EP3670920B1 - Ansaugvorrichtung für eine abwasser-tauchpumpe - Google Patents

Ansaugvorrichtung für eine abwasser-tauchpumpe Download PDF

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EP3670920B1
EP3670920B1 EP19000562.9A EP19000562A EP3670920B1 EP 3670920 B1 EP3670920 B1 EP 3670920B1 EP 19000562 A EP19000562 A EP 19000562A EP 3670920 B1 EP3670920 B1 EP 3670920B1
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EP
European Patent Office
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cutting
suction
passage openings
suction channel
pump
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EP19000562.9A
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EP3670920A1 (de
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Dennis Haustein
Hans-Jörg Herold
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Zehnder Pumpen GmbH
Original Assignee
Zehnder Pumpen GmbH
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Publication date
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D7/00Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04D7/02Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
    • F04D7/04Pumps 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
    • F04D7/045Pumps 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 is based on a cutting unit for a sewage pump, with the thick matter and fiber fractions of the sewage being comminuted in the same way and into small pieces before being discharged and further conveyed via suction channels inside the pump in a functional component belonging to the pump, so that turbulence and blockages are avoided.
  • the pump has an internal impeller which is rotated by a drive shaft.
  • the drive shaft is mounted in bearings on the closed side of the pump housing.
  • the pump housing is closed off by a suction plate with a central inlet opening which has a peripheral edge.
  • the peripheral edge helps catch and capture solid and filamentary entry material to be cut and chopped by the impeller blades.
  • the impeller has a semi-open design and has an additional cover plate so that the chopping effect is only achieved inside the pump reservoir on the outer edge of the blades next to the suction plate. This effect is also the disadvantage of this solution.
  • the inside of the pump container offers too much space for the solid and, above all, filamentous material, which leads to a blockage within the pump housing and the pump cannot be continuously operational.
  • the object of the invention is to overcome the known deficiencies of the prior art.
  • the problem compared to the named designs of cutting units for sewage pumps of the prior art is to treat the media flow of waste water, which is interspersed with thick matter and fibrous material, in such a way that turbulence and blockages as well as unwanted hardening and plugging of partial volume flows within the pump housing and in the cutting unit are reliably avoided .
  • the technical design of the cutting plate should be optimized and complete crushing and cutting with a pump-integrated cutting mechanism should be feasible, so that the pump with the cutting mechanism according to the invention can be integrated into a line system.
  • the fragmentation and shredding of the high-density and fiber fractions is carried out with a cutting unit designed specifically for the application.
  • the cutting unit is located upstream of the submersible sewage pump and consists of a cutting rotor and a cutting plate.
  • the cutting rotor is equipped with a planar and circumferential cutting blade arrangement actuated by a cutting rotor drive shaft with the rotational movement of the pump drive.
  • the cutting plate is designed as a cover plate for a suction flange and as a carrier plate for the cutting knives on the cutting rotor directed counter to the cutting knives, which are arranged on one side and wedge-like in oblique slot-shaped cutting and passage openings.
  • These cutting and passage openings are designed in a radial and star-like arrangement relative to one another, also as suction and entry points for the fluid medium leading into a suction flange and into the pump housing and draining away.
  • the suction flange is fixed between the cutting unit and the pump housing by means of fastening elements in such a way that the fluid medium sucked in from the suction side via an overall suction channel in the fluid flow direction meets the cutting and passage openings on the cutting plate and is divided into at least six parallel suction channel bores , is promoted separately in these as partial volume quantities.
  • the fluid medium flows out of the cutting and passage openings directly into the suction channel bores of the suction flange.
  • the cross-sectional volume and volume of all suction channel bores in the suction flange is dimensioned smaller than the cross-sectional volume and volume of a total suction channel on the suction side of the pump housing.
  • the cutting unit 1 consisting of the cutting rotor 2 and the cutting plate 5 fastened to the suction flange 9 is shown.
  • the cutting rotor 2 is fitted with the cutting knives 3 which are actuated in a planar and circumferential manner by the cutting rotor drive shaft 4 with the rotational movement of the pump drive 15 .
  • the cutting rotor 2 has, for example, a star-like design, with three prongs being both the adjusting elements for the positioning and the holding elements for the adjustment and readjustment of the three cutting blades 3 that are moved flat along the cutting plate surface with a cutting gap.
  • the precisely positioned connection of the cutting rotor 2, cutting plate 3 and suction flange 9, in particular to the cutting rotor drive shaft 4 moved by the pump drive, can be positioned and adjusted by means of exchangeable shim elements 11 and ring-like plain bearing elements 44 12, which are designed with a collar, and by means of fastening elements 18 fixable.
