DE2024381A1

DE2024381A1 - Kreiselpumpe zum Fördern von Flüssigkeiten mit aufgeschwemmten Feststoffen

Info

Publication number: DE2024381A1
Application number: DE19702024381
Authority: DE
Inventors: der Anmelder. P F04f ist
Original assignee: Stähle, Martin, Neunkirch (Schweiz)
Priority date: 1969-05-23
Filing date: 1970-05-19
Publication date: 1970-12-03
Also published as: GB1315547A; CH499726A; FR2048605A5

Description

PATENTANWÄLTE MÜNCHENS

ING-H-FINCKl M OLl'"H S"^r;i SI 1 9- MAI 1970

DlPU-IN G. H. QOHR

DlPL-ING. 3. STAEGER

Kartin Stähle, "leunkirch

Kreiselpumpe zum Fördern von Flüssigkeiten mit aufgeschwemmten Feststoffen

- Gegenstandder vorliegenden Erfindung ist eine Kreiselpumpe zum fördern von Flüssigkeiten mit aufgeschwemmten Feststoffen, mit in einem Gehäuse angeordnetem halboffenem KLnschaufel-Laufrad, Eine solche Kreiselpumpe dient z.B« zum Fördern von Fischen, Früchten und lemüsen, oder zum Fordern von IndustrieabwäsRern und dergleichen» Eine Eauptanforderung an solche Kreiselpumpen-ist-ihre Unempfindlichkeit gegen die in der Flüssigkeit aufgeschwemm ten Feststoffe, AXs besonders nachteilig bei bekannten Pumpen dieser Art ha.t sich das Festsetzen von Schlamm oder Faserstoffen an den Sohaufelkanten erwiesen; diese Stoffe können eich zwischen Schaufel und Ctehause festklemmen oder es bilden'sich ?aitrotiereade, sich mit der Zeit in- die 'rehausewaml einachJ..elfende Festfitoffansammlungen; dies hat nich nur einen leistung abfall de*· i-umpe aur Folge, sonderr; fU^{irt auch zu unerwünschter Rilienbildnu^ und Aufrauhung dea ^fR;huuae8, 'kntiavnci-ty, können die Featstoffe an der Laufrad-

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BADORlÖJNAt » i

nabe oder an der Schaufelkantenwurzel (wo die Schaufelkante in die ilabe übergeht) hängen bleiben. Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Schaffung einer Kreiselpumpe der genannten Art, bei welcher .die genannten Machteile vermieden sind, indem dafür gesorgt wird, dass sich eventuell am Laufrad bzw, zwischen Laufrad und Gehäuse festsetzende Feststoffe automatisch vom Laufrad bzw. Gehäuse lösen oder sich dort erst.gar nicht festsetzen können und in jedem Pail gegen den Auslass hin gefördert werden, JSs wurde bei Mehrschaufel-Laufrädern schon vorgeschlagen, ψ in der Innenwand des Pumpengehäuses eine sich über den ganzen Laufradkanal erstreckende spiralförmige Rinne auszusparen und ausserdem spezielle Abstreifmesser vorzusehen, welche die Peststoffe vom Laufrad lösen und in die Rinne ■fördern sollen, in welcher sie dann gegen den Auslass hin geschwemmt werden. Abgesehen von der relativ komplizierten Bauart mit speziellen Abstreifmessern besitzen diese Ausführungen den Nachteil, dass die Feststoffe fast zwangsläufig gegen das Pumpengehäuse hin gefordert werden und somit durch die genannte Rinne weg transportiert werden müssen, was sehr grosse Rinnenquerschnitte bedingt, wenn man »ein Verstopfen der Rinne vermeiden will. Die Erfindung bezweckt nun die Schaffung einer Kreiselpumpe der genannten Art mit halb offenem Einschaufellaufrad, bei welcher die genannten Nachteile vermieden sind. Die erfindungsgemässe Kreiselpumpe ist zu diesem Zweck dadurch gekennzeichnet , dass der saugseitige Anfang der Laufradschaufelkante in spitzem Winkel derart auf die Pumpengehäuse=!nnenwand trifft, dass im Förderstrom schwimmende Peststoffe_s die auf die der Rotationsachse zugekehrte Schaufelkante auftreffen, nach dieser Achse hin geleitet werden und durch den L auf r ti dk an al hinduroh zum Auslass gelangen, während Fest·=

