EP4172504A1 - Kreiselpumpe zur förderung feststoffhaltiger medien - Google Patents

Kreiselpumpe zur förderung feststoffhaltiger medien

Info

Publication number
EP4172504A1
EP4172504A1 EP21733398.8A EP21733398A EP4172504A1 EP 4172504 A1 EP4172504 A1 EP 4172504A1 EP 21733398 A EP21733398 A EP 21733398A EP 4172504 A1 EP4172504 A1 EP 4172504A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
centrifugal pump
impeller
pump according
carbon layer
blade
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP21733398.8A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Jürgen KALB
Markus PITTROFF
Frank RIEDELBAUCH
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
KSB SE and Co KGaA
Original Assignee
KSB SE and Co KGaA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by KSB SE and Co KGaA filed Critical KSB SE and Co KGaA
Publication of EP4172504A1 publication Critical patent/EP4172504A1/de
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/02—Selection of particular materials
    • F04D29/026—Selection of particular materials especially adapted for liquid pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2205—Conventional flow pattern
    • F04D29/2222—Construction and assembly
    • F04D29/2227—Construction and assembly for special materials
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2238—Special flow patterns
    • F04D29/2244—Free vortex
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2261—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures
    • F04D29/2294—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures for protection, e.g. against abrasion
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2230/00—Manufacture
    • F05D2230/90—Coating; Surface treatment
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2300/00—Materials; Properties thereof
    • F05D2300/20—Oxide or non-oxide ceramics
    • F05D2300/22—Non-oxide ceramics
    • F05D2300/224—Carbon, e.g. graphite

