EP0911527B1 - Pumpe mit einer Schneideinrichtung - Google Patents

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EP0911527B1
EP0911527B1 EP97118599A EP97118599A EP0911527B1 EP 0911527 B1 EP0911527 B1 EP 0911527B1 EP 97118599 A EP97118599 A EP 97118599A EP 97118599 A EP97118599 A EP 97118599A EP 0911527 B1 EP0911527 B1 EP 0911527B1
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impeller
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cutting
pump
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Max Prof. Dr.-Ing. Ludewig
Achim Dipl.-Ing. Nitsche (Fh)
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ORANIENBURGER PUMPEN, VERDICHTER UND MASCHINENBAU
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ORPU - Oranienburger Pumpen und Verdichter GmbH
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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
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/426—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps
    • F04D29/4273—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps suction eyes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B02—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING; PREPARATORY TREATMENT OF GRAIN FOR MILLING
    • B02C—CRUSHING, PULVERISING, OR DISINTEGRATING IN GENERAL; MILLING GRAIN
    • B02C18/00—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments
    • B02C18/0084—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments specially adapted for disintegrating garbage, waste or sewage
    • B02C18/0092—Disintegrating by knives or other cutting or tearing members which chop material into fragments specially adapted for disintegrating garbage, waste or sewage for waste water or for garbage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D7/00—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04D7/02—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
    • F04D7/04—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being viscous or non-homogenous
    • F04D7/045—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being viscous or non-homogenous with means for comminuting, mixing stirring or otherwise treating

Definitions

  • the invention relates to a pump with a cutting device for conveying a Pumped medium, which is caused by impurities, thick matter and. Like. is burdened with a in a pump housing rotatably and sealed guided, rotating Pump impeller on which one or more cutting blades of the cutting device are arranged, cutting blade and pump impeller driven together are and the pump impeller a hollow, the media flow inside leading, rotationally symmetrical protruding outward into the medium Has structure, on or in which the rotating cutting knife attached are.
  • Such a pump allows the comminution of piece goods or the dilution of liquids containing viscous substances at the entrance.
  • the rotating cutting knife (s) are positive or non-positive with connected to the pump impeller and can be a further training of the pump impeller inlet be understood.
  • the drive and speed of rotation of the pump impeller and the cutting knife are therefore the same.
  • the material to be conveyed or the medium to be conveyed can be behind the rotating one Cutting knife flow freely to the pump impeller and a loop a shaft or an extended pump impeller hub is not required.
  • a flow direction with cutting channels provided pump impeller a cutting piece, which is pressed resiliently and thus avoid a piece of goods that is difficult to cut can.
  • the cutting channels do not allow the greatest possible flow and the upstream cutting piece only covers the openings of the cutting channels further and does not contribute to an increase in the volume flows.
  • the invention has for its object in a pump impeller that a the medium to be sucked up has a structure, the arrangement, the effect and improve the maintenance of the cutter.
  • the width and length of the recesses can be the size of the resulting Material to be cut.
  • the formation of the pump impeller as after The structure protruding outside into the medium offers a scope for this which is known in the art Cutting devices is not available.
  • width and length or shape of the recesses the desired flow rate are coordinated.
  • the on the cone of the pump impeller lying cutting knives are curved. This measure also bears to an angular momentum on the flow, thereby reducing the suction of the pump impeller is amplified and the flow rotating around the cutting device creates.
  • the desired rotational effect in the flow is e.g. generated by the fact that the arc shape of the cutting knife roughly the course of teeth on spiral bevel gears corresponds.
  • a flow guide suitable for the cutting process can also be improved by the fact that with a pump impeller projecting downwards and a fixed counter knife hood protruding downwards the pump housing a cutting bell with a mounting flange for a connecting pipeline is provided, which surrounds the fixed counter knife hood and forms a streamlined inlet on the counter knife hood.
  • the fastening flange is part of a closed piping system.
  • a rotating pump impeller 2 is rotatably mounted in the interior 2a and led sealed.
