EP3020974A1 - System zur förderung viskoser medien, verfahren zum betreiben eines solchen systems und fördereinheit hierfür - Google Patents
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- EP3020974A1 EP3020974A1 EP15194702.5A EP15194702A EP3020974A1 EP 3020974 A1 EP3020974 A1 EP 3020974A1 EP 15194702 A EP15194702 A EP 15194702A EP 3020974 A1 EP3020974 A1 EP 3020974A1
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Definitions
- the invention relates to a system for conveying viscous media and a method for operating such a system. Furthermore, the invention relates to a conveyor unit for a previously mentioned system.
- the supply of the media in the positive displacement pump takes place from above or from the side, so that the medium to be conveyed undergoes a change in direction before the compression in the positive displacement pump.
- Such systems are susceptible to failure, in particular because of the change in the conveying direction. Consequently, process reliability can not be completely guaranteed.
- the object of the invention is to provide a system for conveying viscous media, which offers increased reliability and thus improves process reliability, and to promote different media is customizable. It is another object of the invention to provide a method for operating such a system as well as a suitable conveyor unit.
- the invention is achieved by a system for conveying viscous media, which has a positive displacement pump and a delivery unit.
- the delivery unit is arranged in the flow direction of a viscous medium before the positive displacement pump and fluidly connected to the positive displacement pump.
- the positive displacement pump and the delivery unit can have mutually independent drive units.
- the displacement pump and the delivery unit are preferably arranged in a line, so that a conveying direction of the delivery unit is aligned parallel, in particular coaxially, to a rotational axis of the positive displacement pump.
- both the positive displacement pump and the delivery unit have a drive unit, wherein the drive units of the positive displacement pump and the delivery unit are independent of each other.
- the system can be used for different viscous media, with the appropriate for the transport of the respective medium parameters are easily adjustable. Overall, the change of media to be funded is easy and fast to implement.
- the positive displacement pump, a first drive unit and the conveyor unit to a second drive unit, wherein at least one speed of the first drive unit is independent of a speed of the second drive unit adjustable.
- the speed of the positive displacement pump and the delivery unit is a relevant parameter for promoting different viscous or non-flowable media.
- the independently adjustable speed of the positive displacement pump and the delivery unit therefore allows a good adaptation to different viscous media and thus increases the capabilities of the system.
- the positive displacement pump may be an eccentric screw pump or a screw pump.
- Such pumps are particularly gentle to the product and are characterized by a simple and hygienic cleaning ability.
- such pumps are particularly suitable for use in the food industry, for example for conveying doughs in bakery production.
- a rotary piston pump, a rotary piston pump or a gear pump can be used as positive displacement pump.
- the delivery unit can be positioned and connected to the positive displacement pump such that a rectilinear supply of the medium to be delivered takes place in the positive displacement pump.
- the delivery unit may have a stuffing piston or a moving floor or a screw conveyor.
- a screw conveyor For a continuous supply of the media to be conveyed is particularly suitable a screw conveyor.
- a stuffing-type piston or a sliding bottom can also be used as a conveying unit. The skilled person selects here depending on the purpose of the appropriate type of conveyor.
- the screw conveyor may have at least one screw. It is also possible that the screw conveyor comprises a plurality of screws, which are arranged parallel to each other. In that sense, the supply of the viscous Medium into the positive displacement pump by a twin screw conveyor or a multi-screw conveyor.
- the at least one screw of the screw conveyor has an axis of rotation, which may preferably be arranged parallel, in particular coaxially to a rotational axis of the positive displacement pump. This ensures that a rectilinear feed of the medium to be pumped takes place in the positive displacement pump.
- the screw can be configured as a full screw or as a hollow screw.
- the full screw generates a relatively larger delivery thrust and thus ensures a good supply of the medium in the positive displacement pump. For media that tend to stick, but there is a risk of conveyor stop by rolling.
- the hollow screw on the other hand has advantages in terms of kneading and also provides good ventilation and compaction of the medium to be delivered.
- the conveyor unit has a closed area, an open area and an ejection area.
- the closed area may be located between the open area and the ejection area.
- the tripartite division of the delivery unit is preferably accompanied by a separation of functions.
- the open area for the supply of the medium can be used in the conveyor unit.
- the closed area serves for compaction and compression of the medium.
- the ejection area forms a transition between an interior of the delivery unit and the positive displacement pump.
- the closed area has an exchangeable bearing.
- the bearing can be designed as a plain bearing, in particular as a plain bearing sleeve.
- the closed region may comprise an inner wall which is designed as a sliding surface.
- the ejection region can taper conically to form an outlet opening.
- a cone-shaped design of the ejection region is particularly useful for transporting flowable media.
- the ejection region is longitudinally limited by a plate having an outlet opening. The plate is preferably aligned perpendicular to a longitudinal axis of the conveyor unit.
- the conveyor unit in particular in the closed area and in the ejection area, has a continuous rectilinear inner floor, preferably aligned in a horizontal plane.
- a lower foot line of the inner bottom of the positive displacement pump and the delivery unit may be rectilinear.
- the outlet opening of the conveyor unit is advantageously arranged so that its lower edge is arranged in the foot line and is aligned with the rectilinear inner bottom. This has the advantage that rinsing water, which is used to clean the system, collects on the inner bottom and is thus easily removable. Overall, therefore, the downtime of the system can be reduced for cleaning purposes.
- the delivery unit preferably in the open area, has a cleaning opening which extends through the inner bottom.
- the cleaning opening is preferably arranged at the lowest point of the system, so that cleaning liquid, for example rinsing water, can flow well through the cleaning opening.
- the cleaning opening can be closable.
- a method for conveying a viscous medium in which a previously described system is used.
- the medium can advantageously be guided in a straight line, in particular without a change in direction, from the delivery unit into the positive displacement pump.
- the delivery unit and the positive displacement pump are controlled or regulated independently of each other.
- the described method can be reacted quickly and easily to a change in the composition of the medium to be delivered.
