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Vorrichtung zum Umwälzen und Fördern von zähflüssi-
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gen, vorzugsweise mit Feststoffen versetzten Flüssigkeiten wie Gülle
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Umwälzen und Fördern von zähflüssigen,
vorzugsweise mit Feststoffen versetzten Flüssigkeiten wie Gülle nach dem Oberbegriff
des Anspruches 1.
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Rührwerke zum Umrühren insbesondere von Jauche werden benötigt, um
die festen Bestandteile und die flüssigen Bestandteile gut durchzumischen. Eine
derartige Rührvorrichtung für Jauchepumpen ist beispielsweise aus dem DE-GM 1 682
286 bekannt geworden und umfaßt eine in einem Pumpengehäuse unterhalb des Jau-
chespiegels
angeordnetes Pumpenlaufrad. Über einem oberhalb des Flüssigkeitsspiegels vorgesehenen
Antriebsmotor wird über eine Antriebsachse die Pumpe angetrieben und saugt über
eine zentralsymmetrische Ansaugöffnung die umzuwälzende Jauche an und gibt sie radialseitig
wieder ab. Durch einen ferner vorgesehenen Umschaltschieber kann die Austrittsöffnung
der Pumpe verschlossen werden, so daß die angesaugte Jauche über ein Steigrohr nach
oben befördert wird. Durch diese Vorrichtung kann also die Gülle nicht nur umgewälzt,
sondern auch aus der Güllegrube gefördert werden. Eine Belüftung der Gülle ist aber
durch diese P.ühr- und Fördervorrichtung nicht verwirklichbar.
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Aus der DE-OS 30 00 395 ist z. B. eine Vorrichtung zum Umwälzen und
Belüften von Gülle bekannt geworden, die aus einem auf den Boden der Güllegrube
absenkbaren Antriebsmotor besteht, oberhalb dem ein Schaufelrad drehbar angeordnet
ist. Zu dem Schaufelrad führt gegenüberliegend von dem Antriebsmotor von oberhalb
der Wasseroberfläche ein Luftansaugrohr, so daß während des Betriebes am unteren
Ende des Luftansaugrohres aufgrund der dort auftretenden Saugwirkung Luft angesaugt
und in die Gülle abgegeben wird.
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Die Versetzung mit Sauerstoff ist u. a. eine wichtige Voraussetzung,
um die Gülle dünnflüssiger zu machen.
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Mit dieser Vorrichtung ist aber nur eine Belüftung und Umwälzung der
Gülle möglich, nicht gleichzeitig aber ein Fördern über die Wasseroberfläche.
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Demgegenüber ist es Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung sowohl
zum Umwälzen und Fördern von zähflüssigen, vorzugsweise mit Feststoffen versehenen
Flüs-
sigkeiten wie Gülle zu schaffen, mit der aber auch eine intensive
und optimale Belüftung der Flüssigkeit möglich ist. Die Aufgabe wird erfindungsgemäß
entsprechend den im kennzeichnenden Teil des Anspruches 1 angegebenen Merkmalen
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung im Sinne der Aufgabenstellung
sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Durch die vorliegende Erfindung wird eine günstige Möglichkeit geschaffen,
daß eine Vorrichtung zum Umwälzen und Fördern insbesondere von Gülle auch gleichzeitig
zu deren Belüftung dienen kann. Erzielt wird dies im wesentlichen dadurch, daß die
Pumpenradschaufel des Pumpenlaufrades axialsymmetrisch zur Pumpenantriebsachse eine
von der zentralen. Ansaugöffnung weg konisch aufeinander zulaufende Aussparung aufweisen,
und daß zumindest in einem Teilumfangsbereich der zentralen Ansaugöffnung ein sowohl
zur Pumpenantriebsachse hin wie von der Ebene der zentralen Ansaugöffnung nach innen
in das Pumpengehäuse hinein ragender Gehäusevorsprung vorgesehen ist, der mit einer
Luftzufuhröffnung versehen ist, an der ein Luftansaugrohr mündet. Durch diese spezifische
Ausbildung wird bei einer relativ niedrigen Antriebsleistung von beispielsweise
4 kW nicht nur ein hoher Durchsatz von Gülle ermöglicht und dies bei einer Förderhöhe
bis zu 9 m, sondern es wird zudem mit dieser erfindungsgemäßen Umwälz-, Förder-
und Belüftungsvorrichtung ein äußerst intensiver Lufteintrag in die Gülle mit bis
zu 320 1 pro Minute im ungedrosselten Zustand realisiert.
