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Die Erfindung betrifft eine Pumpenanordnung mit einer Einlassöffnung zum Ansaugen eines Fördermediums in eine Strömungskammer, einer Auslassöffnung zum Ausstoßen des Fördermediums aus der Strömungskammer, einer um eine Drehachse drehbare und sich in die Strömungskammer erstreckende Laufradwelle und einem an einem innerhalb der Strömungskammer liegenden Ende der Laufradwelle befestigten Laufrad, das als Kanalrad mit einer einen Saugmund bildenden Deckscheibe, einer Tragscheibe mit einem Nabenbereich und wenigstens einer zwischen Deckscheibe und Tragscheibe angeordneten Schaufel ausgebildet ist.
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Pumpenanordnungen der vorstehend beschriebenen Art werden vielseitig eingesetzt. Kanalräder, insbesondere geschlossene Kanalräder zeichnen sich durch besonders gute hydraulische Wirkungsgrade aus, sind allerdings baugrößenabhängig nicht oder nur bedingt rohabwassertauglich. Durch eine aufgrund von allgemeinen Wassereinsparungen bedingte Reduktion der Abwässer und gleichzeitig einer zunehmenden Anreicherung der Abwässer mit zu Verzopfungen neigenden Bestandteilen, wie Lappen, Vliesstoffe oder ähnliches, erhöht sich die Verstopfungsgefahr einer solchen Pumpenanordnung. Im Langzeitbetrieb bauen sich dadurch immer größere Feststoffansammlungen auf, die eine Steigerung der Leistungsaufnahme, einen Abfall der Förderhöhe und Fördermenge sowie eine Steigerung von Schwingungen verursachen. Insbesondere sammeln sich die Feststoffe an den Schaufeleintrittskanten bzw. der Nabe an und besitzen dort eine sehr stabile Position.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Pumpenanordnung für das Fördern von Abwässern bereitzustellen, die sich durch besonders gute hydraulische Wirkungsgrade auszeichnet.
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Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass sich ein Abstreiffinger einer Feststoffabstreifvorrichtung in axialer Richtung durch die Einlassöffnung und den Saugmund bis nahe an den Nabenbereich des Laufrades erstreckt.
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Dadurch ist es möglich, gleichzeitig die Schaufeleintrittskante bzw. bei mehreren Schaufeln, die Schaufeleintrittskanten, die Nabe des Laufrades und das Befestigungsmittel zum Befestigen des Laufrades an die Welle vor Belegung mit Feststoffen zu schützen.
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Für eine einfache Montage weist bei einer bevorzugten Ausführungsform die Feststoffabstreifvorrichtung einen Befestigungsflansch zum Befestigen der Feststoffabstreifvorrichtung an die Pumpenanordnung auf.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass der Befestigungsflansch einen Bereich aufweist, der eine erste Rücknehmung in axialer Richtung und eine zweite Rücknehmung in radialer Richtung aufweist.
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Als besonders vorteilhaft hat sich eine Ausgestaltung erwiesen, wonach der in die erste und zweite Rücknehmung einsetzbare Abstreiffinger eine im Wesentlichen L-förmige Bauform mit einem kurzen Schenkel und einem langen Schenkel aufweist.
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Damit die faserhaltigen Feststoffe im Rohabwasser beim Eintritt in den Saugmund der Pumpe daran gehindert werden, sich auf der Eintrittskante oder der Nabe festzusetzen und stattdessen von der Eintrittskante oder der Nabe abgestreift und weitergefördert werden können, weist vorteilhafterweise die der Drehachse abgewandte Seite des Schenkels entlang eines sich im Wesentlichen bis in den Saugmund des Laufrades ausdehnenden Abschnitts einen Konturverlauf auf, der an die Konturen des Innendurchmessers der Einlassöffnung sowie des Innendurchmessers des Saugmundes des Laufrades angepasst ist.
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Im weiteren Verlauf, also im Wesentlichen in axialer Erstreckung in Richtung Tragscheibe des Laufrades, weist vorteilhafterweise die die der Drehachse abgewandte Seite des Schenkels entlang eines sich im Wesentlichen bis an den Nabenbereich des Laufrades erstreckenden Abschnitts einen Konturverlauf auf, der mit der Kontur einer Eintrittskante der wenigstens einen Schaufel des Laufrades unter Einhaltung eines definierten Abstandes korrespondiert, wenn die Eintrittskante sich durch die Drehung des Laufrades entlang des Abschnitts bewegt. Die Eintrittskante bildet im Prinzip eine Art Rotationskörper, der sich über den Abstreiffinger hinweg dreht.