  • a cutting device 3 consists of on the pump impeller 2 attached cutting blades 4, the counter-cutting blade 5 at one fixed counter knife hood 6 are formed.
  • the cutting blades 4 and the pump impeller 2 are together via a shaft 7 driven.
  • the pump impeller 2 and the fixed counter knife cover 6 form with an inner cutting gap distance a hollow, inside 2a the media flow leading, protruding outward into the medium in a rotational shape symmetrical structure 8.
  • the angle 10 of the cutting knife 4 on the pump impeller 2 is measured between a tangent 17 and the cutting edge 9a of a recess 9 about 18 to 40 °.
  • Fig. 2 they are on the cone jacket 2b of the pump impeller 2 lying cutting knives 4 curved, i.e. they have an arch shape 18 on e.g. correspond approximately to the course of teeth in spiral bevel gears could.
  • the distance 19 on the circumference of successive cutting knives 4 can be seen unequal size. Two or more successive cutting knives each 4 form a group 20 and keep a smaller distance 19 between them than that Distance 21 to the next group 23 is.
  • the mounting flange 25 can be part of a closed piping system (not shown).

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Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit einer Schneideinrichtung zum Fördern eines Fördermediums, das durch Verunreinigungen, Dickstoffe u. dgl. belastet ist, mit einem in einem Pumpengehäuse drehgelagerten und abgedichtet geführten, rotierenden Pumpenlaufrad, an dem ein oder mehrere Schneidmesser der Schneideinrichtung angeordnet sind, Schneidmesser und Pumpenlaufrad zusammen angetrieben sind und das Pumpenlaufrad einen hohl geformten, im Inneren die Medienströmung führenden, nach außen in das Medium hineinragenden rotationsförmig symmetrischen Aufbau aufweist, an dem oder in dem die mitrotierenden Schneidmesser angebracht sind.
Eine derartige Pumpe (DE 44 38 841 C1) gestattet, die Zerkleinerung von Stückgut oder die Verdünnung von zähe Stoffe enthaltenden Flüssigkeiten schon am Eintritt. Das oder die rotierenderi Schneidmesser sind formschlüssig oder kraftschlüssig mit dem Pumpenlaufrad verbunden und können als Fortbildung des Pumpenlaufrad-Einlaufes verstanden werden. Der Antrieb und die Drehgeschwindigkeit des Pumpenlaufrades und der Schneidmesser sind somit gleich. Hierbei treten keine Verengungen im Pumpenlaufrad-Zulauf auf und es besteht kein störender Einfluß durch eine Antriebswelle. Das Fördergut bzw. Fördermedium kann hinter dem rotierenden Schneidmesser ungehindert dem Pumpenlaufrad zuströmen und eine Umschlingung einer Welle oder einer verlängerten Pumpenlaufradnabe entfällt.
Dennoch ist die Anordnung, die Wirkung und die Wartung der Schneideinrichtung Voraussetzung für einen störungsfreien Lauf der Pumpe.
Es ist ferner bekannt ( CH - 423 489), einem in Strömungsrichtung mit Schneidkanälen versehenen Pumpenlaufrad ein Schneidstück vorzuordnen, das federnd angedrückt wird und damit bei einem ungünstig zu schneidenden Stückgut ausweichen kann. Die Schneidkanäle lassen jedoch eine größtmögliche Strömung nicht zu und das vorgeordnete Schneidstück deckt die Öffnungen der Schneidkanäle nur noch weiter ab und trägt nicht zu einer Vergrößerung der Volumenströme bei.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Pumpenlaufrad, das einen in das anzusaugende Medium ragenden Aufbau besitzt, die Anordnung, die Wirkung und die Wartung der Schneideinrichtung zu verbessern.
