EP1716337B1 - Schneidwerk einer kreiselpumpe - Google Patents

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EP1716337B1
EP1716337B1 EP05700789A EP05700789A EP1716337B1 EP 1716337 B1 EP1716337 B1 EP 1716337B1 EP 05700789 A EP05700789 A EP 05700789A EP 05700789 A EP05700789 A EP 05700789A EP 1716337 B1 EP1716337 B1 EP 1716337B1
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cutting mechanism
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pump
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Manfred Zelder
Michael Müller
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Wilo AG
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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
    • 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 cutting unit of a centrifugal pump for liquids loaded with solids, wherein the cutting unit has a rotating cutting body with at least one flowed through by the liquid, forming a cutting edge and the cutting body facing with a side surface of a rotationally fixed counter surface, which also at least one of the Having liquid flowed through opening.
  • the object of the invention is to improve a cutting unit of a centrifugal pump so that at high cutting performance low wear occurs.
  • Such a cutting unit has a low wear, as the surfaces can slide past each other. This also ensures that the cutting unit and the pump will not clog and in particular elongated foreign body does not wrap around the cutting body and the impeller. For safe storage, such a cutting unit and thus provided centrifugal pump are easy to manufacture and assembly.
  • the cutting unit 1 of a centrifugal motor pump has a rotating cutting body 2, which is attached to the side of the pump impeller, which faces away from the electric motor.
  • the cutting body 2 is cup-shaped and its upper edge surrounds the bush-shaped inlet opening of the impeller.
  • the upper edge 3 preferably has an internal thread 4, or a press fit, with which it can be screwed or pressed onto the external thread or cylindrical receptacle of the impeller inlet opening.
  • the bottom of the cutting body 2 has three inlet openings 5 which are separated from one another by webs 6, on which radial cutting edges 7 are fastened, in particular formed.
  • the blades 7 thus form an angle of 120 degrees with each other.
  • the inlet openings 5 are formed at an angle to the direction of rotation and thus obliquely to the axis of rotation, so that the cutting body 2 acts as an "axial impeller".
  • the underside and thus the side facing away from the impeller of the cutting body 2 forms a convexly curved side surface 8, wherein the side surface is formed by a part of a spherical surface, so that the cutting body 2 in the region facing away from the impeller forms a spherical cap or dome.
  • the side surface 8 are the cutting edges of the blades 7, so that they are correspondingly curved.
  • the radius R of the side surface 8 is with his Side surface 8 facing away from the axis of the pump shaft at the level of the pump shaft bearing, which is adjacent to the pump impeller.
  • the rotatable body 10 shown in FIGS. 4 and 5 has five sector-shaped flow openings 12 which cooperate with their edges with the cutting edges 7.
  • the cross sections of the flow openings 12 are larger in the second embodiment on the side facing away from the impeller than on the side facing away from the impeller. As a result, a safe promotion puffy solids is guaranteed in particular of hygiene articles.
  • the rotationally fixed body 10 is provided centrally between the flow openings 12 with a suction cap 13, similar to a rotor cap (FIGS. 6 and 7), which prevents clogging of the cutting unit even before the cutting plane.
  • a suction cap 13 similar to a rotor cap (FIGS. 6 and 7)
  • solids, in particular textiles are fed to the throughflow openings, instead of lying in the center between the flow openings in front of the non-rotatable body.
  • the peripheral circular body 10 is mounted in an annular flange 11 which is fixed in the pump housing, in particular screwed.
  • Body 10 and flange 11 may also be made in one piece.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Road Repair (AREA)

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Schneidwerk einer Kreiselpumpe für mit Feststoffen belastete Flüssigkeiten, wobei das Schneidwerk einen rotierenden Schneidkörper mit mindestens einer von der Flüssigkeit durchströmten, eine Schneide bildende Öffnung aufweist und der Schneidkörper mit einer Seitenfläche einer drehfesten Gegenfläche zugewandt ist, die gleichfalls mindestens eine von der Flüssigkeit durchströmte Öffnung aufweist.