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Zudem weist entlang eines bogenförmigen, sich zunächst in Richtung Einlassöffnung und im weiteren Verlauf in Richtung Drehachse erstreckenden Abschnittes die der Einlassöffnung abgewandte Seite des Schenkels vorteilhafterweise einen Konturverlauf auf, der mit der Kontur des Nabenbereiches und eines Teils des Schraubenkopfes einer Schraube zur Befestigung des Laufrades an der Laufradwelle unter Einhaltung eines definierten Abstandes korrespondiert.
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Idealerweise weist die der Einlassöffnung abgewandte Seite des Schenkels entlang eines sich im Wesentlichen in radialer Richtung über die Drehachse hinweg erstreckenden Abschnitts einen Konturverlauf auf, der an die Kontur des Schraubenkopfes der Schraube unter Einhaltung eines definierten Abstandes angepasst ist.
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Eine vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, dass an einem freien Ende des Schenkels ein Vorsprung vorgesehen ist, der konzentrisch zur Drehachse angeordnet ist und sich in eine Vertiefung des Schraubenkopfes erstreckt. Idealerweise weist der Vorsprung eine kreiszylindrische Form auf. Falls im Betrieb Feststoffe beim Abstreifvorgang zu einer starken Biegebelastung des Abstreiffingers führen, stützt sich der Abweisfinger über den Vorsprung in einer Vertiefung im Schraubenkopf ab, wodurch einer dauerhaften Verbiegung des Schenkels vorgebeugt wird.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt die
- 1 den Längsschnitt durch eine Pumpenanordnung mit einer erfindungsgemäßen F eststoffabstreifvorrichtung,
- 2 einen detaillierten Ausschnitt aus der 1
- 3a einen Schnitt durch einen Befestigungsflansch der Feststoffabstreifvorrichtung gemäß der 1,
- 3b den Befestigungsflansch gemäß der 3a in der Draufsicht,
- 4 einen Längsschnitt durch einen Abstreiffinger der Feststoffabstreifvorrichtung gemäß der 1,
- 5 eine Draufsicht auf das freie Ende des Abstreiffingers gemäß der 4,
- 6 den Längsschnitt durch die in der 1 gezeigten Pumpenanordnung mit einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Feststoffabstreifvorrichtung,
- 7 den Längsschnitt durch die in der 1 gezeigten Pumpenanordnung mit einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Feststoffabstreifvorrichtung, und
- 8 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Feststoffabstreifvorrichtung.
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Die 1 in Verbindung mit 2 zeigt eine üblicherweise in einem Pumpensumpf horizontal aufstellbare Pumpenanordnung 1 in Form einer Spaltrohrmotorpumpe mit einem Pumpenteil und einem elektrischen Teil. Der Pumpenteil der Pumpenanordnung 1 weist ein mehrteiliges Pumpengehäuse 2 einer Kreiselpumpe auf, das ein als Spiralgehäuse gestaltetes Hydraulikgehäuse 3 und einen Gehäusedeckel 4 umfasst.
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Das Hydraulikgehäuse 3 weist eine Einlassöffnung 5 zum Ansaugen eines Fördermediums in eine Strömungskammer 6 und eine Auslassöffnung 7 zum Ausstoßen des Fördermediums aus der Strömungskammer 6 auf. In der Einlassöffnung 5 ist eine Ausnehmung 8 vorgesehen, in der ein Spaltring 9 aufgenommen ist. Der Gehäusedeckel 4 ist an der der Einlassöffnung 5 gegenüberliegenden Seite des Hydraulikgehäuses 3 angeordnet und weist eine Durchgangsöffnung 10 auf. An der der Strömungskammer 6 abgewandten Seite des Gehäusedeckels 4 ist eine Lagerträgereinheit 11 angeordnet, die an dem Hydraulikgehäuse 3 mit geeigneten, jedoch nicht dargestellten Mitteln, beispielsweise Gewindebolzen oder Schrauben, befestigt ist. An der dem Gehäusedeckel 4 abgewandten Seite der Lagerträgereinheit 11 ist ein Gehäuseelement 12 befestigt, in dem der überwiegende Teil der Motorbauteile, z.B. Vorrichtungen zur Aufnahme der Statorwicklungen und Vorrichtungen zur Aufnahme der Rotorwicklungen, angeordnet ist.
