EP3090185B1 - Kreiselpumpe mit schneidvorrichtung - Google Patents

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EP3090185B1
EP3090185B1 EP15713648.2A EP15713648A EP3090185B1 EP 3090185 B1 EP3090185 B1 EP 3090185B1 EP 15713648 A EP15713648 A EP 15713648A EP 3090185 B1 EP3090185 B1 EP 3090185B1
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EP
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impeller
cutting
centrifugal pump
pump according
cutting insert
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Alfred J. Otto
Wolfgang Geier
Wolfgang Strössner
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Wilo SE
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Wilo SE
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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 centrifugal pump, in particular a waste water or dirty water motor pump with an impeller, the end face of which facing the pump suction opening forms an opening and the impeller end face facing away from the suction opening is covered by a support disk, on which the curved blades are attached, in particular molded.
  • centrifugal pumps are known in which a cutting device is arranged in front of the impeller, the rotatable cutting part of which sits on the pump shaft. Furthermore, from the DE 26 34 683 , of the CH 411 584 A , of the U.S. 4,778,336 A , of the U.S. 3,096,718 A each known to form the leading edges of the blades of an impeller as cutting edges. With these known sewage pumps it has been shown that clogging still occurs with coarse raw waste and especially with long-fiber textile residues.
  • the EP 0395 604 A1 also discloses radially sealing the impeller in the suction mouth of the pump with a non-rotatable insert which surrounds the rotating cutting device.
  • the object of the invention is to improve a centrifugal pump of the type mentioned at the outset in such a way that it is largely free of clogging at a high flow rate.
  • the cutting insert fills the opening of the impeller facing away from the motor with a cylindrical ring area which forms the suction opening of the pump.
  • the impeller is provided with a cylindrical ring area which on the outside surrounds the cylindrical ring area of the cutting insert as a bearing.
  • the cutting insert is optimally held in the pump when the cutting insert protrudes from the opening of the impeller and is attached to the pump housing in a rotationally fixed manner with its protruding area.
  • the cutting insert has two to four, in particular three, curved cutting blades, each with a cutting edge, arranged inside the impeller.
  • the impeller can have one to three in particular have two counter cutting edges. It is also advantageous if the counter cutting edges of the impeller are formed by the inner end edges of the impeller blades.
  • the cutting effect and freedom from clogging are further improved by the fact that the blades of the impeller are curved towards the inside of the impeller in such a way that the generatrices of the inner surface of the impeller are formed by a large number of straight lines that are parallel to the axis of rotation of the impeller.
  • the inner cutting edge of each blade should be parallel to the impeller axis of rotation as the inner end of the blade.
  • the flow guidance of the wastewater or dirty water is improved in that the suction opening of the cutting insert widens conically towards the pump inlet.
  • impeller has partially cylindrical wall parts in the area of the blades, within which the cutting insert lies with partially cylindrical outer surfaces, the inner radius of the impeller wall part being equal to or only slightly larger than the outer radius the outer surface of the cutting blade.
  • the centrifugal pump has a pump housing 1, which is attached with its flange 2 to the flange of an electric motor, not shown, and a Forms the pump chamber in which an impeller 3 is mounted with its two blades 4.
  • the impeller has an impeller body with two partially cylindrical (or cylindrical sector-shaped) wall parts 5, each of which merges into a curved blade 4 which extends outwards and partially covers an opening 6 in the impeller through which the water flows from the inside of the impeller to the pump outlet 7 , how Figure 3 shows.
  • the partially cylindrical wall parts 5 and the blades 4 extending outward from the wall parts 5 are attached on the side facing the motor to a circular support disk 8 coaxial with the pump axis, on which a hub 9 protrudes on the outside, to which the motor shaft is attached.
  • the wall parts 5 merge into a cylindrical ring 10 that is coaxial to the pump axis, has the same inner diameter and inner radius as the wall parts 5 and surrounds a cutting insert 13 and thus the pump suction opening 11.
  • the cylindrical interior 12 of the ring 10 thus has the same diameter D as the inner spacing of the wall parts 5 from one another.
  • the stationary, non-rotating cutting insert 13 lies coaxially in the impeller 3 and has a cylindrical, partially perforated coaxial outer jacket 14 which forms a cylindrical annular region 15 at its end remote from the motor.
  • the ring area 15 lies with its cylindrical outer surface in the ring 10 of the impeller, the outer diameter of the ring area being only slightly smaller than the inner diameter D of the impeller ring 10, so that the impeller 3 with its ring 10 is rotatably supported on the ring area 15 of the cutting insert is.
  • the interior of the cylindrical ring area 15 forms the suction opening 11 of the pump.
  • a conical enlargement 17 at the front end of the ring area 15 facilitates the inflow and forms the fastening of the cutting insert 13 to the pump housing 1.