- a rotational speed of the delivery unit and / or of the positive displacement pump is a function of a pressure of the medium within the positive displacement pump and / or as a function of a temperature of the positive displacement pump.
- a control can take place in an advantageous manner, which takes into account the pressure of the medium and / or the temperature of the positive displacement pump.
- the speed of the delivery unit can be reduced if the pressure of the medium exceeds a predetermined maximum.
- the speed of the positive displacement pump and / or the delivery unit can be reduced if the temperature of the positive displacement pump exceeds a predetermined maximum. Overall, this ensures process reliability and enables optimal transport performance with low failure risk.
- Another subsidiary aspect of the invention relates to a delivery unit for a system described above for the promotion of viscous media. It is provided that the delivery unit has a connection flange for fluid-tight connection with a positive displacement pump.
- the features and advantages of the conveyor unit described in connection with the overall system apply analogously to the single conveyor unit.
- the embodiments described in detail below each represent a system for conveying viscous media, which has a positive displacement pump 10 and a delivery unit 20.
- the positive displacement pump 10 can be designed as an eccentric screw pump or as a screw pump.
- Other positive displacement pumps 10 are possible.
- a rotary piston pump, a rotary pump or a gear pump can be used.
- the positive displacement pump 10 has a first drive unit 11, which forms a direct drive for the positive displacement pump 10.
- the first drive unit 11 is preferably designed as a separately controllable electric motor.
- the positive displacement pump 10 has a connecting flange 13 which limits an inlet opening. Through the connecting flange 13, the positive displacement pump 10 can be coupled in a fluid-tight manner to the delivery unit 20. Furthermore, a pump outlet 12 is provided which can be connected, for example, to a pipeline. In the embodiments illustrated here, the pump outlet 12 is aligned at right angles to the connecting flange 13. In other words, there is a change in the conveying direction for the viscous medium in the positive displacement pump 10. This applies to all illustrated embodiments. It is advantageous in the system described here that the change in the conveying direction or transport direction takes place only after the introduction of the viscous medium in the positive displacement pump 10.
- the supply in the positive displacement pump 10 through the inlet opening on the connecting flange 13 is rectilinear. For this purpose, the conveyor unit 20 is designed accordingly.
- the delivery unit 20 has an open area 14, a closed area 15 and an ejection area 16, respectively.
- a screw 24 which is designed here as a hollow screw.
- the conveyor unit 20 has a second drive unit 21.
- the second drive unit 21 may be formed by a separately controllable electric motor.
- the two drive units 11, 21 of the positive displacement pump 10 and the delivery unit 20 are preferably connected to a common control, wherein the controller is designed such that both drive units 11, 21 are independently controllable.
- the rotational speed of the first drive unit 11 and the second drive unit 21 can be independently adjustable.
- the controller may include a control, which causes an automatic adjustment of the rotational speeds of the drive units 11, 21 based on predetermined parameters. For example, the speed of the first drive unit 11, which acts on the positive displacement pump 10, depending on a temperature of the positive displacement pump 10 and / or a pressure of the medium to be delivered at the pump outlet be adjustable.
- the speed of the second drive unit 21, which acts on the screw 24, depending on a pressure of the medium in the ejection region 16 may be adjustable. It is preferably provided that the control or regulation of the system takes place mainly by means of the flow rate of the medium to be delivered by the positive displacement pump 10. This serves process reliability. As part of a protective function is preferably provided to use the power consumption of the second drive unit 21 of the conveyor unit 20 as a parameter for the control or regulation. The current consumption of the second drive unit serves as an indicator of an overload of the conveyor unit.
- the system is switched off to protect against damage or at least reduces the speed of the second drive unit 21.
- the system preferably has corresponding sensors which are connected to the controller or regulation.
- the second drive unit 21 of the conveyor unit 20 may be coupled via a deflection gear 33 with the worm 24, which is connected by a drive shaft 23 to the deflection gear 33.
- the worm 24 extends through the open area 14, which has a feed opening 25.
- the feed opening 25 can be connectable, for example, to a pouring funnel in order to introduce the medium to be conveyed into the feed unit 20.
- the closed region 15 has a plain bearing in the form of a plain bearing sleeve 26, the inner diameter of which essentially corresponds to the outer diameter of the screw 24.
- the plain bearing sleeve 26 may have at least on its inner surface a sliding coating, which may be formed for example by a plastic.
- the plain bearing sleeve 26 as a whole consists of a material, in particular a plastic, which has sliding properties.
- the plain bearing sleeve 26 thus forms a guide and storage for the screw 24.
- the plain bearing sleeve 26 is interchangeable.
- two retaining rings 27 are provided, which are connected to each other via threaded rods 28 ( Fig. 4 ).
- the plain bearing sleeve 26 is fixed so that it clamps between the retaining rings 27.
- the slide bearing sleeve 26 or generally a bearing for the screw 24 is formed in several parts.
- two half-shells can be provided, which can be connected to one another to form the bearing, in particular the plain bearing sleeve 26.
- the use of bracing retaining rings can then be dispensed with.
- the multi-part design of the bearing or the plain bearing sleeve 26 facilitates the assembly of the conveyor unit 20 and simplifies the replacement of the bearing. The above applies to all embodiments of the invention.
- the delivery unit 20 is constructed identically in the exemplary embodiments described here. However, differences exist in the shape of the ejection area 16.
- the ejection region 16 has a conical shape, which opens into a central ejection opening 31.
- the ejection opening 31 is thus aligned concentrically to the axis of rotation of the screw 24.
- the ejection opening 31 is aligned with the axis of rotation of the screw 24 concentrically or coaxially to the axis of rotation of the positive displacement pump 10. This is in the side view according to Fig. 1 and in the plan view according to Fig. 2 good to see.
- the concentric cone 34 of the ejection region 16 is integrally formed with a retaining ring 27.
- the concentric cone 34 analogous to the plain bearing sleeve 26 can be easily replaced.
- an ejection area 16 can be mounted which has a different geometric design.
- an asymmetrical cone 35 can be mounted, as in the Fig. 5 and 6 is shown.