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Eine Verbesserung der Luftansaugwirkung und damit ein noch besserer
Lufteintrag wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch
2 dadurch ermöglicht, daß die Neigung des im Bereich der Ansaugöffnung vorgesehenen
und in das Pumpengehäuse nach innen hinein ragenden Gehäusevorsprunges gleich ist
der Neigung der durch die konische Aussparung gebildeten Innenkante einer jeden
Pumpenradschaufel.
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In einer Weiterbildung nach Anspruch 3 beträgt der Abstand zwischen
dem geneigten Gehäusevorsprung und einer Innenkante einer benachbarten Pumpenradschaufel
weniger als 2 mm vorzugsweise weniger als 1 mm.
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Durch diese Abmessungen werden noch günstigere Ansaugbedingungen und
damit eine noch bessere Belüftung der Gülle sichergestellt.
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Weiterbildungen der Erfindung nach den Ansprüchen 4 bis 5 betreffen
eine vorteilhafte Ausbildung des nach innen weisenden Gehäusevorsprunges.
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In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung nach Anspruch 6
ist vorgesehen, daß die Antriebseinrichtung oberhalb des Flüssigkeitsspiegels vorgesehen
ist und daß das Luftansaugrohr U-förmig um das Pumpengehäuse zu der unten liegenden
Luftzufuhröffnung geführt ist.
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In einer besonders günstigen Ausführungsform nach Anspruch 7 sind
die Pumpenradschaufeln mit ihrer abgeschrägten Innenkante so ausgebildet, daß die
durch die innen liegende Abschrägung gebildete konische Ausnehmung benachbart zur
Ansaugöffnung den gleichen Durchmesser aufweist wie die Ansaugöffnung selbst.
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Ferner hat es sich als besonders günstig erwiesen, die schräg verlaufenden
Innenkanten der Pumpenradschaufeln als scharfe messer auszubilden. Hierdurch können
auch feste Versatzstü cke in der Flüssigkeit leicht durchtrennt werden, so daß sich
diese Feststoffe nicht zwischen der Innenkante und dem nach innen weisenden Gehäusevorsprung
verklemmen und zu einer Beeinträchtigung der Vorrichtung führen können.
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In einer Weiterbildung nach Anspruch 11 ist dabei ferner vorgesehen,
daß die als scharfe Messer ausgebildeten Innenkanten der Pumpenlaufräder mit in
weicherem Material eingebetteten, aufgeschweißten Hartmetallkörnungen gebildet sind.
Durch diese Maßnahmen wird ferner ermöglicht, daß beim Einbau der Vorrichtung die
Stirnwandseiten des Pumpengehäuses während des Betriebes des Pumpenlaufrades langsam
fest zusammengeschraubt werden, bis die scharfen Innenkanten den nach innen weisenden
Gehäusevorsprung berühren.
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Da die Innenkanten mit diesen Hartmetallkörnungen versehen sind,
schleifen sie die Innenseite des Gehäusevorsprunges so ab, daß praktisch kein nennenswerter
Luftspalt mehr vorhanden ist. Dadurch werden die erfindungsgemäß hohen Ansaugwerte
- und damit das hohe Belüftungsvolumen realisiert.
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Weitere Vorteile, Einzelheiten und Merkmale der Erfindung ergeben
sich aus dem nachfolgend anhand von Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel.
Dabei zeigen im einzelnen: Figur 1 : eine teilweise Unteransicht der erfindungsgemäßen
Vorrichtung;
Figur 2 : eine teilweise geschnittene Seitendarstellung
der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Die in den Figuren 1 und 2 in Teildarstellungen gezeigte Vorrichtung
zum Umwälzen und Fördern von Gülle wird in einer Güllegrube beispielsweise bis auf
den Giillebodell abgesenkt. Oberhalb des Flüssigkeitsspiegels ist eine nicht näher
gezeigte Antriebseinheit in Form eines Motors angeordnet, der über eine in einem
Mantelrohr 1 geführte und gelagerte Pumpenantriebswelle 3 ein Pumpenlaufrad 5 antreibt.
