DE1979475U - Kreiselpumpe zur foerderung sand- bzw. kieshaltigen wassers. - Google Patents

Description

PA209 402*10.4.

11_f Miiri 1968 g»ie 70 771

ufeutsones Gebrauohiaujter 1 979 475 (Az.: % 11 582/59b Gbm)

Zimmermann & Jemen Gesellschaft mit beschränkter Haftung, §16 JXiren

Kreiselpumpe zur Förderiinfe! aend- bzw. kieshaltigen Wassers

Die feuerung betrifft tine Kreiselpumpe zur Forderung •and- bgw, kieehaltigen ftaasers, wie sit ins be sondere als Baggerpumpe angewandt. w|rdp# Auf Grund der bspw· für diei«u AnwendüJOfeszweok geforderten Fördernöhe sowie iiurchsatzaenge werden solcne Pumpen, mit einem um Laufred umianwen den, gegen dieses abgedichteten Spiralgehäuse ausgestattet.

Duroh die Art des Sauggutes böstimiat, unterliegt die Krei-■elpumpe einen stauen Verecüleiü. Zur lienebun^ dieses Ian~ gela ist ein« Keine ron Maiinahmen bekannt; so keim bsp.

das besonders geiänrdete Spiralgehäuse durch besondere Sohleißplatten ausgekleidet oder aus einer besonders harten yereohleißfeaten üußftahllegierung erstellt sein« Auch durch besondere Fonagebung sowie die Anordnung von Ver-•tärkungsrippen sind wesentliche Verlängerungen der Ütand- seit des Spiralgehäuses «raielt. Die Kreiselpumpe ist aber nicht nur entlang des Umfangei ihres Spiralgehäuses rer* ■ohleißgefährdet, auch bei Lagern, Biontungsflachen und einander gegenüberliegenden Überdeokung®- bzw* überlappungaflachen, bspw· u»am des Spiralgehäuses und des Lauf» redes, besteht die Gefahr des Eindringens körnigen SiUggu» tes und damit erhöhten VersohleiBes· M ist bekannt, zu dessen Minderung oder Behebung eine Reinigung τοη das Laufrad gegen das Spiralgehäuse abdichtenden Dichtflächen durch eine gesonderte Frischwasserspülung au bewirken·

Is 1st euch bereits bekannt, ä&U eine praktisch Tollkoitaene

Abweisung τοη Sauggut-Pertikelohen bei g@ri.Ag9i Spülwasserbedarf in Verbindung nit einer verbesserten Abdichtung «lob erzielen XaSt₉ indem den Packungen der Achs dichtungen ein· frischwasserbtaufsonlagte Labyrinthkaamer vorgeordnet wird. Mach eines internen Vorsonlage lägt eich die Sicherheit gegen das aindringen το» Teilchen des S&uggutes weiterhin §t §igern, indem der I*abyrintakaiBiaer eine na oh außen, d« h« in Steoaungsriehtttng der Friachwasserspaiung, weisende Dichtmanechette naohgeordnet wird*

£b iit weiterhin bereits bekannt, daß den Dichtungen nachgeordneten, »wischen einander gegenüberliegenden Flühen dta Laufrades und des Spiralgehäuses gebildeten Spalten eine wesentliche Bedeutung für die zulässige Be* nut&ungsdauer der iCreiaelpumpe aukommt. Solche Spalte ver hindere den direkten Kontakt des Säu&gutes mit den Dicht flächen, und duroh Ableittn des ablaufenden ^rischwassers der yrieohwasserepillunii werden die Spalte von etwa einge~ drungenea Sauggut ■tet» selbsttätig gereinigt, so daß Zerstörungen bsw. AuiWeitungen der Spalte durch eingedrun geneg 3@uggut praktleoh unterbunden werden« in der prak- tiionen Anwendung hat «loh die Erkenntnis ergeben, daü «loh besondere lange Standzeiten erzielen lassen und ein besonderer Sch ut* der sugeordneten Sicht flehen erreicht wird, wenn die den Spalt bildenden Flächen unter Vermei dung sdi arier üolenkungen Sichtungsänaerun^en bogenför- Big durchlaui'en und/oder durch stark gestreckte Winkel