- a cone-shaped ejection region 16 for conveying or transporting flowable medium is expedient.
- the asymmetrical cone 35 according to Fig. 5 and 6 has the additional advantage that in this way at least in the ejection area 16 and in the closed area 15 a rectilinear inner bottom 29 is formed. This facilitates the cleaning of the delivery unit 20.
- the inner bottom 29 passes straight into an inner peripheral surface of the positive displacement pump 10.
- the inner bottom 29 passes straight into an inner peripheral surface of the positive displacement pump 10.
- the axes of rotation of the screw 24 and the positive displacement pump 10 are offset from one another, they are parallel.
- the rectilinear inner bottom 29 is lowered in the open area 14, so that in the open area 14 is the lowest point of the entire system.
- a cleaning opening 32 in the open area 14.
- the cleaning opening 32 is thus arranged at the lowest point of the overall system, so that rinsing liquid, which is introduced during the cleaning in the conveyor unit 20, can flow independently. This facilitates and speeds up the cleaning process.
- the device is therefore also suitable for use in hygienically sensitive areas.
- FIG. 7 A further embodiment which is particularly suitable for transporting or for conveying puncture-resistant or non-flowable media is shown Fig. 7 ,
- the difference from the aforementioned embodiments is that the ejection region 16 is formed by a plate 30.
- the plate 30 replaces the cone-shaped ejection region 16 of the preceding embodiments.
- the plate 30 forms a retaining ring 27 which fixes the plain bearing sleeve 26.
- an outlet opening 31 is arranged centrally.
- the outlet opening 31 is aligned coaxially to the axis of rotation of the screw 24 and to the axis of rotation of the positive displacement pump 10. It has been found that the plate 30 assists a particularly even supply of media into the positive displacement pump 10 when the system is used to deliver media having a high internal shear resistance. These are in particular puncture resistant or non-flowable media.
- the outlet opening 31 may be designed differently geometric and is preferably adapted to the shape of the inlet opening on the connecting flange 13 of the positive displacement pump 10.
- the outlet port 31 may have an oval cross-section which is widely used at intake ports 31 of rotary lobe pumps, rotary lobe pumps and screw pumps.
- the outlet opening 31 can also form a circular cross-section, as a result of which the delivery unit 20 can be easily connected to eccentric screw pumps or gear pumps which also have a likewise circular inlet opening 31.
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Abstract
Description
- Die Erfindung betrifft ein System zur Förderung viskoser Medien sowie ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Systems. Ferner betrifft die Erfindung eine Fördereinheit für ein zuvor genanntes System.
- Aus der Praxis sind Systeme zur Förderung viskoser Medien bekannt, die aus einer Verdrängerpumpe und einer Fördereinheit aufgebaut sind. Dabei sind die Fördereinheit und die Verdrängerpumpe fluiddicht miteinander gekoppelt. Zum Einsatz gelangen derartige Systeme, die eine Verdrängerpumpe mit einer Fördereinheit kombinieren, insbesondere beim Transport von viskosen Medien. Derartige Medien sind üblicherweise nicht oder nur schwer fließfähig, so dass für einen kontinuierlichen Pumpvorgang eine Zwangszufuhr des Mediums in die Pumpe erforderlich ist.
- Die Zufuhr der Medien in die Verdrängerpumpe erfolgt von oben oder von der Seite, so dass das zu fördernde Medium vor der Verdichtung in der Verdrängerpumpe eine Richtungsänderung erfährt. In der Praxis hat sich gezeigt, dass solche Systeme insbesondere wegen der Änderung der Förderrichtung störanfällig sind. Mithin kann die Prozesssicherheit nicht lückenlos sichergestellt werden.
- Andere Systeme führen das zu fördernde Medium horizontal in die Verdrängerpumpe. Dazu ist die Fördereinheit mit dem Antrieb der Verdrängerpumpe gekoppelt um die Zwangszufuhr des Mediums zu erreichen. Die Förderbewegung der Fördereinheit ist folglich von der Pumpbewegung der Verdrängerpumpe direkt abhängig. Das hat den Nachteil, dass das System nicht beliebig für unterschiedliche viskose Medien einsetzbar ist. Vielmehr sind die Einsatzmöglichkeiten stark begrenzt.
- Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein System zur Förderung viskoser Medien anzugeben, das eine erhöhte Ausfallsicherheit bietet und insofern die Prozesssicherheit verbessert, sowie zur Förderung unterschiedlicher Medien anpassbar ist. Ferner ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zum Betreiben eines solchen Systems sowie eine dafür geeignete Fördereinheit anzugeben.
- Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe im Hinblick auf das System durch den Gegenstand des Patentanspruchs 1, im Hinblick auf das Betriebsverfahren durch den Gegenstand des Patentanspruchs 13 und im Hinblick auf die Fördereinheit durch den Gegenstand des Patentanspruchs 15 gelöst.
- Insbesondere wird die Erfindung durch ein System zur Förderung viskoser Medien gelöst, das eine Verdrängerpumpe und eine Fördereinheit aufweist. Die Fördereinheit ist in Strömungsrichtung eines viskosen Mediums vor der Verdrängerpumpe angeordnet und mit der Verdrängerpumpe fluidverbunden. Dabei können die Verdrängerpumpe und die Fördereinheit voneinander unabhängige Antriebsaggregate aufweisen. Die Verdrängerpumpe und die Fördereinheit sind vorzugsweise in einer Linie angeordnet, so dass eine Förderrichtung der Fördereinheit parallel, insbesondere koaxial, zu einer Rotationsachse der Verdrängerpumpe ausgerichtet ist.
- Es hat sich gezeigt, dass die linientreue bzw. geradlinige Ausrichtung der Fördereinheit zur Verdrängerpumpe die Störanfälligkeit des Systems insgesamt reduziert. Indem das zu fördernde Medium im Wesentlichen ohne eine Richtungsänderung von der Fördereinheit in die Verdrängerpumpe übergeben wird, wird ein besonders zuverlässiger und kontinuierlicher Transport des Mediums sichergestellt. Dies erhöht die Prozesssicherheit. Insgesamt wird auf diese Weise eine besonders effiziente, aktive Förderung des Mediums in die Verdrängerpumpe erreicht.
