EP2446146A1 - Umwälzsystem für lebensmittelverträgliche flüssigkeiten - Google Patents

Umwälzsystem für lebensmittelverträgliche flüssigkeiten

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EP2446146A1
EP2446146A1 EP10724732A EP10724732A EP2446146A1 EP 2446146 A1 EP2446146 A1 EP 2446146A1 EP 10724732 A EP10724732 A EP 10724732A EP 10724732 A EP10724732 A EP 10724732A EP 2446146 A1 EP2446146 A1 EP 2446146A1
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EP
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pump
pump chamber
line
food
air
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Christoph Umbach
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Schroeder Maschinenbau GmbH and Co KG
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Schroeder Maschinenbau GmbH and Co KG
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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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D9/00—Priming; Preventing vapour lock
    • F04D9/001—Preventing vapour lock
    • F04D9/002—Preventing vapour lock by means in the very pump
    • F04D9/003—Preventing vapour lock by means in the very pump separating and removing the vapour
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D9/00—Priming; Preventing vapour lock
    • F04D9/04—Priming; Preventing vapour lock using priming pumps; using booster pumps to prevent vapour-lock
    • F04D9/06—Priming; Preventing vapour lock using priming pumps; using booster pumps to prevent vapour-lock of jet type

Definitions

  • the invention relates to a circulation system for food-compatible liquids, with a centrifugal pump having an opening into a pump chamber intake manifold and arranged in the pump chamber radial impeller.
  • centrifugal pumps are used, for example, to circulate pickle beans in a pickling machine, with which the brine is injected by means of hollow needles into the product to be poked.
  • the brine which emerges from the needles just before piercing the needles into the product or shortly after retracting the needles from the product, is collected in the pickling machine and sent to a collecting container, from which it is sucked in with the aid of the centrifugal pump and then back to the Pökelmaschine is returned.
  • the object of the invention is to provide a centrifugal pump whose capacity can be maintained stable.
  • This object is achieved in that a vent line is guided from the side facing away from the intake manifold side of the pump chamber to the outside.
  • the drop in flow rate is due to the fact that the liquid, such as the pickle bricks, as it circulates in the recirculation system gradually accumulates in air. Due to the centrifugal forces occurring in the pump chamber, the entrained in the sucked brine air is separated from the liquid, so that forms an air cushion in the central region of the pump chamber, which obstructs the suction of additional liquid. In the pump according to the invention allows the vent line to reduce this air cushion, so that the capacity of the pump remains stable.
  • the air cushion is formed in the entire region of the pump chamber close to the axis, not only on the side facing the intake manifold, but also also facing away from the intake rear of the radial impeller.
  • the vent line can be arranged so that their mouth has only a small radial distance from the axis of rotation of the impeller, so that the volume of the air cushion can be reliably limited to a relatively small, uncritical value, without that on the front the impeller flow is disturbed liquid. In this way, a stable pump operation can be maintained even with heavily loaded with air liquids.
  • the pressure line leading from the outlet of the pump to the consumer, so for example to the curing machine a branch line, which leads back directly into the reservoir, and in this branch line, a jet pump is arranged, which generates a suction with the the air is actively extracted via the ventilation duct.
  • this jet pump creates a bypass which slightly reduces the effective circulation capacity of the centrifugal pump, the proportion of liquid flowing through this bypass can be kept very low, so that the power loss is negligible, but nevertheless the formation of the air cushion in the pump chamber can be effectively prevented ,
  • the single drawing figure shows a schematic sketch of a recirculation system for Pökellake with a partially sectioned centrifugal pump.
  • the circulation system shown in the drawing comprises a collecting container 10 for Pökellake, a centrifugal pump 12 and a schematically illustrated Pökelmaschine 14.
  • the Pökelmaschine 14 is formed as an injector which has in a known manner an oscillating up and down movable needle carrier, which is equipped with hollow Pökelnadeln which pierce the pickle material fed on a conveyor and inject pickle beans into the pickle stock.
  • the brine, which is sprayed, is collected by a collection system 16 and returned to the collection container 10.
  • the centrifugal pump 12 has an intake manifold 18, which is connected via a suction line 20 to the near-bottom region of the collecting container 10, so that brine can be sucked in via a filter 22.
  • the intake manifold 18 terminates in a pump chamber 24 which is surrounded by a volute 26 and receives a radial impeller 28.
  • the impeller 28 is mounted on a shaft 30 which is coaxial with the intake manifold 18 and driven by a motor 32 so that the Sucked in via the suction port 18 and conveyed by centrifugal forces into the volute 26 and from there into a pressure line 34 which is connected to the salting machine 14 to supply the brine under pressure to the pickling needles.
  • the centrifugal pump 12 is mounted in a horizontal construction, ie, its shaft 30 is oriented horizontally.
  • the radial impeller 28 is fitted on the front, the intake manifold 18 side facing with wings that fill the cross section of a front portion of the pump chamber 24 almost completely.
  • the liquid sucked in via the suction line 20 has a high proportion of air or, more generally, a high proportion of gas
  • separation of air and liquid occurs due to the centrifugal forces acting in the pump chamber 24, and in the pump chamber forms in the region close to the axis, that is in the area around the shaft 30, an air cushion which, when it reaches a certain size, obstructs fluid transport to the volute 26.
  • the air is forced radially outward on the front side of the radial impeller 28 by the rotating vanes of this impeller and by the liquid transported to the outside, the radial pressure gradient prevailing in the pump chamber causes the air not to be removed via the volute 26, but is forced back into the radially inner region of the pump chamber. This happens not only on the front of the pump chamber, but also on the rear side, which is turned away from the intake manifold 18.
  • the degradation of the air cushion is further improved in that the air is actively sucked through the vent line 36.
  • a branch line 38 with a relatively small cross-section is connected to the pressure line 34, which returns via a jet pump 40 in the upper region of the collecting container 10.
  • the development line 36 is connected to the suction port of the jet pump 40, so that the air is actively sucked out of the pump chamber 24 according to the jet pump principle.
  • the outlet of the jet pump 40 is connected above the liquid level 42 to the collecting container 10.
  • the conveyed through the branch line 38 liquid therefore flows back into the liquid reservoir, while the entrained air remains in the air volume above the liquid level 42 and can be discharged upwards to the atmosphere.
  • an unillustrated axial impeller a so-called inducer
  • an unillustrated axial impeller a so-called inducer
  • the shaft 30 may be mounted on the shaft 30 within the intake manifold 18, serving primarily to prevent the formation of cavitations in the liquid.