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Die Lagerträgereinheit 11 weist eine Durchgangsöffnung 13 auf, in der ein Wälzlager 14 angeordnet ist. Das Gehäuseelement 12 weist eine Innenwand 15 mit einer Haltevorrichtung 16 auf. In der Haltevorrichtung 16 ist ein weiteres Wälzlager 17 angeordnet. Mit den beiden Wälzlagern 14 und 17 wird eine um eine Drehachse A drehbare Laufradwelle 18 gelagert, die sich durch das Gehäuseelement 12, die Durchgangsöffnung 13 der Lagerträgereinheit 11 und die Durchgangsöffnung 10 des Gehäusedeckels 4 in die Strömungskammer 6 erstreckt.
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An einem innerhalb der Strömungskammer 6 liegenden Ende 19 der Laufradwelle 18 ist ein Laufrad 20 in Form eines geschlossenen Kanalrads befestigt. Das Laufrad 20 umfasst an der dem Gehäusedeckel 4 zugewandten Seite eine Tragscheibe 21. Eine Deckscheibe 22 ist in Richtung Einlassöffnung 5 mittels wenigstens einer Laufradschaufel 23 von der Tragscheibe 21 beabstandet angeordnet. Die Deckscheibe 22 bildet einen kreisförmigen, der Einlassöffnung 5, insbesondere dem Spaltring 9 zugewandten Saugmund 24. Die wenigstens eine Laufradschaufel 23 weist eine Eintrittskante 25 auf.
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In der 1 sind zwei Laufradschaufeln 23 dargestellt, je nach Baugröße können beispielsweise auch 3 oder mehr Laufradschaufeln vorgesehen sein.
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Bei dem in der 1 bzw. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Ende 19 der Laufradwelle 18 konisch ausgebildet und verjüngt sich in Richtung der Einlassöffnung 5. Die Tragscheibe 21 des Laufrades 20 ist mit einem Nabenbereich 26 versehen, der eine zu dem Ende 19 korrespondierende, konisch ausgebildete Bohrung 27 aufweist. Die Bohrung 27 weist einen zylindrischen Abschnitt 28 mit verringertem Innendurchmesser auf, der als Anschlagsschulter beim Aufschieben des Laufrades 20 auf die Laufradwelle 18 dienen kann.
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Am Ende 19 der Laufradwelle 18 ist stirnseitig eine Gewindebohrung 29 vorgesehen, in die eine Schraube 30 einschraubbar ist und das Laufrad 20 sicher an der Laufradwelle 18 fixiert. Die Schraube 30 weist einen Schraubenkopf 31 auf. Der Schraubenkopf 31 liegt an dem Abschnitt 28 mit verringertem Innendurchmesser an und ist mit einer Vertiefung 32 versehen, die im gezeigten Ausführungsbeispiel als Innensechskant ausgebildet ist, mittels dessen die Schraube 30 mit einem geeigneten Werkzeug in die Gewindebohrung 29 ein- oder herausschraubbar ist. Der Abschnitt 28 ist mit einem Innengewinde 33 versehen, das mit der Schraube 30 nicht in einer Wirkverbindung steht, sondern für ein nicht dargestelltes Abziehwerkzeug zum Lösen des Laufrades 20 von der Laufradwelle 18 vorgesehen ist.
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An der Einlassöffnung 5 weist das Hydraulikgehäuse 3 einen Flansch 34 auf, an der eine Feststoffabstreifvorrichtung 35 angeordnet ist. Die Feststoffabstreifvorrichtung 35 weist einen an den Flansch 34 anbringbaren Befestigungsflansch 36 auf.
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Die 3a und 3b zeigen den Befestigungsflansch 36 in detaillierter Darstellung, wobei die 3a einen Schnitt entlang der Linie B-B aus der 3b zeigt.