  • three curved, narrow finger-shaped cutting blades 18 are formed on the ring area 15, which extend from the ring area 15 in the direction of the motor and whose outer surfaces are located in the imaginary cylinder surface in which the outer surface of the ring area 15 is also located.
  • the ends of the cutting blades 18 are fixed to a disk or inner plate 19 which is coaxial to the pump axis and adjoins the inside of the support disk 8.
  • the inner plate 19 adjoining the inside of the support disk 8 forms a second bearing point for the cutting mechanism.
  • Each stationary cutting blade 18 of the cutting insert forms, on a curved edge facing the impeller blades 4, a cutting edge 21 which interacts with counter cutting edges 22 which are arranged at the inner ends of the blades 4.
  • the counter cutting edges 22 of the impeller move over the cutting edges 21 of the cutting blades, so that solid parts of the dirty water that have got between these cutting edges are sheared off and comminuted.
  • the outer surfaces of the ring area 15 and the cutting blades 18 lie in a cylinder jacket that is coaxial to the pump axis, the radius of which is equal to or minimally smaller than the radius of the cylindrical inner surfaces of the ring 10 and the wall parts 5 of the impeller 3, so that the impeller differs from the cylindrical Outer surface of the cutting insert 13 is guided.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe insbesondere Abwasser- oder Schmutzwasser-Motorpumpe mit einem Laufrad, dessen der Pumpensaugöffnung zugewandte Stirnseite eine Öffnung bildet und die der Saugöffnung abgewandte Laufrad-Stirnseite durch eine Tragscheibe bedeckt ist, an der die gekrümmten Schaufeln befestigt insbesondere angeformt sind.
  • Aus der DE 33 40 858 , der US 2009/0067992 A1 , der EP 0395 604 A1 und der DE 10 2008 057 233 sind Kreiselpumpen bekannt, bei denen vor dem Laufrad eine Schneideinrichtung angeordnet ist, deren drehbares Schneidteil auf der Pumpenwelle sitzt. Ferner ist aus der DE 26 34 683 , der CH 411 584 A , der US 4,778,336 A , der US 3,096,718 A jeweils bekannt, die Vorderkanten der Schaufeln eines Laufrades als Schneidkanten auszubilden. Bei diesen bekannten Abwasserpumpen hat es sich gezeigt, dass bei groben Rohabfällen und insbesondere bei langfaserigen Textilrückständen es doch noch zu Verstopfungen kommt. Die EP 0395 604 A1 offenbart zudem, das Laufrad im Saugmund der Pumpe mit einem drehfesten Einsatzteil radial abzudichten, das die drehende Schneideinrichtung umgibt.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kreiselpumpe der eingangs genannten Art so zu verbessern, dass sie bei hoher Durchflussrate weitgehend verstopfungsfrei ist.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.
  • Durch das Anordnen des Schneideinsatzes innerhalb des Laufrades gelingt es, einen verhältnismäßig großen Innenraum mit einer entsprechend großen Saugöffnung zu schaffen, so dass eine hohe Durchflussrate erzielt wird und durch die großen Schneidblätter des Schneideinsatzes mit entsprechend großen Schneidkanten des Laufrades optimale Schneidleistungen erzielt werden. Zu dem weist die erfindungsgemäße Pumpe folgende Vorteile auf:
    • eine hohe Schneidkraft insbesondere durch die günstigen Winkel der Schneidkanten und deren scherenden Wirkung,
    • eine optimale Lagerung des Laufrades und des Schneideinsatzes,
    • eine elastische Bauweise und Lagerung der Teile der Schneid-, bzw. Schervorrichtung,
    • eine Justierung ist nicht erforderlich,
    • eine lange Lebensdauer und eine Reduzierung der Wartungskosten
    • eine einfache Konstruktion und Herstellung insbesondere Montage.
  • Eine optimale Strömungsführung und ein sehr großer Saugeingang wird dadurch erreicht, dass der Schneideinsatz die dem Motor abgewandte Öffnung des Laufrades mit einem zylindrischen Ringbereich ausfüllt, der die Saugöffnung der Pumpe bildet. Hierzu ist das Laufrad mit einem zylindrischen Ringbereich versehen, der außen den zylindrischen Ringbereich des Schneideinsatzes als Lager umgibt.
  • Ein optimaler Halt des Schneideinsatzes in der Pumpe ist dann gegeben, wenn der Schneideinsatz aus der Öffnung des Laufrades herausragt und mit seinem herausragenden Bereich an dem Pumpengehäuse drehfest befestigt ist.
  • Eine sichere Lagerung des Schneidwerkes wird erreicht, wenn das Laufrad auf der der Pumpensaugöffnung abgewandten Seite ein Drehlager für das Schneidwerk bildet.
