DE1528853A1 - Kreiselpumpe fuer verunreinigte Fluessigkeiten mit Zerkleinerungseinrichtung - Google Patents
Kreiselpumpe fuer verunreinigte Fluessigkeiten mit ZerkleinerungseinrichtungInfo
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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Description
Dr.Ing» Harald Schade 9. Oktober 1962
Karlsruhe-Waldstadt
Sehneidemühler Str. 5e
Sehneidemühler Str. 5e
Dr. Expl.
Kreiselpumpe für verunreinigte Flüssigkeiten mit Zerkleinerungseinrichtung
Es ist bekannt, Kreiselpumpen für die Förderung von mit
Feststoffen verunreinigten Flüssigkeiten so auszubilden, daß sie die Feststoffe soweit zerkleinern, daß weder in
der Pumpe selbst noch in den nachgeschalteten leitungen Verstopfungen hervorgerufen werden. Hierzu werden bei den
bekannten Ausführungen die Pumpenräder oder Propeller mit Schneidestücken versehen, die mit am Gehäuse befestigten
Gegenstücken zusammenarbeiten. Zum Ausgleich der entstehenden Abnutzung werden die Laufräder und Propeller oder auch die .
Gegenstücke nachstellbar gelagert.
Diesen Ausführungen haftet der Nachteil an, daß durch in der
Flüssigkeit, wie z.B. im Abwasser, mitgeführte harte Stoffe,
Metallteile, Steine und dergl* die Schneidestüoke beschädigt
und daruberhinaus die Pumpen häufig blockiert werden, was zu
Betriebsstörungen führt und den Ersatz der Schneidestüoke erforderlich macht, wodurch weitere Ausfälle der Pumpen und
5- entstehen,
909849/0 3 64 OWGlNAL INSPECTED ~2~
J j
,Dieser Nachteil wird durch*die vorliegende Erfindung beseitigt}
indem vor der Zulauföffnung des Pumpenrades ein mit entsprechenden
Öffnungen versehener, mit diesem umlaufender, auswechselbarer Schneidring befestigt wird, der mit einem oder
mehreren 'beweglichen, federnd angepreßten Schneidstücken zusammenarbeitet, welche derart gelagert sind, daß sie schräg
zur Schnittfläche nach hinten oder parallel zu dieser ausweichen
können. Dabei ist die Federkraft so bemessen, daß das bewegliche Schneidstück nur beim Auftreten besonders harter
Stoffe federnd ausweicht, während es sonst an dem Schneidring anliegt.Zweckmäßig findet eine Feder mit progressiver Kennlinie
Verwendung, die das bewegliche Schneidstück nur mit einer
relativ geringen Vorspannung an den Schneidring andrückt. Durch
die geringe Vorspannung wird das Zerschneiden weicherer Stoffe
sowie ein stetiges Nachschleifen der Schneidflächen und selbsttätiger
Ausgleich der unvermeidlichen Abnutzung bewirkt, während eine stärkere Abnutzung durch Reibung vermieden wird.
Bei Auftreten härterer Stoffe weicht das Sehneidstück aus und kommt schnell in den Bereich großer Federkräfte, die im
Zusammenwirken mit dynamischen Kräften das Zerkleinern auch
sehr widerstandsfähiger Stoffe ermöglichen. Durch diese Anordnung wird nicht nur die Beschädigung oder Zerstörung der
Schneidstücke verhindert, sondern auch die stoßartige Bean-
^spruchung der Lagerungen und Kupplungen herabgesetzt.