■~ erfahren sowie la Strömungerichtung des Sauggutes konisch in den Pumpenrate einlaufen. Wenn auch diese !.ehre sich bei der Gestaltung des druckaeitig angeordneten liichtun-

3Ü gen nachgeordneten Spaltes bewährte, so zeigt es sich doch, da£ die Rwendung dieser Lehre auf saugseitlg angeordnete Spalte nicht 2U dem gewünschten Ue suit at führt und sowohl ^9r Versohleiü der den Spalt bildenden Flächen •elbat als auch der der Dichtungsi!ächen unerwünscht hoch bleiben·

feuerung geht foa der Aufgabe aus, eine Kreiselpumpe zu sehaffen, die bei einfacher Konstruktion und relativ geringem Aufwände auch bei Beaufschlagung mit . a tar ic angreifendem Sauggut geringen Verschleiß und da- > mit lange Setriebeseiten sichert. Im besonderen geilt ; die feuerung dairon aus, eine Ausgestaltung der saugseitlgen Abdichtung aufaufinden, die es erlaubt, Jene der Übrigen Baueleaente der Kreiselpumpe zu erreichen, bzw. nach Möglichkeit diese zu Überschreiten.

Üe Aufgabe wird üeuerungsgeaäü gelöst» indem der der eaugseltigen üiohtung naohgeordnete» »wischen flächen des Spiralgehäuse? sowie dee Laufrades gebildete Spalt stufen« bzw. treppenförtnig unterteilt ausgeführt wird, üina solche Ausbildung kann erreicht werden, indem der

1$ Spalt baw. die din Spelt begrenzenden Flächen alternia- , rend aus aneinaadeffeehlleßenden radialen und sylindri-' sehen Bereichen erstellt werden. Hisse .ausbildung geht Ton der ürkenntnis aus, aaß auf der Druckseite auftretende Zentrifugalkräfte das Eindringen von üauggut-Teil- ohen unterbinden UQd₉ bspi. beim Auftreten von Druokaohlägen, etwa eingedrungene fremdkörper durch Unterstützung der Sptllwirkung des Frisch wasser a sohneil entfernen, so daj ein etwa sugllcher Angriff auf die ' den Spalt begrenzenden Fläohen zeitlieh stark abge klirat und damit in den möglichen Auswirkungen stark eingeeohränkt ist* Duroh Vermelden scharfer Kanten, Jucken oder dergl. wird die Katitationswirkung des abfließenden Friaohwaisers auf ein Mindestmaß htrabgi- ~ set»t. Auf der Ansaugeelte ist jedoch, obwohl das Saug gut duroh einfachen Vorschub augeführt wird, bereits ebenfalls «it einer Auswirkung der Zentrifugalkraft au rechnen. Seilst bei dea üblichen, gestreckt» d. h. ait geringer Neigung verlaufenden Sp It «erden auf eingedrungene Teilchen des Sauggutes Zentrifugalkräfte ausgeübt, welch· Bindestans die Spülwirkung dea Frisohwassers beeinträchtigen. Durch die

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stufenförmig unterteilte Ausbildung des Spaltes werden Beschleunigungen eingedrungener Ttilchtn auf höhere Baditlgeschwiadigkeiten sicher TtrMieden, und in den ewischenge -schalteten zylindrischen Bereichen besteht keine der Spülwirkung des Frischwasser· entgegenwirkende Komponente der Zentrifugalkraft, Sg hat sich hierbei bewährt, den Spalt alt einem im wesentlichen radial rerliufenden Bereich in den Pumpeninnenraua »linden au lassen« Der Spalt selbst sollte durch mindestens einen awlsehengeschaltetea tylindrisehen Bereich in mindestens zwei radial verlaufende Bereiche, d.h. insgesamt mindestens 5 Bereiche, unterteilt sein; la Falle des einfach unterteilten Spaltes verläuft dieser im Querschnitt Z-förmig.