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

Umwälzsystem für lebensmittelverträgliche Flüssigkeiten, mit einer Kreiselpumpe (12), die einen in eine Pumpenkammer (24) mündenden Ansaugstutzen (18) und ein in der Pumpenkammer angeordnetes Radiallaufrad (28) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entlüftungsleitung (36) von der von dem Ansaugstutzen (18) abgewandten Seite der Pumpenkammer (24) nach außen geführt ist.

Description

Umwälzsvstem für lebensmittelverträgliche Flüssigkeiten
Die Erfindung betrifft ein Umwälzsystem für lebensmittelverträgliche Flüssigkeiten, mit einer Kreiselpumpe, die einen in eine Pumpenkammer mündenden Ansaugstutzen und ein in der Pumpenkammer angeordnetes Radiallaufrad aufweist.
Solche Kreiselpumpen dienen beispielsweise zum Umwälzen von Pökellake in einer Pökelmaschine, mit der die Lake mittels Hohlnadeln in das zu pökelnde Produkt injiziert wird. Die Lake, die kurz vor dem Einstechen der Nadeln in das Produkt oder kurz nach dem Zurückziehen der Nadeln aus dem Produkt aus den Nadeln austritt, wird in der Pökelmaschine aufgefangen und in einen Sammelbehälter geleitet, aus dem sie mit Hilfe der Kreiselpumpe angesaugt und wieder zur Pökelmaschine zurückgeleitet wird.
Bei herkömmlichen Kreiselpumpen dieser Art tritt häufig nach einer gewissen Betriebsdauer ein Abfall der Förderleistung der Pumpe auf.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kreiselpumpe zu schaffen, deren Förderleistung sich stabil aufrechterhalten lässt.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Entlüftungsleitung von der von dem Ansaugstutzen abgewandten Seite der Pumpenkammer nach außen geführt ist.
Es wurde erkannt, dass bei herkömmlichen Kreiselpumpen der Abfall der Förderleistung darauf zurückzuführen ist, dass sich die Flüssigkeit, also beispielsweise die Pökellake, während sie in dem Umwälzsystem umgewälzt wird, nach und nach mit Luft anreichert. Aufgrund der in der Pumpenkammer auftretenden Fliehkräfte wird die in der angesaugten Lake mitgeführte Luft von der Flüssigkeit separiert, so dass sich im zentralen Bereich der Pumpenkammer ein Luftpolster bildet, das das Ansaugen von weiterer Flüssigkeit behindert. Bei der erfindungsgemäßen Pumpe erlaubt es die Lüftungsleitung, dieses Luftpolster abzubauen, so dass die Förderleistung der Pumpe stabil bleibt. Wie sich gesagt hat, bildet sich das Luftpolster im gesamten achsnahen Bereich der Pumpenkammer aus, nicht nur auf der dem Ansaugstutzen zugewandten Seite, sondern auch der vom Ansaugstutzen abgewandten Rückseite des Radiallaufrades. Auf dieser Rückseite des Radiallaufrades lässt sich die Entlüftungsleitung so anordnen dass ihre Mündung nur einen geringen radialen Abstand zur Drehachse des Laufrades aufweist, so dass das Volumen des Luftpolsters zuverlässig auf einen relativ kleinen, unkritischen Wert begrenzt werden kann, ohne dass die vornehmlich auf der Vorderseite des Laufrades stattfindende Strömung der Flüssigkeit gestört wird. Auf diese Weise lässt sich auch bei stark mit Luft belasteten Flüssigkeiten ein stabiler Pumpenbetrieb aufrechterhalten.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
