DE2002794A1 - Hurrican-Foerderpumpe mit rotierendem Gehaeuse fuer Fluessigkeiten und Dickstoffe - Google Patents

Description

• Hurrikan-Förderpumpe mit rotierendem Gehäuse für Flüssiykeicen und Dickstoffe Von der Industrie werden heute eine Vielzahl von Förderpumpen für die verschiedensten Medien angeboten und hergestellt.
• Insbesondere werden zum Fördens von Dickstoffen, wie mit Wasser aufgeschwemmten Fließmist und ähnlichen Medien, Pumpen mit Förderschnecken und auch Kreiselpumpen verwendet. Bei Kreiselpumpen treten jedoch um die Förderflügel und im Fördergehäuse öfters Verstopfungen und Verwicklungen auf, so daß diese Art von Pumpen für dicke stopfende Medien nicht geeignet sind. Bei Schneckenpumpen ist die Förderung von Dickstoffen eher möglich und es werden auch dabei verhältnismäßig große Förderhöhen erreicht. Die Förderdrücke sind meistens bei reinen Schneckenpumpen nicht groß und nur mit Ausnahme einer bekannten Exzenterschneckenpumpe wird ausser einer vernünftigen Förderhöhe auch noch ein größerer Farderdruck erreicht Bedingt durch die Konstruktion einer solchen Exzenterschneckenpumpe können auch hier bei bester Ausbildung des Ansaugeraumes auch noch Verstopfungen auftreten.
• Meist ist die Antriebsleistung solcher Zwangslaufpumpen schon im Leerluuf hoch wegen der überwindung der inneren Walkarbeit zwischen einem Stator und einem motor. Diese Leerlaufleistung ist jedoch erforderlich, da eine sehr starke Verformung hauptsüchlich an den Dichtflöchen im Stator hervorgerufen durch einen exzentrischen Rotor zur Erreichuny eines hohen Betriebsdruckes auftritt.
• Da jegliche Arten von Pumpen die bis dahin bekannt sind, auch nach jüngerer Betriebszeit verstopfen können, strebt die Erfindung ein neuartiges Pumpenprinzip an, das in der gesamten Länge und im gesamten Durchflußbereich keinerlei t-.indernisse in auerschnitt aufweist und das einmal aufgenommene Medium von einer Schöpfeinrichtung bis zum Ausstoß nur beschleunigt.
• DaLei wurde davon ausgegangen, daß mit einer einfachen Schöpfkelle ein Medium durch Drehen dieser Schöpfkelle aus einem Vorratsbehülter eine Flüssigkeit aufgenommen wird, wobei bei schrägem Eintauchen der Schöpfkelle mit dem halben Durchmesser in das Medium am Boden der Schöpfkelle eine Umlenkung des Mediums erfolgt und auf der zweiten Halbschale das Medium mit derselben Geschwindigkeit weggelenkt wird. Wird die Schöpfkelle nun weiter so ausgebildet wie ein Trichter, so tritt das Medium auf der engen Seite des Trichters beschleunigt, je nach der Geschwindigkeit mit dem der Trichter im Medium bewegt wird, aus und erzeugt dabei auch durch die Geschwindigkeitszunahme einen Gruck.
• Werden nun am Umfang eines zylindrischen Rohres auf der unteren Seite dieses Rohres drei spiralförmige Schöpftrichter so angeordnet, daß sie nicht nur spiralförmig mit ihren Enden in das teigrohr einmünden, das ein gemeinsames Steigrohr sein kann, sondern werden diese drei Schöpftrichter auch noch spiralförmig nach oben schraubenförmig in das gemeinsame Förderrohr eingemünuet, so kann bei Drehen des gesamten Gebildes zugleich an drei Schöpfeinrichtuncen das Medium von einem Vorratsbehälter entnommen werden und das Medium steigt in Abhängigkeit der antreibenden Drehzahl im gemeinsamen Förderrohr hoch.
• Verfolat man nun einen Linzelweg zwischen Eintritt des Mediums und austritt des Mediums am oberen Ende des gemeinsamen Förderrohres, so kann festgestellt werden, daß ausser der Rauigkeit der Rohroberfläche innen und der Oberfläche des Schöpftrichters innen kein feststehendes oder spaltendes Hindernis vorhanden ist.