- Die Steuerbarkeit des Systems wird bei der Erfindung verbessert, indem sowohl die Verdrängerpumpe, als auch die Fördereinheit ein Antriebsaggregat aufweisen, wobei die Antriebsaggregate der Verdrängerpumpe und der Fördereinheit unabhängig voneinander sind. Mit anderen Worten, es sind jeweils ein separates Antriebsaggregat der Verdrängerpumpe und ein weiteres separates Antriebsaggregat der Fördereinheit zugeordnet. So kann das System für unterschiedliche viskose Medien eingesetzt werden, wobei die für den Transport des jeweiligen Mediums zweckmäßigen Parameter einfach einstellbar sind. Insgesamt ist so der Wechsel von zu fördernden Medien einfach und schnell realisierbar.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Systems weisen die Verdrängerpumpe ein erstes Antriebsaggregat und die Fördereinheit ein zweites Antriebsaggregat auf, wobei zumindest eine Drehzahl des ersten Antriebsaggregats unabhängig von einer Drehzahl des zweiten Antriebsaggregats einstellbar ist.
- Die Drehzahl der Verdrängerpumpe und der Fördereinheit stellt einen relevanten Parameter zur Förderung unterschiedlicher viskoser bzw. nicht fließfähiger Medien dar. Die unabhängig voneinander einstellbare Drehzahl der Verdrängerpumpe und der Fördereinheit ermöglicht daher eine gute Anpassung an unterschiedliche viskose Medien und erhöht somit die Einsatzmöglichkeiten des Systems.
- Die Verdrängerpumpe kann eine Exzenterschneckenpumpe oder eine Schraubenspindelpumpe sein. Derartige Pumpen arbeiten besonders produktschonend und zeichnen sich durch eine einfache und hygienisch einwandfreie Reinigungsmöglichkeit aus. Insofern sind derartige Pumpen insbesondere für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie geeignet, beispielsweise zum Fördern von Teigen bei der Backwarenproduktion.
- Alternativ kann als Verdrängerpumpe eine Kreiskolbenpumpe, eine Drehkolbenpumpe oder eine Zahnradpumpe eingesetzt werden. Dabei ist jeweils vorgesehen, dass die Fördereinheit derart positionierbar und mit der Verdrängerpumpe verbindbar ist, dass eine geradlinige Zufuhr des zu fördernden Mediums in die Verdrängerpumpe erfolgt.
- Die Fördereinheit kann einen Stopfkolben oder einen Schubboden oder einen Schneckenförderer aufweisen. Für eine kontinuierliche Zufuhr der zu fördernden Medien eignet insbesondere ein Schneckenförderer. Je nach Beschaffenheit des zu fördernden Mediums kann sich auch der Einsatz eines Stopfkolbens oder eines Schubbodens als Fördereinheit anbieten. Der Fachmann wählt hier je nach Einsatzzweck die geeignete Art einer Fördereinheit aus.
- Besonders bevorzugt ist es, als Fördereinheit einen Schneckenförderer einzusetzen. Der Schneckenförderer kann wenigstens eine Schnecke aufweisen. Es ist auch möglich, dass der Schneckenförderer mehrere Schnecken umfasst, die parallel zueinander angeordnet sind. Insofern kann die Zuführung des viskosen Mediums in die Verdrängerpumpe durch einen Doppelschneckenförderer oder einen Mehrfachschneckenförderer erfolgen.
- Die mindestens eine Schnecke des Schneckenförderers weist eine Rotationsachse auf, die vorzugsweise parallel, insbesondere koaxial zu einer Rotationsachse der Verdrängerpumpe angeordnet sein kann. Damit ist sichergestellt, dass eine geradlinige Zuführung des zu fördernden Mediums in die Verdrängerpumpe erfolgt.
- Die Schnecke kann als Vollschnecke oder als Hohlschnecke ausgebildet sein. Die Vollschnecke erzeugt einen vergleichsweise größeren Förderschub und sichert somit eine gute Zuführung des Mediums in die Verdrängerpumpe. Bei Medien, die zum Verkleben neigen, besteht jedoch die Gefahr des Förderstopps durch Walzenbildung. Die Hohlschnecke hat demgegenüber Vorteile hinsichtlich des Knetvermögens und bietet zudem eine gute Entlüftung und Kompaktierung des zu fördernden Mediums.
- Bei einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung weist die Fördereinheit einen geschlossenen Bereich, einen offenen Bereich und einen Auswurfbereich auf. Der geschlossene Bereich kann zwischen dem offenen Bereich und dem Auswurfbereich angeordnet sein. Mit der Dreiteilung der Fördereinheit geht vorzugsweise eine Funktionstrennung einher.
- So kann der offene Bereich für die Zuführung des Mediums in die Fördereinheit genutzt werden. Der geschlossene Bereich dient der Kompaktierung und Verdichtung des Mediums. Der Auswurf-bereich bildet einen Übergang zwischen einem Inneren der Fördereinheit und der Verdrängerpumpe.
- In einer besonders bevorzugten Variante weist der geschlossene Bereich ein auswechselbares Lager auf. Das Lager kann als Gleitlager, insbesondere als Gleitlagerhülse, ausgebildet sein. Insbesondere kann der geschlossene Bereich eine Innenwandung umfassen, die als Gleitfläche ausgebildet ist. Dadurch kann eine Förderschnecke des Schneckenförderers durch das Gehäuse der Fördereinheit selbst abgestützt und gelagert werden. Die Schnecke ist somit an einem längsaxialen Ende in dem geschlossenen Bereich gleitgelagert, wobei die Innenfläche des Gehäuses der Fördereinheit eine Gleitfläche bildet, auf welcher die Schnecke rotierend gleitet. Dies vereinfacht die Konstruktion der Fördereinheit.