Definitions

  • the invention relates to a centrifugal pump for pumping solids-containing media with an open impeller which comprises at least one blade which protrudes in the direction of an inflow.
  • Wastewater is an example of a solid-containing medium.
  • This usually includes raw sewage (e.g. dirty water, faeces), sewage (mechanically purified water from clarifiers), sludge (e.g. activated, fresh, digested and vaccinated sludge) and rainwater.
  • raw sewage e.g. dirty water, faeces
  • sewage mechanically purified water from clarifiers
  • sludge e.g. activated, fresh, digested and vaccinated sludge
  • rainwater can under certain circumstances have a very corrosive or abrasive effect on the centrifugal pumps used.
  • impellers In centrifugal pumps for pumping media containing solids, different impellers can be used, for example channel impellers, vortex impellers or single blades.
  • Channel impellers are open or closed impellers with a reduced number of blades.
  • One, two or three blades in a radial or semi-axial arrangement have proven useful.
  • Centrifugal pumps with vortex impellers are also used to convey media containing solids. These are also known as vortex pumps, the delivery rate of which is transferred to the flow medium by a rotating support disc, the so-called vortex impeller, fitted with straight or curved blades is transmitted.
  • the vortex impeller is a radial impeller that has a large passage for the solids contained in the pumped medium and is less prone to failure.
  • WO 2004/065796 A1 describes a centrifugal pump with a vortex impeller for pumping liquids mixed with solid admixtures. There is a gap between the free-flow wheel and the suction-side housing wall so that solids can pass through the free-flow pump without clogging. The transition from the suction-side housing wall to the wall of the housing space located radially to the vortex impeller takes place continuously.
  • the housing space is designed asymmetrically
  • EP 1 616 100 B1 describes a centrifugal pump with a vortex impeller, the impeller of which consists of a support disk equipped with open blades. The blades have different heights. A housing wall on the suction side is conical. The distance between the casing wall and the leading edges of the higher blades of the impeller decreases with the diameter. A passage with a minimum extension consistently follows a leading edge of a blade of lesser height, which is inclined towards the impeller outlet.
  • a free, unrestricted impeller passage is called a ball passage. It describes the largest permissible diameter of the solids in order to ensure a blockage-free passage. It is given as the sphere diameter in millimeters.
  • the ball passage corresponds at most to the nominal width of the suction or discharge nozzle. In order for this maximum possible ball passage to be achieved with conventional vortex pumps, the distance between the blade front and the housing wall on the suction side must also correspond to at least the nominal width of the suction or discharge nozzle within the housing.
  • the efficiency of the centrifugal pump with vortex impeller is reduced.
  • the shape of the blade also plays a decisive role in the design of open impellers.
  • the design of the leading edge is of great importance.
  • the leading edge is often covered with fibers that are present in the pumped medium. The fibers are often not transported away from the impeller leading edges, since the respective drag forces are in equilibrium due to the flow resistance on the suction and pressure side. If fibers accumulate on the leading edges, further fibers can accumulate so that larger deposits can form. This behavior is particularly beneficial when it comes to ensuring high ball passages.
  • DE 102017221 930 A1 describes an impeller for a centrifugal pump with at least one blade which protrudes in the direction of an inflow.
  • the angle at which the blade protrudes from the support disk is optimized in such a way that deposits can be effectively avoided.
  • DE 102015212203 A1 describes a vortex impeller of a centrifugal pump for conveying media containing solids, the blades of which are arranged in bundles.
  • This chilled cast iron is characterized by a high level of corrosion resistance in aggressive media and, at the same time, high wear resistance.
  • cast components are often used in centrifugal pumps.
  • a solid body in the desired shape is created from a liquid material after it has solidified.
  • the desired housing structures or impellers or other components of the centrifugal pump can thus be produced in a targeted manner.
  • Cast materials in centrifugal pump construction are usually iron-carbon alloys.
  • the object of the invention is to specify a centrifugal pump with an impeller for conveying media containing solids. Damage to the impeller due to abrasive wear should be effectively reduced. In addition, the pump should be able to maintain its efficiency in operation for a long time.
  • the centrifugal pump should be characterized by high reliability and a long service life. It should also ensure simple assembly. Furthermore, the centrifugal pump should convince through the lowest possible manufacturing costs.
  • the open impeller of a centrifugal pump for conveying media containing solids is coated with a carbon layer on the surface, in particular the cast surface. This increases the hardness of the impeller surface enormously, which creates efficient protection against abrasive wear caused by the flowing solid particles of the pumped medium.
  • impeller flanks and in particular the front blade edges of the open impeller are provided with a carbon layer according to the invention.
  • the front blade edges in particular are exposed to abrasive loads and are particularly protected by the carbon layer.
  • a centrifugal pump with an open diagonal single impeller is used to promote media containing solids, which is provided with a carbon layer.
  • the flow line of the blade runs obliquely outwards. In this way, uncleaned, solids-laden and outgassing wastewater and media with a higher viscosity can advantageously be conveyed.
  • the centrifugal pump is equipped with a vortex impeller for pumping media containing solids.
  • a vortex impeller for pumping media containing solids.
  • Such an impeller has blades which can be arranged at the same distance from one another or are grouped into bundles. Each bundle includes at least two blades. Bundles with two or three shovels each have proven to be particularly advantageous.
  • each bundle comprises four blades.
  • the support disk of the Vortex impeller has a hub projection which is formed on the suction side and on which the blades engage. The blades protrude from the support disk in the suction-side direction and have a course that is curved against the direction of rotation. All the blades can have the same curvature.
  • the blades have different curvatures. For example, blades with different curvatures can be arranged within a bundle.
  • the blades of the vortex impeller, in particular the blade flanks and the front blade edges, are advantageously provided with a carbon layer.
  • a counter-element In a centrifugal pump for pumping media containing solids, the open impeller interacts with a counter-element.
  • a counter-element can be a wear wall and / or a suction-side housing part. It is particularly advantageous to coat the wear wall and / or the suction-side housing part with carbon, which provides effective protection against abrasive wear and enables the longest possible operating time with constant pump efficiency.
  • the carbon-coated open impeller in particular the open diagonal impeller, has a cutting edge in order to divide long-fiber solid constituents into shorter segments and to avoid clogging in the pump chamber.
  • the open impeller is designed in one piece with at least one blade. It proves to be advantageous if the impeller and / or the blade (s) are made from a metallic material. A cast material is preferably used. According to the invention, this open impeller made of cast material is then provided with a carbon layer.
  • the carbon layers are understood to be layers in which carbon is the predominant component.
  • the carbon layer can, for example, with a PVD (physical vapor deposition), a physical vapor deposition for example by evaporation or sputtering) or a CVD (Chemical Vapor Deposition; chemical vapor deposition) process.
  • PVD physical vapor deposition
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • chemical vapor deposition chemical vapor deposition
  • amorphous carbon layer in particular a tetrahedral, hydrogen-free amorphous carbon layer, which is also referred to as a ta-C layer.
  • the atomic bonds belonging to the crystal lattice of graphite (3 in total) are identified with the designation "sp2". There is an sp2 hybridization.