OO " ■ - - ■'■".. -
co Die' erfindungsgemäße Ausbildung der Pumpe ist in den-beilio-
**v ■■■"." ■".-■■' "■■-.. ■-'.■■
genden Zeichnungen beispielsweise dargestellt. Is's eigen dijsV
' ^ Abb. 1 - eine Gesamtansicht der P&mpe mit Zerkleinerung
Abb. 2 - einen Schnitt durch die !Pumpe alt' Zerkleine-·-. ■'
rungseinrichtung
V - - -.3■■■-■..■ ■ - . :
Abb. 3 - einen Querschnitt durch, das Pumpenlaufrad
mit Zerkleinerungseinrichtung
Abb. 4- - eine Ansicht des Sohneidringes von der
Eintritteseite her
Abb, 5 - 8 - Weg-Kraft-Schaubilder des Schneidstückes
Abb. 9 —TI - Ausbildungsformen des Schneidringes
- Im Pumpengehäuse 1 ist das Pumpenrad 2 mit der Welle 3 drehbar
.gelagert. Der Antrieb erfolgt über die drehfedernde Kupplung 4
durch den Motor 5. Auf dem Pumpenrad 2 oder der Welle 3 ist der
.:.-* Schneidring 6 befestigt, der mit dem Pumpenrad 2 umläuft. Der
Schneidring ist mit öffnungen 7 versehen, die den Zulauföffnungen
des Pumpenrades 2 entsprechen.
Die im Drehsinn nach vorn liegenden Kanten der öffnungen 7 sind
derart abgeschrägt, daß Schneidkanten 8 entstehen. In den Augen des Pumpengehäuses 1 ist ein Hebel 10 mittels der-Welle 11 drehbar
gelagert, an dem das Schneidstück 12 ausv/echselbar befestigt
ist. Die Welle3 liegt vor der Sehneidflache, so daß das Schneidstück
12 auf einem Bogen schräg zum Schneidring nach hinten ausweichen
kann. Die Anpressung des Schneidstüekes 12 gegen den
Schneidring 6 erfolgt über die am Hebel 10 angelenkte Zugstange
durch die Spiralfeder 14.
m Solange die Pumpe nur sauberes Yfasser zu pumpen hat, wirkt sie
iß als normale Kreiselpumpe, wobei das iVasser durch den Schneidring
'"■*·>'.-. und das Pumpenrad 2 in den Diffusor 15 übertritt und von dort aus
,' «*.',".- ":;"'..*■■ -.--■■-.-'""
durch die öffnung 16'weitergeleitet'wird-.- Bein Auftreten von
Schmutzstoffen legen sich --diese, sofern sie größer sind als dig
Öffnungen 7 de? Sollneiäringes 6» vor diesen und werden durch den
Sog der e'efcräerten Jlüs-sigi-reit fe? ti ehalt en.
— 4 -
Bei der Drehung des Schneidringes 6 gelangen diese Schmutz- /
teile zum Sehr eidstück 12 und werden zwischen dem Schneidring
und dem Schneidstück 12 zerkleinert, bis sie die öffnungen 7
des Schneidringes 6 passieren können. Falls die Schmutzstoffe
so groß, oder so fest sind, daß sie* beim einmaligen Durchgang
zwischen Schneidring 6 und Sehneidstück 12 nicht zerkleinert
. werden können, weicht das Schneidstück gegen die Kraft der
Spiralfeder 14 aus, so daß Beschädigungen an den Schneidflächen vermieden werden. Die Schmutzstoffe werden durch die Drehung des
Schneidringes 6 immer wieder solange in Eontakt mit dem Schneidstück
12 gebrächt, bis sie ausreichend zerkleinert sind. Schwere
Stoffe, wie Metalle, Steine und dergleichen, welche gleichzeitig
; mit leichteren, anhaftenden Teilen, wie Textilien oder dergleichen
durch den Saugstrom nach oben gehoben werden und in die Zerkleinef
' . ■
ι rungseinrichtung geraten, sinken, nachdem die anhaftenden zerklei-
- ■'"-.--.'■"- - ■
[ nerungsfähigen Stoffe zerkleinert wurden, entgegen dem aufstei-
; genden Strom in den unter uer Pumpe angebrachten Pumpensumpf
ab und werden von dort gelegentlich entfernt.