• erden die Schöpftrichter in ihrer Form so ausgebildet, daß sie laufend die Geschwindigkeit des Mediums vergrößern, so entsteht auch am Ausgang des gemeinsamen Förderrohres ein erheblicher Druck bei einer bestimmten Förderhöhe. Die Geschwindigkeitszunahme kann maximal so vergrößert werden, bis hervorgerufen durch die Oberflücbe des Förderweges, gerade noch laminare Strömungsverhältnisse vorhanden sind. Wird die Geschwindigkeit des Mediums weiter vergrößert durch Zunahme der Antriebsdrehzahl, so tritt eine turbulente Strömung auf, die hervorgerufen durch die Rohrreibung, die Fördergeschwindigkeit sehr stark bremst und die Fördermenge herabsetzt.
• Aus diesen Vorgängen lüßt sich ersehen, daß der Antriebsdrehzahl bei einem solchen Pumpengebilde Grenzen gesetzt sind. werden in einer solchen Pumpe Dickstoffe mit eingeschlossenen größeren Fremdkörpern befördert, so ist der Querschnitt des Einlasses und des Durchganges zu vergrößern. Da die Ausleger bzw. der wirksame Schöpfrodius nicht beliebig groß gemacht werden kann, werden die Antriebsdrehzahl und die Krümmungsradien immer eine Funktion der Fördermenge sein. Die Antriebsdrehzahl einer solchen Pumpe ist gegenüber anderen Pumpen verhältnismäßig niedrig und liegt je nach Durchmesser des Schaufelrades zwischen 150 - 300 Upm. ird eine solche Pumpe von einem Ublichen Elektromotor angetrieben, so ist eine Untersetzung zwischen Motor und Pumpe erforderlich. Dies kommt der gestellten Aufgabe entgegen, da durch eine Untersetzung von einem Ueblichen Elektromotor mit 1400 Upm auf 150 - 300 Upm die Leistungsausbeute des Drehmomentes ansteigt. wird zum Antrieb der Pumpe ca. 10 PS verlangt, so genugt ein Elektromotor je nach der Untersetzung von 1 - 2 PS. Bei größeren Leistungen ist das Verhältnis ähnlich.
• Bei weiteren Überlegungen wurde davon ausgegangen, daß bei einer bestimmten Drehzahl der Pumpe das medium um das Pumpenrad sich langsam im Behälter schleppend mitdreht in der Drehrichtung des Laufrades, so daß die Geschwindigkeitshöhe in der Pumpe wieder abnehmen würde. Diesem Ubel kann dadurch abgeholfen werden, daß entweder um den Laufradkranz ein Leitring festverbunden mit dem Antriebsmotor angebracht wird, der das kreisende Medium durch seine Leitschaufeln in Richtung der Eintrittsöffnungen umlenkt.
• Dadurch entsteht ein Gegendrehmoment, bezogen auf die rotierende Pumpeneinheit, so daß die Pumpe mekr in Ruhe kommt und die Fördermenge wieder ansteigt. Dieser Leitring kann zugleich in seiner Schaufelstellung des weiteren so ausgebildet werden, daß nicht nur ein Gegendrehmoment gegenüber dem Laufrad erzeugt wird, sondern auch noch ein axiales Schubmoment auftritt, das über drei Spitzfüße das ganze Pumpengebilde auf eine feste Unterlage drückt und die Pumpe dadurch besser steht.
• Ein weiterer Gesichtspunkt ist der, daß bei Verwendung von zwei gegenläufigen Ubereinander angeordneten Schöpfrödern bei gleichem-Einlaßquerschnitt das Gegendrehmoment gleich groß.ist dem Gleichlaufmoment und somit die Pumpe in Ruhe ist. tird jedoch bei einer weiteren Ausführung das obere Pumpenrad als feststehendes Leitrad au=sgebildet, so wird-ebenfalls das i(reisen des hlediums um das untere Schöpfrad verhindert, da die Strömung durch die Leitradschaufeln wiederum von oben nach unten so umgelenkt wird, daß eine maximale Beaufschlagung des Laufrades erfolgt und zugleich ein Axialschub zum Beholtergrund entsteht, der die Pumpe zur besseren Standfestigkeit auf den Behültergrund drückt.
• Durch geeignete Verstelleinrichtungen mit einem einfcchen Gestänge von Antriebsgetriebe zu den einzelnen Leitringen kann je nach Dickflüssigkeit des Mediums ein-optimaler Liefergrad erreicht werden.