In einer besonders vorteilhafte Ausführungsform weist die Druckleitung, die vom Auslas der Pumpe zum Verbraucher, also beispielsweise zur Pökelmaschine führt, eine Zweigleitung auf, die direkt in den Sammelbehälter zurückführt, und in dieser Zweigleitung ist eine Strahlpumpe angeordnet, die einen Sog erzeugt, mit der die Luft aktiv über die Lüftungsleitung abgesaugt wird. Zwar schafft diese Strahlpumpe einen Bypass, der die effektive Umwälzleistung der Kreiselpumpe geringfügig verringert, doch lässt sich der Anteil der durch diesen Bypass strömenden Flüssigkeit sehr gering halten, so dass der Leistungsverlust vernachlässigbar ist aber dennoch die Ausbildung des Luftpolsters in der Pumpenkammer wirksam verhindert werden kann.
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert.
Die einzige Zeichnungsfigur zeigt eine schematische Skizze eines Umwälzsystems für Pökellake mit einer teilweise im Schnitt dargestellten Kreiselpumpe.
Das in der Zeichnung dargestellte Umwälzsystem umfasst einen Sammelbehälter 10 für Pökellake, eine Kreiselpumpe 12 und eine schematisch dargestellte Pökelmaschine 14. Die Pökelmaschine 14 ist als Injektor ausgebildet, der in bekannter Weise einen oszillierend auf und ab beweglichen Nadelträger aufweist, der mit hohlen Pökelnadeln bestückt ist, die in das auf einem Förderer zugeführte Pökelgut einstechen und Pökellake in das Pökelgut injizieren. Die Lake, die dabei verspritzt wird, wird von einem Auffangsystem 16 aufgefangen und in den Sammelbehälter 10 zurückgeleitet. Die Kreiselpumpe 12 weist einen Ansaugstutzen 18 auf, der über eine Saugleitung 20 mit dem bodennahen Bereich des Sammelbehälters 10 verbunden ist, so dass Pökellake über einen Filter 22 angesaugt werden kann. Der Ansaugstutzen 18 mündet in eine Pumpenkammer 24, die von einem Spiralgehäuse 26 umgeben ist und ein Radiallaufrad 28 aufnimmt, Das Radiallaufrad 28 ist auf einer Welle 30 montiert, die koaxial zu dem Ansaugstutzen 18 verläuft und durch einen Motor 32 angetrieben wird, so dass die Lake über den Ansaugstutzen 18 angesaugt und durch Zentrifugalkräfte in das Spiralgehäuse 26 und von dort in eine Druckleitung 34 gefördert wird, die mit der Pökelmaschine 14 verbunden ist, um die Lake unter Druck zu den Pökelnadeln zuzuführen. Im gezeigten Beispiel ist die Kreiselpumpe 12 in liegender Bauweise montiert, d.h., ihre Welle 30 ist waagerecht orientiert.
Das Radiallaufrad 28 ist auf der vorderen, dem Ansaugstutzen 18 zugewandten Seite mit Flügeln bestückt, die den Querschnitt eines vorderen Teils der Pumpenkammer 24 nahezu vollständig ausfüllen.
Wenn die über die Saugleitung 20 angesaugte Flüssigkeit einen hohen Luftanteil oder, allgemeiner, einen hohen Gasanteil aufweist, so kommt es aufgrund der in der Pumpenkammer 24 wirkenden Fliehkräfte zu einer Trennung von Luft und Flüssigkeit, und in der Pumpenkammer bildet sich im achsnahen Bereich, also in dem Bereich um die Welle 30 herum, ein Luftpolster, das, wenn es eine bestimmte Größe erreicht, den Flüssigkeitstransport zum Spiralgehäuse 26 behindert. Zwar wird auf der Vorderseite des Radiallaufrades 28 durch die rotierenden Flügel dieses Laufrades und durch die nach außen transportierte Flüssigkeit auch die Luft radial nach außen gedrängt, doch bewirkt das in der Pumpenkammer herrschende radiale Druckgefälle, dass die Luft nicht über das Spiralgehäuse 26 abgeführt wird, sondern in den radial inneren Bereich der Pumpenkammer zurückgedrängt wird. Dies geschieht nicht nur auf der Vorderseite der Pumpenkammer, sondern auch auf deren Rückseite, die vom Ansaugstutzen 18 abgekehrt ist.