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stoffe, 'die zwischen Schaufelausnenkante und Pumpengehäuse-Innenwand gelausen, durch eine sich in dieser Γ ump eng ehau.se-Innenwand "befindliche Alileitfläche, die sich um die Laufradachse nach dem Auslass hin windet und eine mit einem Teil der Laufradschaufel zusammenwirkende Scherkante "bildet, zwangsweise zum Auslass hin geführt werden.

Die Ableitflache kann durch die leitenwand einer in der Gehäusewend ausgesparten ICut oder einer cus dieser Gehäusewand vorstehenden Rippe gebildet sein.

Die saugsei+dge Spitze der laufradschaufel liegt zweckmässig hinter einer Absetzung am Gehauene!nlass, sodass die einströmenden Feststoffe überhaupt nicht mit der Schaufelspitze in Berührung kommen und somit auch nicht aufgespiesst werden können.'

Üin wesentlicher Vorteil der erfindungsgemässen Ausbildung liegt darin, dans ein Grossteil der einströmenden Peststoffe direkt gegen die Rotationsachse hin, also in die KernxDartie des Schaufelkanals geleitet und dort zum .Auslass hin gefördert werden, ohne mit der Gehäuseinnenwand in Berührung zu kommen, sodass die dort vorgesehene Abl&itfläche den zwischen Gehaufelaussenkante und Gehäueeinnenwand gelangenden Feststoffanteil ohne Verstopfungsgefahr wegzutransportieren vermag.

Als besonders vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn der WittKel zwischen der Einströmrichtung und der inneren Schaufelkante so gewählt ist, dass der Ootangens dieses Winkel« kleiner ist,¹ als der Reibungskoeffizient des in der Flüssigkeit aufgeschwemmten Feststoffe« auf dieser Schaufelkante. Feri.er sind der Steigungswinkel der äusseren Laufradsch.aufeIkante und der Steigungswinkel dor Ableitfläche (also z.B. einer üut in der Gehäusewand) zweckmpfisig so gewählt, dass der doppelte ivm-jens des halben Wink- Ib zwischen äusserer

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Schaufelkante und Ableitfläche grosser ist als die Summe der Reibungskoeffizienten des Peststoffes auf dieser Schaufelkante und der Ableitfläche.

In der beiliegenden Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemässen Kreiselpumpe schematiech dargestellt; in der Zeichnung zeigt:

Pig. 1 eine Einschaufelkreiselpumpe im Längsschnitt durch das Pumpengehäuse,

Pig. 2 schematisch und im Axialschnitt einen Pumpeneinlass, die Winkelverhältnisse der Schaufelspitze zeigend, und

Pig. 3 einen Axialschnitt durch eine'Pumpe,

die Winkelverhältnisse zwischen ausserer Schaufelkante und Ableitfläche zeigend.

Die in Pig. 1 gezeigte Pumpe besitzt ein offenes Einschaufel-Schneckenrad 1, dessen Arbeitskante 2 eine konische Innenwand 3 des Pumpengehäuses 4 bestreicht; Pfeil a gibt die Einströmrichtung an, während mit Pfeil b die Drehrichtung des Schneckenrades 1 angedeutet ist. Die Schaufel la des Schneckenrades 1 sitzt auslasseitig auf einer in nicht gezeichneter Weise von einem Motor angetriebenen Nabe Ib und windet sich mit einem einlaufseitigen Teil nabenfrei gegen den Saugstutzen hin. Die von der Schaufelkante 2 bestrichene Innenwand 3 des feststehenden Pumpengehäuses 4 ist mit einer echraubenlinienförmigen Nut 5 versehen, die sich in Laufraddrehrichtung b um die Laufradachse von Einlass zum Auslass hin windet. Diese Nut 5 besitzt beim gezeichneten Beispiel dreieckförmigen Querschnitt; dabei bildet die wenigstens annähernd in Radialebenen liegende, stromabwärtsblickende