• Wird nun auch noch die Antriebsdrehzahl z.B. bei einem Drehstrommotor durch eine Tiristersteuerung regelbar gemacht, so kann auch die Fördermenge und die Förderhöhe optimal in Abhängigkeit des hlediums eingefahren werden.
• Die verschiedenen Ausführungsformen werden nachstehend weiter beschrieben.
• Vorteile der Hurrikan-Förderpumpe mit rotierendem Gehause für Flüssigkeiten und Dickstoffe gegenüber anderen Pumpen: Der Ansauge- und Förderweg innerhalb der Pumpe zeigt keinerlei Verengungen und scharfe Krümmungen auf, so daß das Medium keinerlei Flindernisse ausser der Rohrreibung überwinden muß.
• Im gesamten Ansauge- und Förderweg sind keinerlei Lager und Gestänge und Kreuzstreben vorhanden.
• Im gesamten Ansauge- und Strömungsweg sind keinerlei Dichtungen vorhanden.
• Die gesamte Pumpe besteht aus wenig Bauteilen, die einfach auszuwechseln sind.
• Bei Verwendung eines Flotors mit tlohlwelle kann die ganze Pumpen einheit direkt an den Motorflansch bzw. an die rotorwelle angeflcGBcht werden. Dabei kann dann ein Zwischengetriebe entfallen, wenn der Motor ein Langsamläufer ist.
• Die Pumpe läuft gegenüber anderen Pumpen mit niedriger Drehzahl, wobei das angesaugte Medium schonend behandelt wird. Es tritt ken Emulgieren auf. Das medium neigt nicht zum Schäumen.
• Durch die niedrige Drehzahl und die günstige Ansteigung der Ansaugekrümmer erfolgt kein Ausfallen oder Ausschwemmen oder Aufspalten eines Mediums.
• Die Hurrikan-Förderpumpe zentrifugiert nicht.
• Die gesamte Pumpeneinheit ist in ihrem Durchlaß leicht zu reinigen und Verstopfungen bei ganz großen Fremdkörpern können leicht entfernt werden.
• Alle laufenden Teile im Medium, wie Ansaugerohr und Laufrad sollen möglichst aus Stahl gefertigt werden.
• Ganz besonders wichtig ist für die Chemische Industrie, däß nur das Laufrad und das Saugrohr aus hochwertigem material gefertigt werden müssen, wegen dem Durchfluß der verschiedensten agressiven Medien.
• Die Pumpe ist besonders geeignet für die Chemische Industrie, für Nahrungsmittelindustrie und fUr poröse Medien, dabei können auch Fremdkörper jeglicher Art im Medium eingeschlossen sein.
• Einschlüsse im Medium, wie Kohle, Steine, Stahl- oder Eisenteile oder Beton durchströmen den Ansauge- und Förderweg leicht.
• Die Hurrikan-Förderpumpe ist ideal fUr große Fördermengen bei niedrigen Förderhöhen (z.G. in einem Wasserhebewerk). tiit der Hurrikan-Förderpumpe kann auch Getreide gefördert werden.
• Der Leistungsaufwand zum Antrieb einer solchen Pumpe ist gegenüber anderen Pumpen geringer, da im Durchlaß keinerlei hindernde Querschnitte angeströmt werden mUssen und die Drehzahl der Pumpe geringer ist und der Wirkungsgrad dadurch erheblich ansteigt.
• Der Herstellungspreis einer Hurrikan-Förderpumpe ist gegenüber herkömmlichen anderen Pumpen wesentlich geringer und der Aufbau einfacher. Die Ersatzteilbeschaffung ist auch wesentlich billiger, da die Teile einfacher sind.
• Aufbau einer Hurrikan-Förderpumpe mit rotierendem Gehduse für Flüssigkeiten und Dickstoffe: Bei einer Einfachpumpe nach Zeichnung Blatt 1 treibt ein Elektromotor 6 Uber ein Zwischengetriebe jr das Saugrohr 4 und das Schöpfrad 2 an. Eine drehende Spitze 3 sitzt auf einem festen Untergrund 11 auf zur Führung der laufenden Teile. Ein Krümmer 7 und ein Anschlußrohr 8 sind schwenkbar durch einen Abdeckring 9 auf dem Getriebekörper 5. Aus dem Getriebe ; ragt ein Eefestigungsflansch 14, in dem das Saugrohr 4 befestigt ist.- Handgriffe 13 sind am Getriebeblock 5 angebracht und dienen zum Herausheben der Pumpe. Eine Aufhängevorrichtung 10 dient zum Einhängen der Pumpe an einer Grubenwand.
