DE19731619C1

DE19731619C1 - Kanalrad

Info

Publication number: DE19731619C1
Application number: DE1997131619
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Arnswald
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1997-07-23
Filing date: 1997-07-23
Publication date: 1999-02-04
Anticipated expiration: 2017-07-24

Description

Die Erfindung betrifft ein offenes Kanalrad für Kreiselpumpen, insbesondere zur Förderung von mit festen Beimengungen durch setzten Flüssigkeiten, mit wenigstens einer einen Kanal bil denden Schaufel, welche mit einer Stirnfläche einer eine das Kanalrad aufnehmende Kreiselkammer einseitig begrenzenden Bodenplatte zugekehrt ist.

Die Erfindung betrifft weiterhin eine Kreiselpumpe mit einem offenen Kanalrad, insbesondere zur Förderung von mit festen Beimengungen durchsetzten Flüssigkeiten, mit einer das mit wenigstens einer einen Kanal bildenden Schaufel versehene Kanalrad aufnehmenden Kreiselkammer, die einlaufseitig durch eine Bodenplatte begrenzt ist, welcher eine Stirnseite der Schaufel zugekehrt ist.

Kanalräder für Kreiselpumpen, insbesondere offene Kanalräder, dienen vor allem zur Förderung von mit festen Beimengungen durchsetzten Flüssigkeiten, beispielsweise zum Pumpen von häuslichem Abwasser und Fäkalien. Aber auch zum Heben bzw. Pumpen anderer, weniger verunreinigter Flüssigkeiten finden derartige Kanalräder bzw. Pumpen, die mit solchen Kanalrädern ausgestattet sind, Anwendung. Kanalräder sind sowohl in offe ner und geschlossener Form als auch als Ein- und Mehrkanalrä der bekannt.

Je nach zu förderndem bzw. zu pumpendem Medium unterliegen die Kanalräder einem mehr oder minder großem Verschleiß. Insbeson dere wenn das zu pumpende Medium mit harten, abrasiven Fest stoffen wie beispielsweise Sand oder Schlamm durchsetzt ist, verschleißen die Schaufelräder der Pumpen verhältnismäßig stark.

Die Verschleißerscheinungen bei offenen Kanalrädern treten hauptsächlich an der der Bodenplatte der Kreiselkammer der Pumpe zugekehrten Stirnfläche der Schaufeln auf, wobei dieser Verschleiß durch die nahezu unvermeidliche Leckageströmung von der Saugseite zur Druckseite der Schaufel zwischen dieser und der Bodenplatte hervorgerufen wird. Die Verschleißer scheinungen treten dort hauptsächlich im Bereich des Kanalaus laufs auf, wo die Druckdifferenz zwischen Saug- und Druckseite am stärksten ist. Die in dem zu fördernden Pumpmedium, bei spielsweise sandiges oder schlammiges Wasser, enthaltenen feinkörnigen abrasiven Bestandteile erodieren die Schaufel in diesem Bereich. Mit zunehmendem Leckagestrom wird der Ver schleiß naturgemäß größer und die Druckverluste an der oder den Schaufeln nehmen ebenfalls zu.

Um solche Druckverluste und Leckageströmungen in Grenzen zu halten, wurden Kreiselpumpen mit nachstellbaren Bodenplatten entwickelt. Bei zunehmendem Verschleiß wird die Bodenplatte so nachgestellt, daß die Spaltverluste bzw. die Leckage und somit der Druckverlust an der Schaufel minimiert werden können.

Eine Kreiselpumpe mit einem Kanalrad der eingangs genannten Art mit einer nachstellbaren Bodenplatte ist beispielsweise aus der DE 43 19 616 A1 bekannt.

Da die Schaufel nicht gleichmäßig über ihre gesamte Er streckung verschleißt, wie eingangs bereits erwähnt wurde, kann die Nachstellung der Bodenplatte nur bedingt den ge wünschten Erfolg herbeiführen. Das Vorsehen von nachstellbaren Bodenplatten macht die Konstruktion in der Pumpe aufwendig und treibt die Herstellungskosten in die Höhe. Schließlich soll und kann eine solche Maßnahme den Verschleiß des Schaufelrades nicht verhindern oder eindämmen.

Das Nachstellen der Bodenplatte ist nur in gewissen Grenzen möglich, bei Erreichen eines bestimmten Gebrauchszustandes des Laufrads bzw. Kanalrads muß dieses ausgetauscht werden, was insbesondere für Betreiber von Pumpstationen ärgerlich ist, die wartungsbedingte Ausfälle von Pumpen nur ungerne hinneh men.

Aus der US 4,913,619 ist es bekannt, bei einer Kreiselpumpe die Stirnfläche des Laufrades und die dieser Stirnfläche ge genüberliegende Bodenplatte mit Einsätzen aus verschleißfester Keramik zu versehen. Bei dem als geschlossenes Radialrad aus gebildeten Laufrad ist einlaufseitig ein ringförmiger Einsatz vorgesehen, der einem entsprechenden ringförmigen Einsatz in der Bodenplatte der Kreiselkammer gegenüberliegend angeordnet ist.

