DE4400289C2 - Kreiselpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe mit einem in einem Gehäuse angeordneten Laufrad gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Derartige Kreiselpumpen finden überwiegend im Bereich der Lebensmittelindustrie Verwendung. Sie müssen sehr leicht zu reinigen sein, wobei eine Reinigung der eingebauten Pumpe immer mehr bevorzugt wird. Innerhalb einer Anlage werden sogenannte CIP-Prozesse oder SIP-Prozesse durchlaufen. Die Abkürzungen stehen hierbei für "clean in process" oder "sterilization in process". Damit wird zum Ausdruck gebracht, daß die gesamte Anlage mit eingebauter Pumpe durch Umwälzung einer speziellen Flüssigkeit gereinigt oder sogar sterilisiert wird. Aus diesem Grunde wird der druckseitige Radseitenraum sehr groß ausgebildet, damit die Reinigungsflüssigkeit einen guten Zugang zu einer Wellenabdichtung, gewöhnlich einer Gleitringdichtung, erhält. Denn deren Oberfläche weist meistens schwer zugängliche Vertiefungen auf, in denen sich prozeßschädigende Reste eines vorherigen Fördermediums befinden können. Je nach den innerhalb eines Prozesses geförderten Medien können sich im Bereich der Wellenabdichtung und in Gehäusebereichen mit geringer Strömungsgeschwindigkeit Ablagerungen, Verkrustungen, Auskristallisationen, Anbackungen oder dgl. absetzen. Beider Wellenabdichtung kann dies zu einem vorzeitigen Verschleiß oder sogar zu einem Ausfall führen. Die nachteiligste Folge davon wäre, wenn außerhalb des Pumpengehäuses befindliche Verunreinigungen in das Innere der Pumpe gelangen könnten und damit eine komplette Charge eines im Produktionsprozeß befindlichen Fördermediums unbrauchbar werden wurde.

Eine derartige Pumpenbauart ist beispielsweise durch die DE-AS 13 02 474 oder die DE-A 37 10 934 bekannt, deren Pumpen diese Merkmale zeigen. Hierbei wird der saugseitige Radseitenraum sehr klein gehalten oder er geht bei Verwendung offener Laufräder sogar gegen Null. Der druckseitige Radseitenraum verfügt dagegen über eine axiale Erstreckung, die dem 2- bis 4-fachen der Laufradaustrittsbreite entsprechen kann.

Durch die US-A 3 160 106 ist eine Spezialpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Flüssigkeiten bekannt, die über ein äußeres metallisches Pumpengehäuse mit einer inneren Gummiauskleidung zum Schutz gegen einen abrasiven Verschleiß verfügt. Das offen ausgebildete Laufrad ist mit annähernd gleich großen Radseitenräumen innerhalb des Gehäuses positioniert. Der druckseitige Radseitenraum weist jedoch eine Verengung zwischen Laufrad und Gehäuse auf, die durch am Laufrad angeordnete kleine Rückenschaufeln bedingt ist, die dazu dienen sollen, die Abscheidewirkung einer Dichtung nach Art eines Zyklonabscheiders zu unterstützen. Dabei ist aber fraglich, wie die im Bereich der ringförmigen Strömungsöffnung zueinander divergierend verlaufenden Flüssigkeitsströmungen, ohne sich in ihrer Wirkung gegenseitig aufzuheben, hindurchströmen. Für einen CIP- oder SIP-Prozeß ist diese Lösung nicht geeignet.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, die Betriebssicherheit einer derartigen Kreiselpumpe zu erhöhen und deren Reinigung zu verbessern. Die Lösung dieses Problems sieht vor, daß die druckseitige Laufraddeckscheibe mit dem Radseitenraum zugekehrten druckseitigen Förderschaufeln versehen ist. Diese druckseitige Förderbeschaufelung bewirkt, daß im druckseitigen Radseitenraum befindliches Medium stets eine definierte Rotation erfährt und somit Ablagerungen und dgl. aufgrund der erhöhten Rotation innerhalb des Radseitenraumes vermieden werden. Diese Förderbeschaufelung ist nicht zu verwechseln mit den bei Laufrädern Verwendung findenden Rückenschaufeln, deren Aufgabe die Axialschubentlastung ist. Vielmehr bewirken die druckseitigen Förderschaufeln die Bildung einer Art zweistufigen Laufrades. Denn die von den eigentlichen oder den saugseitig angeordneten Förderschaufeln bewirkte Druckerhöhung wird durch die druckseitigen Förderschaufeln verbessert. Sie erzeugen im druckseitigen Radseitenraum eine bewußt gewollte Rotationsströmung, um Gebiete niedriger Strömungsgeschwindigkeit und damit Gefahrenstellen für Ablagerungen zu verhindern. Ihre Wirkung ist unabhängig von der Ausbildung der saugseitigen Förderschaufeln. Diese wiederum sind entsprechend den jeweiligen Anlagenverhältnissen gestaltet, um die notwendigen Betriebspunkte gewährleisten zu können. Sie können sowohl in offener oder geschlossener Bauart ausgebildet sein.