Im einzelnen sind die Merkmale t%x !feuerung der folgenden Beschreibung eines Ausfuhrungsbeispieles in Verbindung sit dieses dar -stellenden Zeichnungen su entnehmen* Is zeigen hierbei ι

Fig. 1 eine Ansicht des Spiral gehäuses einer Bagger pumpe mi Fig. 2 eisen Längsschnitt durch eine Baggerpumpe»

In FIg, 1 ist in der Seitenansicht und in Fig* 2 im Längsschnitt das Spiralgehäuse 1 einer Baggerpumpe gezeigt, das aus einer extrem harten und verschleißfesten Gußsteinlegierung gegossen ist.

Serartige Legierungen sicher» einen geringen Verschleiß auch bei hartem, körnigem und stark abgreifendem Sauggut· Der Bearbeitungsschwierigkeiten solcher Legierungen wegen sind aur Aufnahme von Verbindung·«! einen ten wie Schrauben 2, Schraubbolzen oder dergl· in das Gußstück Kerne 3 aus Maschinenbau st «hl eingegossen, die ihrerseits mit dem Gußstück fest verbunden sind und eine lokale Bearbeitungsjoßglichkeit ergeben, Im Ausführungsbeispiel sind in die Kerne 3 mit Gewinden ausgestattete Sackbohrungen eingebracht, welche den Schrauben 2 festen Halt verleihen. Zur Vermeidung lokalen Verschleiße· des Spiralgehäuse· folgt dieses in seinem Innenraum von Anfang im streng der Spiralform. Im Au«führungsbei * spiel ist eine archimedische Spiral· durch eine Anzahl

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aufeinander folgender Kreisbogen mit jeweils wachsende« ladius angenähert« Ua hierbei im Sauggut aultretende größer· Steine berücksichtigen ssu können, ist . der kleinste lichte fiadiue des Spiralgehäuseβ, τοη . den die Spirallcurre ausgeht, uai ein Drittel bis den vollen Durohmesior der größten auftretenden Steine größer gewählt «la der Hadius des Laufrades 4# Das Spiralgehäuse ist durch eine es umfassende Längsrippe Terateiit und zusätzlich durch in der Seitenansicht

<IQ , annähernd radial btw, straülenföraig verlaufende ^uerrippiu 6 verstärkt, welche jeweils den Spir&Ust umfangen· Diese zusätaliche Versteifung sichert eine gro-Sere Stabilität bei durch die Inhomogenität des Saug« gutes Ttrursachten Sto#beanspruohungen sowie gegen

l§ Spannungsritse* 1

Im Spiralgehäuse 1 let das Laufrad 4 auf der Welle 7 fliegend gelagert« Sowohl auf der Saugseite als auch : auf,der Weilenseite des Laufrades ist dieses durch Dichtungspackunyen abgedichtet» die im Ausiunrungsbeispiel als Dichtmanschatten 8, 9 aufgeführt sind· Zwischen den Dichtnansohetten wird eine Fettkammer gebildet» Die . Pichtmanschetteü laufen auf als Hohlaylin.ier 1ü, 11 ausgebildeten üichtflachen, die bei Bedarf leicht aus* wechselbar sind. Am wellenseitigen ünde ist eine beson ders einfache Montage des iionlzylinüera 11 vorgenommen: Mit einem Innenbord 12 hintergreift er den Befestigung;;· flansch 13 der WfUe 7 und wird daadt beim Anziehen der Befestigungsschrauben des itäufrades zwisciian dem Laufrad und de« Befestigoageflansch 13 eingepreßt; einp-Dicht-

jQ .'■ ring 14 bewirkt gleichzeitig eine yollkomtiiene Abdichtung.