  • each carbon atom forms a tetrahedral arrangement with four neighboring atoms. With this spatial arrangement, all atomic distances are equally small. There are therefore very high binding forces between the atoms, in all spatial directions. This results in the high strength and extreme hardness of the diamond.
  • the atomic bonds belonging to the crystal lattice of diamonds, a total of four each, are identified with the designation "sp3". There is thus an sp3 hybridization.
  • the carbon layer consists of a mixture of sp3 and sp2 hybridized carbon.
  • This layer is characterized by an amorphous structure.
  • Foreign atoms such as hydrogen, silicon, tungsten or fluorine can also be built into this carbon network.
  • the carbon layer is applied as a coating to an impeller and to a wear wall and / or a housing part on the suction side.
  • the thickness of the layer is advantageously more than 0.5 ⁇ m, preferably more than 1.0 ⁇ m, in particular more than 1.5 ⁇ m.
  • the carbon layer is less than 18 ⁇ m, preferably less than 16 ⁇ m, in particular less than 14 ⁇ m.
  • a layer thickness between 4 and 12 ⁇ m should be aimed for.
  • the carbon coating has an extremely smooth axial surface with non-stick properties, in which the mean roughness value R a of the carbon layer is less than 0.7 ⁇ m, preferably less than 0.5 ⁇ m, in particular less than 0.3 ⁇ m.
  • the ta-C coating has a very low coefficient of friction and, at the same time, very good chemical resistance.
  • the hardness of the coating comes very close to the hardness of diamonds, the hardness preferably being more than 20 GPa, preferably more than 30 GPa, in particular more than 40 GPa and less than 120 GPa, preferably less than 110 GPa, in particular less than 100 GPa .
  • ta-C coatings are harder than aC: H coatings.
  • ta-C does not contain any hydrogen. It can therefore be assumed that ta-C is more resistant than aC: H in contact with water (at temperatures above 80 ° C). In contact with other - especially polar - liquids that contain molecules in which hydrogen is bound, ta-C could also be more resistant than aC: H.
  • the carbon layer is not applied directly to the impeller, but first an adhesion promoter layer is provided. B. through the formation of stable carbides. Appropriately thin layers of chrome, titanium or silicon are used as bonding layers that meet these requirements. In particular, chromium and tungsten carbide have proven useful as adhesion promoters.
  • the coating has an adhesion promoter layer, which preferably contains a chromium material.
  • the adhesion promoter layer preferably consists of more than 30% by weight, preferably more than 60% by weight, in particular more than 90% by weight, of chromium.
  • the ta-C coating according to the invention is a simple, quickly realizable and economical coating for open impellers in centrifugal pumps. In addition to being very hard, the coating according to the invention also has excellent sliding properties and good chemical resistance.
  • the invention also enables impeller geometries with special dimensions to be coated.
  • impeller geometries can be implemented that were previously difficult to implement from ceramic materials due to manufacturing reasons.
  • most metallic materials are characterized by a higher ductility in direct comparison to a ceramic material.
  • PECVD / PACVD processes can preferably be used for coating.
  • the plasma is excited in the gas phase by coupling in pulsed DC voltage, medium-frequency (KHz range) or high-frequency (MHz range) power.
  • KHz range medium-frequency
  • MHz range high-frequency
  • PVD processes are used for coating. These processes are particularly simple and have a low process temperature. This technology leads to layers in which foreign atoms can also be incorporated as required. The process is preferably carried out in such a way that changes to the structure and dimensions of the materials to be coated (metallic, gray cast iron, etc.) are excluded.
  • the ta-C coating Compared to a CVD diamond layer, the ta-C coating has the advantage that the coating temperature for CVD diamond layers is 600 to 1000 ° C and for amorphous carbon layers such as ta-C is significantly below 500 ° C. This is of particular technical relevance for the coating of metallic materials. The production of PVD diamond layers is not possible.
  • the impeller is designed to be open diagonally.
  • the impeller is designed as a radial impeller, in particular as a vortex impeller.
  • the impeller can also have more than one blade.
  • the impeller has exactly two blades. The design described offers the possibility of designing the impeller both as a vortex impeller and as an open impeller.
  • FIG. 2 sectional illustration of a centrifugal pump for conveying media containing solids with an open impeller
  • FIG. 3 shows a sectional view of a centrifugal pump for conveying media containing solids with a vortex impeller
  • FIG. 4 a detailed section of an open diagonal single-blade impeller with a wear wall
  • FIG. 5 a detailed section of an open impeller with a wear wall
  • FIG. 6 a detailed section of a vortex impeller.
  • FIG. 1 shows a sectional view through a centrifugal pump for conveying media containing solids.
  • This embodiment is a horizontally positioned volute casing pump 3 with a diagonally open impeller.
  • the solid-containing medium flows into the pump via the suction mouth 1, is subjected to kinetic energy by the open diagonal impeller 4, which is connected to the shaft 6 in a rotationally fixed manner, and leaves the pump housing 3 via the pressure port 5.
  • the shaft 6 is through the ball bearing 7 and the mechanical seal 9 rotatably mounted.
  • the bearing support cover 10 closes the pump chamber in the direction of the drive.
  • FIG. 2 shows a sectional view through a centrifugal pump for conveying media containing solids.
  • This embodiment is a submersible motor pump.
  • the wastewater mixed with admixtures enters the pump through the suction mouth 1.
  • the open impeller 4 is non-rotatably connected to a shaft 6 which sets the open impeller 4 in rotation.
  • the open impeller 4 is arranged in a pump housing 3, which in the exemplary embodiment is a spiral housing is executed.
  • An insert protrudes into the suction mouth 1 of the pump, which in the exemplary embodiment is designed as a wear wall 2 or as a wear ring.
  • the shaft 6 is set in rotation by a drive 16, which in the exemplary embodiment is specified as an electric motor.
  • the pump housing 3 is closed by a housing cover 10.
  • the housing cover 10 is sealed off from the shaft 6 with a mechanical seal 9.
  • the blade flanks 12, the blade edges 13 and the wear wall 2 are preferably coated with a carbon layer.
  • FIG 3 shows a sectional view through a centrifugal pump for conveying media containing solids.
  • This embodiment is a horizontally installed volute casing pump with a vortex impeller 4.
  • the medium containing solids enters the pump through the suction mouth 1.
  • the vortex impeller 4 is connected in a rotationally fixed manner to a shaft 6 which sets the vortex impeller 4 in rotation.
  • FIG. 4 shows a detailed section of a diagonally open single impeller 4 with a corresponding wear wall 2 as shown in FIG. 1.
  • the blade flanks 12, the blade edges 13 and the wear wall 2 are coated with a carbon layer, preferably with an amorphous carbon layer, in particular with ta-C.
  • Fig. 5 shows a detailed section of the suction mouth area according to the representation in Fig.
  • the open impeller interacts with the counter-element, which is designed as a wear wall 2 in the exemplary embodiment.
  • the blade flanks 12 of the open impeller 4 extend, starting from the hub, radially outwards in a backward curve.
  • the blade edges 13 form a gap with the wear wall 2.
  • the blade flanks 12, the blade edges 13 and the wear wall 2 are coated with a carbon layer, in particular with ta-C.
  • FIG. 6 shows a detailed section of the free-flow pump embodiment as shown in FIG. 3, in the housing 3 of which a free-flow impeller 4 is positioned.
  • the vortex impeller 4 is connected to a shaft 6 in a rotationally test.
  • a hub body which has a bore 14 for screwing in a screw is used to fasten the vortex impeller 4.
  • the suction mouth 1 is formed by a housing part 15 on the suction side.
  • the suction mouth 1 forms an inlet for the medium containing solids.
  • the blade flanks 12, the blade edges 13 and the suction-side housing part 15 are advantageously coated with a carbon layer, preferably with an amorphous carbon layer, in particular with ta-C.
  • a particularly ideal protection against abrasive wear is achieved, which inevitably acts on the blade flanks 12, the blade edges 13 and the suction-side housing part 15 when media containing solids are conveyed.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien mit einem offenen Laufrad (4). Das offene Laufrad (4) umfasst mindestens eine Schaufel, die in Richtung einer Zuströmung ragt. Die Oberfläche des offenen Laufrades (4) ist zumindest teilweise mit einer Kohlenstoffschicht versehen.

