EP2497956A1

EP2497956A1 - Freistrompumpe

Info

Publication number: EP2497956A1
Application number: EP11157262A
Authority: EP
Inventors: Jean-Nicolas Favre; Hagen Renger; Michel Grimm
Original assignee: EGGER PUMPS Tech AG
Current assignee: EGGER PUMPS Tech AG
Priority date: 2011-03-08
Filing date: 2011-03-08
Publication date: 2012-09-12
Also published as: BR112013022590A2; CA2828911C; CA2828911A1; JP2014507600A; US9605678B2; JP5993383B2; BR112013022590B1; US20140003929A1; WO2012119877A3; PL2683945T3; EP2683945B1; MX2013009982A; CN103477083A; WO2012119877A2; DK2683945T3; EP2683945A2; ES2557563T3; CN103477083B

Abstract

Die Freistrompumpe weist ein Laufrad (11, 22, 33) mit einem Laufradboden auf, der durch die Stirnseite (14, 24) eines im Zentrum des Laufrads (11, 22, 33) auskragenden Nabenkörpers (12, 23) und einer tiefer liegenden Tellerfläche (18, 28) gebildet ist, die mit ihrer Maximaltiefe in den Aussenumfang des Laufrads mündet. Die Tellerfläche (18, 28) ist mit Schaufeln (19, 29, 34) bestückt, deren offene Schaufelstirnseiten (20, 30, 35) an ihrem inneren Ende an den Nabenkörper (12, 23) angrenzen und sich von dort bis zum Aussenumfang des Laufrads (11, 22, 33) erstrecken. Zur Vermeidung von Materialanballungen vor dem Laufrad (11, 22, 33) wird vorgeschlagen, dass der Laufradboden zumindest im Bereich des inneren Drittels seines Radius in Bezug auf das innere Ende der Schaufelstirnseiten (20, 30, 35) um nicht mehr als ein Sechstel tiefer liegt als der Höhenunterschied (H) zwischen dem inneren Ende der Schaufelstirnseiten (20, 30, 35) und der Maximaltiefe der Tellerfläche (18, 28).

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Freistrompumpe mit einem Laufrad, das von einem Einlauf derart beabstandet ist, dass ein freier Durchgang für in der Förderflüssigkeit enthaltene Festkörper zwischen dem Einlauf und dem Laufradaustritt vorhanden ist, und dessen Laufradboden durch die Stirnseite eines im Zentrum des Laufrads auskragenden Nabenkörpers und eine tiefer liegende Tellerfläche gebildet ist, die mit ihrer Maximaltiefe in den Aussenumfang des Laufrads mündet und mit Schaufeln bestückt ist, deren offene Schaufelstirnseiten an ihrem inneren Ende an den Nabenkörper angrenzen und sich von dort bis zum Aussenumfang des Laufrads erstrecken.
Derartige Freistrompumpen, wie sie aus der EP 0 081 456 A1 der gleichen Anmelderin bekannt sind, werden häufig in Abwässern eingesetzt, die insbesondere mit Feststoffen verunreinigt sind. Der Abstand zwischen dem Laufrad und dem Pumpeneinlauf ist dabei so gewählt, dass ein freier Strömungsraum zwischen dem Einlauf und dem Laufradaustritt als Durchgang für eine am grössten förderbare Kugel mit vorbestimmtem Kugeldurchmesser gebildet ist, um einer Verstopfungsgefahr durch die festen Bestandteile in der Förderflüssigkeit entgegenzuwirken.
