EP0112462A1 - Sich selbst reinigende Zentrifugalpumpe - Google Patents

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EP0112462A1
EP0112462A1 EP83110748A EP83110748A EP0112462A1 EP 0112462 A1 EP0112462 A1 EP 0112462A1 EP 83110748 A EP83110748 A EP 83110748A EP 83110748 A EP83110748 A EP 83110748A EP 0112462 A1 EP0112462 A1 EP 0112462A1
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EP
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shaft
pocket
sealing ring
hub
drive shaft
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EP83110748A
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Frank John Cantor
Robert Perry Horwitz
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ITT Inc
Original Assignee
Deutsche ITT Industries GmbH
ITT Industries Inc
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2261—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures
    • F04D29/2266—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures for sealing or thrust balance

Definitions

  • the present invention relates to a pump for liquids, in particular a self-cleaning pump of the type used for the hygienic production of food.
  • the centrifugal pump 10 shown in FIG. 1 is used in systems for the hygienic production of food.
  • the pump 10 consists of a housing 12 which has a central inlet 14 and a projecting outlet 16 which is integrally formed on the screw 18 of the housing 12.
  • a rear plate 20 closes the rear part of the housing 12.
  • the housing 12 and the rear plate 20 are connected to an adapter ring 22 by an annular clamp 24.
  • the adapter ring 22 is attached to the housing 25 of a motor 26.
  • a stub of the drive shaft 28 is fastened to the motor shaft 30 by a wedge 32, which is fastened within a wedge groove 34 in the motor shaft 30 and within a corresponding wedge groove 36, which is formed in the inner surface of the shaft stump 28.
  • a number of screws 38 haL ten the KeiL 32 in the inserted into the keyway 34 position.
  • the front end of the shaft frustum 28 passes through a central hole 40 in the back plate 20.
  • the impeller 42 of the pump 10 is held on the shaft 28 by a nut 44 and a washer 46.
  • a stationary ceramic sealing ring 48 is mounted in a counterbore 50, which is made in the rear side of the plate 20.
  • a sealing washer 52 is arranged between the sealing ring 48 and the wall of the counterbore 50. The sealing ring 48 and the sealing washer 52 are held in the counterbore 50 by a holding plate 54 in the inserted position, which is secured to the rear of the recessed plate 20 by screws 56, only one of which is shown.
  • a coiled spring 62 moves the sealing ring 60 against the sealing ring 48, so that the contact surface 64 between the sealing ring 60 and the sealing ring 48 is sealed.
  • the sealing ring 60 is provided with a radially inwardly extending flange part 66 and with an outwardly extending flange part 68.
  • the inner cylindrical surface 70 of the flange part 66 is in sealing contact with the surface of the shaft end 28.
  • An O-ring 72 is inserted behind the flange part 66 between the sealing ring 60 and the shaft end 28.
  • the coiled spring 62 is provided at one end with a bent part 74 which is in a notch 76 is used, which is embedded in the back of the outer flange 68 of the rotating sealing ring 60.
  • the other end of the spring 62 is provided with a bent part 78 which projects into the notch 80 in the stub shaft 28. Due to the two bent parts 78 and 80 of the spring 62, the sealing ring 60 is caused to rotate by the stub shaft 28.
  • the hub 82 of the impeller 42 has an annular part 84 which extends backwards and projects into the bore 40 of the plate 20 lying behind.
  • the distance between the wall of the bore 40 and the outer circumferential surface of the annular part 84 located at the rear of the hub 82, the small distance between the inner, stationary sealing ring 48 and the shaft end 28 and the distance in front of the flange part 66 of the rotating Sealing ring 60 below the sealing contact surface 64 form a pocket 86 or a closed space with only one access in which material can get caught from the outside if not enough liquid flows into this area.
  • Opposing and axially extending slots 88 are provided in the drive shaft 30 or in the stub shaft 28. These slots 88 extend from a previous shoulder 90 on the stub shaft 28 backwards to the flange part 66 of the rotating sealing ring 60 in the direction below the sealing contact surface 64 between the sealing ring 60 and the sealing ring 48.