Auf dieser Rückseite der Pumpenkammer 24 ist nun in einer nahe der Welle 30 gelegenen Position eine Entlüftungsleitung 36 angeschlossen, über welche die Luft abgeführt wird. Auf diese Weise wird auch das auf der Vorderseite des Radiallaufrades entstehen- de Luftpolster stets wieder abgebaut, so dass seine Größe stets auf einen Wert begrenzt bleibt, bei dem die Förderleistung der Pumpe noch nicht beeinträchtigt wird.
Im gezeigten Beispiel wird der Abbau des Luftpolsters dadurch weiter verbessert, dass die Luft über die Entlüftungsleitung 36 aktiv abgesaugt wird. Zu diesem Zweck ist an die Druckleitung 34 eine Zweigleitung 38 mit verhältnismäßig kleinem Querschnitt angeschlossen, die über eine Strahlpumpe 40 in den oberen Bereich des Sammelbehälters 10 zurückführt. Die Entwicklungsleitung 36 ist an den Sauganschluß der Strahlpumpe 40 angeschlossen, so dass die Luft nach dem Strahlpumpenprinzip aktiv aus der Pumpenkammer 24 abgesaugt wird.
Im gezeigten Beispiel ist der Auslas der Strahlpumpe 40 oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 42 an den Sammelbehälter 10 angeschlossen. Die durch die Zweigleitung 38 geförderte Flüssigkeit strömt daher in das Flüssigkeitsreservoir zurück, während die mitgeführte Luft im Luftvolumen oberhalb des Flüssigkeitsspiegels 42 verbleibt und nach oben an die Atmosphäre abgegeben werden kann.
In einer modifizierten Ausführungsform kann auf der Welle 30 innerhalb des Ansaugstutzens 18 ein nicht gezeigtes Axiallaufrad, ein sogenannter Inducer, montiert sein, der in erster Linie dazu dient, die Entstehung von Kavitationen in der Flüssigkeit zu vermeiden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE
1. Umwälzsystem für lebensmittelverträgliche Flüssigkeiten, mit einer Kreiselpumpe (12), die einen in eine Pumpenkammer (24) mündenden Ansaugstutzen (18) und ein in der Pumpenkammer angeordnetes Radiallaufrad (28) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entlüftungsleitung (36) von der von dem Ansaugstutzen (18) abgewandten Seite der Pumpenkammer (24) nach außen geführt ist.
2. Umwälzsystem nach Anspruch 1, mit einem Sammelbehälter (10), der über eine Saugleitung (20) mit dem Ansaugstutzen (18) der Kreiselpumpe (12) verbunden ist, einer vom Ausgang der Kreiselpumpe (12) ausgehenden Druckleitung (34), und einer von der Druckleitung abzweigenden Zweigleitung (38), die über eine Strahlpumpe (40) zum Sammelbehälter (10) zurückführt, wobei die Entlüftungsleitung (36) an einen Sauganschluß der Strahlpumpe (40) angeschlossen ist.
3. Pökelanlage zum Pökeln von Lebensmitteln, mit einem Umwälzsystem nach Anspruch 1 oder 2 für Pökellake.
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