In der Praxis hat sich allerdings häufig gezeigt, dass insbesondere aus Fasern oder Garnen bestehende Gewebe oder Gestricke oder andersartige Feststoffe aus flächigem und flexiblem Material eine Tendenz aufweisen, sich an der Laufradoberfläche festzusetzen, ohne dass ein störungsfreier Durchtritt durch den hierfür vorgesehenen schaufelfreien Raum stattfinden kann. Insbesondere wurde eine kürzerfristige oder auch unbegrenzt andaurende Festsetzung derartiger Materialien im Zentralbereich des Laufrades beobachtet. Diese Materialanballung vor der Laufradoberfläche bringt eine unerwünschte Verringerung der Förderhöhe und des Wirkungsgrads mit sich oder führt zuerst zu einer Reduktion des Durchflusses und schlussendlich zu einer vollständigen Verstopfung der Pumpe.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Freistrompumpe der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass die Ansammlung flächiger Materialen vor der Rotationsfläche des Laufrades vermieden wird, damit eine störungsfreie Pumpenförderung stattfinden kann.
Diese Aufgabe wird durch die Freistrompumpe gemäss
Patentanspruch 1 gelöst. Die abhängigen Patentansprüche geben bevorzugte Ausführungsformen an.
Erfindungsgemäss wird also eine Freistrompumpe vorgeschlagen, bei welcher der Boden des Laufrads zumindest im Bereich des inneren Drittels seines Radius in Bezug auf das innere Ende der Schaufelstirnseiten um nicht mehr als ein Sechstel tiefer liegt als der Höhenunterschied zwischen dem inneren Ende der Schaufelstirnseiten und der Maximaltiefe der Tellerfläche.
Überraschenderweise wurde im Rahmen der vorliegenden Erfindung nämlich festgestellt, dass durch eine somit bewirkte Verringerung der Ansaugwirkung im Zentralbereich des Laufrads und eine daraus resultierende Aufweitung des Strömungsweges um diesen Zentralbereich herum die eingangs beschriebene Materialanballung von flächigen Materialien über die gesamte Laufradoberfläche hinweg deutlich verringert werden kann oder auch vollständig vermieden werden kann.
Der konstruktive Aufbau des Laufrads ist vorzugsweise derart optimiert, dass eine Verminderung des Pumpenwirkungsgrades möglichst gering gehalten werden kann, um den verstopfungsfreien Einsatz der Freistrompumpe für eine Vielzahl von Anwendungen zu ermöglichen. Erfindungsgemäss hat sich hierfür als wesentlich herausgestellt, dass die Tellerfläche mit ihrer Maximaltiefe in den Aussenumfang des Laufrads mündet. Dadurch kann der zum Herstellen der Nutzströmung erforderliche Druckaufbau und die Beschleunigung des Wirbels im Strömungsraum recht hoch gehalten werden und somit eine verhältnismässig grosse Förderhöhe während eines verstopfungsfreien Betriebs der Freistrompumpe erzielt werden.
Um die Materialanballung von flächigen und flexiblen Materialien im Eintrittsbereich der Schaufelkanäle weiter zu vermindern, wird vorgeschlagen, dass der Laufradboden vorzugsweise zumindest im Bereich der inneren Hälfte seines Radius in Bezug auf das innere Ende der Schaufelstirnseiten um nicht mehr als zwei Drittel tiefer liegt als der Höhenunterschied zwischen dem inneren Ende der Schaufelstirnseiten und der Maximaltiefe der Tellerfläche. Höchst bevorzugt ist aus diesem Grund der Laufradboden in diesem Bereich um nicht mehr als die Hälfte dieses Höhenunterschieds von dem inneren Ende der Schaufelstirnseiten abgesenkt.
Zur Beibehaltung eines recht hohen Pumpenwirkungsgrads beträgt die Höhendifferenz der Tellerfläche im mittleren Radialdrittel des Laufrads vorzugsweise mehr als die Hälfte, weiter bevorzugt mehr als zwei Drittel, des Höhenunterschieds zwischen dem inneren Ende der Schaufelstirnseiten und der Maximaltiefe der Tellerfläche.