  • openings 96 are also a large number of axially extending bores or openings 96 in the area of the casing 98 of the hub 82 of the bucket wheel 42, in which the wing 100 are fastened, just inside the inner edges of the wing 100 of the SchaufeLrade 42 provided.
  • the openings 96 are preferably equally spaced and distributed around the circumference of the hub 82 of the impeller 42. For example, five openings 96 can be distributed around the circumference of the hub 82 of the impeller 42.
  • the FLUGL 100 of the vane wheel 42 also extend in the direction of the plate 20 on the rear side of the casing 98 of the hub 82 of the vane wheel 42 as protruding parts 102 of the FLUGL 100 of the vane wheel 42 into the pocket 86.
  • the openings 96 and the protruding parts 102 The wing 100 of the paddle wheel 42 together cause a circulating flow of the liquid through the pocket 86 and in the direction of the arrows shown by the openings 96 in FIG. In this way, the pocket 86 is cleaned effectively.
  • the high velocity of the liquid flow through the remaining housing 12 tears the particles out of the pump housing and drives them through the adjacent one Outlet 16.

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Abstract

Es wird eine sich selbst reinigende Pumpe für Flüssigkeiten beschrieben, in der die Nabe (82) des Schaufelrades (42) sich in eine Tasche (86) erstreckt, in der Partikel der zu pumpenden Flüssigkeit haften bleiben können. Axiale Schlitze (88) in der Antriebswelle (30) oder dem Wellenstumpf (28) des Schaufelrades (42) erzeugen innerhalb der Tasche (86) Turbulenzen, um die Partikel aufzuwirbeln. Zurückliegende Teile (102) der Flügel (100) des Schaufelrades (42) und Durchgänge (96) durch die Ummantelung (98) der Nabe (82) des Schaufelrades (42) wirken zusammen, um die Flüssigkeit in der Tasche (86) in Zirkulation zu halten und um die Partikel aus der Tasche (86) auszuspülen.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe für Flüssigkeiten, insbesondere eine sich selbst reinigende Pumpe von der Art, wie sie zur hygienischen HersteLLung von Nahrung verwendet wird.
  • VieLe hygienische HersteLLungsverfahren für Nahrung erfordern die Verwendung von Geräten, die sich selbst reinigen. Dies wird durch eine ReinigungsLösung erreicht, die in dem Gerät zirkuliert, um das Gerät schneller zu reinigen als dies durch Auseinanderbauen und Säubern des Gerätes erfolgen kann. ELektrisch angetriebene Zentrifugalpumpen werden oft in diesen Geräten verwendet. In so einer Pumpe ist in der Wandung des Pumpengehäuses eine Tasche ausgeformt, im aLLgemeinen an der SteLLe, an der die Wellenabdichtung in der Nähe der SchaufeLradnabe montiert ist, in der Partikel in der zu pumpenden FLüssigkeit sich verfangen können. Wenn eine ReinigungsLösung durch so eine Pumpe zirkuliert, werden die PartikeL nicht notwendigerweise ausgespült, mit dem ResuLtat, daß der nachfolgende NahrungsmitteLschub, der von der Pumpe eingesaugt wird, dadurch verunreinigt wird.
  • In der US-PS 34 81 273 (Werra) ist eine solche ZentrifugaLpumpe für hygienische HersteLLungsverfahren der obigen Art beschrieben, in der eckig angeordnete, über den Umfang verteilte Aussparungen in die AntriebsweLLe des SchaufeLrades und in das Innere der SchaufeLradnabe eingeformt sind. Die Aussparungen bewirken in der zu pumpenden FLüssigkeit eine Turbulenz, die die Nabentasche und die angrenzenden TeiLe, wie SchaufeLradnabe und rotierende WeLLe, vermeintlich spüLt. Es ist aber bekannt, daß die AusbiLdung von eckigen Aussparungen an der AntriebsweLLe des SchaufeLrades und der SchaufeLradnabe eine kostspielige HersteLLung erfordert.
  • Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pumpe zu schaffen, die sich selbst reinigt und geeignet ist für die Verwendung in hygienischen HersteLLungsverfahren für NahrungsmitteL, bei der der Bereich der Nabentasche wirksamer ausgespült werden kann, durch Maßnahmen an TeiLen der Pumpe, deren HersteLLung Leichter und biLLiger zu bewerksteLLigen ist als die bekannten eckigen Aussparungen an der AntriebsweLLe des SchaufeLrades und in dem Inneren der SchaufeLradnabe.
  • Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst.
  • Dies ergibt den VorteiL, daß innerhalb der Tasche eine TurbuLenz erzeugt wird, die die eingedrungenen Partikel verwirbelt und durch die in die Tasche vermehrt eintretende FLüssigkeit die Partikel aus der Tasche wieder ausgespült werden. Dadurch wird eine Selbstreinigung erzeugt, so daß das Auseinanderbauen der Pumpe, zum Zwecke der Reinigung, nicht mehr notwendig ist..
  • VorteiLhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthaLten.
  • Die Erfindung wird anhand eines BeispieLs beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:
    • Fig. 1 eine Pumpe nach der vorliegenden Erfindung, in Seitenansicht und der Länge nach geschnitten dargesteLLt,
    • Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linien 2-2 von Fig. 1, in dem die SchLitze in der AntriebsweLLe der Pumpe gut zu sehen sind, in Draufsicht, und
    • Fig. 3 einen vergrößert dargestellten Ausschnitt aus der der Länge nach geschnittenen Seitenansicht nach Fig. 1, bei dem die AntriebsweLLe der Pumpe gegenüber der DarsteLLung nach Fig. 1 um 90 0 gedreht ist.
  • Die in Fig. 1 dargestellte ZentrifugaLpumpe 10 wird in AnLagen zur hygienischen HersteLLung von NahrungsmitteLn verwendet. Die Pumpe 10 besteht aus einem Gehäuse 12, das einen zentralen EinLaß 14 und einen ausladenden AusLaß 16 aufweist, der an der Schnecke 18 des Gehäuses 12 angeformt ist. Eine zurückliegende PLatte 20 schließt den rückwärtigen Teil des Gehäuses 12. Das Gehäuse 12 und die zurückliegende PLatte 20 sind mit einem Adapterring 22 durch eine ringförmige KLammer 24 verbunden. Der Adapterring 22 ist an dem Gehäuse 25 eines Motors 26 befestigt.
  • Ein Stumpf der AntriebsweLLe 28 ist an der MotorweLLe 30 durch einen KeiL 32, der innerhalb einer KeiLnut 34 in der MotorweLLe 30 und innerhalb einer korrespondierenden KeiLnut 36, die in die InnenfLäche des WeLLenstumpfes 28 eingeformt ist, befestigt. Eine AnzahL Schrauben 38 haLten den KeiL 32 in der in die Keilnut 34 eingeschobenen Lage.
  • Das vordere Ende des WeLLenstumpfes 28 tritt durch eine MitteLbohrung 40 in der zurückliegenden PLatte 20 hindurch. Das SchaufeLrad 42 der Pumpe 10 wird an dem WelLenstumpf 28 durch eine Mutter 44 und eine UnterLegscheibe 46 gehalten. Ein stationär angeordneter keramischer Dichtungsring 48 ist in einer Senkbohrung 50 montiert, die in die rückwärtige Seite der PLatte 20 eingebracht ist. Eine Dichtungsscheibe 52 ist zwischen dem Dichtungsring 48 und der Wandung der Senkbohrung 50 angeordnet. Der Dichtungsring 48 und die Dichtungsscheibe 52 werden in der Senkbohrung 50 durch eine HaLtepLatte 54 in der eingesetzten SteLLung gehalten, die an der Rückseite der zurückgesetzten PLatte 20 durch Schrauben 56 gesichert ist, von denen nur eine dargestellt ist.