  • Es ist bekannt, das Laufrad einer Kreiselpumpe eingangsseitig mit einem Schneidwerk zu versehen, um in der geförderten Flüssigkeit enthaltene Feststoffe zu zerkleinern, so dass die Pumpe und nachfolgende Rohre und Vorrichtungen nicht verstopfen können (siehe z.B. Dokument DE-4438841-C1). Bei diesen Kreiselpumpen ist die Laufradwelle üblicherweise nur im Bereich des Antriebsmotors gelagert, so dass das Schneidwerk bei der Zerkleinerungsarbeit um das Wellenlager schwingt, das dem Pumpenlaufrad nahe ist. Zusätzlich wirkt beim Betrieb von Kreiselpumpen eine radiale Kraft auf das Laufrad, welche die Laufradwelle auf Wechselbiegung belastet. Hierdurch kommt es zumindest zwischen der äußeren Seitenfläche des rotierenden Schneidkörpers und der Gegenfläche des anliegenden, drehfesten Körpers als auch häufig an der Peripherie zu Reibungen und damit zu einem vorzeitigen Verschleiß. An der der Reibstelle in Umfangsrichtung gegenüber liegenden Seite entsteht gleichzeitig eine Spaltvergrößerung und damit die erhöhte Gefahr von Verstopfung durch nicht zerschnittene Feststoffe.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, ein Schneidwerk einer Kreiselpumpe so zu verbessern, dass bei hoher Schneidleistung ein geringer Verschleiß auftritt.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die der Gegenfläche zugewandte Seitenfläche des Schneidkörpers konvex und die Gegenfläche entsprechend konkav gewölbt sind.
  • Ein solches Schneidwerk weist einen geringen Verschleiß auf, da die Flächen aneinander vorbei gleiten können. Hierbei ist auch sichergestellt, dass das Schneidwerk und die Pumpe nicht verstopfen und insbesondere längliche Fremdkörper sich nicht um den Schneidkörper und das Laufrad wickeln. Bei sicherer Lagerung sind ein solches Schneidwerk und eine damit versehene Kreiselpumpe einfach in Herstellung und Montage.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.
  • Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
    • Fig. 1
    einen axialen Schnitt durch das Schneidwerk einer ersten Ausführung,
    Fig. 2
    eine Seitenansicht des rotierenden Schneidkörpers nach Fig. 1,
    Fig. 3
    eine perspektivische Ansicht des rotierenden Schneidkörpers in kleinerem Maßstab,
    Fig. 4
    eine Seitenansicht des drehfesten Körpers,
    Fig. 5
    eine perspektivische Ansicht des drehfesten Körpers in kleinerem Maßstab.
    Fig. 6
    einen axialen Schnitt durch das Schneidwerk einer zweiten Ausführung,
    Fig. 7
    eine Seitenansicht des rotierenden Schneidkörpers nach Fig. 6,
    Fig. 8
    eine perspektivische Ansicht des rotierenden Schneidkörpers nach Fig. 7,
    Fig. 9
    eine Seitenansicht des drehfesten Körpers der zweiten Ausführung,
    Fig. 10
    eine perspektivische Ansicht des drehfesten Körpers der zweiten Ausführung in kleinerem Maßstab.
  • Das Schneidwerk 1 einer Kreiselmotorpumpe weist einen rotierenden Schneidkörper 2 auf, der an der Seite des Pumpenlaufrades befestigt wird, die dem Elektromotor abgewandt ist. Der Schneidkörper 2 ist topfförmig ausgebildet und sein oberer Rand umgreift die buchsenförmige Eintrittsöffnung des Laufrades. Hierbei besitzt der obere Rand 3 vorzugsweise ein Innengewinde 4, oder eine Presspassung, mit dem es auf das Außengewinde oder zylindrische Aufnahme der Laufradeingangsöffnung aufschraubbar oder einpressbar ist.
  • Der Boden des Schneidkörpers 2 weist drei Eintrittsöffnungen 5 auf, die voneinander durch Stege 6 getrennt sind, an denen radiale Schneiden 7 befestigt, insbesondere angeformt sind. Die Schneiden 7 bilden damit miteinander Winkel von 120 Grad.
  • Die Eintrittsöffnungen 5 sind unter einem Winkel zur Drehrichtung und damit schräg zur Drehachse ausgebildet, so dass der Schneidkörper 2 als "axiales Laufrad" wirkt.
  • Die Unterseite und damit die dem Laufrad abgewandte Seite des Schneidkörpers 2 bildet eine konvex gewölbte Seitenfläche 8, wobei die Seitenfläche von einem Teil einer Kugelfläche gebildet wird, so dass der Schneidkörper 2 in dem dem Laufrad abgewandten Bereich eine Kugelkappe bzw. Kalotte bildet. In der Seitenfläche 8 liegen die Schneidkanten der Schneiden 7, so dass diese entsprechend gewölbt sind. Der Radius R der Seitenfläche 8 liegt mit seinem der Seitenfläche 8 abgewandten Ende auf der Achse der Pumpenwelle in Höhe des Pumpenwellenlagers, das dem Pumpenlaufrad benachbart ist.