In den Unteransprüchen 2 bis 5 sind vorteilhafte Ausgestaltungen der druckseitigen Förderschaufeln beschrieben. Mit der Maßnahme nach Anspruch 2 lassen sich Kavitations­ erscheinungen unterbinden. Gleichzeitig wird mit dieser Maßnahme besonders im Bereich der Wellenabdichtung die Rotation des Fördermediums gesteigert, um somit den einleitend geschilderten Problemen sicher entgegenwirken zu können. Die Merkmale der Ansprüche 3 und 5 dienen der besseren Umspülung der Wellenabdichtung und bieten den zusätzlichen Vorteil, daß bei einem eventuellen Eintritt von Luft durch eine defekte Wellenabdichtung die Luft schnell aus dem Radseitenraum abgesaugt wird.

Durch die Maßnahme gemäß Anspruch 4, die nicht geradlinig ausgebildete, sondern gekrümmt ausgebildete Förderschaufeln vorsieht, kann zusätzlich die effektive Förderhöhe der Kreiselpumpe gesteigert und deren Q-H-Linie stabilisiert werden. Die Beschaufelung wird dabei so ausgewählt, daß keine schädigende Wirkung auf das innerhalb der Pumpe befindliche Fördermedium stattfindet und somit bei empfindlichen Produkten weiterhin eine schonende Förderung gewährleistet bleibt. Als vorteilhaft hat sich dabei herausgestellt, wenn die druckseitigen Förderschaufeln in ihrer Geometrie wie übliche Förderschaufeln ausgelegt sind. Zusätzlich sind alle Kanten rund ausgebildet. Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Gestaltung wird beim Reinigungs- oder Sterilisierungsprozeß die Umwälzfunktion erheblich verbessert, wodurch eine Verkürzung der Reinigungs- oder Sterilisierungsprozesse möglich ist. Als Folge hiervon verbessert sich die Verfügbarkeit der Kreiselpumpe.

Die Maßnahme nach Anspruch 6 wirkt dem Absetzen von Ablagerungen entgegen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Das Ausführungsbeispiel zeigt ein Pumpengehäuse 1, in dem beispielhaft ein offenes Laufrad 2 angeordnet ist. Das Gehäuse 1 kann dabei in den für den Einsatz in der Lebensmittel-, Steriltechnik oder entsprechenden Gebieten geeigneten Werkstoffen erstellt werden. Mit den hier saugseitig offen ausgebildeten Förderschaufeln 3 ist das Laufrad 2 in unmittelbarer Nähe der saugseitigen Gehäusewand 4 angeordnet. Das durch einen Saugstutzen 5 zuströmende Fördermedium wird vom Laufrad 2 sowie dessen offene Förderschaufeln 3 in einen Ringraum 6 des Gehäuses 1 gefördert. Anstelle des Ringraumes 2 kann selbstverständlich auch ein Spiralraum Verwendung finden. Wie bei den Kreiselpumpen üblich, die im Bereich der Lebensmitteltechnik Verwendung finden, befindet sich hinter dem Laufrad 2 ein großer druckseitiger Radseitenraum 7. Dieser ermöglicht einem Reinigungs- oder Sterilisationsmedium einen guten Zugang an die Wellenabdichtung 8 und an die übrigen Pumpenteile.