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eine Seitenwand 5a der Hut die erfindungsgemässe Ableitfläche, die ihrerseits mit der stromaufwärtsliegenden Innenwand 3 des Gehäuses 4 eine Scherkante 6 bildet. Die Steigung der AbleÜfläche 5a bzw. der !Tut 5 ist annähernd gleich der Steigung der Laufradschaufel la. Um die bei arbeitender Pumpe mit der Flüssigkeit in das Pumpengehäuse 4 eintretenden Feststoffe daran zu hindern unmittelbar in den Wandbereich des Gehäuses gedrängt zu werden, wobei stets die Gefahr besteht, dass sich Feststoffe zwischen Schaufelkante und Gehäuse festklemmen, ist die Einlauföffnung des Gehäuses 4 durch einen Innenflansch 4a etwas verengt. Falls sich trotzdem Feststoffe zwischen Gehäuse und Schaufel festsetzen oder an der Schaufelkante festhängen (insbesondere schlamm- oder faserartiges Material) so werden sie durch die zwischen Schaufelkante 2 und Scherkante 6 der Nut 5 auftretende Scherwirkung vom Laufrad abgetrennt bzw. durch die Hut 5 aus ihrer Klemmlage zwischen Schaufelkante 2 und Gehäusewand 3 gelöst und werden anschliessend durch die Schubwirkung der Ableitfläche 5a zwangsläufig in Richtung. Auslass gefördert; die eventuell aus der Hut 5 wieder in den Laufradkanal zurückfallenden Feststoffe werden vom Flüssigkeitsstrom erfasst und ebenfalls nach dem Auslae^ befördert.

Die Nut 5 könnte auch rechteckförmigen Querschnitt aufweisen. Ferner kann es zweckmässig sein, die die Ableitfläche 5a und die Scherkante 6 bildende Nutwand mit einer Hartmetallschicht zu verseilen. Es versteht sich, dass die Ableitfläche, anstatt durch die Seitenwand einer Gehäusenut, auch durch die entsprechende Seitenfläche einer auf die Gehäuseinnenwand 3 aufgesetzten Rippe gebildet sein könnte; die gleichen Verlauf wie die Nut 5 aufweisende Hippe bedingt allerdings zwischen Schaufelkante und Innenwand des Gehäuses ein um die Rippenhöhe vergrösaertes Spielf die Soherkante wird in diesem Fall zwischen der Stirnfläche der Rippe und der durch die eine

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Rippenseite gebildeten Ableitfläche gebildet.

Bei dem in Pig. 2 gezeigten Beispiel handelt es sich um eine Feststofförderpumpe mit Einschaufel-Schneckenrad 31. Die Aussenkante der Schaufel ist mit 32a und deren Innenkante mit 32b bezeichnet. Das Schaufelrad 31 arbeitet in einem konischen Gehäuse 34 mit Innenwand 33» Die Einlauföffnung des Gehäuses 34 ist durch einen Innenflansch 34a verengt· Der saugseitige Anfang der Schaufelinnenkante 32b liegt hinter dem Innenflansch 34a des Gehäuses und trifft in spitzem Winkel/? auf die Innenwand 33 des Gehäuses 34. Die innere Schaufelkante 32b bildet anderseits mit der Axial- bzw. Einströmrichtung einen spitzen Winkel /^ . Dieser Winkel J^ ist so gewählt, dass der Cotangens dieses Winkels kleiner ist als der Reibungskoeffizient des in der zu fördernden Flüssigkeit aufgeschwemmten Feststoffes auf der inneren Schaufelkante 32b.