- Der Auswurfbereich kann sich in einer bevorzugten Ausgestaltung konusförmig zu einer Auslassöffnung verjüngen. Eine konusförmige Gestaltung des Auswurfbereichs ist insbesondere zum Transport von fließfähigen Medien zweckmäßig. Bei dem Transport von nicht fließfähigen, insbesondere stichfesten, Medien hat es sich hingegen als vorteilhaft erwiesen, wenn der Auswurfbereich längsaxial durch eine Platte begrenzt ist, die eine Auslassöffnung aufweist. Die Platte ist vorzugsweise senkrecht zu einer Längsachse der Fördereinheit ausgerichtet.
- Vorteilhaft ist ebenfalls eine Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Systems, bei dem die Fördereinheit, insbesondere im geschlossenen Bereich und im Auswurfbereich, einen durchgängig geradlinigen, vorzugsweise in einer horizontalen Ebene ausgerichteten, Innenboden aufweist. Insbesondere kann eine untere Fußlinie des Innenbodens der Verdrängerpumpe und der Fördereinheit geradlinig ausgebildet sein.
- Die Auslassöffnung der Fördereinheit ist vorteilhafterweise so angeordnet, dass ihre untere Kante in der Fußlinie angeordnet ist bzw. mit dem geradlinig ausgebildeten Innenboden fluchtet. Das hat den Vorteil, dass sich Spülwasser, welches zum Reinigen des Systems genutzt wird, am Innenboden sammelt und so leicht entfernbar ist. Insgesamt können somit die Ausfallzeiten des Systems zu Reinigungszwecken reduziert werden.
- In diesem Zusammenhang ist es insbesondere vorteilhaft, wenn die Fördereinheit, vorzugsweise im offenen Bereich, eine Reinigungsöffnung aufweist, die sich durch den Innenboden erstreckt. Die Reinigungsöffnung ist vorzugsweise am tiefsten Punkt des Systems angeordnet, so dass Reinigungsflüssigkeit, beispielsweise Spülwasser, gut durch die Reinigungsöffnung abfließen kann. Die Reinigungsöffnung kann schließbar sein.
- Im Rahmen der vorliegenden Anmeldung wird außerdem ein Verfahren zum Fördern eines viskosen Mediums offenbart und beansprucht, bei dem ein zuvor beschriebenes System zum Einsatz gelangt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann das Medium vorteilhafterweise geradlinig, insbesondere ohne eine Richtungsänderung, von der Fördereinheit in die Verdrängerpumpe geführt werden. Zudem kann vorgesehen sein, dass die Fördereinheit und die Verdrängerpumpe unabhängig voneinander gesteuert oder geregelt werden.
- Mit dem beschriebenen Verfahren kann einfach und schnell auf eine Änderung der Zusammensetzung des zu fördernden Mediums reagiert werden. Insbesondere kann durch die getrennte Steuerung bzw. Regelung der Fördereinheit und der Verdrängerpumpe der Gesamtprozess vorteilhaft beeinflusst werden, wodurch sich insgesamt die Effizienz bei der Produktion erhöht.
- Bevorzugt ist es, eine Drehzahl der Fördereinheit und/oder der Verdrängerpumpe in Abhängigkeit von einem Druck des Mediums innerhalb der Verdrängerpumpe und/oder in Abhängigkeit von einer Temperatur der Verdrängerpumpe zu regeln. Bei dem Verfahren kann also in vorteilhafter Weise eine Regelung erfolgen, die den Druck des Mediums und/oder die Temperatur der Verdrängerpumpe berücksichtigt.
- Beispielsweise kann die Drehzahl der Fördereinheit reduziert werden, wenn der Druck des Mediums ein vorbestimmtes Maximum überschreitet. Ebenso kann die Drehzahl der Verdrängerpumpe und/oder der Fördereinheit reduziert werden, wenn die Temperatur der Verdrängerpumpe ein vorbestimmtes Maximum überschreitet. Dies dient insgesamt der Prozesssicherheit und ermöglicht eine optimale Transportleistung bei geringem Ausfallrisiko.
- Ein weiterer nebengeordneter Aspekt der Erfindung betrifft eine Fördereinheit für ein zuvor beschriebenes System zur Förderung von viskosen Medien. Dabei ist vorgesehen, dass die Fördereinheit einen Anschlussflansch zur fluiddichten Verbindung mit einer Verdrängerpumpe aufweist. Die im Zusammenhang mit dem Gesamtsystem beschrieben Merkmale und Vorteile der Fördereinheit gelten analog für die alleinstehende Fördereinheit.
- Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen näher erläutert. Darin zeigen
- Fig. 1
- eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Systems nach einem bevorzugten Ausführungsbeispiel mit einem konusförmigen Auslassbereich der Fördereinheit, wobei der Auslassbereich eine zentrale Auslassöffnung aufweist;
- Fig. 2
- eine Draufsicht auf das System gemäß
Fig. 1 ; - Fig. 3
- eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Fördereinheit des Systems gemäß
Fig. 1 ; - Fig. 4
- eine perspektivische Ansicht der Fördereinheit gemäß
Fig. 3 ; - Fig. 5
- eine teilweise geschnittene Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Systems mit einem konusförmigen Auslassbereich der Fördereinheit, wobei der Auslassbereich asymmetrisch ausgebildet ist, so dass die Auslassöffnung mit einem Innenboden der Fördereinheit fluchtet;
- Fig. 6
- eine teilweise geschnittene Seitenansicht der Fördereinheit des Systems gemäß
Fig. 5 ; und - Fig. 7
- eine teilweise geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen Systems nach einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel, wobei der Auslassbereich eine Platte mit einer zentralen Auslassöffnung aufweist.
- Die nachfolgend im Detail beschriebenen Ausführungsbeispiele stellen jeweils ein System zur Förderung viskoser Medien dar, das eine Verdrängerpumpe 10 und eine Fördereinheit 20 aufweist. Die Verdrängerpumpe 10 kann dabei als Exzenterschneckenpumpe oder als Schraubenspindelpumpe ausgebildet sein. Andere Verdrängerpumpen 10 sind möglich. Beispielsweise kann eine Kreiskolbenpumpe, eine Drehkolbenpumpe oder eine Zahnradpumpe Verwendung finden.