Eine wirkungsvolle Durchströmung des Laufrads kann dadurch erreicht werden, dass die Tellerfläche in Richtung des Aussenumfangs des Laufrads einen kontinuierlich abfallenden Flächenabschnitt aufweist, der sich über mindestens ein Drittel, vorzugsweise über mindestens die Hälfte, des Radius des Laufrads erstreckt. Weiter bevorzugt erstreckt sich der kontinuierlich abfallende Flächenabschnitt über mindestens zwei Drittel des Radius des Laufrads. Durch eine solche Laufradgeometrie lässt sich ein für viele Anwendungen ausreichend hoher Pumpenwirkungsgrad und die Vermeidung einer unerwünschten Ansammlung flächiger Materialien vor der Laufradoberfläche vorteilhaft kombinieren. In zweckmässiger Ausgestaltung der Erfindung mündet der kontinuierlich abfallende Flächenabschnitt dabei in den Aussenumfang des Laufrads.
Alternativ kann die Tellerfläche einen im Wesentlichen flachen Flächenabschnitt aufweisen, der sich höchstens über die äusseren zwei Drittel, vorzugsweise höchstens über die äussere Hälfte, des Radius des Laufrads erstreckt. Dabei kann beispielsweise die flache Tellerfläche entlang eines abrupten Höhenanstiegs direkt an die Stirnseite des Nabenkörpers angeschlossen sein. Beispielsweise kann die Tellerfläche im mittleren Radialdrittel des Laufrads einen im Wesentlichen stufenförmigen Höhenabfall aufweisen.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemässen Laufrads kann darin bestehen, dass die Tellerfläche entlang eines konvex gekrümmten
Flächenabschnitts an die Stirnseite des Nabenkörpers im Wesentlichen stetig anschliesst. Die konvexe Krümmung kann zur Vermeidung einer Anhaftung flächiger Materialien in dem Laufradseintrittsbereich beitragen. Ferner kann zu diesem Zweck beitragen, dass die offenen Schaufelstirnseiten im Wesentlichen im Bereich der Stirnseite des Nabenkörpers an diesen angrenzen. Weiterhin kann diesbezüglich vorteilhaft sein, dass die Stirnseite des Nabenkörpers im Wesentlichen flach ausgebildet ist. Allerdings sind auch steiler verlaufende stirnseitige Oberflächen denkbar.
Zum Erreichen einer optimalen HQ-Kennlinie, durch welche die funktionale Abhängigkeit der Förderhöhe über den Förderstrom gekennzeichnet ist, kann ferner ein gebogener Verlauf der Schaufelstirnseiten hin zum Aussenumfang des Laufrads vorteilhaft sein.
Eine weitere zweckmässige Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Höhe zumindest zweier Schaufeln zum Aussenumfang des Laufrads hin zunimmt. Dies kann zur Erhöhung des Pumpenwirkungsgrads beitragen, da auf diese Weise eine erhöhte Krafteinwirkung auf die in radialer Richtung aus dem Laufrad austretende Förderflüssigkeit bereitgestellt wird.
Nachfolgend ist die Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die Zeichungen näher erläutert, anhand welchen sich weitere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung ergeben. Die Figuren, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination, die der Fachmann auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen wird. Dabei zeigen:

Fig. 1:: einen Meridianschnitt durch eine Freistrompumpe gemäss einer ersten Ausführungsform;
Fig. 2:: eine Frontansicht auf das Laufrad gemäss II der in Fig. 1 gezeigten Freistrompumpe;
Fig. 3:: einen Querschnitt durch das Laufrad gemäss III der in Fig. 1 gezeigten Freistrompumpe;
Fig. 4:: einen Meridianschnitt durch eine Freistrompumpe gemäss einer zweiten Ausführungsform;
Fig. 5:: eine Frontansicht auf das Laufrad gemäss V der in Fig. 4 gezeigten Freistrompumpe;
Fig. 6:: einen Querschnitt durch das Laufrad gemäss VI der in Fig. 4 gezeigten Freistrompumpe;
Fig. 7:: einen Meridianschnitt durch eine Freistrompumpe gemäss einer dritten Ausführungsform;
Fig. 8:: eine Frontansicht auf das Laufrad gemäss VIII der in Fig. 7 gezeigten Freistrompumpe; und
Fig. 9:: einen Querschnitt durch das Laufrad gemäss IX der in Fig. 7 gezeigten Freistrompumpe.