  • Der in den Fig. 4 und 5 dargestellte drehfeste Körper 10 weist fünf sektorförmige Durchflussöffnungen 12 auf, die mit ihren Kanten mit den Schneiden 7 zusammenarbeiten. Die Querschnitte der Durchflussöffnungen 12 sind in der zweiten Ausführung auf der dem Laufrad abgewandten Seite größer als auf der dem Laufrad abgewandten Seite. Hierdurch wird eine sichere Förderung bauschiger Feststoffe insbesondere von Hygieneartikeln gewährleistet.
  • An der Seitenfläche 8 liegt eine Gegenfläche 9 eines drehfesten Körpers 10 an, wobei der Körper 10 eine konkave Ausnehmung bildet, die entsprechend der Seitenfläche 8 geformt ist und damit denselben Radius R besitzt, wenn ein üblicherweise geringfügiger Abstand zwischen den Flächen 8 und 9 vernachlässigt wird.
  • In der zweiten Ausführung ist der drehfeste Körper 10 mittig zwischen den Durchflussöffnungen 12 mit einer einer Rotorkappe ähnlichen, zur Saugseite vorstehenden Ansaugspitze 13 versehen (Fig. 6 und 7), die ein Verstopfen des Schneidwerks bereits vor der Schneidebene verhindert. Durch die Ansaugspitze werden Feststoffe insbesondere Textilien den Durchflussöffnungen zugeführt, anstatt sich im Zentrum zwischen den Durchflussöffnungen vor dem drehfesten Körper zu legen.
  • Der am Rand kreisrunde Körper 10 ist in einem ringförmigen Flansch 11 befestigt, der im Pumpengehäuse befestigt, insbesondere angeschraubt wird. Körper 10 und Flansch 11 können aber auch einteilig ausgeführt sein.

Claims (12)

  1. Schneidwerk (1) einer Kreiselpumpe für mit Feststoffen belastete Flüssigkeiten, wobei das Schneidwerk einen rotierenden Schneidkörper (2) mit mindestens einer von der Flüssigkeit durchströmten, eine Schneide bildende Öffnung (5) aufweist und der Schneidkörper mit einer Seitenfläche (8) einer drehfesten Gegenfläche (9) zugewandt ist, die gleichfalls mindestens eine von der Flüssigkeit durchströmte Öffnung (12) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die der Gegenfläche (9) zugewandte Seitenfläche (8) des Schneidkörpers (2) konvex und die Gegenfläche (9) entsprechend konkav gewölbt sind.
  2. Schneidwerk nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, dass die Wölbung des Schneidkörpers (2) eine Kugelkappe (Kalotte) bildet.
  3. Schneidwerk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende des Radius (R) der Kugelkappe auf der Achse der Pumpenwelle in Höhe des Wellenlagers liegt, das dem Pumpenlaufrad nahe ist.
  4. Schneidwerk nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierende Schneidkörper (2) mit seiner der Gegenfläche (9) abgewandten Seite am Pumpenlaufrad befestigbar ist.
  5. Schneidwerk nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenfläche (9) von einem feststehenden Körper (10) gebildet ist, der im oder am Pumpengehäuse befestigbar oder vom Pumpengehäuse gebildet ist.
  6. Schneidwerk nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Durchflussöffnungen (12) in Fließrichtung verjüngen und damit nach außen hin erweitert sind.
  7. Schneidwerk nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der feststehende Körper (10) in einem ringförmigen Flansch (11) einliegt, der im oder am Pumpengehäuse befestigbar ist.
  8. Schneidwerk nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierende Schneidkörper (2) zwei bis vier, vorzugsweise drei sektorförmige Öffnungen (5) aufweist.
  9. Schneidwerk nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der feststehende Körper (10) vier bis sechs, vorzugsweise fünf sektorförmige Öffnungen (12) aufweist.
  10. Schneidwerk nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneiden (7) von den insbesondere radialen Stegen (6) zwischen den Öffnungen (5) des Schneidkörpers (2) gebildet oder getragen sind.
  11. Schneidwerk nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es eine zur Ausgangsseite hin vorstehende Ansaugspitze (13) zwischen den sektorförmigen Öffnungen (12) des feststehenden Körpers aufweist.
  12. Schneidwerk nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der rotierende Schneidkörper (2) durch die Ausbildung der Eintrittsöffnungen 5 unter einem Winkel zur Drehrichtung als weiteres axiales Laufrad wirkt.
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