  • Ein sich mitdrehender Dichtungsring 60 aus KohLenstoff, der den Wellenstumpf 28 umgibt, ist hinter dem stationären Dichtungsring 48 angeordnet. Eine gewundene Feder 62 arückt den Dichtungsring 60 gegen den Dichtungsring 48, so daß die BerührungsfLäche 64 zwischen dem Dichtungsring 60 und dem Dichtungsring 48 abgedichtet wird. Der Dichtungsring 60 ist mit einem sich radial nach innen erstreckenden FLanschteiL 66 und mit einem sich nach außen erstreckenden FLanschteiL 68 versehen. Die innere zylindrische FLäche 70 des FLanschteiLes 66 ist in abdichtender AnLage an der Oberfläche des Wellenstumpfes 28. Ein O-Ring 72 ist hinter dem FLanschteiL 66 zwischen dem Dichtungsring 60 und dem Wellenstumpf 28 eingesetzt. Die gewundene Feder 62 ist an dem einen Ende mit einem abgebogenen TeiLstück 74 versehen, das in einer Kerbe 76 eingesetzt ist, die in die Rückseite des äußeren FLanschteiLes 68 des sich mitdrehenden Dichtungsringes 60 eingelassen ist. Das andere Ende der Feder 62 ist mit einem abgebogenen TeiLstück 78 versehen, das in die Kerbe 80 in dem Wellenstumpf 28 hineinragt. Durch die beiden abgebogenen TeiLstücke 78 und 80 der Feder 62 wird der Dichtungsring 60 durch den Wellenstumpf 28 zum Mitdrehen veranlaßt.
  • Die Nabe 82 des SchaufeLrades 42 weist einen sich nach rückwärts erstreckenden ringförmigen TeiL 84 auf, der in die Bohrung 40 der zurückliegenden PLatte 20 hineinragt. Der Abstand zwischen der Wandung der Bohrung 40 und der äußeren UmfangsfLäche des an der Rückseite der Nabe 82 sich befindlichen ringförmigen TeiLes 84, der kleine Abstand zwischen dem inneren, stationären Dichtungsring 48 und dem Wellenstumpf 28 und der Abstand vor dem FLanschteil 66 des sich mitdrehenden,Dichtungsringes 60 unterhalb der abdichtenden BerührungsfLäche 64 biLden eine Tasche 86 oder einen abgeschlossenen Raum mit nur einem Zugang in dem Material von außen sich verfangen kann, wenn nicht genügend FLüssigkeit in diesen Bereich fLießt.
  • Gemäß der Erfindung sind nun MitteL vorgesehen, die innerhaLb der Tasche 86 eine TurbuLenz erzeugen und die in die Tasche 86 eingedrungenen Partikel wieder ausspülen, so daß die Pumpe sich selbst reinigen kann, wodurch die Notwendigkeit des Auseinanderbauens der Pumpe zum Zwecke der Reinigung vermieden wird.
  • Um in der Tasche 86 eine TurbuLenz zu erzeugen und dadurch irgendwelche Partikel zu entfernen, die sich darinnen verfangen haben, sind ein paar diametral sich gegenüberliegende und axial erstreckende Schlitze 88 in der AntriebsweLLe 30 oder in dem Wellenstumpf 28 vorgesehen. Diese Schlitze 88 erstrecken sich von einer zurückLiegenden SchuLter 90 am Wellenstumpf 28 nach rückwärts bis zum FLanschteiL 66 des sich mitdrehenden Dichtungsringes 60 richtungsmäßig unterhalb der abdichtenden Berührungsfläche 64 zwischen dem Dichtungsring 60 und dem Dichtungsring 48.
