), die ein Pumpen- bzw. Spiralgehäuse aufweist, wobei in dem Pumpen- bzw. Spiralgehäuse ein Laufrad (2) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gehäuseteil (3) und/oder ein Einlaufbauteil (4) des Pumpen- bzw. Spiralgehäuses, die bewegbar aneinander angeordnet sind, eine Bewegung ausführen, so dass ein zwischen dem Laufrad (2) und dem Einlaufbauteil (4) vorhandener Spalt (14), der eine Spaltbreite aufweist, durch die Bewegung variierbar ist sobald ein Festkörper (13), der eine größere Ausdehnung als die Spaltbreite des Spalts (14) aufweist, in dem Spalt (14) auftritt.
Verfahren, nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Förderung von festkörperhaltigen Fluiden eine Fördereinrichtung (1) gemäß einem der Ansprüche 1 bis 12 ist.