Description

Beschreibung
Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien
Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien mit einem offenen Laufrad, das mindestens eine Schaufel umfasst, die in Richtung einer Zuströmung ragt.
Beispielgebend für ein feststoffhaltiges Medium ist Abwasser, insbesondere kommu nales und industrielles Abwasser. Dieses umfasst in der Regel Rohabwasser (z. B. Schmutzwasser, Fäkalien), Abwasser (mechanisch gereinigtes Wasser aus Klärbecken), Schlamm (z. B. Belebt-, Frisch-, Faul- sowie Impfschlamm) und Regen wasser. Industrielles Abwasser kann unter Umständen sehr korrosiv oder abrasiv auf die eingesetzten Kreiselpumpen wirken.
Bei Kreiselpumpen zur Förderung feststoffhaltiger Medien können unterschiedliche Laufräder eingesetzt werden, beispielsweise Kanalräder, Freistrom räder oder Einschaufler. Bei Kanalrädern handelt es sich um offene oder geschlossene Laufräder mit reduzierter Schaufelzahl. Bewährt haben sich eine, zwei oder drei Schaufel(n) in radialer oder halbaxialer Anordnung.
Ebenfalls kommen Kreiselpumpen mit Freistromrädern zur Förderung feststoffhaltiger Medien zum Einsatz. Diese werden auch als Wirbelpumpen bezeichnet, deren Förderleistung von einer rotierenden, mit geraden oder gekrümmten Schaufeln besetzten Tragscheibe, dem sogenannten Freistromrad, auf das Strömungsmedium übertragen wird. Das Freistromrad ist ein Radialrad, das einen großen Durchgang für die im Fördermedium enthaltenen Feststoffe hat und wenig störanfällig ist.
In der WO 2004/065796 A1 wird eine Kreiselpumpe mit Freistromrad zur Förderung von mit festen Beimengungen versetzten Flüssigkeiten beschrieben. Zwischen dem Frei stromrad und der saugseitigen Gehäusewand besteht ein Abstand, damit Festkörper die Freistrompumpe ohne Verstopfungen passieren können. Der Übergang der saugseitigen Gehäusewand zu der Wand des radial zum Freistromrad gelegenen Gehäuseraums erfolgt stufenlos. Der Gehäuseraum ist asymmetrisch gestaltet
In der EP 1 616 100 B1 wird eine Kreiselpumpe mit Freistromrad beschrieben, deren Laufrad aus einer mit offenen Schaufeln bestückten Tragscheibe besteht. Die Schaufeln weisen unterschiedliche Höhen auf. Eine saugseitige Gehäusewand verläuft konisch. Der Abstand der Gehäusewand zu den Vorderkanten der höheren Schaufeln des Laufrads nimmt mit dem Durchmesser ab. Eine Passage mit einer Mindesterstreckung folgt gleich-bleibend einer Vorderkante einer zum Laufradaustritt hin geneigten Schaufel geringerer Höhe.
Als Kugeldurchgang wird ein freier, unverengter Laufraddurchgang bezeichnet. Er beschreibt den größten zulässigen Durchmesser der Feststoffe, um einen verstopfungs freien Durchgang zu gewährleisten. Er wird als Kugeldurchmesser in Millimeter angegeben. Der Kugeldurchgang entspricht maximal der Nennweite des Saug- bzw. Druckstutzens. Damit dieser maximal mögliche Kugeldurchgang bei herkömmlichen Freistrompumpen erreicht wird, muss auch innerhalb des Gehäuses der Abstand der Schaufelfront zur saugseitigen Gehäusewand ebenfalls mindestens der Nennweite des Saug- bzw. Druckstutzens entsprechen.
Überschreitet der schaufellose Raum zwischen der Schaufelfront und der gegenüber liegenden Gehäusewand ein gewisses Maß, reduziert sich die Effizienz der Kreisel- pumpe mit Freistromrad. Je größer der Abstand zwischen dem Freistromrad und der saugseitigen Gehäusewand ist, desto geringer ist der Wirkungsgrad der Kreiselpumpe mit Freistromrad. Auch bei der Gestaltung von offenen Laufrädern spielt die Schaufelform eine entscheidende Rolle. Insbesondere die Konstruktion der Eintrittskante ist von großer Bedeutung. Bei Abwasserpumpen belegt sich die Eintrittskante häufig mit im Fördermedium vorhandenen Fasern. Die Fasern werden häufig nicht von den Laufrad- Eintrittskanten abtransportiert, da aufgrund des Strömungswiderstands auf der Saug- und Druckseite die jeweiligen Widerstandskräfte im Gleichgewicht sind. Kommt es zu einer Anlagerung von Fasern an den Eintrittskanten, können weitere Fasern sich anlagern, sodass sich größere Belegungen bilden können. Begünstigt wird dieses Verhalten insbesondere bei der Gewährleistung hoher Kugeldurchgänge.
Die für einen ausreichenden Kugeldurchgang notwendigen großen Strömungs querschnitte begünstigen den Aufbau von Belegungen. Insbesondere bei Teillast, zum Beispiel kleinen Volumenströmen, führen große Strömungsquerschnitte zu nicht durchströmten Totwasserzonen. Die Totwasserzonen führen zu Verstopfungen.
Bei Einschauflern führen solche Belegungen dazu, dass eine höhere Leistung zum Betrieb der Kreiselpumpe erforderlich ist. Bei Mehrschauflern kann es durch die Belegungen auch zu einer asymmetrischen Strömung in den Kanälen kommen. Solche asymmetrischen Strömungen beeinflussen nicht nur die erforderliche Leistung, sondern auch den geförderten Volumenstrom sowie die Förderhöhe.
In der DE 102017221 930 A1 ist ein Laufrad für eine Kreiselpumpe beschrieben mit mindestens einer Schaufel, welche in Richtung einer Zuströmung ragt. Der Winkel, mit der die Schaufel von der Tragscheibe ragt, ist in der Weise optimiert, so dass sich Ablagerungen wirksam vermeiden lassen.
Die DE 102015212203 A1 beschreibt ein Freistromrad einer Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien, deren Schaufeln in Bündeln angeordnet ist.
Dadurch wird ein ausreichender Kugeldurchgang bei einem hohen Förderwirkungsgrad erreicht. Die DE 4409278A1 und die EP 0750686 A1 offenbaren einen Hartguss mit einer Zusammensetzung in Gew.-% Cr = 26 bis 36, Ni < 10, Mo = 2 bis 6, Cu < 3, N < 0,2,
Si < 1 ,5, Mn < 1 ,5, V = 4 bis 9, C = 1 ,4 bis 1 ,9, Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen. Dieser Hartguss zeichnet sich durch eine hohe Korrosions beständigkeit in aggressiven Medien bei gleichzeitig hoher Verschleißbeständigkeit aus.
Generell kommen bei Kreiselpumpen häufig Gussbauteile zum Einsatz. Beim Gießen entsteht aus einem flüssigen Werkstoff nach dem Erstarren ein fester Körper in der gewünschten Form. Somit können gezielt die gewünschten Gehäusestrukturen bzw. Laufräder oder sonstige Bauteile der Kreiselpumpe erzeugt werden. Gusswerkstoffe im Kreiselpumpenbau sind in der Regel Eisen-Kohlenstoff-Legierungen.
Insbesondere bei Kreiselpumpen, die zur Förderung von feststoffhaltigen Medien eingesetzt werden, kommt es häufig im Bereich der Bauteile, die mit dem Förder medium in Kontakt kommen, zu Verschleiß- und/oder Korrosionserscheinungen. Die strömenden Feststoffe können die Werkstoffe der offenen Laufräder sowie der Schleißwände abtragen, wodurch der Spalt dazwischen mit zunehmendem Betrieb größer wird. Dadurch verringert sich der Pumpenwirkungsgrad mit der Dauer des Betriebes bis das Laufrad und die Schleißwand aufgrund des abrasiven Verschleißes erneuert werden müssen.
In der DE 4326545 C2, der DE 102013200680 B4 und in der DE 102017223602 A1 sind Gussbauteile wie beispielsweise Laufräder und Schleißwände auf keramischer Basis, insbesondere auf Basis von Siliziumkarbid beschrieben. Diese sind im Vergleich zu Bauteilen aus Grauguss deutlich härter und erhöhen die Standzeit. Jedoch sind diese Bauteile in der Fertigung erheblich aufwändiger und teurer, wobei sie eine Standzeit im gewünschten Ausmaß immer noch nicht erreichen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kreiselpumpe mit einem Laufrad zur Förderung feststoffhaltiger Medien anzugeben. Die Beschädigung des Laufrads durch abrasiven Verschleiß soll wirksam verringert werden. Darüber hinaus sollte die Pumpe den Wirkungsgrad im Betrieb lange aufrechterhalten können. Die Kreiselpumpe soll sich durch eine hohe Zuverlässigkeit und eine lange Lebensdauer auszeichnen. Sie soll zudem eine einfache Montage gewährleisten. Weiterhin soll die Kreiselpumpe durch möglichst geringe Herstellungskosten überzeugen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Varianten sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen.
Erfindungsgemäß ist das offene Laufrad einer Kreiselpumpe zur Förderung feststoff haltiger Medien an der Oberfläche, insbesondere der Gussoberfläche, mit einer Kohlenstoffschicht beschichtet. Dadurch wird die Härte der Laufradoberfläche enorm gesteigert, wodurch ein effizienter Schutz gegen abrasiven Verschleiß durch die strömenden Feststoffpartikel des Fördermediums entsteht.