  • Sehr gute Schneidergebnisse werden erzielt, wenn der Schneideinsatz zwei bis vier insbesondere drei im Laufradinneren angeordnete gebogene Schneidblätter mit jeweils einer Schneidkante aufweist. Hierbei kann das Laufrad ein bis drei insbesondere zwei Gegenschneidkanten aufweisen. Auch ist es von Vorteil, wenn die Gegenschneidkanten des Laufrades von den inneren Endkanten der Laufradschaufeln gebildet sind.
  • Die Schneidwirkung und Verstopfungsfreiheit wird noch dadurch verbessert, dass die Schaufeln des Laufrades zum Laufradinneren hin derart gekrümmt sind, dass die Erzeugenden der Laufradinnenfläche von einer Vielzahl von Geraden gebildet sind, die parallel zur Drehachse des Laufrades liegen. Hierbei sollte die innere Schneidkante jeder Schaufel als inneres Ende der Schaufel parallel zur Laufraddrehachse liegen.
  • Die Strömungsführung des Abwasser- oder Schmutzwassers wird dadurch verbessert, dass die Saugöffnung des Schneideinsatzes sich zum Pumpeneinlass hin konusförmig erweitert.
  • Eine optimale Lagerung, Führung und Arbeitsweise von Laufrad und Schneideinsatz ist gegeben, wenn im Bereich der Schaufeln das Laufrad teilzylindrische Wandteile aufweist, innerhalb derer der Schneideinsatz mit teilzylindrischen Außenflächen liegt, wobei der Innenradius des Laufrad-Wandteils gleich oder nur gering größer ist als der Außenradius der Schneidblatt-Außenflächen.
  • Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigen
    • Figur 1
    einen axialen Schnitt durch die Kreiselpumpe;
    Figur 2
    eine perspektivische Ansicht der Pumpe bei abgenommener Gehäusehälfte und ohne Tragscheibe und Innenplatte des Laufrades und des Schneideinsatzes;
    Figur 3
    eine Draufsicht auf die Teile, wie sie in Figur 2 dargestellt sind.
  • Die Kreiselpumpe weist ein Pumpengehäuse 1 auf, das mit seinem Flansch 2 an dem Flansch eines nicht dargestellten Elektromotors befestigt wird und einen Pumpenraum bildet, in dem ein Laufrad 3 mit seinen zwei Schaufeln 4 gelagert ist. Das Laufrad besitzt einen Laufradkörper mit zwei teilzylindrischen (bzw. zylindersektorförmigen) Wandteilen 5, die jeweils in eine gewölbte Schaufel 4 übergehen, die sich nach außen erstreckt und jeweils eine Öffnung 6 im Laufrad teilweise überdeckt, durch die das Wasser vom Laufradinneren zum Pumpenauslass 7 strömt, wie Figur 3 zeigt.
  • Die teilzylindrischen Wandteile 5 und die von den Wandteilen 5 sich nach außen erstreckenden Schaufeln 4 sind auf der dem Motor zugewandten Seite an einer zur Pumpenachse koaxialen kreisförmigen Tragscheibe 8 befestigt insbesondere angeformt, an der außenseitig eine Nabe 9 vorsteht, an der die Motorwelle befestigt wird. Auf der dem Motor abgewandten Seite gehen die Wandteile 5 in einen zur Pumpenachse koaxialen zylindrischen Ring 10 über, der den gleichen Innendurchmesser und Innenradius wie die Wandteile 5 besitzt und einen Schneideinsatz 13 und damit die Pumpensaugöffnung 11 umgibt. Somit weist der zylindrische Innenraum 12 des Rings 10 denselben Durchmesser D auf, wie der Innenabstand der Wandteile 5 voneinander.
  • Im Laufrad 3 liegt koaxial der fest stehende, nicht rotierende Schneideinsatz 13 ein, der einen zylindrischen, teilweise durchbrochenen koaxialen Außenmantel 14 besitzt, der an seinem dem Motor abgewandten Ende einen zylindrischen Ringbereich 15 bildet. Der Ringbereich 15 liegt mit seinem zylindrischen Außenmantel in dem Ring 10 des Laufrades ein, wobei der Außendurchmesser des Ringbereichs nur geringfügig geringer ist als der Innendurchmesser D des Laufradrings 10, so dass das Laufrad 3 mit seinem Ring 10 auf dem Ringbereich 15 des Schneideinsatzes drehbar gelagert ist. Hierbei bildet das Innere des zylindrischen Ringbereichs 15 die Saugöffnung 11 der Pumpe. Eine konusförmige Erweiterung 17 am vorderen Ende des Ringbereichs 15 erleichtert den Zufluss und bildet die Befestigung des Schneideinsatzes 13 an dem Pumpengehäuse 1.