- Die Verdrängerpumpe 10 weist ein erstes Antriebsaggregat 11 auf, das einen direkten Antrieb für die Verdrängerpumpe 10 bildet. Das erste Antriebsaggregat 11 ist vorzugsweise als separat ansteuerbarer Elektromotor ausgebildet.
- Die Verdrängerpumpe 10 weist einen Verbindungsflansch 13 auf, der eine Einlassöffnung begrenzt. Durch den Verbindungsflansch 13 kann die Verdrängerpumpe 10 fluiddicht mit der Fördereinheit 20 gekoppelt werden. Ferner ist ein Pumpauslass 12 vorgesehen, der beispielsweise mit einer Rohrleitung verbindbar ist. Bei den hier dargestellten Ausführungsbeispielen ist der Pumpauslass 12 jeweils rechtwinklig zum Verbindungsflansch 13 ausgerichtet. Mit anderen Worten, es erfolgt in der Verdrängerpumpe 10 eine Änderung der Förderrichtung für das viskose Medium. Dies gilt für alle dargestellten Ausführungsbeispiele. Vorteilhaft ist bei dem hier beschriebenen System, dass die Änderung der Förderrichtung bzw. Transportrichtung erst nach dem Einführen des viskosen Mediums in die Verdrängerpumpe 10 erfolgt. Die Zufuhr in die Verdrängerpumpe 10 durch die Einlassöffnung am Verbindungsflansch 13 erfolgt geradlinig. Dazu ist die Fördereinheit 20 entsprechend ausgebildet.
- Im Allgemeinen weist die Fördereinheit 20 jeweils einen offenen Bereich 14, einen geschlossenen Bereich 15 und einen Auswurfbereich 16 auf. Durch den offenen Bereich 14 und den geschlossenen Bereich 15 erstreckt sich eine Schnecke 24, die hier als Hohlschnecke ausgebildet ist. Alternativ ist es möglich, eine Vollschnecke als Schneckenförderer zu verwenden.
- Auch der Einsatz eines Schubbodens oder eines Stopfkolbens ist anstelle eines Schneckenförderers denkbar. Jedenfalls ist vorgesehen, dass die Förderrichtung parallel, insbesondere koaxial, zu einer Längsachse der Verdrängerpumpe 10 ausgerichtet ist. So ist sichergestellt, dass vor der Verdrängerpumpe 10 das zu fördernde Medium keine Richtungsänderung erfährt, was sich für die Effizienz des Systems als vorteilhaft herausgestellt hat.
- Die Fördereinheit 20 weist ein zweites Antriebsaggregat 21 auf. Das zweite Antriebsaggregat 21 kann durch einen separat ansteuerbaren Elektromotor gebildet sein.
- Die beiden Antriebsaggregate 11, 21 der Verdrängerpumpe 10 und der Fördereinheit 20 sind vorzugsweise mit einer gemeinsamen Steuerung verbunden, wobei die Steuerung derart ausgelegt ist, dass beide Antriebsaggregate 11, 21 unabhängig voneinander steuerbar sind. Insbesondere kann die Drehzahl des ersten Antriebsaggregats 11 und des zweiten Antriebsaggregats 21 unabhängig voneinander einstellbar sein.
- Die Steuerung kann eine Regelung umfassen, die anhand von vorbestimmten Parametern eine automatische Einstellung der Drehzahlen der Antriebsaggregate 11, 21 bewirkt. Beispielsweise kann die Drehzahl des ersten Antriebsaggregats 11, das auf die Verdrängerpumpe 10 einwirkt, in Abhängigkeit einer Temperatur der Verdrängerpumpe 10 und/oder einem Druck des zu fördernden Mediums am Pumpauslass einstellbar sein.
- Ebenso kann die Drehzahl des zweiten Antriebsaggregats 21, das auf die Schnecke 24 wirkt, in Abhängigkeit eines Drucks des Mediums im Auswurfbereich 16 einstellbar sein. Bevorzugt ist vorgesehen, dass die Steuerung bzw. Regelung des Systems hauptsächlich anhand der Durchflussmenge des zu fördernden Mediums durch die Verdrängerpumpe 10 erfolgt. Dies dient der Prozesssicherheit. Im Rahmen einer Schutzfunktion ist vorzugweise vorgesehen, die Stromaufnahme des zweiten Antriebsaggregats 21 der Fördereinheit 20 als Parameter für die Steuerung bzw. Regelung zu nutzen. Die Stromaufnahme des zweiten Antriebsaggregats dient dabei als Indikator für eine Überlastung der Fördereinheit.
- Sobald ein vorbestimmter Schwellwert überschritten wird, wird daher das System zum Schutz vor einer Beschädigung abgeschaltet oder das zumindest die Drehzahl des zweiten Antriebsaggregats 21 reduziert. Zur Ermittlung der vorgenannten Parameter weist das System vorzugsweise entsprechende Sensoren, die mit der Steuerung bzw. Regelung verbunden sind.
- Wie in den Figuren erkennbar ist, kann das zweite Antriebsaggregat 21 der Fördereinheit 20 über ein Umlenkgetriebe 33 mit der Schnecke 24 gekoppelt sein, die durch eine Antriebswelle 23 mit dem Umlenkgetriebe 33 verbunden ist. Die Schnecke 24 erstreckt sich durch den offenen Bereich 14, der eine Zuführöffnung 25 aufweist. Die Zuführöffnung 25 kann beispielsweise mit einem Schütttrichter verbindbar sein, um das zu fördernde Medium in die Fördereinheit 20 einzubringen.