  • the formation of the collar on the plain bearings 12 advantageously enables readjustment by means of a repeatable arrangement of the replaceable shim elements 11.
  • the cutting plate 5 is also the cover plate for the suction flange 9 and the carrier plate for the cutting blades 7 directed in the opposite direction to the cutting blades 3 on the cutting rotor 2.
  • These here eight cutting and passage openings 6 are designed in a radial and star-like arrangement to one another as the intake and entry points for the fluid medium in the fluid flow directions 17 leading into and out of the suction flange 9 and into the pump housing 13 .
  • the cross-sectional and quantitative volume of the eight suction channel bores 10 in the suction flange 9 is dimensioned smaller than that of the entire suction channel 16 in 3 quantity and cross-sectional volume shown on the suction side 14 of the pump housing 13 .
  • the pump drive 15 of the submersible sewage pump develops the correspondingly large suction force in the suction channel bores 10. Functionality is also ensured by the fixed connection of the suction flange 9 to the pump housing 13 by the fastening elements 18.

Landscapes

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

Description

  • Die Erfindung geht von einem Schneidwerk für eine Abwasserpumpe aus, wobei die Dickstoff- und Faseranteile der Abwässer vor der Ableitung und weiteren Förderung über pumpeninterne Saugkanäle in einer pumpenzugehörigen Funktionskomponente eine gleiche und kleinstückige Zerkleinerung erfahren, so dass Verwirbelungen und Verstopfungen vermieden werden.
  • Der Stand der Technik bei der Anordnung und Ausbildung von Zerkleinerungsvorrichtungen für Dickstoff- und Faseranteile in den saugend abzupumpenden Abwässern ist mit den nachstehend benannten Erfindungsanmeldungen beispielhaft für weitere Veröffentlichungen darstellbar.
  • So ist Inhalt von
  • eine Abwasserpumpe mit einem ringförmigen rotierenden Kanalrad, an dessen Innenwand radial nach innen gerichtete nockenartige und hakenförmige Zerkleinerungselemente angeordnet sind und als Reißzähne wirken, um verfestigte Dickstoffanteile und Langfaser-Bestandteile aus den sich bildenden Stopfen aus- und abzureißen. Diese Art der Zerkleinerung ist aber nur am Außenumfang der sich bildenden Stopfen wirksam.
  • Die radial nach außen- und nach innengerichtet angeordneten Zerkleinerungselemente als Schneidzähne an einem Schneidring auszubilden, sind Gegenstand von
  • mit Gerad-Schneidzahnausbildungen an rotierend beweglichen Zerstückelungsscheiben und Schneidringen.
  • Die Zerkleinerung von Dickstoffanteilen und Langfaser-Bestandteilen aus und an den sich bildenden Stopfen in den Abwässern ist aber auch hier nur an deren Außenumfang und nicht an deren verfestigten Kernteilen wirksam.
  • Diesen Nachteil versucht die in
    • DD 99973
    beschriebene und als Einrichtung mit Förderwirkung für die Zerkleinerung von Fremdbeimengungen in fließfähigen Stoffen bezeichnete Pumpe für die Gülle- und Abwasserwirtschaft zu überwinden. Zusätzlich zu dem Zerkleinerungswerkzeug mit durch Längsrillen in der Kanalwandung des Durchflussgehäuses unterbrochen ausgebildeten gezahnten Schnittflächen und den verzahnten Innenflächen eines als Schlitzkorb bezeichneten Schneidenträgers sind Wurfschaufeln vorgesehen, um ungewollte Verfestigungen der Dickstoff- und Faseranteile in den Abwässern durch umschaufelnde Stoffbewegungen wenigstens teilweise auszuschließen.
  • In der US 5 460 482 A wird unter anderem eine Ausführungsform einer mehrstufigen Kreiselpumpe beschrieben. In einer besonderen Ausführungsform weist die Pumpe ein internes Laufrad auf, welches durch eine Antriebswelle gedreht wird. Die Antriebswelle ist dabei in Lagern an der geschlossenen Seite des Pumpengehäuses gelagert. Das Pumpengehäuse ist durch eine Ansaugplatte mit einer zentralen Einlassöffnung, welche eine umlaufende Umlaufkante aufweist, verschlossen. Die Umlaufkante hilft festes und fadenförmiges Eintrittsmaterial auf- und einzufangen, um von den Laufradschaufeln des Laufrades geschnitten und gehackt zu werden. Das laufrad ist dabei halboffen gestaltet und weist eine weitere Abdeckplatte auf, so dass innerhalb des Pumpenbehälters die Zerhackwirkung nur an der Außenkante der Schaufeln neben der Ansaugplatte erreicht wird. Diese Wirkung ist auch der Nachteil dieser Lösung. Das Innere des Pumpenbehälters bietet zu iel Platz für das feste und vor allem fadenförmige Material, was zu einer Verstopfung innerhalb des Pumpengehäuse führt und so die Einsatzbereitschaft der Pumpe nicht durchgängig gewährt werden kann.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, die bekannten Mängel des Standes der Technik zu überwinden.