Insbesondere die Laufradflanken und im Besonderen die stirnseitigen Schaufelkanten des offenen Laufrads sind gemäß der Erfindung mit einer Kohlenstoffschicht versehen. Gerade die stirnseitigen Schaufelkanten sind je nach Bauart der Kreiselpumpe einer abrasiven Belastung ausgesetzt und durch die Kohlenstoffschicht besonders geschützt.
Gemäß der Erfindung wird zur Förderung feststoffhaltiger Medien eine Kreiselpumpe mit einem offenen diagonalen Einschaufelrad eingesetzt, welches mit einer Kohlen stoffschicht versehen ist. Bei diesem Laufrad verläuft die Flusslinie der Schaufel schräg nach außen. Vorteilhafterweise kann damit ungereinigtes, feststoffbeladenes und ausgasendes Abwasser sowie Medien mit höherer Viskosität gefördert werden.
In einer Variante der Erfindung ist die Kreiselpumpe zur Förderung von feststoffhaltigen Medien mit einem Freistromrad bestückt. Ein solches Laufrad weist Schaufeln auf, die mit gleichem Abstand zueinander angeordnet sein können oder zu Bündeln zusammen gefasst sind. Jedes Bündel umfasst dabei mindestens zwei Schaufeln. Als besonders günstig erweisen sich Bündel mit jeweils zwei oder drei Schaufeln. Bei einer Variante der Erfindung umfasst jedes Bündel vier Schaufeln. Die Tragscheibe des Freistromrades weist einen zur Saugseite ausgebildeten Nabenvorsprung auf, an dem die Schaufeln angreifen. Die Schaufeln stehen von der Tragscheibe in saugseitiger Richtung hervor und weisen einen entgegen der Drehrichtung gekrümmten Verlauf auf. Dabei können alle Schaufeln die gleiche Krümmung aufweisen. Bei einer alternativen Variante weisen die Schaufeln unterschiedliche Krümmungen auf. So können beispielsweise innerhalb eines Bündels Schaufeln mit unterschiedlicher Krümmung angeordnet sein. Vorteilhafterweise sind die Schaufeln des Freistrom laufrades, insbesondere die Schaufelflanken und die stirnseitigen Schaufelkanten mit einer Kohlenstoffschicht versehen.
In einer Kreiselpumpe zur Förderung von feststoffhaltigen Medien wirkt das offene Laufrad mit einem Gegenelement zusammen. Ein solches Gegenelement kann erfindungsgemäß eine Schleißwand und/oder ein saugseitiges Gehäuseteil sein. Besonders vorteilhaft ist die Beschichtung der Schleißwand und/oder des saugseitigen Gehäuseteils mit Kohlenstoff, wodurch ein wirksamer Schutz vor abrasiven Verschleiß entsteht und eine möglichst lange Betriebszeit bei konstantem Wirkungsgrad der Pumpe ermöglicht wird.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung weist das mit Kohlenstoff beschichtete offene Laufrad, insbesondere das offene diagonale Einschaufelrad, eine Schneidkante auf, um langfasrige Feststoffbestandteile in kürzere Segmente zu teilen und eine Verstopfung im Pumpenraum zu vermeiden.
Bei einer besonders günstigen Ausführung der Erfindung ist das offene Laufrad mit mindestens einer Schaufel einstückig ausgebildet. Dabei erweist es sich als vorteilhaft, wenn das Laufrad und/oder die Schaufel(n) aus einem metallischen Werkstoff gefertigt sind. Vorzugsweise kommt dabei ein Gusswerkstoff zum Einsatz. Dieses offene Laufrad aus Gusswerkstoff wird dann erfindungsgemäß mit einer Kohlenstoffschicht versehen.
Unter den Kohlenstoffschichten werden Schichten verstanden, in denen Kohlenstoff der überwiegende Bestandteil ist. Die Kohlenstoffschicht kann beispielsweise mit einer PVD- (engl. Physical Vapor Deposition), einer physikalischen Gasphasenabscheidung etwa durch Verdampfen oder Sputtern) oder einem CVD- (engl. Chemical Vapor Deposition; Chemische Gasphasenabscheidung) Verfahren aufgebracht werden.
Vorzugsweise handelt es sich um eine amorphe Kohlenstoffschicht, insbesondere eine tetraedrische wasserstofffreie amorphe Kohlenstoffschicht, die auch als ta-C Schicht be-zeichnet wird. Die dem Kristallgitter von Graphit zugehörigen Atombindungen (insgesamt jeweils 3) kennzeichnet man mit der Bezeichnung „sp2“. Dabei liegt eine sp2-Hybridisierung vor.
Bei einer Diamantschicht bildet jedes Kohlenstoffatom mit vier benachbarten Atomen eine tetraederförmige Anordnung. Bei dieser räumlichen Anordnung sind alle Atom abstände gleich gering. Es wirken daher sehr hohe Bindungskräfte zwischen den Atomen, und zwar in allen Raumrichtungen. Daraus resultieren die hohe Festigkeit und die extreme Härte des Diamanten. Die dem Kristallgitter von Diamanten zugehörigen Atombindungen, insgesamt jeweils vier, kennzeichnet man mit der Bezeichnung „sp3“. Somit liegt eine sp3-Hybridisierung vor.
Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung besteht die Kohlenstoffschicht aus einer Mischung von sp3- und sp2-hybridisiertem Kohlenstoff. Diese Schicht ist durch eine amorphe Struktur gekennzeichnet. In dieses Kohlenstoffnetzwerk können auch Fremdatome wie Wasserstoff, Silizium, Wolfram oder Fluor eingebaut sein.
Die erfindungsgemäße Anordnung einer Kohlenstoffschicht auf einem offenen Laufrad und einem Gegenelement, wie beispielsweise einer Schleißwand, führt zu einer erheblichen Reduzierung des abrasiven Abtrags.
Durch die Anordnung einer Kohlenstoffschicht auf einem offenen Laufrad wird eine glatte axiale Oberfläche mit Antihafteigenschaften geschaffen, ohne dass eine aufwendige mechanische Nachbearbeitung des Laufrads erforderlich ist. Des Weiteren können mehrere offene Laufräder in einem Beschichtungsreaktor, der vorzugsweise als Vakuumkammer ausgeführt ist, eingebracht werden, wo bei mäßiger thermischer Belastung, die ta-C Beschichtung aufgebracht wird. Somit zeichnet sich die erfindungsgemäße Kreiselpumpe mit offenem Laufrad durch verhältnismäßig geringe Herstellungskosten aus.
Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung wird die Kohlenstoffschicht als Be-schichtung auf ein Laufrad und auf eine Schleißwand und/oder ein saugseitiges Gehäuseteil aufgebracht. Die Dicke der Schicht beträgt vorteilhafterweise mehr als 0,5 pm, vorzugsweise mehr als 1,0 pm, insbesondere mehr als 1,5 pm. Weiterhin erweist es sich als günstig, wenn die Kohlenstoffschicht weniger als 18 pm, vorzugsweise weniger als 16 pm, insbesondere weniger als 14 pm beträgt.
Für den Schutz gegen Partikelverschleiß und Anlaufen ist eine Schichtdicke zwischen 4 und 12 pm anzustreben.
Idealerweise weist die Beschichtung aus Kohlenstoff eine äußerst glatte axiale Oberfläche mit Antihafteigenschaften auf, bei der der Mittenrauheitswert Ra der Kohlenstoffschicht weniger als 0,7 pm, vorzugsweise weniger als 0,5 pm, insbesondere weniger als 0,3 pm beträgt.
Die ta-C Beschichtung weist einen sehr geringen Reibbeiwert bei gleichzeitig sehr guter chemischer Beständigkeit auf. Die Härte der Beschichtung kommt der Härte von Diamanten sehr nahe, wobei die Härte vorzugsweise mehr als 20 GPa, vorzugsweise mehr als 30 GPa, insbesondere mehr als 40 GPa und weniger als 120 GPa, vorzugsweise weniger als 110 GPa, insbesondere weniger als 100 GPa beträgt.
Mit durchschnittlich 40 bis 75 GPa sind ta-C Beschichtungen härter als a-C:H Schichten. Zudem enthält ta-C keinen Wasserstoff. Deshalb ist davon auszugehen, dass ta-C im Kontakt mit Wasser (bei Temperaturen oberhalb 80 °C) beständiger ist als a-C:H. Im Kontakt mit anderen - insbesondere polaren - Flüssigkeiten, die Moleküle enthalten, in denen Wasserstoff gebunden ist, könnte ta-C ebenfalls besser beständig sein als a-C:H. Vorzugsweise wird die Kohlenstoffschicht nicht unmittelbar auf das Laufrad aufge bracht, sondern es wird zunächst eine Haftvermittlerschicht vorgesehen Diese besteht bevorzugt aus einem Werkstoff, der sowohl gut an Stahl haftet als auch eine Kohlen stoffdiffusion verhindert, z. B. durch die Bildung stabiler Carbide. Als Haftvermittlungs schichten, die diese Anforderungen erfüllen, kommen passenderweise dünne Schichten aus Chrom, Titan oder Silizium zum Einsatz. Insbesondere haben sich Chrom- und Wolframcarbid als Haftvermittler bewährt.
Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung weist die Beschichtung eine Haftver mittlerschicht auf, die vorzugsweise einen Chrom Werkstoff beinhaltet. Vorzugsweise besteht die Haftvermittlerschicht zu mehr als 30 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 60 Gew.-%, insbesondere mehr als 90 Gew.-% aus Chrom.