- Ein freies Ende der Schnecke 24 ist im geschlossenen Bereich 15 angeordnet. Der geschlossene Bereich 15 weist ein Gleitlager in Form einer Gleitlagerhülse 26 auf, deren Innendurchmesser im Wesentlichen dem Außendurchmesser der Schnecke 24 entspricht. Die Gleitlagerhülse 26 kann zumindest auf ihrer Innenfläche eine Gleitbeschichtung aufweisen, die beispielsweise durch einen Kunststoff gebildet sein kann. Alternativ ist es möglich, dass die Gleitlagerhülse 26 insgesamt aus einem Werkstoff, insbesondere einem Kunststoff, besteht, der gleitende Eigenschaften aufweist.
- Die Gleitlagerhülse 26 bildet somit eine Führung und Lagerung für die Schnecke 24. Die Gleitlagerhülse 26 ist auswechselbar. Dazu sind zwei Halteringe 27 vorgesehen, die über Gewindestangen 28 miteinander verbunden sind (
Fig. 4 ). Die Gleitlagerhülse 26 wird insofern zwischen den Halteringen 27 klemmend fixiert. Zum Wechseln der Gleitlagerhülse sind lediglich die Gewinde-stangen 28 zu lösen, so dass die Gleitlagerhülse 26 von den Halteringen 27 getrennt werden kann. Anschließend wird eine neue Gleitlagerhülse 26 zwischen die Halteringe 27 positioniert und mittels der Gewindestangen 28 fixiert. - Es ist ferner möglich, dass die Gleitlagerhülse 26 bzw. allgemein ein Lager für die Schraube 24 mehrteilig ausgebildet ist. Beispielsweise können zwei Halbschalen vorgesehen sein, die zur Bildung des Lagers, insbesondere der Gleitlagerhülse 26, miteinander verbindbar sind. Auf die Verwendung von verspannbaren Halteringen kann dann verzichtet werden. Die mehrteilige Ausbildung des Lagers bzw. der Gleitlagerhülse 26 erleichtert die Montage der Fördereinheit 20 und vereinfacht das Auswechseln des Lagers. Vorgenanntes gilt für alle Ausführungsbeispiele der Erfindung.
- Hinsichtlich des offenen Bereichs 14 und des geschlossenen Bereichs 15 sowie des zweiten Antriebsaggregats 21 ist die Fördereinheit 20 in den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen jeweils identisch aufgebaut. Unterschiede bestehen jedoch in der Formgebung des Auswurfbereichs 16.
- Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 1 bis 4 weist der Auswurfbereich 16 eine konische Form auf, die in eine zentrale Auswurföffnung 31 mündet. Die Auswurföffnung 31 ist also konzentrisch zur Rotationsachse der Schnecke 24 ausgerichtet. Ebenso ist die Auswurföffnung 31 mit der Rotationsachse der Schnecke 24 konzentrisch bzw. koaxial zur Rotationsachse der Verdrängerpumpe 10 ausgerichtet. Dies ist in der Seitenansicht gemäßFig. 1 sowie in der Draufsicht gemäßFig. 2 gut erkennbar. - Wie in den
Fig. 3 und 4 zu sehen ist, ist der konzentrische Konus 34 des Auswurfbereichs 16 einstückig mit einem Haltering 27 ausgebildet. Somit kann der konzentrische Konus 34 analog zu der Gleitlagerhülse 26 leicht ausgewechselt werden. Beispielsweise kann, je nach zu förderndem Medium, ein Auswurfbereich 16 montiert werden, der eine unterschiedlich geometrische Gestaltung aufweist. Insbesondere kann ein asymmetrischer Konus 35 montiert werden, wie es in denFig. 5 und6 dargestellt ist. - Generell ist die Verwendung eines konusförmigen Auswurfbereichs 16 zur Förderung bzw. zum Transport fließfähiger Medium zweckmäßig. Der asymmetrische Konus 35 gemäß
Fig. 5 und6 hat den zusätzlichen Vorteil, dass auf diese Weise zumindest im Auswurfbereich 16 und im geschlossenen Bereich 15 ein geradliniger Innenboden 29 gebildet ist. Dies erleichtert die Reinigung der Fördereinheit 20. - Im Detail ist in den
Fig. 5 und6 erkennbar, dass der Innenboden 29 geradlinig in eine Innenumfangsfläche der Verdrängerpumpe 10 übergeht. Insofern wird auch bei dem Ausführungsbeispiel gemäßFig. 5 und6 das zu fördernde Medium geradlinig in die Verdrängerpumpe 10 zugeführt. Die Rotationsachsen der Schnecke 24 und der Verdrängerpumpe 10 sind zwar zueinander versetzt, verlaufen jedoch parallel. Der geradlinige Innenboden 29 ist im offenen Bereich 14 abgesenkt, so dass sich im offenen Bereich 14 der tiefste Punkt des gesamten Systems befindet. - Vorteilhafterweise ist vorgesehen, in dem offenen Bereich 14 eine Reinigungsöffnung 32 anzuordnen. Die Reinigungsöffnung 32 ist somit im tiefsten Punkt des Gesamtsystems angeordnet, so dass Spülflüssigkeit, die bei der Reinigung in die Fördereinheit 20 eingebracht wird, selbständig abfließen kann. Dies erleichtert und beschleunigt den Reinigungsvorgang. Die Vorrichtung ist daher auch gut in hygienisch sensiblen Bereichen einsetzbar.
- Ein weiteres Ausführungsbeispiel, das insbesondere zum Transport bzw. zur Förderung von stichfesten bzw. nicht fließfähigen Medien besonders geeignet ist, zeigt
Fig. 7 . Der Unterschied zu den zuvor genannten Ausführungsbeispielen besteht darin, dass der Auswurfbereich 16 durch eine Platte 30 gebildet ist. Die Platte 30 ersetzt den konusförmigen Auswurfbereich 16 der vorhergehenden Ausführungsbeispiele. Gleichzeitig bildet die Platte 30 einen Haltering 27, der die Gleitlagerhülse 26 fixiert. - In der Platte 30 ist zentral eine Auslassöffnung 31 angeordnet. Die Auslassöffnung 31 ist koaxial zur Rotationsachse der Schnecke 24 sowie zur Rotationsachse der Verdrängerpumpe 10 ausgerichtet. Es hat sich gezeigt, dass die Platte 30 eine besonders gleichmäßige Zuführung von Medien in die Verdrängerpumpe 10 unterstützt, wenn das System zur Förderung von Medien eingesetzt wird, die einen hohen inneren Scherwiderstand aufweisen. Dies sind insbesondere stichfeste bzw. nicht fließfähige Medien.