Eine in Fig. 1 gezeigte Freistrompumpe 1 weist ein Pumpengehäuse 2 auf, welches eine vordere Einlassöffnung 3 und eine seitlich liegende Auslassöffnung 4 besitzt. Von dem Pumpengehäuse 2 ist eine Laufradkammer 6 umschlossen.
In der Laufradkammer 6 ist ein Laufrad 11 in einem solchen Abstand zur Einlassöffnung 3 angeordnet, dass dadurch ein freier Durchgang 7 für in der Förderflüssigkeit enthaltene Festkörper hin zur Auslassöffnung 4 vorhanden ist. Das Laufrad 11 umfasst einen Nabenkörper 12, in welchem eine Welle 8 befestigt ist. Die Welle 8 erstreckt sich entlang der Längsachse 5 in den hinteren Teil des Pumpengehäuses 2, wo sie mit einem nicht dargestellten Antrieb verbunden ist.
Der Nabenkörper 12 umfasst eine Frontscheibe 25, durch deren freie Oberfläche 24 der Zentralabschnitt der Stirnseite 14 des Nabenkörpers 12 gebildet ist. Die Oberfläche 24 der Frontscheibe 25 ist im Wesentlichen flach ausgebildet. Die Frontscheibe 25 weist eine zentrale Bohrung zur Aufnahme einer Schraube 9 und eine sanfte Abrundung entlang ihrem äusseren Rand auf, an welchen sich ein radial aussenliegender stirnseitiger Oberflächenabschnitt 13 des Nabenkörpers 12 anschliesst, der ebenfalls flach ist. Insgesamt ist die Stirnseite 14 des Nabenkörpers 12 also im Wesentlichen flach ausgebildet und erstreckt sich über etwas mehr als ein Drittel des Gesamtradius des Laufrads 11.
Um die Stirnseite 14 des Nabenkörpers 12 herum grenzt stufenförmig abrupt die Aussenwandung 15 des Nabenkörpers 12 an. Der angrenzende Oberflächenbereich 15 verläuft über die Hälfte der Laufradtiefe im Wesentlichen parallel zur Längsachse 5 des Pumpengehäuses 2 und mündet dann in einen konkav gekrümmten Bereich 16.
Der konkav gekrümmte Oberflächenbereich 16 des Nabenkörpers 12 erstreckt sich ungefähr über das mittlere Drittel des Radius des Laufrads 11 und erreicht dann seine Maximaltiefe in Bezug auf die Stirnseite 14 des Nabenkörpers 12. Von dort mündet der konkav gekrümmte Bereich 16 in einen flachen Oberflächenbereich 17, der im Wesentlichen senkrecht zur Längsachse 5 des Pumpengehäuses 2 verläuft. Dieser flache Bereich 17 erstreckt sich über das gesamte äussere Drittel des Radius des Laufrads 11 und mündet in dessen Aussenumfang.
Die durch die Oberflächenbereiche 15-17 gebildete Tellerfläche 18 ist mit Schaufeln 19 bestückt. Die Schaufeln 19 erstrecken sich jeweils ausgehend von ihrem inneren Ende an dem zur Längsachse 5 im Wesentlichen parallelen Bereich 15 des Nabenkörpers 12 bis zum Aussenumfang des Laufrads 11. Dabei weisen die Schaufeln 19 einen im Wesentlichen konstanten Höhenverlauf auf. Die Höhe der Schaufeln 19 ist dabei geringfügig kleiner als die Höhendifferenz H zwischen dem flachen Oberflächenbereich 17 und dem Anschlussbereich von Stirnseite 14 und Aussenwandung 15 des Nabenkörpers 12.
Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Stirnseite 14 des Nabenkörpers 12 und die darum liegende Tellerfläche 18, durch welche der Laufradboden des Laufrads 11 gebildet ist. Um den Umfang der Tellerfläche 18 herum sind in gleichmässigem Abstand zwölf Schaufeln 19 angeordnet. Die offenen Schaufelstirnseiten 20 der Schaufeln 19 grenzen an den Anschlussbereich zwischen der Stirnseite 14 des Nabenkörpers 12 und der Tellerfläche 18 an. Von dort verlaufen die Schaufelstirnseiten 20 gekrümmt bis zum Aussenumfang des Laufrads 11, wobei ihre Dicke konstant bleibt. Die Krümmungsrichtung der Schaufeln 19 verläuft entgegen der Rotationsrichtung R des Laufrads 1.
Die Fig. 3 zeigt eine Querschnittsansicht durch das Laufrad 11 gemäss Schnitt III in Fig. 1. Dies entspricht einem
Schnitt durch das Laufrad 11 entlang der Hälfte des Höhenunterschieds H zwischen dem inneren Ende der Schaufelstirnseiten 20 und der Maximaltiefe der Tellerfläche 18, gemessen an ihrem Abstand von dem einlassseitig nächstliegenden Oberflächenabschnitt des inneren Endes der Schaufelstirnseiten 20. Wie aus Fig. 3 hervorgeht, liegt die Tellerfläche 18 in diesem Tiefenbereich des Laufrads 11 auf gleicher Höhe mit dem Oberflächenabschnitt 15 des Nabenkörpers 12, der im mittleren radialen Drittel des Laufrads 11 liegt.
Durch die voranstehend beschriebene Freistrompumpe 1 ist ein Fördern von Flüssigkeiten, die beispielsweise mit Tüchern oder Lumpen verunreinigt sind, ohne Verstopfungen der Laufradkammer 6 möglich. Die Neigung flächiger Materialien, sich auf der Vorderseite des Laufrads 11 festzusetzen, kann durch die beschriebene Geometrie des Laufrads 11 wirkungsvoll vermieden werden.
In Fig. 4 ist eine Freistrompumpe 21 gemäss einer zweiten Ausführungsform dargestellt. Im Hinblick auf die in Fig. 1 gezeigte Freistrompumpe 1 identisch ausgebildete Bauteile sind mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Der wesentliche Unterschied von Freistrompumpe 21 zu der voranstehend beschriebenen Freistrompumpe 1 besteht in einer anderen Geometrie ihres Laufrads 22. Auch durch diese Laufradgeometrie können einerseits Verstopfungen der Laufradkammer 6 durch flächige Materialen vermieden werden und andererseits können Einbussen im Wirkungsgrad der Freistrompumpe 21 für viele Anwendungen ausreichend gering gehalten werden. Insbesondere handelt es sich dabei um folgende baulichen Massnahmen:
Das Laufrad 22 umfasst einen Nabenkörper 23, dessen Stirnseite 24 sich über ungefähr ein Drittel des Radius des Laufrads 22 erstreckt. Die Stirnseite 24 des Nabenkörpers 23 ist im Wesentlichen vollständig durch die freie Oberfläche der vorderen Frontscheibe 25 gebildet, die einen kontinuierlichen Übergang in eine aussen herum liegende konvexe Krümmung 26 an der Aussenwandung des Nabenkörpers 23 aufweist. Die freie Oberfläche der Frontscheibe 25 besteht aus dem mittleren flachen Oberflächenabschnitt mit der Zentralbohrung zur Aufnahme der Schraube 9, und der sanft abgerundeten äusseren Verjüngung, an welche die konvexe Krümmung 26 an der Aussenwandung des Nabenkörpers 23 anschliesst. Der mittlere flache Oberflächenabschnitt erstreckt sich dabei über mehr als zwei Drittel des Radius der Frontscheibe 25.