• Bei Hurrikan-Förderpumpen mit umbautem Leitring um das Schöpfrad 1 sind mittels Stellringen 1o und Aufhängungen 17 um das Saugrohr 4 befestigt. Die Aufsetzspitzen 3 sind dabei nach Zeichnung Blatt 3 am Ende der Leitschaufeln 15 angebracht. Mittels eines Gestunges 19 und eines Handrades 18 sind die Leitschaufeln 15 einzustellen.
• flach Zeichnung Blatt 2 ist das Schöpfrad 1 mit drei Einlaßspiralen 2 versehen, die um 1200 zueinander versetzt sind. Auf der Unterseite des Schöpfrades ist eine mitlaufende Spitze 3 drehbar angeordnet. Das Ansaugerohr 4 ist im oberen Schaft des Schöpfrades 1 befestigt.
• Wirkungsweise: 1jird übereinen Elektro-Motor 6 und Uber ein Zwischengetriebe 5 Uber eine Aufnahmebuchse 14, die hohl ist und zugleich das letzte Zahnrad des Getriebes umschließt, das Saugrohr 4 mit dem Schöpfrad 1 angetrieben, so tritt das Medium nach Zeichnung Blatt 2 in die drei Steigkanule 2 des Schöpfrades 1 ein und wird spiralförmig zugleich an drei Stellen nach oben Uber drei Auslaßöffnungen 5 in das gemeinsame Saugrohr 4 gelenkt.
• Durch die Formgebung der spiralförmigen Schöpfradbohrungen 2 wird das Medium zugleich an drei Stellen durch Querschnittveregung gegenüber dem Eintritt beschleunigt. Da die drei Eintrittsquerschnitte des Schöpfrades 7 den gleichen Querschnitt hcben wie der Querschnitt des Saugrohres 4, durchströmt das Medium mit dieser Geschwindigkeit das Saugrohr 4 noch oben und wird über einem festgestellten Krümmer 7 und ein angeflanschtes ohr 8 befördert. Bei richtiger Wahl der Drehzahl des rotors 6 und der Getriebeuntersetzung im Getriebe 5 und des Schöpfraddurchmessers ist die Strömung innerhalb des Saugrohres und des Schöpfrades optimal und laminar.
• Zur besseren Zufuhrung des Mediums in das Schöpfrad 1 können bei verschiedenen Medien Pumpenausführungen nach Zeichnung Blatt 3 verwendet werden. Bei dünnflüssigen Medium neigt das lleciium um das Schöpfrad 1 dazu, in gleicher Drehrichtung hauptsuchlich bei niedrigem Stand des Mediums in einer Grube oder in einem Behälter sich mitzudrehen und dies würde einen Wirkungsgradab fall hervorrufen, so daß bei verschiedenen Medien ein Leitschaufelkranz 15 nach Zeichnung Blatt 3 derart angeordnet ist, daß das mitlaufende Medium um das Schöpfrad 1 über drei oder mehrere Leitschaufeln 15 derart umgelenkt wird, daîB die Strömungsrichtung des mitlaufenden Mediums auf den Nittelpunkt des Schöpf rades zeigt. Bei richtiger Einstellung der Leitschaufeln 15 über ein gemeinsames Gesttinge 19 über ein Handrad 18 kann ein optimaler Wirkungsgrad und die optimale Fördermenge erreicht werden. Um dcis Gegendrehmoment der rotierenden Pumpenteile 1 und 4 auffangen zu können, ist nach Zeichnung Blatt 1 eine Aufnahmevorrichtung 10 gegenüber einer Grubenwand angeordnet.
• Bei einer Pumpe nach Zeichnung Blatt 3 mit umbautem Leitring wird das Gegendrehmoment durch den festgelegten Leitring z.T.
• aufgehoben, der restliche Teil des Gegendrehmomentes wird von der Aufhängevorrichtung 10 gegenüber einer Grubenwond 11 aufgehoben.
• ei Verstopfungen oder zur Reinigung der Pumpe wird der Elektromotor 6 durch eine Umscilultung in umgekehrter Richtung angetrieben, so daß die Strömung in umgekehrter Richtung in dem Saugrohr 4 und in dem Schöpfrad 1 auftritt.
• Bei aggressiven Medien ist die Pumpe öfters mit klarem Wasser und einfachen Reinigungsgeräten zu spülen und durchzuziehen.
• Der Elektro-Motor und das Getriebe ist auf Jahre hinaus azartungsfrei.