  • Die Problemstellung gegenüber den benannten Ausbildungen von Schneidwerken für Abwasserpumpen des Standes der Technik ist, den mit Dickstoff- und Faserstoffanteilen durchsetzten Medienstrom an Abwässern so zu behandeln, dass Verwirbelungen und Verstopfungen sowie ungewollten Verfestigungen und Stopfenbildungen von Teilvolumenströmen innerhalb des Pumpengehäuses und im Schneidwerk sicher vermieden werden. Dazu soll die technische Gestaltung der Schneidplatte so optimiert werden und ein vollständiges Zerkleinern und Zerschneiden mit einem pumpenintegrierten Schneidwerk durchführbar sein, so dass die Pumpe mit dem erfindungsgemäßen Schneidwerk in ein Leitungssystem integriert werden kann..
  • Die benannten Problemstellungen des Standes der Technik bei der Ausbildung von Abwasserpumpen, insbesondere von Abwasserpumpen mit Zerkleinerungs- und Reißelementen für Dickstoff- und Faseranteile in den Abwässern, werden durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.
  • Die Zerteilung und Zerkleinerung der Dickstoff- und Faseranteile erfolgt mit einem anwendungsspezifisch ausgebildeten Schneidwerk. Das Schneidwerk ist der Abwasser-Tauchpumpe vorgeschaltet und besteht aus einem Schneidrotor und aus einer Schneidplatte. Der Schneidrotor ist mit einer plan und umlaufend von einer Schneidrotor-Antriebswelle mit der Drehbewegung des Pumpenantriebes betätigten Schneidmesser-Anordnung bestückt. Die Schneidplatte ist ausgeführt als eine Abdeckplatte für einen Saugflansch und als eine Trägerplatte für die den Schneidmessern am Schneidrotor entgegen gerichteten Schneidmesser, die einseitig und keilartig in schräggestellten langlochförmigen Schneid- und Durchlassöffnungen angeordnet sind. Diese Schneid- und Durchlassöffnungen sind in einer radialen und sternartigen Anordnung zueinander auch als Ansaug- und Eintrittsstellen für das Fluidmedium in einen Saugflansch und in das Pumpengehäuse hineinführend und ableitend ausgebildet. Der Saugflansch ist zwischen dem Schneidwerk und dem Pumpengehäuse mittels Befestigungselementen so fixiert angeordnet, dass das von der Ansaugseite über einen Gesamt-Saugkanal in Fluidströmungsrichtung angesaugte Fluidmedium auf die an der Schneidplatte vorhandenen Schneid- und Durchlassöffnungen trifft und, in mindestens sechs parallele Saugkanal-Bohrungen aufgeteilt, als Teilvolumen-Mengen getrennt in diesen gefördert wird.
  • Erfindungsgemäß fließt das Fluidmedium aus den Schneid- und Durchlassöffnungen direkt in die Saugkanal-Bohrungen des Saugflansches.
  • Das Querschnitts- und Mengenvolumen aller Saugkanal-Bohrungen im Saugflansch ist dabei kleiner als das Querschnitts- und Mengenvolumen eines Gesamt-Saugkanales an der Ansaugseite des Pumpengehäuses dimensioniert. Dadurch wird die Fließgeschwindigkeit bei gleicher Saugleistung der Pumpe gesteigert was wiederum zur Verbesserung der Schneidqualität führt und ein Zusetzen des Schneidspaltes weitestgehend ausgeschlossen wird.
  • Ergänzende Merkmale sind in den Patentansprüchen 2 und 3 benannt. Sie betreffen die Positionier- und Justierbarkeit der Schneidspalte des Schneidwerkes zwischen den Schneidmesser-Stellungen und die Anordnung von Medium-Ableitnuten.
  • Die Erfindung ist vereinfacht in einem Ausführungsbeispiel in den Figuren dargestellt und im folgenden Beschreibungsteil weitergehend erläutert.