Bei der erfindungsgemäßen ta-C Beschichtung handelt es sich um eine einfache, schnell realisierbare und wirtschaftliche Beschichtung für offene Laufräder in Kreiselpumpen. Die erfindungsgemäße Beschichtung weist neben einer sehr großen Härte auch hervorragende Gleiteigenschaften und eine gute chemische Beständigkeit auf.
Zudem ermöglicht die Erfindung auch eine Beschichtung von Laufradgeometrien mit speziellen Abmessungen. Darüber hinaus lassen sich Laufradgeometrien realisieren, die zuvor aus keramischen Werkstoffen fertigungsbedingt nur aufwendig realisierbar waren. Insbesondere zeichnen sich die meisten metallischen Werkstoffe durch eine höhere Duktilität im direkten Vergleich zu einem keramischen Werkstoff aus.
Der Vorteil der höheren Härte durch die ta-C Beschichtung liegt darin begründet, dass kleine und große Feststoffpartikel, die oft in den feststoffhaltigen Medien enthalten sind, nun stark vermindert abrasiv auf das Laufrad wirken können. Durch die Strömung wirken diese Feststoffteilchen normalerweise wie ein Schleifmittel. Laufräder, Schleißwände und/oder saugseitige Gehäuseteile, die mit ta-C beschichtet sind, verfügen über eine äußerst harte Schutzschicht gegen Abrasion, wodurch deren Einsatzzeit in der Förderung feststoffhaltiger Medien deutlich erhöht ist. io
Vorzugsweise können zur Beschichtung PECVD/PACVD-Verfahren eingesetzt werden. Dabei erfolgt eine Plasmaanregung der Gasphase durch die Einkopplung von gepulster Gleich-spannung („pulsed DC“), mittelfrequenter (KHz-Bereich) oder hochfrequenter (MHz-Bereich) Leistung. Aus Gründen einer maximierten Prozessvariabilität bei unterschiedlichen Werkstückgeometrien und Beladungsdichten hat sich zudem die Einkopplung von gepulster Gleichspannung bewährt.
Idealerweise werden zur Beschichtung PVD Verfahren eingesetzt. Diese Verfahren sind besonders einfach und weisen eine niedrige Prozesstemperatur auf. Diese Technologie führt zu Schichten, in die je nach Bedarf auch Fremdatome eingebaut sein können. Die Prozessführung erfolgt vorzugsweise so, dass Gefüge- und Dimensionsänderungen der zu beschichtenden Werkstoffe (metallisch, Grauguss, etc.) ausgeschlossen sind.
Gegenüber einer CVD-Diamantschicht hat die ta-C Beschichtung den Vorteil, dass die Beschichtungstemperatur für CVD-Diamantschichten 600 bis 1000 °C beträgt und für amorphe Kohlenstoffschichten wie ta-C deutlich unter 500 °C liegt. Dies ist insbeson dere für das Beschichten metallischer Werkstoffe von hoher technischer Relevanz. Die Herstellung von PVD-Diamantschichten ist nicht möglich.
Bei einer besonders günstigen Ausführung der Erfindung ist das Einschaufelrad offen diagonal ausgeführt. In einer alternativen Ausführung der Erfindung erweist es sich auch als vorteilhaft, wenn das Laufrad als Radialrad, insbesondere als Freistromrad, gestaltet ist. Das Laufrad kann auch mehr als eine Schaufel aufweisen. Bei einer bestimmten Variante der Erfindung weist das Laufrad genau zwei Schaufeln auf. Die beschriebene Gestaltung bietet die Möglichkeit, das Laufrad sowohl als Freistromrad als auch als offenes Laufrad auszuführen.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen und aus den Zeichnungen selbst.
Dabei zeigt: Fig. 1 Schnittdarstellung einer Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien mit einem offenen diagonalen Einschaufelrad, Fig. 2 Schnittdarstellung einer Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien mit einem offenen Laufrad,
Fig. 3 Schnittdarstellung einer Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien mit einem Freistromrad,
Fig. 4 Detailschnitt eines offenen diagonalen Einschaufelrades mit Schleißwand, Fig.5 Detailschnitt eines offenen Laufrades mit Schleißwand, Fig. 6 Detailschnitt eines Freistromrades.
Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine horizontal aufgestellte Spiralgehäusepumpe 3 mit einem diagonal offenen Einschaufel- rad. Über den Saugmund 1 strömt das feststoffhaltige Medium in die Pumpe ein, wird von dem offenen diagonalen Einschaufelrad 4, welches drehfest mit der Welle 6 verbunden ist, mit Bewegungsenergie beaufschlagt und verlässt das Pumpengehäuse 3 über den Druckstutzen 5. Die Welle 6 ist durch das Kugellager 7 und die Gleitring dichtung 9 drehbar gelagert. Der Lagerträgerdeckel 10 verschließt den Pumpenraum in Richtung Antrieb.
Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Tauchmotor-pumpe. Das mit Beimengungen versetzte Abwasser tritt durch den Saugmund 1 in die Pumpe ein. Das offene Laufrad 4 ist drehfest mit einer Welle 6 verbunden, welche das offene Laufrad 4 in Rotation versetzt. Das offene Laufrad 4 ist in einem Pumpengehäuse 3 angeordnet, das im Ausführungsbeispiel als Spiralgehäuse ausgeführt ist. In den Saugmund 1 der Pumpe hinein ragt ein Einsatz, der im Ausführungsbeispiel als Schleißwand 2 bzw. als Schleißring ausgeführt ist. Die Welle 6 wird von einem Antrieb 16 in Rotation versetzt, der im Ausführungsbeispiel als Elektromotor angegeben ist. Das Pumpengehäuse 3 wird durch einen Gehäusedeckel 10 abgeschlossen. Der Gehäusedeckel 10 ist mit einer Gleitringdichtung 9 gegenüber der Welle 6 abgedichtet. Bevorzugt sind die Schaufelflanken 12, die Schaufelkanten 13 und die Schleißwand 2 mit einer Kohlenstoffschicht beschichtet.
Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung durch eine Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine horizontal aufgestellte Spiralgehäusepumpe mit einem Freistromrad 4. Das feststoffhaltige Medium tritt durch den Saugmund 1 in die Pumpe ein. Das Freistromrad 4 ist drehfest mit einer Welle 6 verbunden, welche das Freistromrad 4 in Rotation versetzt.
In Fig. 4 ist ein Detailschnitt eines diagonal offenen Einschaufelrades 4 mit korrespondierender Schleißwand 2 gemäß der Darstellung in Fig. 1 dargestellt. Idealerweise sind die Schaufelflanken 12, die Schaufelkanten 13 und die Schleißwand 2 mit einer Kohlenstoffschicht, vorzugsweise mit einer amorphen Kohlenstoffschicht, insbesondere mit ta-C, beschichtet. Somit wird ein besonders idealer Schutz vor abrasiven Verschleiß, der bei der Förderung feststoffhaltiger Medien zwangsläufig auf die Schaufelflanken 12, die Schaufelkanten 13 und die Schleißwand 2 einwirkt, erzielt.
Fig. 5 zeigt einen Detailschnitt des Saugmundbereiches gemäß der Darstellung in Fig.
2. Das offene Laufrad wirkt mit dem Gegenelement, welches im Ausführungsbeispiel als Schleißwand 2 ausgeführt ist, zusammen. Die Schaufelflanken 12 des offenen Laufrads 4 erstrecken sich ausgehend von der Nabe radial in einem rückwärts gekrümmten Verlauf nach außen. Die Schaufelkanten 13 bilden mit der Schleißwand 2 einen Spalt. Erfindungsgemäß sind die Schaufelflanken 12, die Schaufelkanten 13 und die Schleißwand 2 mit einer Kohlenstoffschicht, insbesondere mit ta-C, beschichtet.
Dadurch wird ein wirksamer Schutz gegen abrasiven Verschleiß sowie gegen Anlaufen der beiden Bauteile gewährleistet. In Fig. 6 ist ein Detailschnitt des Ausführungsbeispiels Freistrompumpe gemäß der Darstellung in Fig. 3 dargestellt, in deren Gehäuse 3 ein Freistromrad 4 positioniert ist. Das Freistromrad 4 ist drehtest mit einer Welle 6 verbunden. Der Befestigung des Freistromrades 4 dient ein Nabenkörper, der eine Bohrung 14 zum Eindrehen einer Schraube aufweist. Auf einer Tragscheibe des Freistrom rades 4 sind mehrere Schaufeln, die jeweils Schaufelflanken 12 und Schaufelkanten 13 umfassen, angeordnet. Der Saugmund 1 wird von einem saugseitigen Gehäuseteil 15 gebildet.
Der Saugmund 1 bildet einen Eintritt für das feststoffhaltige Medium. Gemäß der Erfindung sind vorteilhafterweise die Schaufelflanken 12, die Schaufelkanten 13 und das saugseitige Gehäuseteil 15 mit einer Kohlenstoffschicht, vorzugsweise mit einer amorphen Kohlenstoffschicht, insbesondere mit ta-C, beschichtet. Flierdurch wird ein ganz besonders idealer Schutz vor abrasiven Verschleiß, der bei der Förderung feststoffhaltiger Medien zwangsläufig auf die Schaufelflanken 12, die Schaufelkanten 13 und das saugseitige Gehäuseteil 15 einwirkt, erzielt.