Die gestellte Aufgabe wird bei der eingangs zugrundegelegten Ausbildung dadurch gelöst, daß in einer kegelförmigen Fläche einer feststehenden kegelförmigen Gegenmesserhaube liegende Gegenschneidmesser durch radial auf der kegelförmigen Fläche verlaufende Ausnehmungen in der Gegenmesserhaube gebildet sind und daß die Schneidmesser am Pumpenlaufrad unter einem Winkel zur Drehrichtung und mit zunehmendem Radialabstand vom Zentrum nach außen, in Drehrichtung zurückbleibend geformt sind. Ein Hauptvorteil dieser Ausbildung besteht in der Nachschleifmöglichkeit von Schneidmesser und Gegenschneidmesser ohne eine nachteilige Schneidspaltvergrößerung. Sodann wird durch die innenliegenden Messerschneiden die Saugwirkung des Pumpeneinlaufs verstärkt. Ferner wird um die Schneideinrichtung eine rotierende Strömung bewirkt, die zu einer Verwirbelung des Fördergutes führt, was sich positiv auf das Aufbrechen einer vorhandenen Schwimmschlammdecke, z.B. in Hebeanlagen, auswirkt.
Eine dem Volumenstrom entgegenkommende Vergrößerung des Pumpeneinlaufs wird nach weiteren Merkmalen dadurch erzielt, daß die Ausnehmungen etwa rechteckförmig sind und konisch zur Richtung der Mittellängsachse der Pumpe verlaufen.
Ferner können Breite und Länge der Ausnehmungen auf die Größe des entstehenden Schneidgutes abgestimmt sein. Die Ausbildung des Pumpenlaufrades als nach außen in das Medium ragenden Aufbau bietet hierzu einen Spielraum, der bei bekannten Schneideinrichtungen nicht vorhanden ist.
Zusätzlich ist vorgesehen, daß Breite und Länge bzw. Form der Ausnehmungen auf die angestrebte Strömungsgeschwindigkeit abgestimmt sind.
Nach eingehenden Versuchen wurde ermittelt, daß der Winkel der Schneidmesser am Pumpenlaufrad gemessen an einer Tangente und der Schneidkante einer Ausnehmung etwa 18 - 40° beträgt und damit günstige Werte für die Strömungsführung, den Volumenstrom und die Zerkleinerung von Stückgut erbringt.
Hierbei ist es weiter vorteilhaft, daß die auf dem Kegelmantel des Pumpenlaufrades liegenden Schneidmesser gebogen geformt sind. Diese Maßnahme trägt ebenfalls zu einem Drehimpuls auf die Strömung bei, wodurch die Saugwirkung des Pumpenlaufrades verstärkt wird und die um die Schneideinrichtung rotierende Strömung entstehen läßt.
Die angestrebte Rotationswirkung in der Strömung wird z.B. dadurch erzeugt, daß die Bogenform der Schneidmesser etwa dem Verlauf von Zähnen bei Spiralkegelrädem entspricht.
Um eine völlig gleichbleibende Schneidbewegung der Messer zu vermeiden, ist weiterhin vorgesehen, daß der Abstand am Umfang aufeinanderfolgender Schneidmesser ungleich groß ist.
Eine ungleiche Schneidabstandszeit, die in Takten wirkt, wird außerdem dadurch erzielt, indem jeweils zwei oder mehr aufeinanderfolgende Schneidmesser eine Gruppe bilden, die einen kleineren Abstand unter sich einhalten als der Abstand zur nächsten Gruppe beträgt.
Die Bildung einer für den Schneidvorgang geeigneten Führung für die Strömung kann ferner dadurch verbessert werden, daß bei einem nach unten ragenden Pumpenlaufrad und einer nach unten ragenden , feststehenden Gegenmesserhaube an dem Pumpengehäuse eine Schneidglocke mit Befestigungsflansch für eine Anschlußrohrleitung vorgesehen ist, die die feststehende Gegenmesserhaube umgibt und einen strömungsgünstigen Einlauf an der Gegenmesserhaube bildet.
In Weiterbildung ist der Befestigungsflansch Teil eines geschlossenen Rohrleitungssystems.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.