Die zuvor erwähnten Probleme bei offenen Kanalrädern treten jedoch bei einem solchen geschlossenen Laufrad nicht auf.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein offenes Kanalrad der eingangs genannten Art hinsichtlich seiner Verschleißanfäl ligkeit zu verbessern.

Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die im in die Pumpe eingebauten Zustand des Rades der Bodenplatte der Kreiselkammer zugekehrte Stirnfläche der Schaufel zumin dest in einem Teilbereich mit einem Einsatz oder einer Einlage aus verschleißfestem Material wie beispielsweise Keramik ver sehen ist.

Ein solcher Einsatz oder eine solche Einlage, die vorzugsweise bündig abschließend in die Stirnfläche der Schaufel eingebet tet ist, verleiht dieser von vorneherein eine entsprechend hohe Verschleißfestigkeit, so daß das Kanalrad gemäß der Er findung im Vergleich zu herkömmlichen Kanalrädern eine außer ordentlich hohe Standzeit aufweist. Der Spalt zwischen der Bodenplatte und der oder den Schaufeln des Rades wird in den kritischen Bereichen nicht mehr von festen schleißenden Bei mengungen des Pumpmediums erodiert, so daß eine Nachstellung der Bodenplatte und die hierfür erforderliche Mechanik ent behrlich sind.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vor gesehen, daß der Einsatz aus verschleißfestem Material nur in dem kritischen Bereich der Schaufel im Bereich des Auslaufs des von der Schaufel gebildeten Kanals vorgesehen ist, d. h., daß sich der Einsatz vom Auslauf des Kanals ausgehend in Dreh richtung des Rades in etwa entlang der Skelettlinie der Schau fel zumindest über einen Teil des Drehwinkels erstreckt.

Zweckmäßigerweise ist der Einsatz aus technischer Keramik ausgebildet. Entsprechende Einsätze lassen sich beispielsweise als teilringförmige oder bogenförmige Elemente herstellen, deren Krümmung in etwa der Schaufelkontur angepaßt ist.

Als keramische Werkstoffe kommen beispielsweise Siliziumkar bid, Siliziumnitrid, Aluminiumoxid, Zirkonoxid oder derglei chen in Betracht.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, daß der Einsatz aus Siliziumkarbid ausgebildet ist.

Vorzugsweise ist das erfindungsgemäße Kanalrad aus einem schlagzähen Kunststoff wie beispielsweise Polyurethan ausge bildet. Einerseits lassen sich in diesen Werkstoff Einlagen oder Einsätze aus technischer Keramik besonders gut einfügen, andererseits schützt das schlagzähe Material des Kanalrades die in dieses eingebettete spröde und bruchempfindliche Kera mik vor Schlägen. Die Materialkombination Polyurethankanalrad mit einer Einlage oder einem Einsatz aus Siliziumkarbid bietet den Vorzug einer hohen Schlagfestigkeit einerseits und einer hohen Verschleißfestigkeit andererseits bei insgesamt vertret baren, ja sogar niedrigen Herstellungskosten.

Der Einsatz kann beispielsweise bei Herstellung des Rades auf an sich bekannte Art und Weise durch Umgießen oder Umspritzen in die Schaufel eingebettet werden.

Zweckmäßigerweise ist dieser formschlüssig in der Schaufel verankert. Beispielsweise kann wenigstens eine mit Hinter schneidungen versehene Ausnehmung in der Schaufel vorgesehen sein, die den keramischen Einsatz umgibt, wobei die Hinter schneidungen ein Lösen des Einsatzes beim Betrieb der Pumpe verhindern. Selbst wenn die Keramik brechen würde, blieben die vorstehend beschriebenen funktionellen Vorzüge des Rades erhalten.

Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine Kreiselpumpe der eingangs genannten Art im Hinblick auf ihre Verschleißanfäl ligkeit zu verbessern.

Die Aufgabe wird durch eine Kreiselpumpe mit einem offenen Kanalrad gelöst, insbesondere zur Förderung von mit festen Beimengungen durchsetzten Flüssigkeiten, mit einer das Ka nalrad aufnehmenden Kreiselkammer, die einlaufseitig durch eine Bodenplatte begrenzt ist, wobei die Kreiselpumpe sich dadurch auszeichnet, daß die den Kanal bildende Schaufel des Kanalrades auf der der Bodenplatte zugekehrten Stirnfläche zumindest teilweise und die Bodenplatte wenigstens in dem von der Schaufel bestrichenen Bereich mit einem Einsatz oder einer Einlage aus verschleißfestem Material wie beispielsweise Kera mik oder dergleichen versehen sind.

Da auch die Bodenplatte beim Pumpen von Flüssigkeiten mit abrasiven Feststoffen in dem Bereich, in welchem sie von einer oder mehreren Schaufeln bestrichen wird, Verschleiß unter liegt, hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, auch die Bodenplatte mit einem entsprechend verschleißfesten Mate rial, vorzugsweise mit technischer Keramik, zu bewehren. Al ternativ kann die Bodenplatte mit einer keramischen Be schichtung versehen sein.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.