  • Es zeigen
  • Fig. 1:
    eine gemeinsame Mittenschnitt-Darstellung von Schneidwerk und Saugflansch
    Fig. 2:
    eine Sicht von der Ansaugseite auf das Schneidwerk
    Fig. 3:
    eine Vorderansicht einer Abwasser-Tauchpumpe mit Schnittdarstellung der Ansaugseite
  • Als funktionssichernde Komponente für die Zerteilung und Zerkleinerung der Dickstoff-und Faseranteile des mit der Abwasser-Tauchpumpe förderfähig abzupumpenden bzw. abzusaugenden Abwassers sind in den Fig. 1 und 2 das aus dem Schneidrotor 2 und aus der am Saugflansch 9 befestigten Schneidplatte 5 bestehende Schneidwerk 1 dargestellt. Der Schneidrotor 2 ist mit den plan und umlaufend von der Schneidrotor-Antriebswelle 4 mit der Drehbewegung des Pumpenantriebes 15 betätigten Schneidmessern 3 bestückt. Der Schneidrotor 2 hat beispielhaft eine sternartige Ausbildung, wobei drei Zacken sowohl die Stellelemente für die Positionierung wie auch die Halteelemente für die Ein- und Nachstellung der drei plan, entlang der Schneidplatten-Oberfläche mit einem Schneidspalt bewegten Schneidmesser 3 sind. Die lagegenaue Verbindung von Schneidrotor 2, Schneidplatte 3 und Saugflansch 9 insbesondere zur vom Pumpenantrieb bewegten Schneidrotor-Antriebswelle 4 ist mittels austauschbarer Passscheiben-Elemente 11 und ringartiger Gleitlager-Elemente 44 12, welche mit einem Bund ausgebildet sind, positionier- und justierbar und mittels Befestigungselementen 18 fixierbar. Durch die Bundausbildung an den Gleitlagern 12 erfolgt vorteilhafter Weise die Nachjustierung mittels wiederholbarer Anordnung der austauschbaren Passscheibenelemente 11. Dadurch wird der feste Sitz der Antriebswelle 4 und demzufolge die sichere definierte Einstellung des Schneidspaltes sicher gestellt. Die Schneidplatte 5 ist auch die Abdeckplatte für den Saugflansch 9 und die Trägerplatte für die den Schneidmessern 3 am Schneidrotor 2 entgegen gerichteten Schneidmesser 7, die einseitig und keilartig in den schräggestellten, langlochförmigen Schneid- und Durchlassöffnungen 6 angeordnet sind. Diese hier acht Schneid- und Durchlassöffnungen 6 sind in einer radialen und sternartigen Anordnung zueinander auch als die Ansaug- und Eintrittsstellen für das Fluidmedium in den Fluidströmungsrichtungen 17 in den Saugflansch 9 und in das Pumpengehäuse 13 hineinführend und ableitend ausgebildet.
  • Dies erfolgt über die acht parallelen Saugkanal-Bohrungen 10 im Saugflansch 9 als getrennte Teilvolumen-Mengen.
  • Das Querschnitts- und Mengenvolumen der acht Saugkanal-Bohrungen 10 im Saugflansch 9 ist dabei kleiner dimensioniert als das vom Gesamt-Saugkanal 16 in Fig. 3 an der Ansaugseite 14 des Pumpengehäuses 13 dargestellte Mengen- und Querschnittsvolumen. Der Pumpenantrieb 15 der Abwasser-Tauchpumpe entwickelt dazu die entsprechend groß dimensionierte Saugkraft in den Saugkanal-Bohrungen 10. Die Funktionsfähigkeit ist auch durch die feste Verbindung des Saugflansches 9 mit dem Pumpengehäuse 13 durch die Befestigungselemente 18 gewährleistet.