Es zeigen:
Fig. 1
einen axialen Querschnitt durch eine Pumpe mit Schneideinrichtung und
Fig. 2
eine Abwicklung einer Kegelmantelfläche mit feststehender Gegenmesserhaube und rotierenden, innen liegenden Gegenschneidmessern.
In einem Pumpengehäuse 1 ist im Innern 2a ein rotierendes Pumpenlaufrad 2 drehgelagert und abgedichtet geführt. Eine Schneideinrichtung 3 besteht aus am Pumpenlaufrad 2 befestigten Schneidmessern 4, deren Gegenschneidmesser 5 an einer feststehenden Gegenmesserhaube 6 gebildet sind.
Die Schneidmesser 4 und das Pumpenlaufrad 2 sind gemeinsam über eine Welle 7 angetrieben. Das Pumpenlaufrad 2 sowie die feststehende Gegenmesserhaube 6 bilden mit einem inneren Schneidspaltabstand einen hohl geformten, im Inneren 2a die Medienströmung führenden, nach außen in das Medium hineinragenden rotationsförmig symmetrischen Aufbau 8.
In der kegelförmigen Fläche 6a der feststehenden Gegenmesserhaube 6 sind Gegenschneidmesser 5 durch radial auf der Konusfläche 6a verlaufende Ausnehmungen 9 in der Wanddicke der kegelförmigen Gegenmesserhaube 6 gebildet und die Schneidmesser 4 sind am Pumpenlaufrad 2 unter einem Winkel 10 zur Drehrichtung 11 und mit zunehmendem Radialabstand 12 vom Zentrum 13 nach außen, in Drehrichtung 11 zurückbleibend geformt. Die Ausnehmungen 9 sind etwa rechteckförmig ausgeschnitten und verlaufen konisch zur Richtung der Mittellängsachse 14. Die Breite 15 und die Länge 16 der Ausnehmungen, sowie ihre äußere Form, sind auf die Größe des entstehenden Schneidgutes abgestimmt. Ebenso sind Breite 15, Länge 16 bzw. die Form der Ausnehmungen 9 auf die angestrebte Strömungsgeschwindigkeit abgestimmt.
Der Winkel 10 der Schneidmesser 4 am Pumpenlaufrad 2 beträgt gemessen zwischen einer Tangente 17 und der Schneidkante 9a einer Ausnehmung 9 etwa 18 bis 40°.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die auf dem Kegelmantel 2b des Pumpenlaufrades 2 liegenden Schneidmesser 4 gebogen geformt, d.h. sie weisen eine Bogenform 18 auf, die z.B. etwa dem Verlauf von Zähnen bei Spiralkegelzahnrädern entsprechen könnte. Der Abstand 19 am Umfang aufeinanderfolgender Schneidmesser 4 ist ersichtlich ungleich groß. Jeweils zwei oder mehr aufeinanderfolgende Schneidmesser 4 bilden eine Gruppe 20 und halten einen kleineren Abstand 19 unter sich ein als der Abstand 21 zur nächsten Gruppe 23 beträgt.
Bei einem nach unten ragenden Pumpenlaufrad 2 (Fig. 1) und einer nach unten ragenden, feststehenden Gegenmesserhaube 6 ist an dem Pumpengehäuse 1 eine Schneidglocke 24 mit Befestigungsflansch 25 für eine Anschlußrohrleitung 26 vorgesehen, die die feststehende Gegenmesserhaube 6 umgibt und damit einen strömungsgünstigen Einlauf 27 an der Gegenmesserhaube 6 bildet.
Der Befestigungsflansch 25 kann Teil eines geschlossenen Rohrleitungssystems (nicht dargestellt) sein.