Claims (9)

Patentansprüche

1. Hurrikan-Förderpumpe mit rotierendem Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Elektromotor mit Hohlwelle oder mit einem Elektromotor und einem Untersetzungsgetriebe ein Ansaugerohr (4) und ein cüpfrad (1) mit einer niedrigen Drehzahl so anyetrieben wird, daß über drei oaer mehr spira1-förmig verjüngt angeordnete Ansaugekanäle (2) in einem Schöpfrad (1) ein aufgenommenes Medium von dünnflüssigem bis zähflüssigem Zustand durch Besclileunigung in einen gemeinsamen Ansaugestutzen oder ein gemeinsames Ansaugerohr (4) derart (edrückt wird, daß je nach Auslegung der Spirallänge und der Spiralsteigung und Auslegung der Ein- und Austrittsquerschnitte das Medium drehend unter Druck gefördert wird.

2. Förderpumpe mit rotierendem Gehüuse nach Anspruch 1, , dadurch gekennzeichnet, daß die drei Eintrittsbolirungen (2) in einem Schöpfrad (1) am Umfang des Schöpfrades (1) in gleicher Ebene angeordnet sind, oder in der Hohe so zueinander versetzt sind, daß je nach Anzahl der Eintrittsöffnungen (z) in mehreren Ebenen zur Erreichung eines größeren Füllgrades zugleich geschöpft wird, wobei die einzelnen Eintrittsbohrungen in der Höhe zueinander von 1/2 bis 1 eines Bohrungsdurchmessers gegenüber der vorhergehenden Bohrung versetzt sein können.