Die Standzeiten der Dichtungen werden in an sich bekannter Weise dadurch «höht, daü den Dicntflächan eine IritohwassersplilBag zugeordnet ist· Im Auaiührungsbeis pi el wird eine starke Wirkung dieser Spülung bei ge~

ringen »aaserverbrauch dadurch arzielt, daß den die eigentliche Abdichtung bewirkenden JDichtaanschetten eine apülwaeserbeaufschlagtθ Labyrinthkatamer 16 vorgeordnet ist. Der soimale, ringförmige op alt erlaubt die -' Auf rech terhaltung eines relativ hohen SpUldruckes bei ^; geringem äasserTertorauch» und die ftirku% des opülwassers ist in daa die Labyriüthkaiaiißr na cn außen beeren sen- ; den Bingspalt besonders stark, so daß die Dichtung vor freuidkörpern sicher geschützt ist* line weitere Siehe- ν rung gegen Wasserschlag bzw. gegen in der rampe kurz- fristig auftrete»«!· Jfcuokspitzen wird durch eine weitere Dichtmanechetta 15 bewirkt, welche der iabyrinthkaisBier 16 derart vorgeordnet ist_f daß das durehstretende Spül» waaaer die JÄuhtung unter Bildung eines uin^soaltes leicht von der Diohtflächa abzuheben vermag, während rüoksohlamende3 Waaeer bzw· entgegen der Flugrichtung dea Spiiliassera gerlohtete Druckkräfte die JJichtuianachette 15 auf ihren ^ita pressen·

d&s Spülwasser fließt durch Spalte ab, die zwischen den gegeneinander abgedichteten Bauteilen gebildet werden. ÜSingangsseitlg let der Spalt 17 vorgesehen» der zwischen Flächen da· insaugstutzens 19 und des Laufrades 4 gebildet wird» Durch den sau&seitigen Unterdruck wird das einen starken VersohleiJS bedingende xüinaringen you ■ iremdkörpern in diesen Spalt unterbunden, es beeteht Jedoch die üeiahr, daii infolge gelegentlich auftretender Druckachlä^e Freadkßrper in diesen Spalt 17 gelangen· Ua einerseits ein tiefes Bindringen solcher Fremdkörper xu Term«iden und andererseits die ein solches Kindringen begünstigende Zentrifugalkraft in ihren Auswirkungen nerabgusetzen» ist der Spalt unterteilt ausgeführt und besteht alternierend aus Bereichen, innerhalb farm das Frisehwasser, abgesehen von der durch die Umfangsgeschwindigkeit bedingten Koaponente» radial ströaen kann, und solchen Bereichen, in um*n der Spalt zylindrisch ausgeführt ist«

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Pie druciceeitig Bllndtnden Spalte 18, die zwischen Um Laufrad und den daa Spiralgehäuse ε cha sei Ug abschließende» flächen gebildet werden, sind im we sent liehen aciia- _: aoraal verlaufend ausgebildet. Auftretende Vlnktl sind . hierbei weitgehend in schwach gekrümmte Bogen aulgelöst

• oder so groß gewählt, daß der Spalt eine durch die fandung des Laufrades 4 aagetriebene fcentrifugalpänpe bil-

} det und den SpUiwasserfluß unterstützt· Die gleiche Ten« dens wird durch d^.e konischen, is Sennitt schräge iSln-

Bündung in den το» Sauggut durchströmten iisaw der ir'umps

aufrechterhalten; gleichzeitig werden durch das iconi« . gehe iinmUnden die Tendenz des Eindringens von fremdkör- ; pem In den Spalt unterbunden und ein üückstau des Kühlwassers rerai β den. Gelingt es anläßlich νοη i)ruoksohlä> gen Fremdkörpern,.in diesen 3palt einzudringen, so werden sie nicht nur unter Jinwirkun₆ des Spülwassers, sondern auch unter der Einwirkung der Zentrifugalkraft schnell aus im Spalt entfernt und können keinen wesentlichen Versohleil bedingen« Die Lebensdauer des Spiral* · gehäuses wird weiterhin dadurch erhöht, daß die Spalte 18 begrenzende Seitenflächen als gesonderte, verstellbar ausgeführte Schleißetiicka 20, 21 ausgebildet sind*

Die Lehren der Äsuwung gestatten den Aufbau einer Kreiselpumpe, die aueh bei der Förderung stark angreifenden, sand- oder kieanaXtigen Wassers einen nur geringen Ver-

• ecaitJJ aufweist· Die neuerungs^eaäße Ausbildung des eaugefitig den DioatuBgen vorgeordaeten Spaltes sichert den geringen Verschleiß sowohl dieses Spaltes als auch dtr durch ihn gesohUtaten Dichtflächen·