Wenn, wie bisher angenommen und in den Abb. 1 und"2 dargestellt,-j
eine normale Feder mit gerader Kennlinie verwandt wird, ergibt
sich das Federkennbild nach Abb. 5· Ss ist die Ordinate 21 der
ΐ Weg des Schneidstückes 12 und die Abszisse 22 die Kraft der
I- Feder H. Der Schnittpunkt der Federkennlinie 23 mit der Abszisse
•ergibt die Vorspannung .24, mit der das Schneidstück 12 an den
Schneidring 6 gepreßt wird. Bei Anwendung einer Feder mit progressiver
Kennlinie ergibt sich das Kennbild Abb. 6, das durch kleine Vorspannung 24 gekennzeichnet ist und öie eingangs aufgeführten
Wirkuhgen aufweist. Es ist selbstverständlich auch hier
möglich, die progressive 'Feder durch mehrere Federn unterschiedlicher
-5- 9098A9/0364
Kennliniensteigung und Torspannung zu ersetzen, ohne die Törteile
'der progressiven federung einzubüßen.
Die Abb* 7 zeigt das Kennbild einer derartigen Anordnung mit
einer schwachen Jeder 25 und der starken ieder 23, die außerdem
stark vorgespannt ist. Das Schneidstück 12 liegt mit der geringen
Vorspannung 26 an dem Schneidring 6 an. Bei Ausweichen des Schneidstückes 12 um den Weg 27 kommt die starke Feder 23 zur
Wirkung. . '■■ ....... " -
In besonderen Anwendungsfällen kann es zweckmäßig sein, die Torspannung
des Schneidstückes 12 gegen den Schneidring 6 auf "O"
zu reduzieren. Die Durchführung ciieser Maßnahme erfolgt durch
einen äußeren, zweckmäßig während des Betriebes einstellbaren
Anschlag an den Hebel 10. Das entsprechende Kennbilä zeigt die
Abb. 8. Das Sehneidstück 12 wird in dem - einstellbaren - Abstand
28 dem "Schneidspalt" von dem Schneidring 6 gehalten. Eine unmittelbare Berührung zwischen Schneidstück 12 und Schneidring 6 und
damit 'Verschleiß im Leerlauf, 'd.h. wenn keine Zerkleinerungsarbeit
zu leisten ist, entfällt; es tritt jedoch auch kein selbsttätiger Ausgleich des sich durch Verschleiß vergrößernden
■Schneidepaltes 28 mehr ein, d.h. dieser muß nach eingetretener
Abnutzung der Sehneidelemente von Hand neu eingestellt werden,
wae jedoch sehr leicht durchführbar ist.
Bei einigen Anwendungsfallen, wenn - bedingt durch die Beschaffenheit der zu zerkleinernden Stoffe - starkes Schlagen, des Schneid-Stückes
12 auftritt, ist erfindungsgemäß vorgesehen, einen - vorzugsweise hydraulischen - Dämpfer parallel zur "Feder 14
zu schalten, der den Ausweichhub des Schneidstüekes 12 "wenig oder
909849/0364 - 6 -
,gar nicht, dagegen den Eückliub des Schneidstückes" 12 stark
j dämpft und damit die Schneidelemente und Lagerungen gegen
: hieraus resultierende, schlagartige Beanspruchungen schützt.
i · ■ = ■
Eine Abwandlung des grundsätzlichen Erfindungsgedankens besteht darin, die Drehachse 1.1 des Hebels. 10 nicht - wie bisher angenommen
und in den Abb'. 1, 2 u.s.w. dargestellt - parallel zur
Schneidfläche des Schneidringes 6, sondern senkrecht oder etwa
senkrecht dazu anzuordnen. Bei dieser Ausbildung liegt die
j Drehachse 11 in der Abb. 2 parallel oder annähernd parallel
zur Welle 3 und das Schi„eidstück 12 weicht parallel oder
annähernd parallel zur Schneidfläche des Sehneidringes 6 aus.
ι Die grundsätzliche Wirkungsweise ist jedoch die gleiche wie bei
s der vorbeschriebenen Anordnung.
Die Pumpe nach vorliegender Erfindung ist bisher mit einem ebenen
Schneidring 6 beschrieben worden; sie kann jedoch auch mit jedem
anderen rotationssymmetrischen Schneidring ausgestattet werden.
Die Abb. 9 zeigt einen kegeligen und die Abb. 10 einen zylindrischen
-Schneidring, beide mit innerer Anströmung. LiePfeile 31
deuten die Strömungsrichtung an. Die Schneidstücke 12 sind nach
der Lehre der vorliegenden Erfindung für diese Ausführungen des Schneidringes leicht auszubilden und dementsprechend nicht dargestellt.