Es zeigen die

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Kanalrad gemäß der Erfindung, von der Saugseite her betrachtet, und

Fig. 2 einen Längsschnitt durch das Kreiselgehäuse einer erfindungsgemäßen Kreiselpumpe.

Das in Fig. 1 dargestellte Kanalrad 1 ist als sogenanntes offenes Einschaufelrad ausgebildet. Dieses besteht im we sentlichen aus einem Grundkörper 2 mit Nabe 3 und einer druck seitigen Deckscheibe 4, welche eine sich um die Drehachse 5 des Kanalrades 1 erstreckende Schaufel 6 aufweist, die einen saugseitig offenen Kanal 7 bildet.

Die in Richtung auf die in Fig. 2 dargestellte Bodenplatte 8 des Kreiselgehäuses 9 gerichtete Stirnfläche 10 der Schaufel 6 ist mit einem Einsatz 12 aus technischer Keramik, vor zugsweise aus Siliziumkarbid, versehen, der sich vom Auslauf 11 des Kanals 7 ausgehend in Drehrichtung des Kanalrades 1 in etwa entlang der Skelettlinie der Schaufel 6 über einen Teil des Drehwinkels erstreckt. Der Einsatz 12 muß nicht notwendi gerweise aus einem Stück bestehen, es können auch mehrere Einsätze vorgesehen sein. Der in den Figuren dargestellte Einsatz erstreckt sich jedenfalls nur in dem Bereich der Schaufel, der aufgrund der hohen Druckdifferenz zwischen deren Saugseite 13 und Druckseite 14 einem besonders hohen Ver schleiß unterliegt, nämlich im Bereich des Auslaufs 11. Selbstverständlich könnte die gesamte Stirnfläche 10 der Schaufel 6 mit einem oder mehreren Keramik-Einsätzen versehen sein, dies ist jedoch nicht unbedingt erforderlich.

Wie in Fig. 2 schematisch dargestellt ist, ist bei der dort dargestellten Pumpe die das Kreiselgehäuse 9 einlaufseitig begrenzende Bodenplatte 8 ebenfalls mit einem Einsatz 12 aus verschleißfester technischer Keramik versehen. Der Einsatz 12 ist in demjenigen Bereich der Bodenplatte 8 vorgesehen, der von der Schaufel 6 des Kanalrades 1 bestrichen wird.

Bezugszeichenliste

1

Kanalrad

2

Grundkörper

3

Nabe

4

Deckscheibe

5

Drehachse

6

Schaufel

7

Kanal

8

Bodenplatte

9

Kreiselgehäuse

10

Stirnfläche

11

Auslauf

12

Einsatz

13

Saugseite der Schaufel

14

Druckseite der Schaufel

Claims

1. Offenes Kanalrad für Kreiselpumpen, insbesondere zur För derung von mit festen Beimengungen durchsetzten Flüssig keiten, mit wenigstens einer einen Kanal bildenden Schau fel, welche mit einer Stirnfläche einer eine das Kanalrad aufnehmende Kreiselkammer einlaufseitig begrenzenden Bo denplatte zugekehrt ist, dadurch gekenn zeichnet, daß die Stirnfläche (10) der Schaufel (6) in einem Teilbereich mit einem Einsatz (12) oder einer Einlage aus verschleißfestem Material versehen ist.

2. Kanalrad nach Anspruch 1, dadurch gekenn zeichnet, daß sich der Einsatz (12) vom Auslauf (11) des Kanals (7) ausgehend in Drehrichtung des Rades in etwa entlang der Skelettlinie der Schaufel (6) über einen Teil des Drehwinkels erstreckt.

3. Kanalrad nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (12) aus technischer Keramik ausgebildet ist.

4. Kanalrad nach Anspruch 3, dadurch gekenn zeichnet, daß der Einsatz (12) aus Siliziumkarbid ausgebildet ist.

5. Kanalrad nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es aus einem schlagzähen Kunststoff wie beispielsweise Polyurethan ausgebildet ist.

6. Kanalrad nach Anspruch 5, dadurch gekenn zeichnet, daß der Einsatz (12) bei Herstellung des Rades auf an sich bekannte Art und Weise durch Umgießen oder Umspritzen in die Schaufel (6) eingebettet wird.

7. Kanalrad nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Einsatz (12) form schlüssig in der Schaufel (6) verankert ist.

8. Kreiselpumpe mit einem offenen Kanalrad, insbesondere zur Förderung von mit festen Beimengungen durchsetzten Flüs sigkeiten, mit einer das mit wenigstens einer einen Kanal bildenden Schaufel versehene Kanalrad aufnehmenden Krei selkammer, die einlaufseitig durch eine Bodenplatte be grenzt ist, welcher eine Stirnfläche der Schaufel zu gekehrt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (10) der Schaufel (6) zumindest teil weise und die Bodenplatte (8) wenigstens in einem von der Schaufel (6) bestrichenen Bereich mit einem Einsatz (12) oder einer Einlage aus verschleißfestem Material wie bei spielsweise Keramik versehen sind.

9. Kreiselpumpe nach Anspruch 8, mit einem Kanalrad (1) mit den Merkmalen eines der Ansprüche 2 bis 7.