Bezugszeichenliste:
1
Pumpengehäuse
2
Pumpenlaufrad
2a
Pumpenlaufrad-Inneres
2b
Kegelmantel
3
Schneideinrichtung
4
Schneidmesser
5
Gegenschneidmesser
6
Gegenmesserhaube
6a
kegelförmige Fläche
7
Welle
8
Aufbau
9
Ausnehmungen
9a
Schneidkante
10
Winkel
11
Drehrichtung
12
Radialabstand
13
Zentrum
14
Mittellängsachse
15
Breite
16
Länge
17
Tangente
18
Bogenform
19
Abstand
20
Gruppe
21
Abstand
22
--
23
nächste Gruppe
24
Schneidglocke
25
Befestigungsflansch
26
Anschlußrohrleitung
27
Einlauf

Claims (11)

  1. Pumpe mit einer Schneideinrichtung (3) zum Fördern eines Fördermediums, das durch Verunreinigungen, Dickstoffe u. dgl. belastet ist, mit einem in einem Pumpengehäuse (1) drehgelagerten und abgedichtet geführten, rotierenden Pumpenlaufrad (2), an dem ein oder mehrere Schneidmesser (4) der Schneideinrichtung (3) angeordnet sind, Schneidmesser (4) und Pumpenlaufrad (2) zusammen angetrieben sind und das Pumpenlaufrad (2) hohl geformten, im Inneren die Mediendas Pumpenlaufrad (2) einen hohl geformten, im Inneren die Medienströmung führenden, nach außen in das Medium hineinragenden rotationsförmig symmetrischen Aufbau (8) aufweist, an dem oder in dem die mitrotierenden Schneidmesser (4) angebracht sind,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß in einer kegelförmigen Fläche (6a) einer feststehenden kegelförmigen Gegenmesserhaube (6) liegende Gegenschneidmesser (5) durch radial auf der kegelförmigen Fläche (6a) verlaufende Ausnehmungen (9) in der Gegenmesserhaube (6) gebildet sind und daß die Schneidmesser (4) am Pumpenlaufrad (2) unter einem Winkel (10) zur Drehrichtung (11) und mit zunehmendem Radialabstand (12) vom Zentrum (13) nach außen , in Drehrichtung (11) zurückbleibend geformt sind.
  2. Pumpe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Ausnehmungen (9) etwa rechteckförmig sind und konisch zur Richtung der Mittellängsachse (14) der Pumpe verlaufen.
  3. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Breite (15) und Länge (16) der Ausnehmungen (9) auf die Größe des entstehenden Schneidgutes abgestimmt sind.
  4. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß Breite (15) und Länge (16) bzw. Form der Ausnehmungen (9) auf die angestrebte Strömungsgeschwindigkeit abgestimmt sind.
  5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Winkel (10) der Schneidmesser (4) am Pumpenlaufrad (2) gemessen an einer Tangente (17) und der Schneidkante (9a) einer Ausnehmung (9) etwa 18-40° beträgt.
  6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die auf dem Kegelmantel (2b) des Pumpenlaufrades (2) liegenden Schneidmesser (4) gebogen geformt sind.
  7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Bogenform (18) der Schneidmesser (4) etwa dem Verlauf von Zähnen bei Spiralkegelzahnrädern entspricht.
  8. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Abstand (19) am Umfang aufeinanderfolgender Schneidmesser (4) ungleich groß ist.
  9. Pumpe nach Anspruch 8,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß jeweils zwei oder mehr aufeinanderfolgende Schneidmesser (4) eine Gruppe (20) bilden, die einen kleineren Abstand (19) unter sich einhalten als der Abstand (21) zur nächsten Gruppe (23) beträgt.
  10. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß bei einem nach unten ragenden Pumpenlaufrad (2) und einer nach unten ragenden feststehenden Gegenmesserhaube (6) an dem Pumpengehäuse (1) eine Schneidglocke (24) mit Befestigungsflansch (25) für eine Anschlußrohrleitung (26) vorgesehen ist, die die feststehende Gegenmesserhaube (6) umgibt und einen strömungsgünstigen Einlauf (27) an der Gegenmesserhaube (6) bildet.
  11. Pumpe nach Anspruch 10,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß der Befestigungsflansch (25) Teil eines geschlossenen Rohrleitungssystems ist.
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