Der Vorteil dieser beiden Anordnungen nach der Abb. 9
und 10 besteht in einer gegenüber dem ebenen Schneidring nach den
Abb. 1-4 bei gleichem Außendurchmesser vergrößerter Schneid- us*1
Flüssigkeitsdurchtrittsflache, jedoch ist die Ausweichmöglichkeit
des Schneidstückes 12 besonders bei der Aasfffläsüng. nach Abb. 10
begrenzt, da es sich im Innern des Zylinders tewegec- muV. Diesen
' BAD ORIGINAL ~ 7 ~ "■ 9Ö984 9/.Q304 ,-■ ·
"■■■.■■ , - 7 -
Nachteil vermeiden die Ausführungen nach den Abb. 11 und 12;
"beide mit äußerer Anströmung. Hier hat das außen arbeitende
Sehneidstück unbegrenzte Ausweichmöglichkeit und die Schneid-
und Flüssigkeitsdurchtrittsflache ist ebenfalls groß; jedoch ist
die Bampwirkung geringer, da die Flüssigkeit entgegen der
Fliehkraft zunächst nach innen gezogen werden muß, ehe sie
durch die lumpenschaufeln wieder nach außen beschleunigt wird.
HIr alle vorbeschriebenen Ausführungen des Schneidringes 6 ist
eines gemeinsam und wesentlich, daß der Eintrittsspalt am
Schneidring 6 die engste Stelle des Flüssigkeitsstromes darstellt.
Die Ströiaangsquerschnitte erweitern sich nach dieser Stelle
stetig, so daß Teile, die den Eintrittsspalt am Schneidring 6 passiert haben, in den Kanälen des iPumpenlaufrades 4 und in dem
Diffusor 15» der Öffnung 16 u»s.w. keine Verstopfung mehr verursachen
können«
Der diffusor ist» um ein elegantes konzentrisches Äußeres der
!Pumpe zu erreichen, nicht in der üblichen Weise mit radialer,
sondern mit axialer Erweiterung des Strömungsquerschnittes
ausgeführt. ,
Ein weiteres Erfindungsmerkmal, das für die Schonung der Pumpe
und im besonderen der Schneidelemente wesentlich ist, besteht in der Anordnung und richtigen Bemessung der drehfedernden Kupplung
Bei Auftreten harter, nicht von den Schneidelementen zerkleinerbarer
Stoffe, wie Metalle, Steine und dergleichen, wird das Sohneidstück
12 ausgeschwenkt und das Pumpenlaufrad 2 abgebremst, während die
Antriebselemente, Motor 5 u.s.w., mit nahezu konstanter '
geschwindigkeit weiterlaufen und sofort nach Auswerfen des nicht
BAD CMlNAt, 9 ° 9 ö/» 9 * 0 3 6 U
zerkleinerbaren Sperrstückes aus den Sehneidelementen das .
Pumpenlaufrad 2 wieder auf im Mittel Synchron-Winkelgeschwind igke it beschleunigen. Zur Erzielung des vorbeschriebenen
Bewegungsablaufes sind folgende Bedingungen zu erfüllen:
1. Die Kupplung 4 soll bei maximalem Ausschlag des Hebels 10 eine
statische Verdrillung von mindestens 4° Zentriwinkel zulassen.
2
2. Das Schwungmoment GIL des Hebels 10 und aller daran hängenden
2. Das Schwungmoment GIL des Hebels 10 und aller daran hängenden
' " ■ 2
evtl. reduzierten Massen soll nicht größer sein als das GD
des Pumpenläufers 2 und aller damit starr verbundenen Teile.
2
3. Das GD, aller in Abb. 2 oberhalb der drehelastischen Kupplung starr miteinander verbundenen - eventuell reduzierten -
3. Das GD, aller in Abb. 2 oberhalb der drehelastischen Kupplung starr miteinander verbundenen - eventuell reduzierten -
Drehmassen soll nicht größer als 0,25 GDp sein.