Die um die Stirnseite 24 des Nabenkörpers 23 aussenherum liegende Tellerfläche 28 erstreckt sich über die äusseren zwei Drittel des Radius des Laufrads 22. Die Tellerfläche 28 besteht aus dem konvex gekrümmten Oberflächenabschnitt 26 und einen daran anschliessenden konkav gekrümmten Oberflächenabschnitt 27, welche sich entlang der Aussenwandung des Nabenkörpers 23 erstrecken. Der konvex gekrümmte Oberflächenabschnitt 26 entspricht dabei nur ungefähr einem Siebtel des Radius der Tellerfläche 28.
Die Tellerfläche 28 ist mit Schaufeln 29 bestückt, deren offene Schaufelstirnseiten 30 an ihrem inneren Ende an die Stirnseite 24 des Nabenkörpers 23 im Bereich von dessen konvex gekrümmtem Anschlussbereich 26 an die Tellerfläche 28 angrenzen. Die Schaufeln 29 erstrecken sich von dort bis zum Aussenumfang des Laufrads 22. Dabei weisen die Schaufeln 19 einen konstanten Höhenverlauf auf, wobei ihre Höhe im Wesentlichen der Höhendifferenz H des konkav gekrümmten Oberflächenabschnitts 27 am Aussenumfang des Laufrads von dem konvex gekrümmtem Anschlussbereich 26 an die Tellerfläche 28 entspricht.
Die Maximaltiefe der Tellerfläche 28 ergibt sich durch ihren maximalen Höhenunterschied H von dem einlassseitig nächstliegenden Oberflächenabschnitt der inneren Enden der Schaufelstirnseiten 30. Die Tellerfläche 28 nimmt somit ihre Maximaltiefe nur entlang ihres Aussenumfangs ein, wo der konkav gekrümmte Oberflächenabschnitt 27 in den Aussenumfang des Laufrads 22 mündet.
Somit besteht der Laufradboden des Laufrads 22, welcher insgesamt durch die Stirnseite 24 des Nabenkörpers 23 und die darum liegende Tellerfläche 28 gebildet ist, in seinem inneren radialen Drittel nur aus der Stirnseite 24 des Nabenkörpers 23. Die Höhenänderung des Laufradbodens in diesem Bereich entspricht also im Wesentlichen dem Höhenverlauf der Frontscheibe 25, welche im Vergleich zur Höhendifferenz H nur eine geringe Höhenänderung an ihrem äusseren Randbereich aufweist.
Die Fig. 5 zeigt eine Draufsicht auf die Stirnseite 24 des Nabenkörpers 23 und die darum liegende Tellerfläche 28, durch welche der Laufradboden gebildet ist. Um den Umfang der Tellerfläche 28 herum sind in gleichmässigem Abstand zwölf Schaufeln 29 angeordnet. Die Schaufeln 29 verlaufen ausgehend vom Anschlussbereich zwischen der Stirnseite 24 des Nabenkörpers 23 und der Tellerfläche 28 bis zum Aussenumfang des Laufrads 22. Die Schaufelstirnseiten 30 der Schaufeln 29 weisen dabei eine gebogene Verlaufsform auf. Die Fig. 6 zeigt eine Querschnittsansicht durch das Laufrad 22 gemäss Schnitt VI in Fig. 4. Dies entspricht einem Schnitt durch das Laufrad 22 entlang der Hälfte des Höhenunterschieds H zwischen dem inneren Ende der Schaufelstirnseiten 20 und der Maximaltiefe der Tellerfläche 28 bezüglich dem inneren Ende der Schaufelstirnseiten 20. Wie aus Fig. 6 hervorgeht, liegt die Tellerfläche 28 in diesem Tiefenbereich auf der Hälfte des Radius des Laufrads 22 innerhalb ihres konkav gekrümmten Oberflächenabschnitts 27.