  • An dem Ringbereich 15 sind als Teil des Außenmantels 14 drei gekrümmte schmale fingerförmige Schneidblätter 18 angeformt, die sich vom Ringbereich 15 in Richtung des Motors erstrecken und dessen Außenflächen sich in der gedachten Zylinderfläche befinden, in dem auch die Außenfläche des Ringbereichs 15 liegt. Hierbei sind die Enden der Schneidblätter 18 an einer zur Pumpenachse koaxialen Scheibe bzw. Innenplatte 19 fest, die an der Innenseite der Tragscheibe 8 angrenzt. Die an der Innenseite der Tragscheibe 8 angrenzende Innenplatte 19 bildet eine zweite Lagerstelle für das Schneidwerk.
  • Jedes feststehende Schneidblatt 18 des Schneideinsatzes bildet an einer den Laufradschaufeln 4 zugewandten gekrümmten Kante eine Schneidkante 21, die mit Gegenschneidkanten 22 zusammenwirken, die an den inneren Enden der Schaufeln 4 angeordnet sind. Beim Drehen des Laufrades 3 fahren die Gegenschneidkanten 22 des Laufrades über die Schneidkanten 21 der Schneidblätter, so dass zwischen diesen Schneidkanten geratene Festteile des Schmutzwassers abgeschert und zerkleinert werden.
  • Somit liegen die Außenflächen des Ringbereichs 15 und der Schneidblätter 18 in einem zur Pumpenachse koaxialen Zylindermantel, dessen Radius gleich, oder minimal kleiner ist als der Radius der zylindrischen Innenflächen des Rings 10 und der Wandteile 5 des Laufrades 3, so dass das Laufrad von der zylindrischen Außenfläche des Schneideinsatzes 13 geführt ist.

Claims (10)

  1. Kreiselpumpe insbesondere Abwasser- oder Schmutzwasser-Motorpumpe, mit einem Laufrad (3), dessen der Pumpensaugöffnung zugewandte Stirnseite eine Öffnung bildet und die der Pumpensaugöffnung abgewandte Laufrad-Stirnseite durch eine Tragscheibe (8) bedeckt ist, an der gekrümmte Schaufeln (4) befestigt insbesondere angeformt sind, wobei in den Innenraum des Laufrades (3) ein fest stehender Schneideinsatz (13) koaxial zur Laufradachse hineinragt, der mindestens eine Schneidkante (21) aufweist, die mit mindestens einer Gegenschneidkante (22) des Laufrades (3) eine Schneidvorrichtung bildet, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneideinsatz (13) die dem Motor abgewandte Öffnung (10) des Laufrades (3) mit einem zylindrischen Ringbereich (15) ausfüllt, der die Saugöffnung der Pumpe bildet, und das Laufrad (3) mit einem zylindrischen Ringbereich (10) außen den zylindrischen Ringbereich (15) des Schneideinsatzes (13) als Lager umgibt.
  2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneideinsatz (13) aus der Öffnung (10) des Laufrades (3) herausragt und mit seinem herausragenden Ringbereich (15) an dem Pumpengehäuse (1) drehfest befestigt ist.
  3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Tragscheibe (8) ein Drehlager für den Schneideinsatz (13) bildet.
  4. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schneideinsatz (13) zwei bis vier insbesondere drei im Laufradinneren angeordnete gebogene Schneidblätter (18) mit jeweils einer Schneidkante (21) aufweist.
  5. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (3) ein bis drei insbesondere zwei Gegenschneidkanten (22) aufweist.
  6. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenschneidkanten (22) des Laufrades (3) von inneren Endkanten der Laufradschaufeln (4) gebildet sind.
  7. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufeln (4) des Laufrades (3) zum Laufradinneren hin derart gekrümmt sind, dass die Erzeugenden der Laufradinnenfläche von einer Vielzahl von Geraden gebildet sind, die parallel zur Drehachse des Laufrades (3) liegen.
  8. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gegenschneidkante (22) jeder Schaufel (4) als inneres Ende der Laufradschaufel (4) parallel zur Laufraddrehachse liegt.
  9. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Saugöffnung (16) des Schneideinsatzes (13) sich zum Pumpeneinlass hin konusförmig erweitert.
  10. Kreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich der Schaufeln (4) das Laufrad (3) teilzylindrische Wandteile (5) aufweist, innerhalb derer der Schneideinsatz (13) mit teilzylindrischen Außenflächen (25) liegt, wobei der Innenradius (D) des Laufrad-Wandteils (5) gleich oder nur gering größer ist als der Außenradius der Schneidblatt-Außenflächen.
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