Die Pumpe kann in der erfindungsgemäßen Ausbildung für kleine
Leistungen auch als Rechengut- und Abfallzerkleinerer eingesetzt werden, z.B. bei Rechenanlagen. Bei dieser Anordnung wird die aus
der Pumpe austretende Wassermenge zweckmäßig durch eine geeignete Vorrichtung geteilt. Der eine Teil wird dem Kanal wieder beigegeben,
der andere kann als Spülwasser in eine hinter dem Rechen angeordnete Rinne geführt werden und spült das Rechengut vor die
Ansaugöffnung der Pumpe. Hierbei wird zweckmäßig eine geeignete Trenneinrichtung, wie z.B. ein Hydrozyklon verwendet, bei welcher
das zerkleinerte Rechengut nach unten abgeführt, während die .
von den Schmutzstoffen befreite Flüssigkeit als Spülwasser benutzt t
wird.
909849/036*
Claims (11)
- Paten ta η β or ü ο h · IO"ÖO°(JA Kreiselpumpe aur Förderung von mit Feststoffen verunreinigten Flüssigkeiten mit eingebauter, umlaufender Zerkleinerungseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß vor den Zulauföffnungen des Laufrades (2) ein mit entsprechenden Öffnungen versehener, mit diesem umlaufender, auswechselbarer Schneidring (6) befestigt 1st, welcher mit eine» oder mehreren federnd angepreßten, beweglichen Schneidstücken (12) zusammenwirkt, die derart gelagert sind, daß sie bei überlastung ausweichen können«
- 2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung des Schneidstückes (12) so erfolgt, daS dieses schräg zur Schnittebene des Schneideringes (6) nach hinten oder längs dessen Ebene ausweichen kann·
- 3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneidatüek (12) an tinem Hebel (to) auswechselbar'befestigt ist, welcher am Pumpengehäuse (1) mittels einer Aelle (11) drehbar gelagert ist·
- 4. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 - f, dadurch gekennzeichnet» daß die Anpreasung des SchneidstUckes durch eine nächstellbare Feder (14) erfolgt·
- 5· Kreiselpumpe nach Anspruch 1 -> 4» dadurch gekennseichnet, daß eine Progressivfeder oder Braatzkonstruktion Verwendung findet, die das Schneidstück 12 nur laicht an den Schneidring andruckt aber bei Ausweichen des Sohneldstückes 12 groB« Federkräfte »um Einsatz bringt·BADOA1O1NAL , 909 8 4 g , 03(j ^
- 6. Kreiselpumpe nach Ansprach 1 - 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein einstellbarer Anschlag vorgesehen ist, der das Anliegen des SehneidStückes 12 an den Schneidring 6 verhindert.
- 7. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Dämpfer vorgesehen ist, der die Ausweichbewegung des Schneidstückes 12 wenig oder gar nicht, dagegen die Rückbewegung stark dämpft.
- 8. Kreiselpumpe nach Anspruch 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß ein konzentrischer Eäffusor alt axialer Erweiterung der Strömungsquerschnitte vorgesehen ist.
- 9. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 - 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine drehfedernde Kupplung vorgesehen ist, die bei maximalem Ausschlag des Hebels 10 eine statische Verdrillung von mindestens 4° Zentriwinkel zuläßt.
- 10. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 - 9, dadurch gekennzeichnet,< daß das Trägheitsmoment GD1 des Hebels TO und aller daranj ' . ■ ■ ρ ■ ■ ■hängenden reduzierten Blassen' das G-Dp des Pumpenläufers und aller damit starr verbundenen Teile nicht überschreitet,2
und dass das GD, aller in Abb. 2 oberhalb der drehelastischen Kupplung 4 starr miteinander verbundenen - eventuell redu-■ 2zierten - Drehmassen nicht großer als 0,25 GD^ isto - 11. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 - 10, dadurch gekennzeichnet» -daß bei der Verwendung als Rechengutzerkleinerer die aus der ' 'Pumpe austretende fessermenge durch eine geeignete Tr0nneiii~. 9098A9/0364 -B- SAD ORIQiNAL : \A4Leerseite
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