In Fig. 7 ist eine Freistrompumpe 32 gemäss einer dritten Ausführungsform dargestellt. Im Hinblick auf die in Fig. 1 und Fig. 4 gezeigten Freistrompumpen 1, 21 identisch ausgebildete Bauteile sind mit dem gleichen Bezugszeichen versehen. Die Freistrompumpe 21 entspricht im Wesentlichen der voranstehend beschriebenen Freistrompumpe 21 mit dem Unterschied, dass die Schaufelgeometrie des Laufrads 22 verändert ist, um den Pumpenwirkungsgrad zu verbessern.
Das Laufrad 33 der Freistrompumpe 32 umfasst neben den höhenkonstanten Schaufeln 29 noch höhenvariable Schaufeln 34. Die offenen Schaufelstirnseiten 35 der höhenvariablen Schaufeln 34 grenzen an ihrem inneren Ende ebenfalls an die Stirnseite 24 des Nabenkörpers 23 im Bereich von dessen konvex gekrümmtem Anschlussbereich 26 an die Tellerfläche 28 an. Die Schaufeln 34 erstrecken sich von dort bis zum Aussenumfang des Laufrads 33, wobei ihre Höhe kontinuierlich zunimmt. Die maximale Höhenzunahme 36 der Schaufeln 34 befindet sich im äusseren Drittel des Radius des Laufrads 33. Von dort zum Aussenumfang des Laufrads 33 hin verläuft die Höhenzunahme der Schaufeln 34 in zunehmend geringerem Masse, bis ihre Höhe über das äussere Zehntel des Radius des Laufrads 33 hinweg im Wesentlichen konstant bleibt.
Somit bleibt die Höhe der Schaufeln 34 über die innere Radialhälfte des Laufradbodens im Wesentlichen konstant. Über die äussere Radialhälfte des Laufradbodens hinweg erfolgt dann ein rapider Höhenzuwachs, bei welchem die Höhe der Schaufeln 34 um ungefähr ein Viertel der Maximaltiefe der Tellerfläche 28 bezüglich der Stirnseite 24 des Nabenkörpers 25 zunimmt. Dadurch wird eine Erhöhung der Förderhöhe und des Pumpenwirkungsgrads erreicht, ohne nachteilige Verstopfungseigenschaften durch in der Förderflüssigkeit vorhandene flächige Materialen in Kauf nehmen zu müssen.
Die Fig. 8 zeigt eine Draufsicht auf das Laufrad 33. Um den Umfang der Tellerfläche 28 herum sind in gleichmässigem Abstand drei höhenvariable Schaufeln 34 und jeweils dazwischenliegend drei höhenkonstante Schaufeln 29 angeordnet. Die freien Schaufelstirnseiten 35 der höhenvariablen Schaufeln 34 weisen im Wesentlichen die gleichen Formeigenschaften wie die Schaufelstirnseiten 30 der höhenkonstanten Schaufeln 29 auf, insbesondere hinsichtlich ihres relativen Abstands zu benachbarten Schaufeln 29 und ihrer gebogenen Form.
Die dazwischenliegende Anordnung von den höhenkonstanten Schaufeln 29 verfolgt dabei den Zweck, den freien Durchgang 7 zum Passieren grösserer Feststoffe in der Förderflüssigkeit während einer Laufradumdrehung temporär freizuhalten.
Die Fig. 9 zeigt eine Querschnittsansicht durch das Laufrad 33 gemäss Schnitt IX in Fig. 7. Dies entspricht einem Schnitt durch das Laufrad 33 entlang der Hälfte des Höhenunterschieds H zwischen dem inneren Ende der Schaufelstirnseiten 30, 35 und der Maximaltiefe der Tellerfläche 28. Wie aus einem Vergleich von Fig. 6 und Fig. 9 hervorgeht, ist dieser Schnitt identisch zu dem äquivalenten Querschnitt VI durch das Laufrad 22 der Freistrompumpe 21, die in Fig. 4 gezeigt ist.