Das Pumpenlaufrad 5 ist in einem Pumpengehäuse 7 angeordnet, das aus einer oberen
Gehäusestirnwand 9 und einer unteren Gehäusestirnwand 11 besteht, die über eine
umlaufende Gehäusewand 13 fest miteinander verschraubt sind.
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Die obere Gehäusewand 9 weist einen Zentralgehäusestutzen 15 auf,
an dem das Mantelrohr 1 angeschraubt ist. Das Pumpenlaufrad 5 besteht aus mehreren
Pumpenradschaufeln 17, beispielsweise aus 5 bis 6 mm dicken Blech, die an ihrer
Grundlinie mit einer Pumpenlaufradscheibe 19 verschweißt sind. Die Pumpenlaufradscheibe
19 weist ebenfalls einen zur Pumpenantriebswelle zugewandt liegenden Ansatzstutzen
21 auf, der in dem Gehäusestutzen 15 geführt ist und an dem die Pumpenantriebswelle
3 stirnseitig angeschraubt ist.
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Wie aus der Unteransicht aus Fig. 1 bzw. aus der Schnittdarstellung
aus Fig. 2 hervorgeht, ist in der unteren Gehäusestirnwand 11 eine zentrale Ansaugöffnung
für das umzuwälzende bzw. zu fördernde Flüssigkeitsgemisch vorzugsweise in Forrn
von Gülle eingebracht. Die Ansaugöffnung ist mit 23 bezeichnet.
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Auf der Hochdruckseite wird das Flüssigkeitsgemisch über einen tangential
angeordneten Austritt 25 wieder abgegeben.
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Wie sich aus den Zeichnungen ergibt, sind die Pumpenradschaufeln 17
im gezeigten Ausführungsbeispiel senkrecht auf der Pumpenlaufradscheibe 19 aufgeschweißt
und in stirnseitiger Betrachtung in Laufrichtung leicht konvex durchgebogen. Ferner
sind die Pumpenradschaufeln 17 axialsymmetrisch mit einer konischen Ausnehmung 27
versehen, die von der Ansaugöffnung 23 der unteren Gehäusestirnwand 11 in Richtung
auf die Pumpenlaufradscheibe 19 zusammenläuft. Dadurch weist jede einzelne Pumpenradschaufel
17 eine trapezförmige Form mit schräg verlaufender Innenkante 29 auf. Die Innenkanten
29 sind als scharfe Messer ausgebildet.
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Hierzu sind diese mit in weichem Material eingebetteten aufgeschweißtem
Hartmetallkörnungen versehen.
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Wie insbesondere aus Fig. 2 zu ersehen ist, enden die schräg verlaufenden
Innenkanten 29 einer jeden Pumpenradschaufel 17 im Bereich der Kreisöffnung 31 der
Ansaugöffnung 23.
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Wie aus den Zeichnungen ferner zu entnehmen ist, ist in einem Teilumfangsbereich
der Kreisöffnung 31 ein Gehäusevorsprung 33 in Form eines Kegelmantel-Teilstückes
zurückbelassen worden. Dieser in einem Teilumfangsbereich der Kreisöffnung 31 vorgesehene
Gehäusevorsprung 33 steigt in Förderrichtung 41 betrachtet von der Kreisöffnungskante
31 bis zu einem Maximalwert an, der kleiner als der halbe Durchmesser der Ansaugöffnung
23 ist.