Claims

Patentansprüche
1. Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien mit einem offenen Laufrad (4), das mindestens eine Schaufel umfasst, die in Richtung einer Zuströmung ragt, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberfläche des Laufrades (4) zumindest teilweise mit einer Kohlenstoffschicht versehen ist.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufelflanken (12) sowie die stirnseitigen Schaufelkanten (13) des offenen Laufrads (4) mit einer Kohlenstoffschicht versehen sind.
3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das offene Laufrad (4) mit einem Gegenelement zusammenwirkt.
4. Kreiselpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenelement zumindest teilweise mit einer Kohlenstoffschicht versehen ist.
5. Kreiselpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenelement als eine Schleißwand (2) ausgebildet ist.
6. Kreiselpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenelement als ein saugseitiges Gehäuseteil (15) ausgebildet ist.
7. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass das offene Laufrad (4) mit mindestens einer Schaufel einstückig ausgebildet ist.
8. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das offene Laufrad (4) und/oder die Schaufeln aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise einem Gusswerkstoff, gefertigt sind.
9. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine amorphe Kohlenstoffschicht handelt.
10. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine tetraedrische wasserstofffreie amorphe Kohlenstoffschicht handelt.
11. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Kohlenstoffschicht mehr als 0,5 pm, vorzugsweise mehr als 1 ,0 pm, insbesondere mehr als 1,5 pm, und/oder weniger als 18 pm, vorzugsweise weniger als 16 pm, insbesondere weniger als 14 pm, beträgt.
12. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenhärte der mit Kohlenstoffschicht beschichteten Oberfläche des offenen Laufrads (4) und des Gegenelements mehr als 20 GPa, vorzugsweise mehr als 30 GPa, insbesondere mehr als 40 GPa, und/oder weniger als 120 GPa, vorzugsweise weniger als 110 GPa, insbesondere weniger als 100 GPa, beträgt.
EP21733398.8A 2020-06-26 2021-06-10 Kreiselpumpe zur förderung feststoffhaltiger medien Pending EP4172504A1 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102020003847.6A DE102020003847A1 (de) 2020-06-26 2020-06-26 Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien
PCT/EP2021/065640 WO2021259658A1 (de) 2020-06-26 2021-06-10 Kreiselpumpe zur förderung feststoffhaltiger medien