Claims (5)

15. Nov. 1967 g.mr. 70 771

Zimmermann & Jansen Gesellschaft mit beschränkter Haftung,, 516 Düren

Schutzansprüche

1. Kreiselpumpe zur Förderung sand- und kieshalt igen Wassers, insbesondere Baggerpumpe, mit einem das Laufrad umfangenden Spiralgehäuse,

dadurch gekennzeichnet., daß das Spiralgehäuse (l) von einem kleinsten lichten Radius ausgehend, der den des Laufrades (4) um ein Drittel bis ein Durchmesser der im Sauggut auftretenden Steine überschreitet, als vorzugsweise archimedische SPirale ausgebildet ist, deren Steigung erst in der Überleitung zur Austrittsöffnung zunimmt·

2» Kreiselpumpe nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, daß das Spiralgehäuse (1) aus einer harten, verschleißfesten Gußstahllegierung besteht, und daß an Verbindungsstellen zur Aufnahme bzw, Ausbildung von Verbindungselementen Kerne (j5)

aus Baustahl eingegossen sind·

5» Kreiselpumpe nach Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiralgehäuse (l) verstärkende Rippen (6) innerhalb von dessen Achse aufweisenden oder in kuizem Abstande parallel zu derselben verlaufenden Ebenen dessen Spiralast hufeisenförmig umschließen.

PATENTINGENIEURE F. W. HEMMERICH. GERD MDLLER-D, GROSSE ~2~

/ 4, Kreiselpumpe nach Ansprüchen 1 bis 3,

mit eine Reinigung der Dichtflächen der Lager bewirkenden Prischwasserspülung,

dadurch gekennzeichnet, daß den Packungen (Dichtmanschetten 8,9) der Dichtungen eine frischwasserbeaufschlagte Labyrinthkammer (16) vorgeordnet ist.

5· Kreiselpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Labyrinthkammer (16) eine in Strömungsrichtung der Frischwasserspülung weisende Dichtmanschette (15) nachgeordnet ist.

6, Kreiselpumpe nach Ansprüchen 1 bis 5>

mit in Strömungsrichtung der Prischwasserspülung den Dichtungen nachgeordneten Spalten zwischen einander gegenüberliegenden Flächen des Laufrades und des Spiralgehäuses,

dadurch gekennzeichnet, daß die druckseitig vorgesehene Spalte (18) begrenzenden Flächen zur Vermeidung scharfer Umlenkungen Richtungsänderungen bogenförmig durchlaufen oder durch stark gestreckte Winkel erfahren und in Strömungsrichtung des Sauggutes konisch in den Pumpenraum münden.

7, Kreiselpumpe nach Ansprüchen 1 bis 6

mit in Strömungsrichtung der Frischwasserspülung in Dichtungen nachgeordneten Spalten zwischen einander gegenüberliegenden Flächen des Laufrades und des Spiralgehäuses, dadurch gekennzeichnet, daß saugseitig angeordnete Spalte (17) durch Umlenkbereiche stufen- -förmig unterteilt sind.

8, Kreiselpumpe nach Anspruch ¹J, dadurch gekennzeichnet,

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PATENTINGENIEURE F.W. HEMMERICH . GERD MÖLLER. D, GROSSE ~J>-

daß der Spalt (17) alternierend aneinanderschließende radiale und zylindrische Bereiche aufweist.

9. Kreiselpumpe nach Ansprüchen 1 bis 8,, dadurch gekennzeichnet, daß Flächen des Laufrades (4) unter Bildung eines Spaltes (18) gegenüberstehende Flächen des Spiralgehäuses (l) durch nachstellbare Schleißplatten (2o) gebildet sind, "

10. Kreiselpumpe nach Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die wellenseitige Dichtfläche als einen Innenbord (12) aufweisender Hohlzylinder (11) ausgebildet, über eine zylindrische Paßfläche (Befestigungsflansch IjJ) der Welle (7) gelegt und durch das Laufrad gehalten ist.

11. Kreiselpumpe nach Anspruch Ιο, dadurch gekennzeichnet, daß der Innenbord (12) durch einen elastischen Dichtring (14) unterlegt ist.