Selbstverständlich ist auch hier wie beim Beispiel nach Fig. in der Innenwand 33 des Gehäuses 34 eine (in Fig. 2 nicht gezeichnete) Fut mit Abieltfläche vorgesehen, die sich entgegen der Schneckendrehung der laufradschaufel um die laufradachse nach dem Auslass hin- windet. In Fig. 3 ist eine solche Nut 35 eingezeichnet, wobei hier für analoge Teile analoge Bezugszeichen wie in Fig. 1 verwendet sind. Der in radialer Draufsicht zwischen der Nut 35 und der ausseren Schaufelkante 32a gebildete Winkel Λ ist so gewählt, dass der Tangens von «X /2 grosser ist als die Summe der Reibungskoeffizienten des in der zu fördernden Flüssigkeit aufgeschwemmten Feststoffes auf der äusseren Sohaufelkante 32a und der Wand der Nut 35.

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Durch die vorangehend "beschriebene Wahl derWinkel/i?, J^ und <L· ist gewährleistet, dass im Förderstrom schwimmende* Peststoffe, die auf die innere Schaufelkante auftreffen, nach der Rotationsachse hin, also in den Kern des Förderstroms geleitet werden und durch den Laufradkanal hindurch zum Auslass gelangen, während Peststoffe, die zwischen die Aussenkante der Schaufel und die Innenwand des Gehäuses gelangen, durch die sich in dieser Innenwand befindliche Ableitfläche zwangsweise zum Auslass hin geführt werden..

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Claims

PATEHANSPEÜECHE

IJ Kreiselpumpe zum Fördern von Flüssigkeiten mit aufgeschwemmten Feststoffen, mit in.einem Gehäuse angeordneten halboffenen Einschaufel-Laufrad, dadurch gekennzeichnet, dass der saugseitige Anfang der Laufradschaufelkante in fc spitzem Winkel derart auf die 'Pumpengehäuse-Innenwand trifft, dass im Förderstrom schwimmende Feststoffe, die auf die der Rotationsachse zugekehrte Schaufelkante auftreffen, nach dieser Achse hin geleitet werden und durch den Laufradkanal hindurch zum Auslass gelangen, während Feststoffe, die zwischen Schaufelaussenkante und Pumpengehäuse-Innenwand gelangen, durch eine sich in dieser Pumpengehäuse-Innenwand befindliche Ableitflache, die sich um die Laufradachse nach dem Auslass hin windet und eine mit einem Teil der Laufradschaufel zusammenwirkende Scherkante bildet, zwangsweise zum Auslass hin geführt werden.

% 2. .Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von der äusseren Schaufelkante des schneckenförmigen Laufrades bestrichene, sich vom Einlass zum Auslass hin erweiternde Gehäusewand mit einer wenigstens annähernd gleiche aber entgegengesetzte Steigung wie die Laufradschaufel aufweisenden, schneckenförmigen Nut zur Bildung der Ableitfläche versehen ist.

3. Kreiselpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ableitfläche durch eine Hartmetallschicht gebildet ist.

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4. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der inneren Schaufelkante und der Einströmrichtung so gewählt ist, dass sein Cotangens kleiner ist als der Reibungskoeffizient des aufgeschwemmten Peststoffes auf der inneren Schaufelkante.

5. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der äusseren Schaufelkante und der Ableitfläche in der Gehäusewand so gewählt ist, dass der doppelte Tangens des halben Winkels grosser ist als die Summe der Reibungskoeffizienten des aufgeschwemmten Feststoffes auf der äusseren Schaufelkante und auf der Ableitfläche.

6. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelspitze hinter einem die Einlassöffnung des Gehäuses verengenden Innenflansch liegt.

Martin Stähle:

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