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP4172504A1 true EP4172504A1 (de) 2023-05-03

Family

ID=76522938

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP21733398.8A Pending EP4172504A1 (de) 2020-06-26 2021-06-10 Kreiselpumpe zur förderung feststoffhaltiger medien

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230258195A1 (de)
EP (1) EP4172504A1 (de)
CN (1) CN115702294A (de)
DE (1) DE102020003847A1 (de)
WO (1) WO2021259658A1 (de)

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4076179A (en) * 1976-04-22 1978-02-28 Kabushiki Kaisha Sogo Pump Seisakusho Centrifugal sewage pump
DE4326545C2 (de) 1993-08-07 1996-08-01 Klein Schanzlin & Becker Ag Kreiselpumpe mit einer oder mehreren Schleißwänden
DE4409278A1 (de) 1994-03-18 1995-09-21 Klein Schanzlin & Becker Ag Korrosions- und verschleißbeständiger Hartguß
DE10301629B4 (de) 2003-01-17 2013-05-29 Ksb Aktiengesellschaft Freistrompumpe
DE10301630A1 (de) 2003-01-17 2004-07-29 Ksb Aktiengesellschaft Freistrompumpe
US7458765B2 (en) * 2005-09-23 2008-12-02 Fraunhofer Usa Diamond hard coating of ferrous substrates
DE102011003254A1 (de) * 2011-01-27 2012-08-02 Federal-Mogul Burscheid Gmbh Gleitelement, insbesondere Kolbenring, mit einer Beschichtung sowie Verfahren zur Herstellung eines Gleitelements
DE102013200680B4 (de) 2012-01-19 2017-08-03 Ksb Aktiengesellschaft Verfahren zur Herstellung eines mit einer Verschleißschutzschicht versehenen Bauteils sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
US20140140835A1 (en) * 2012-11-20 2014-05-22 Caterpillar Inc. Component with cladding surface and method of applying same
US10233934B2 (en) * 2013-08-03 2019-03-19 Schlumberger Technology Corporation Fracture-resistant self-lubricating wear surfaces
CN104265680A (zh) * 2014-08-12 2015-01-07 苏州通力电气有限公司 一种潜水泵
US20160312789A1 (en) * 2015-04-22 2016-10-27 SYNCRUDE CANADA LTD. in trust for the owners of the Syncrude Project as such owners exist now a Composite impeller for a centrifugal slurry pump
DE102015212203A1 (de) 2015-06-30 2017-01-05 Ksb Aktiengesellschaft Freistrompumpe
DE102017221930A1 (de) 2017-12-05 2019-06-06 KSB SE & Co. KGaA Laufrad für Abwasserpumpe
DE102017223602A1 (de) 2017-12-21 2019-08-01 KSB SE & Co. KGaA Kreiselpumpe mit Gussbauteil
JP6661678B2 (ja) * 2018-02-23 2020-03-11 三菱電機株式会社 熱式検出センサ
DE102018202842A1 (de) * 2018-02-26 2019-08-29 Robert Bosch Gmbh Verschleißschutzbeschichtetes metallisches Bauteil insbesondere für ein Kugelventil und Verfahren zum Aufbringen einer mehrschichtigen Verschleißschutzschicht zur Erzeugung eines solchen Bauteils
DE102018208574A1 (de) * 2018-05-30 2019-12-05 KSB SE & Co. KGaA Wellendichtungsanordnung

Also Published As

Publication number Publication date
CN115702294A (zh) 2023-02-14
US20230258195A1 (en) 2023-08-17
WO2021259658A1 (de) 2021-12-30
DE102020003847A1 (de) 2021-12-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Truscott A literature survey on abrasive wear in hydraulic machinery
DE69414461T3 (de) Karbid- oder boridbeschichteter Rotor für Verdrängungsmotor oder -pumpe
EP3924628B1 (de) Entlastungseinrichtung
WO2021259658A1 (de) Kreiselpumpe zur förderung feststoffhaltiger medien
DE102022124356A1 (de) Kreiselpumpe mit verschleißbeständiger Schleißwand mit Abstreifelementrschleißbeständiger Schleißwand mit Abstreifelement
EP3929444B1 (de) Kreiselpumpe zur förderung feststoffhaltiger medien
WO2021260000A1 (de) Kreiselpumpe zur förderung feststoffhaltiger medien
WO2020043564A1 (de) Strömungsführende vorrichtung
EP3916237B1 (de) Keiselpumpe mit mindestens einer hydrodynamischen gleitlageranordnung
DE102009009389B4 (de) Verdichtergehäuse, Verdichter umfassend ein solches Verdichtergehäuse und Verfahren zur Herstellung eines Verdichtergehäuses
EP3929443A1 (de) Kreiselpumpe zur förderung feststoffhaltiger medien
DE102011052453A1 (de) Zentrifugalpumpe
WO2019025238A1 (de) Laufrad für abwasserpumpe
EP3985258B1 (de) Kreiselpumpe mit einem pumpengehäuse und einem druckdeckel
DE4326545C2 (de) Kreiselpumpe mit einer oder mehreren Schleißwänden
EP3916275B1 (de) Kreiselpumpe mit einer gleitringdichtungsanordnung
EP1961970A1 (de) Radial-Lüfterrad und damit ausgestattetes Radialgebläse mit Verschleissschutz
DE102016206481B4 (de) Zellenradschleuse
EP4010598A1 (de) Geschlossenes kreiselpumpenkanallaufrad für flüssigkeiten mit abrasiven oder erosiven beimengungen
DE102017221930A1 (de) Laufrad für Abwasserpumpe
DE102019006665A1 (de) Einschaufelrad
DE102004024931A1 (de) Kreiselpumpe, die ein Laufrad und ein Spiralgehäuse aufweist
DE102019124590A1 (de) Kreiselpumpe und Verfahren zum Einstellen eines Axialspalts
DD258448A1 (de) Ventilator fuer durchstroemende, verschleissende gueter
WO2019185713A1 (de) Turbinenlaufschaufel für eine gasturbine

Legal Events

Date Code Title Description
STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: UNKNOWN

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE INTERNATIONAL PUBLICATION HAS BEEN MADE

PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20221121

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

DAV Request for validation of the european patent (deleted)
DAX Request for extension of the european patent (deleted)