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Der Befestigungsflansch 36 ist als Ringscheibe ausgebildet und weist eine Mehrzahl von Durchgangslöchern 37 auf, durch die nicht dargestellte Schrauben durchführbar sind. Die Schrauben sind in nicht gezeigte Gewindebohrungen im Flansch 34 des Hydraulikgehäuses 3 einschraubbar, wodurch der Befestigungsflansch 36 sicher an dem Hydraulikgehäuse 3 befestigbar ist. Der Befestigungsflansch 36 weist einen Bereich 38 auf, der eine erste Rücknehmung 39 in axialer Richtung und eine zweite Rücknehmung 40 in radialer Richtung aufweist. In dem Bereich 38, insbesondere in der axialen Rücknehmung 39 ist wenigstens ein Sackloch 41 vorgesehen, das mit einem Innengewinde 42 versehen ist. Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind drei Sacklöcher 41 ausgebildet.
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Die Feststoffabstreifvorrichtung 35 weist einen an den Befestigungsflansch 36 anbringbaren Abstreiffinger 43 auf, der in den 4 und 5 detaillierter dargestellt wird. Der Abstreiffinger 43 weist eine im Wesentlichen L-förmige Bauform mit einem kurzen Schenkel 44 und einem langen Schenkel 45 auf. Wie der 2 zu entnehmen ist, erstreckt sich im eingebauten Zustand der kurze Schenkel 44 im Wesentlichen in einer radialen Richtung, während sich der lange Schenkel 45 im Wesentlichen parallel zur Drehachse A ausdehnt.
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Der kurze Schenkel 44 des Abstreiffingers 43 weist, wie detailliert in 4 dargestellt, wenigstens ein Durchgangsloch 46 mit einem ersten Abschnitt 47 mit vergrößertem Innendurchmesser und einen zweiten Abschnitt 48 mit verringertem Innendurchmesser auf, wodurch eine Schulter 49 gebildet wird. Bei der dargestellten Ausführungsform weist der kurze Schenkel 44 drei Durchgangslöcher 46 auf. Durch die Durchgangslöcher 46 sind die in der 2 gezeigten Schrauben 50 durchführbar. Die Schrauben 50 sind in die in dem Befestigungsflansch 36 ausgebildeten Innengewinde 42 einschraubbar, dabei liegen die Schraubenköpfe an der Schulter 49 an, wodurch der Abstreiffinger 43 sicher an dem Befestigungsflansch 36 anbringbar ist.
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Der lange Schenkel 45 ist im Wesentlichen in fünf Abschnitte 51, 52, 53, 54 und 55 gegliedert. Der Abschnitt 51 erstreckt sich im Wesentlichen vom Schnittpunkt der beiden Schenkel 44 und 45 in axialer Richtung durch den in den 1 und 2 gezeigten Befestigungsflansch 36. Daran schließt sich der Abschnitt 52 an, der sich im Wesentlichen bis in den Saugmund ausdehnt, insbesondere bis an den Übergang von der Deckscheibe 22 zu der wenigstens einen Laufradschaufel 23. Abschnitt 51 und Abschnitt 52 erstrecken sich im Wesentlichen parallel zur Drehachse A. Der Abschnitt 53 schließt sich an den Abschnitt 52 an und erstreckt sich im Wesentlichen dann bis an den Nabenbereich 26 des Laufrades 20. Der Abschnitt 53 dehnt sich in axialer Richtung aus und nähert sich dabei der Drehachse A an. Die Ausdehnung in axialer Richtung entlang der Drehachse ist vorzugsweise größer als die Ausdehnung in radialer Richtung, also in Richtung zur Drehachse, und abhängig von der Bauform des Laufrades 20. Nahe des Nabenbereichs weist der Abschnitt 53 eine konvexe Form auf. Dabei wird ein geringer Abstand eingehalten, derart, dass der sich drehende Nabenbereich 26 mit dem feststehenden Abstreiffinger 43 nicht in Berührung kommt. Der sich an den Abschnitt 53 anschließende Abschnitt 54 erstreckt sich zunächst in Richtung Einlassöffnung 5 und im weiteren Verlauf in Richtung Drehachse A. Er ist bogenförmig, insbesondere konkav ausgebildet. Der Abschnitt 55 erstreckt sich im Anschluss daran im Wesentlichen in radialer Richtung über die Drehachse A hinweg.