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Dabei weist der Gehäusevorsprung 33 nicht nur in die Ansaugöffnung
23 hinein, sondern ist auch von der unteren Gehäusestirnplatte 11 zur gegenüberliegenden
Pumpenlaufradscheibe 19 hin geneigt. Nach Erreichen des Maximalwertes fällt der
Gehäusevorsprung 33 in Förderrichtung betrachtet wieder auf die Kreisöffnungskante
31 ab. Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, entspricht der nach innen weisende
Neigungswinkel des Gehäusevorsprunges 33 der schräg verlaufenden Innenkante 29 einer
jeden Pumpenradschaufel 17. Die Einstellung erfolgt dabei derart, daß der Abstand
zwischen der Innenkante 29 und dem Gehäusevorsprung 33 einen Minimalwert einnimmt,
der beispielsweise unter 2 mm, vorzugsweise unter 1 mm liegt.
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In dem Gehäusevorsprung 33 ist eine Luftzufuhröffnung 35 eingebracht,
in die das Belüftungs- bzw. Luftansaugrohr 37 mit seinem U-Bogen 39 von unten her
einmündet. Das andere Ende des Luftansaugrohres 37 führt bis über den nicht gezeigten
Flüssigkeitsspiegel und ist oben mit einer Drossel oder einem Verriegelungselement
versehen.
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Nachfolgend wird die Funktionsweise dieser Vorrichtung beschrieben.
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Soll die Flüssigkeit, insbesondere die Gülle lediglich umgewälzt werden,
so wird über den nicht näher gezeigten, vorzugsweise über den Flüssigkeitsspiegel
angeordneten Motor die Pumpenantriebswelle 3 und damit das Pumpenlaufrad 5 in Pfeilrichtung
41 angetrieben.
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Das Flüssigkeitsgemisch wird über die Ansaugöffnung 23 angesaugt und
über den Austritt 25 wieder abgegeben.
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Soll die Flüssigkeit bzw. Gülle nach oben befördert werden, so wird
ein nicht näher gezeigtes Förderrohr vor dem Austritt 25 angeordnet, so daß das
Flüssigkeitsgemisch hierüber nach oben gefördert werden kann.
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Möglich ist aber auch eine feste Anbringung des Förderrohres am Austritt
25 mit einem betätigbaren Wegeschalter, damit zwischen einer Umwälzstellung und
Abgabe und einer Forderstellung umgeschaltet werden kann.
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Soll das Flüssigkeitsgemisch bzw. die Gülle belüftet oder etwa auch
beim Fördern zumindest teilweise belüftet werden, so wird ein am oberen Ende des
Belüftungsrohres vorgesehenes Abschließ- oder Drosselventil geöffnet. Durch die
spezifische Ausbildung der Pumpenradschaufeln und der vorgesehenen Lage der Luftzuführöffnung
35 werden an der Innenseite des geneigten Gehäusevorsprunges 33 hohe Ansaugkräfte
erzuegt, die zu einer äußerst starken und intensiven Belüftung des Flüssigkeitsgemisches
führen. Diese großen Ansaugkräfte werden ferner auch dadurch ermöglicht, daß die
Ansaugöffnung 23 axialsymmetrisch zur Pumpenantriebswelle 3 angeordnet ist, so daß
über die Pumpenradschaufeln 17 mit zunehmendem radialen Abstand von der Antriebsachse
von der Kreisöffnungskante 31 ab sehr große Radialkräfte auf das zu fördernde Flüssigkeitsgemisch
übertragen und dadurch die hohen Ansaugwerte erzielt werden.
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Um zwischen der schrägen Innenkante einer jeden Pumpenradschaufel
17 und dem geneigten Gehäusevorsprung 33 den Spalt so gering als möglich auszubilden,
sind die Innenkanten als Messer, vorzugsweise als mit der aufgeschweißten Hartmetallkörnung
versehene Reiß- und Schneidkanten ausgebildet.
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Die untere Gehäusestirnwand 11 läßt sich dann bei drehendem Pumpenlaufrad
5 über die am Umfang des Gehäuses vorgesehenen Schrauben 43 immer fester heranschrauben,
wobei die Hartmetallkörnungen auf der Innenkante 29 sich auf der Innenseite des
geneigten Gehäusevorsprunges 33 "einfressen", so daß hierdurch praktisch eine spielfreie
Anlage einer jeden Innenkante 29 an dem Gehäusevorsprung 33 und damit die hohen
Ansaugwerte erzielt werden.