An der druckseitigen Laufraddeckscheibe 9 angebrachte druckseitige Förderschaufeln 10 ermöglichen bei dieser Pumpenbauart einen erheblich zuverlässigeren Pumpenbetrieb. Die druckseitigen Förderschaufeln 10 intensivieren die Umspülung der Wellenabdichtung 8 sowohl beim normalen Förderprozeß als auch beim Reinigungsprozeß. Beim normalen Förderprozeß wird damit verhindert, daß im Bereich der Wellenabdichtungen Ablagerungen, Auskristallisierungen, Anbackungen, Verkrustungen oder ähnliches stattfinden kann, da in diesem Bereich eine intensive und definierte Rotation erfolgt. Infolge des sehr breit ausgelegten Radseitenraumes, dessen axiale Erstreckung gewöhnlich dem 2- bis 4fachen einer Laufradaustrittsbereite entspricht, entstehen damit auch keine negativen Wirkungen auf das Fördermedium. Die druckseitigen Förderschaufeln 10 sind gewöhnlich aus Gründen einer besseren Reinigbarkeit offen ausgebildet. Als Laufradaustrittsbreite wird hierbei die am Außendurchmesser feststellbare Breite der Förderschaufeln 3 verstanden.

Bei einem Sterilisations- oder Reinigungsvorgang der Pumpe, bei dem das Gehäuse geschlossen und innerhalb der Anlage verbleibt, bewirkt die verbesserte Rotation innerhalb des Radseitenraumes eine zuverlässigere und kürzere Reinigungsdauer. Der druckseitige Gehäusedeckel 11 ist ebenfalls aus Gründen einer leichteren Reinigbarkeit und zur Vermeidung von Ablagerungen glattflächig ausgebildet. Er enthält auch eine Aufnahme für den Einsatz einer zweiten Wellenabdichtung 12. Somit kann je nach Anlage die Pumpe mit einer der Wellenabdichtung 8 oder 12 oder auch mit beiden Wellenabdichtungen betrieben werden. Ein Druckstutzen 13 bewirkt in zuverlässiger Weise einen Abtransport des in der Pumpe befindlichen Fördermediums.

Claims (6)

1. Kreiselpumpe mit einem innerhalb eines Gehäuses angeordneten, einer saugseitigen Gehäusewandfläche gegenüberliegenden Laufrad, wobei ein saugseitiger Radseitenraum sehr klein gehalten ist oder bei offenen Laufrädern gegen Null geht und zwischen einer druckseitigen Laufrad­ deckscheibe und einer druckseitigen Gehäusewandfläche ein großvolumiger Radseitenraum angeordnet ist, dessen axiale Erstreckung dem Mehrfachen einer Laufradaustrittsbreite entspricht und wobei innerhalb des druckseitigen Radseitenraumes eine im Fördermedium befindliche Wellenabdichtung angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die druckseitige Laufraddeckscheibe (9) mit dem Radseitenraum (7) zugekehrten druckseitigen Förderschaufeln (10) versehen ist.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eintrittsdurchmesser der druckseitigen Förderschaufeln (10) größer als der Eintrittsdurchmesser der saugseitigen Förderschaufeln (3) ist.

3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite der druckseitigen Förderschaufeln (10) gleich oder kleiner als die Breite der saugseitigen Förderschaufeln (3) ist.

4. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, daß die druckseitigen Förderschaufeln (10) gekrümmt ausgebildet sind.

5. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Eintritts-Schaufelbreite der druckseitigen Förderschaufeln (10) größer als die Austritts-Schaufelbreite ist.

6. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den druckseitigen Radseitenraum (7) begrenzende Gehäusewandfläche glattflächig ausgebildet ist.