3. Förderpumpe mit rotierendem Gehäuse nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß um ein Schöpfrad (1) Leitschaufeln (ID) tangential so angeordnet sind, daß sie die mitlaufende Strömung am Umfang des Schöpfrades (1) durch Verstellung über ein gemeinsames Gestänge (19) und ein Handrad (18) und eine Haltevorrichtung (17) derart umlenken, daß die mitlaufende Strömung durch die Krümmung der Leitschaufeln in Richtung der Eintrittsöffnungen (2) eines Schöpfrades (1) zeigen.

4.Förderpumpe mit rotierendem Gehäuse nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterseite eines Schöpfrades (1) mittig eine mitlaufende Stötzspitze derart angeordnet ist, daß das Schöpfrad (1) beim Drehen einen Behältergrund nicht berührt und die gesamte Pumpe abstützt und die Pumpe an einem BeGlältergrund zentriert, wobeidie Spitze (3) in einem Schöpfrad (1) drehend gelagert ist und jede Form von einer gehärteten Stahlspitze bis zu einem Kunststoff- oder Gummisaugnapf annehmen kann.

5. Förderpumpe mit rotierendem Gehause nach, Anspruch ii, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Unterseite eines Leitschaufelkranzes (15) drei Spitzfüße (3) derart angeordnet sind, daß sie die gesamte Pumpe gegenUber einem Behältergrund derart abstützen, daß zwischen Schöpfrad (1) und einem Grubengrund ein Mindestabstand erreicht wird und zugleich einen Teil des Gegendrehmomentes der rotierenden Pumpe auf den Grubengrund überträgt.

6. Förderpumpe mit rotierendem Gehause nach den vorherge;enden Hnsprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ansaugerohr ( direkt an einen Drehstrommotor (G) mit Hohlwelle derart angeschlossen wird, daß das angesaugte und geförderte ä.edium ohne Strömungsverluste mitten durch den ttotor gefordert werden kann, wobei auf der oberen Seite des Motors ein festzustellender Krümmer (7) mit dem Gehäuse des iiotors (o) verbunden ist.

7. Förderpumpe mit rotierendem Gehäuse nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlußstutzen (14) in einem Getriebe (5) derart gelagert ist, daß ein Zahnkranz des Getriebes als letztes austreibendes Zahnrad den Anschlußstutzen (14) umschließt und nach aussen mit Dichtungsmanschetten derart dicht gemacht wird, daß einerseits kein Fett aus dem Getriebe austreten kann, und auf der oberen Seite kein Medium in das Getriebe (5) eintreten kann, wobei der Anschlußstutzen (14) hohl gehalten ist und mit seinem oberen Ende Uber einen Dichtungsring in einen zu verstellenden Krümmer (7) übergeht und mit seinem unteren Ende in das Saugrohr (4) eingreift, so daß keinerlei Übergangswiderstände vorhanden sind.

u. Förderpumpe mit rotierendem Gehäuse nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß um ein Saugrohr (4) eine Leitringhalterung (17) drehend gelagert ist und über einen Stellring (16) gegen Axialschub gesichert ist.

9. Förderpumpe mit rotierendem Gehäuse nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß an stelle des Stellringes (16) das Gegendrehmoment über ein Verbindungsrohr zum Getriebe direkt vom Getriebe au-genommen werden kann, wobei das Cussere Rohr sicj in der Flüssigkeit oder in dem Medium nicht dreht und mit der Leitringhalterung (17) fest verbunden ist.

4Ü. Förderpumpe mit rotierendem Gehäuse nach den vorhergehenden Ansprüchen, dadurch gekennzeichnet, daß ein Leitring (15) auf der Oberseite des Schöpfrades (1) derart angeordnet ist, daß ein Gegendrehmoment entsteht und zugleich die mitdrehende Flussigkeit oder das umkreisende Medium -während des Betriebes von oben in das Schöpfrad (1) einlenkt, wobei die Öffnungen es Schöpfrades (1) schräg nach oben geneigt sind und der obere Leitring über ein gemeinsames Gestänge (19) und ein Handrad (18) optimal eingestellt werden kann.

L e e r s e i t e