- Für alle Ausführungsbeispiele gilt, dass anstelle der als Hohlschnecke ausgebildeten Schnecke 24 auch eine Vollschnecke eingesetzt werden kann. Überdies ist es denkbar, die Schnecke beidseitig axial mit einer Wellenlagerung zu versehen, um eine stabile Führung der Schnecke 24 zu erreichen. Der konstruktive Aufwand ist dabei jedoch erhöht. Überdies stört die beidseitige Wellenlagerung den Förderweg zur Verdrängerpumpe 10.
- Ferner gilt für alle Ausführungsbeispiele, dass die Auslassöffnung 31 unterschiedlich geometrisch gestaltet sein kann und vorzugsweise an die Form der Einlassöffnung am Verbindungsflansch 13 der Verdrängerpumpe 10 angepasst ist. Beispielsweise kann die Auslassöffnung 31 einen ovalen Querschnitt aufweisen, der bei Einlassöffnungen 31 von Drehkolbenpumpen, Kreiskolbenpumpen und Schraubenspindelpumpen weit verbreitet ist. Alternativ kann die Auslassöffnung 31 auch einen kreisrunden Querschnitt bilden, wodurch sich die Fördereinheit 20 gut an Exzenterschneckenpumpen oder Zahnradpumpen anschließen lässt, die eine ebenfalls kreisrunde Einlassöffnung 31 aufweisen.
-
- 10
- Verdrängerpumpe
- 11
- Erstes Antriebsaggregat
- 12
- Pumpauslass
- 13
- Verbindungsflansch
- 14
- Offener Bereich
- 15
- Geschlossener Bereich
- 16
- Auswurfbereich
- 20
- Fördereinheit
- 21
- Zweites Antriebsaggregat
- 22
- Anschlussflansch
- 23
- Antriebswelle
- 24
- Schnecke
- 25
- Zuführöffnung
- 26
- Gleitlagerhülse
- 27
- Haltering
- 28
- Gewindestange
- 29
- Innenboden
- 30
- Platte
- 31
- Auslassöffnung
- 32
- Reinigungsöffnung
- 33
- Umlenkgetriebe
- 34
- Konzentrischer Konus
- 35
- Asymmetrischer Konus
Claims (15)
- System zur Förderung viskoser Medien mit einer Verdrängerpumpe (10) und einer Fördereinheit (20), die in Strömungsrichtung des viskosen Mediums vor der Verdrängerpumpe (10) angeordnet und mit der Verdrängerpumpe (10) fluidverbunden ist, wobei die Verdrängerpumpe (10) und die Fördereinheit (20) voneinander unabhängige Antriebsaggregate (11, 21) aufweisen und in einer Linie angeordnet sind, so dass eine Förderrichtung der Fördereinheit (20) parallel, insbesondere koaxial, zu einer Rotationsachse der Verdrängerpumpe (10) ausgerichtet ist.
- System nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet.
dass die Verdrängerpumpe (10) ein erstes Antriebsaggregat (11) und die Fördereinheit (20) ein zweites Antriebsaggregat (21) aufweisen, wobei zumindest eine Drehzahl des ersten Antriebsaggregats (11) unabhängig von einer Drehzahl des zweiten Antriebsaggregats (21) einstellbar ist. - System nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Verdrängerpumpe (10) eine Exzenterschneckenpumpe oder eine Schraubenspindelpumpe ist. - System nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fördereinheit (20) einen Stopfkolben oder einen Schubboden oder einen Schneckenförderer aufweist. - System nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Schneckenförderer wenigstens eine Schnecke (24) aufweist, wobei eine Rotationsachse der Schnecke (24) parallel, insbesondere koaxial, zu einer Rotationsachse der Verdrängerpumpe (10) angeordnet ist. - System nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Schnecke (24) als Vollschnecke oder als Hohlschnecke ausgebildet ist. - System nach einer der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fördereinheit (20) einen geschlossenen Bereich (15), einen offenen Bereich (14) und einen Auswurfbereich (16) aufweist, wobei der geschlossene Bereich (15) zwischen dem offenen Bereich (14) und dem Auswurfbereich (16) angeordnet ist. - System nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
dass der geschlossene Bereich (15) ein auswechselbares Lager aufweist. - System nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass sich der Auswurfbereich (16) konusförmig zu einer Auslassöffnung (31) verjüngt. - System nach Anspruch 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
dass der Auswurfbereich (16) längsaxial durch eine Platte (30) begrenzt ist, die senkrecht zu einer Längsachse der Fördereinheit (20) ausgerichtet ist und eine Auslassöffnung (31) aufweist. - System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fördereinheit (20) einen durchgängig geradlinigen, insbesondere in einer horizontalen Ebene ausgerichteten, Innenboden (29) aufweist. - System nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Fördereinheit (20), insbesondere im offenen Bereich (14), eine Reinigungsöffnung (32) aufweist, die sich durch den Innenboden (29) erstreckt. - Verfahren zum Fördern eines viskosen Mediums mit einem System nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das Medium geradlinig, insbesondere ohne eine Richtungsänderung, von der Fördereinheit (20) in die Verdrängerpumpe (10) geführt wird und wobei die Fördereinheit (20) und die Verdrängerpumpe (10) unabhängig voneinander gesteuert oder geregelt werden. - Verfahren nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
dass eine Drehzahl der Fördereinheit (20) und/oder der Verdrängerpumpe (10) in Abhängigkeit von einem Druck des Mediums innerhalb der Verdrängerpumpe (10) und/oder von einer Temperatur der Verdrängerpumpe (10) geregelt wird. - Fördereinheit (10) für ein System nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Fördereinheit (20) einen Anschlussflansch zur fluiddichten Verbindung mit einer Verdrängerpumpe (10) aufweist.
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