Aus der vorangehenden Beschreibung sind dem Fachmann zahlreiche Abwandlungen der erfindungsgemässen Freistrompumpe zugänglich, ohne den Schutzbereich der Erfindung zu verlassen, der alleine durch die Patentansprüche definiert ist.

Claims

Freistrompumpe mit einem Laufrad (11, 22, 33), das von einem Einlauf (3) derart beabstandet ist, dass ein freier Durchgang (7) für in der Förderflüssigkeit enthaltene Festkörper zwischen dem Einlauf (3) und dem Laufradaustritt vorhanden ist, und dessen Laufradboden durch die Stirnseite (14, 24) eines im Zentrum des Laufrads (11, 22, 33) auskragenden Nabenkörpers (12, 23) und eine tiefer liegende Tellerfläche (18, 28) gebildet ist, die mit ihrer Maximaltiefe in den Aussenumfang des Laufrads (11, 22, 33) mündet und mit Schaufeln (19, 29, 34) bestückt ist, deren offene Schaufelstirnseiten (20, 30, 35) an ihrem inneren Ende an den Nabenkörper (12, 23) angrenzen und sich von dort bis zum Aussenumfang des Laufrads (11, 22, 33) erstrecken, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufradboden zumindest im Bereich des inneren Drittels seines Radius in Bezug auf das innere Ende der Schaufelstirnseiten (20, 30, 35) um nicht mehr als ein Sechstel tiefer liegt als der Höhenunterschied (H) zwischen dem inneren Ende der Schaufelstirnseiten (20, 30, 35) und der Maximaltiefe der Tellerfläche (18, 28).
Freistrompumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufradboden zumindest im Bereich der inneren Hälfte seines Radius in Bezug auf das innere Ende der Schaufelstirnseiten (20, 30, 35) um nicht mehr als zwei Drittel, vorzugsweise um nicht mehr als die Hälfte, tiefer liegt als der Höhenunterschied (H) zwischen dem inneren Ende der Schaufelstirnseiten (20, 30, 35) und der Maximaltiefe der Tellerfläche (18, 28).
Freistrompumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfläche (18, 28) in Richtung des Aussenumfangs des Laufrads (11, 22, 33) einen kontinuierlich abfallenden Flächenabschnitt (15, 16, 26, 27) aufweist, der sich über mindestens ein Drittel, vorzugsweise über mindestens die Hälfte, des Radius des Laufrads (11, 22, 33) erstreckt.
Freistrompumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfläche (18, 28) entlang eines konvex gekrümmten Flächenabschnitts (26) an die Stirnseite (14, 24) des Nabenkörpers (12, 23) im Wesentlichen stetig anschliesst.
Freistrompumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelstirnseiten (20, 30, 35) im Wesentlichen im Bereich der Stirnseite (14, 24) des Nabenkörpers (12, 23) an diesen angrenzen.
Freistrompumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhe zumindest zweier Schaufeln (19, 29, 34) zum Aussenumfang des Laufrads (11, 22, 33) hin zunimmt.
Freistrompumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelstirnseiten (20, 30, 35) eine gebogene Verlaufsform aufweisen.
Freistrompumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnseite (14, 24) des Nabenkörpers (12, 23) im Wesentlichen flach ausgebildet ist.
Freistrompumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Höhendifferenz der Tellerfläche (18, 28) im mittleren Radialdrittel des Laufrads (11, 22, 33) mehr als die Hälfte des Höhenunterschieds (H) zwischen dem inneren Ende der Schaufelstirnseiten (20, 30, 35) und der Maximaltiefe der Tellerfläche (18, 28) beträgt.
Freistrompumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Tellerfläche (18, 28) im mittleren Radialdrittel des Laufrads (11, 22, 33) einen im Wesentlichen stufenförmigen Höhenabfall aufweist.