  • Um die Tasche 86 ausspülen zu können, sind weiterhin eine VieLzahL von sich axial erstreckenden Bohrungen oder öffnungen 96 in dem Bereich der UmmanteLung 98 der Nabe 82 des SchaufeLrades 42, in der die FLügeL 100 befestigt sind, gerade innerhalb der inneren Kanten der FLügeL 100 des SchaufeLrade 42 vorgesehen. Die öffnungen 96 sind vorzugsweise im gleichen Abstand und um den Umfang der Nabe 82 des SchaufeLrades 42 verteiLt. Beispielsweise können rund um den Umfang der Nabe 82 des SchaufeLrades 42 fünf öffnungen 96 verteiLt sein. Auch die FLügeL 100 des SchaufeLrades 42 erstrecken sich in Richtung der PLatte 20 an der hinteren Seite der Ummantelung 98 der Nabe 82 des SchaufeLrades 42 als herausstehende TeiLe 102 der FLügeL 100 des SchaufeLrades 42 in die Tasche 86. Die öffnungen 96 und die herausstehenden TeiLe 102 der FLügel 100 des SchaufeLrades 42 bewirken zusammen einen zirkulierenden FLuß der Flüssigkeit durch die Tasche 86 und in Richtung der durch die öffnungen 96 in Fig. 1 dargestellten PfeiLe. Auf diese Weise wird die Tasche 86 wirkungsvoll gereinigt. Die hohe Geschwindigkeit des FLüsskeitsstromes durch das restliche Gehäuse 12 reißt die Partikel aus dem Pumpengehäuse heraus und treibt sie durch den angrenzenden AusLaß 16. Durch die Kombination von axia'Len SchLitzen 88 in dem Wellenstumpf 28 zusammen mit den öffnungen 96 in der UmmanteLung 98 der Nabe 82 des SchaufeLrades 42 und die über die UmmanteLung 98 hervorstehenden TeiLe 102 der FLügeL 100, wird ein Selbreinigungssystem für die Pumpe 10 geschaffen.

Claims (6)

1. Pumpe für FLüssigkeiten, mit einer Antriebswelle oder einem auf diese aufgesetzten WeLLenstumpf, mit einer daran befestigten Nabe eines SchaufeLrades und mit einem Gehäuse, das als Führungskanal für die zu pumpende FLüssigkeit dient und um die AntriebsweLLe oder den WeLLenstumpf herum abgedichtet ist, wobei in einer Wandung des Gehäuses an der Abdichtungsstelle eine Tasche gebildet wird,
dadurch gekennzeichnet,
- daß ein axialer SchLitz (88) in die AntriebsweLLe (30) oder in den auf diese aufgesetzten WeLLenstumpf (28) eingebracht ist, der sich in die Tasche (86) erstreckt,
- daß die Nabe (82) des SchaufeLrades (42) mit einer UmmanteLung (98) versehen ist, in der eine VieLzahL von FLügeLn (100) so befestigt sind, daß sie mit einem aus der UmmanteLung (98) herausstehenden Teil (102) in Richtung der Tasche (86) ragen,
- und daß eine sich axial erstreckende Bohrung oder öffnung (96) in der UmmanteLung (98) vorhanden ist, die in die Tasche (86) mündet.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der axiale SchLitz (88) sich nach rückwärts bis zu einem Dichtungsring (60) erstreckt, der die AntriebsweLLe (30) oder den WeLLenstumpf (28) umgibt und sich mit diesem dreht.
3. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine VieLzahL der axialen SchLitze (88) über den Umfang verteilt und voneinander beabstandet in die AntriebsweLLe (30) oder den WeLLenstumpf (28) eingebracht sind.
4. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine VieLzahL von Bohrungen oder öffnungen (96) über den Umfang der UmmanteLung (98) der Nabe (82) verteilt und voneinander beabstandet sind.
5. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zu spülende Tasche (86) in dem Gehäuse (12), in der durch den oder die SchLitze (88) TurbuLenzen erzeugt werden, durch die AntriebsweLLe (30) oder den WeLLenstumpf (28), den diese umgebenden sich mitdrehenden Dichtungsring (60, 64, 66), eine Senkbohrung (50) mit stationär in dieser angeordneten Dichtungsscheibe (52) und Dichtungsring (48), eine innere Wandung einer Bohrung (40) und einen SpaLt zwischen einer rückwärtigen PLatte (20) des Gehäuses (12) und der Rückseite der UmmanteLung (98) der Nabe (82) gebildet wird.
6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die SchLitze (98) sich bis hinter eine Berührungsfläche (64) zwischen dem Dichtungsring (48) und dem Dichtungsring (60) erstreckt/erstrecken.
EP83110748A 1982-11-01 1983-10-27 Sich selbst reinigende Zentrifugalpumpe Expired EP0112462B1 (de)

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