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Die der Drehachse A abgewandte Seite des Schenkels 45 weist entlang des Abschnitts 52 einen Konturverlauf 56 auf, der an die Konturen des Innendurchmessers der Einlassöffnung 5 und des Spaltrings 9 im Hydraulikgehäuse 3 sowie des Innendurchmessers des Saugmundes 24 des Laufrades 20 angepasst ist. Dabei ist ein geringer, in der 2 gezeigter Abstand W zwischen den sich gegenüberliegenden Flächen des sich drehenden Bauteils, insbesondere im Saugmund 24, und des feststehenden Abstreiffingers 43 vorgesehen, derart, dass sich die gegenüberliegenden Flächen im Betrieb nicht berühren.
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Ferner weist die der Drehachse A abgewandte Seite des Schenkels 45 entlang des Abschnitts 53 einen Konturverlauf 57 auf, der mit der Kontur der Eintrittskante 25 der wenigstens einen Schaufel 23 des Laufrades 20 unter Einhaltung eines definierten, in der 2 gezeigten Abstandes X korrespondiert, wenn die Eintrittskante 25 sich durch die Drehung des Laufrades 20 entlang des Abschnitts 53 bewegt. Das bedeutet, dass die Eintrittskante 25 durch die Drehung des Laufrades 20 eine Rotationsfläche bildet, die sich an der der Eintrittskante 25 zugewandten Seite des Abstreiffingers 43 mit dem Abstand X vorbeidreht.
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Der ausgewählte Abstand X liegt in einem Bereich von 0,1 mm bis 0,6 mm und vorzugsweise in einem Abstand von 0,3 mm.
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Entlang des bogenförmigen Abschnittes 54 weist die der Einlassöffnung 5 abgewandte Seite des Schenkels 45 einen Konturverlauf 58 auf, der mit der Kontur des Nabenbereiches 26 und eines Teils des Schraubenkopfes 31 der Schraube 30 unter Einhaltung eines definierten, in der 2 gezeigten Abstandes Y korrespondiert.
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Die der Einlassöffnung 5 abgewandte Seite des Schenkels 45 weist entlang des Abschnitts 55 einen Konturverlauf 59 auf, der an die Kontur des Schraubenkopfes 31 der Schraube 30 unter Einhaltung eines definierten, in der 2 gezeigten Abstandes Z angepasst ist.
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In dem Abschnitt 55 ist an einem freien Ende 60 des Schenkels 45 ein Vorsprung 61 vorgesehen. Der Vorsprung 61 weist, wie in der 5 zu sehen ist, eine kreiszylindrische Form auf. Wie den 1 und 2 zu entnehmen ist, ist im eingebauten Zustand der Vorsprung 61 konzentrisch zur Drehachse A angeordnet. Der Vorsprung 61 erstreckt sich in die Vertiefung 32 des Schraubenkopfes 31. Falls im Betrieb Feststoffe beim Abstreifvorgang zu einer starken Biegebelastung des Abstreiffingers 43 führen, stützt sich der Abweisfinger 43 über den Vorsprung 61 in der Vertiefung 32 ab, wodurch einer dauerhaften Verbiegung des Schenkels 45 vorgebeugt wird.
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Bei der 6 weist die Schraube 30 einen Schraubenkopf 31 mit einem Außensechskant 62 auf. Die Vertiefung 32 ist als kreiszylindrisches Sackloch ausgebildet. Der Konturverlauf bei den Abschnitten 54 und 55 des Abstreiffingers 43 ist dementsprechend an die Kontur des Schraubenkopfes 30 angepasst.
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Bei der 7 ist die dem Abschnitt 53 des Abstreiffingers 43 gegenüberliegende Seite im Wesentlichen als eine Gerade 63 ausgebildet.
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Die 8 zeigt eine weitere Ausführungsform der Feststoffabstreifvorrichtung 35. Befestigungsflansch 36 und Abstreiffinger 43 sind dabei einstückig ausgebildet.
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Es versteht sich, dass der in den 1 bis 7 dargestellte Abstreiffinger 43 einstückig mit dem Befestigungsflansch 36 ausgebildet sein kann.