  • Mit den in Fig. 2 auf der Schneidplatte 5 spiralförmig nach außen gerichtet verlaufenden und den zwischen den Schneid- und Durchlassöffnungen 6 ohne deren Kontaktierung angeordneten Medium-Ableitnuten 8 erfolgt eine entmischte Ableitung des Abwassers von den bereits über die Schneid- und Durchlassöffnungen abgeleiteten Dickstoff- und Faseranteilen. Bezugszeichenliste
    1 Schneidwerk
    2 Schneidrotor von 1
    3 Schneidmesser an 2
    4 Schneidrotor-Antriebswelle
    5 Schneidplatte von 1
    6 Schneid- und Durchlassöffnungen in 5
    7 Schneidmesser an 6
    8 Medium-Ableitnuten an 5
    9 Saugflansch
    10 Saugkanal-Bohrungen in 9
    11 (austauschbare) Passscheiben-Elemente
    12 (ringartige) Gleitlager-Elemente mit Bund
    13 Pumpengehäuse
    14 Ansaugseite an 13
    15 Pumpenantrieb
    16 Gesamt-Saugkanal
    17 Fluidströmungsrichtung(en)
    18 Befestigungselemente für 9, an 13

Claims (3)

  1. Ansaugvorrichtung für eine Abwasser-Tauchpumpe für eine Ableitung von mit Dickstoff-und Faseranteilen durchsetzten Abwässern aus Entstehungs- und Sammelbehältern über einen Gesamt-Saugkanal (16), wobei die Dickstoff- und Faseranteile nach ihrer Zerteilung und Zerkleinerung mittels eines Schneidwerkes (1) in kleinräumige Volumenanteile gemeinsam mit den Abwässern in hebenden Fluidströmungsrichtungen (17), durch Saugkanal-Bohrungen (10) hindurch, vom Pumpenantrieb (15) angesaugt, aus dem Pumpengehäuse (13) ableitbar sind, wobei die Ansaugvorrichtung aus dem Gesamt-Saugkanal (16), dem Schneidwerk (1) und einem die Saugkanal-Bohrungen (10) aufweisenden Saugflansch (9) besteht, wobei das Schneidwerk (1) aus
    • einem Schneidrotor (2), der mit plan und umlaufend von einer Schneidrotor-Antriebswelle (4) mit der Drehbewegung des Pumpenantriebes (15) betätigten Schneidmessern (3) bestückt ist, und aus
    • einer Schneidplatte (5), die als Trägerplatte für, den Schneidmessern (3) am Schneidrotor (2) entgegen gerichtete Schneidmesser (7), die einseitig und keilartig in schräggestellten langlochförmigen Schneid- und Durchlassöffnungen (6) angeordnet sind, dient, wobei die Schneid- und Durchlassöffnungen (6) in einer radialen und sternartigen Anordnung zueinander ausgebildet sind,
    besteht,
    wobei das von einer Ansaugseite (14) über den Gesamt-Saugkanal (16) in Fluidströmungsrichtung (17) angesaugte Fluidmedium auf die an der Schneidplatte (5) vorhandenen Schneid- und Durchlassöffnungen (6) trifft, wobei zwischen dem Schneidwerk (1) und dem Pumpengehäuse (13) der Saugflansch (9) mittels Befestigungselementen (18) so fixiert angeordnet ist, dass die Schneidplatte (5) als Abdeckplatte für den Saugflansch (9) dient, dass die Schneid- und Durchlassöffnungen (6) als Ansaug- und Eintrittsstellen für das Fluidmedium im Saugflansch (9) und in das Pumpengehäuse (18) ausgebildet sind, dass das Fluidmedium direkt aus den Schneid- und Durchlassöffnungen (6) in die Saugkanal-Bohrungen (10) des Saugflansches (9) fließt, und dass das Fluidmedium in mindestens sechs parallele Saugkanal-Bohrungen (10) aufgeteilt, als Teilvolumen-Mengen getrennt in diesen gefördert wird, und wobei das Querschnitts- und Mengenvolumen aller Saugkanal-Bohrungen (10) im Saugflansch (9) zur Steigerung der Fließgeschwindigkeit und damit zur Verbesserung der Schnittqualität kleiner als das Querschnitts- und Mengenvolumen des Gesamt-Saugkanales (16) an der Ansaugseite (14) des Pumpengehäuses (13) dimensioniert ist.
  2. Ansaugvorrichtung für eine Abwasser-Tauchpumpe nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schneidspalte zwischen den Schneidmessern (3 und 7) und die Stellungen der Schneid- und Durchlassöffnungen (6) sowie Schneidmesser (7) in einer Schneidplatte (5) und die Stellungen der Saugkanal-Bohrungen (10) im Saugflansch (9) mittels austauschbarer Passscheiben-Elemente (11) und ringartiger mit Bund ausgestatteter Gleitlager-Elemente (12) an der Schneidrotor-Antriebswelle (4) positionier- und justierbar angeordnet sind.
  3. Ansaugvorrichtung für eine Abwasser-Tauchpumpe nach Patentanspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass stirnseitig auf einer Schneidplatte (5) spiralförmig nach außen gerichtet verlaufende Medium-Ableitnuten (8) zwischen den Schneid- und Durchlassöffnungen (6) ohne diese zu kontaktieren, angeordnet sind.
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