EP4240976A1 - Abwasserpumpe und verfahren zum betreiben einer abwasserpumpe - Google Patents

Abwasserpumpe und verfahren zum betreiben einer abwasserpumpe

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EP4240976A1
EP4240976A1 EP21798599.3A EP21798599A EP4240976A1 EP 4240976 A1 EP4240976 A1 EP 4240976A1 EP 21798599 A EP21798599 A EP 21798599A EP 4240976 A1 EP4240976 A1 EP 4240976A1
Authority
EP
European Patent Office
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pump
impeller
control unit
cleaning cycle
shut
Prior art date
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Pending
Application number
EP21798599.3A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Heng
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 EP4240976A1 publication Critical patent/EP4240976A1/de
Pending legal-status Critical Current

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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
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/08—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use
    • F04D13/086—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven for submerged use the pump and drive motor are both submerged
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0005—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by using valves
    • F04D15/0022—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems by using valves throttling valves or valves varying the pump inlet opening or the outlet opening
    • 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
    • F04D29/70—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning
    • F04D29/708—Suction grids; Strainers; Dust separation; Cleaning specially for liquid pumps
    • 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
    • F05D2250/00—Geometry
    • F05D2250/50—Inlet or outlet
    • F05D2250/52—Outlet

Definitions

  • the invention relates to a sewage pump with a housing and an impeller accommodated therein, the housing having an inlet opening and a pressure nozzle, the impeller having at least one blade with a leading edge facing the inlet opening, and the pump having a motor for operating the impeller.
  • Generic pumps regularly comprise a housing and an impeller accommodated therein, the housing having an inlet opening arranged axially with respect to the impeller and a pressure nozzle arranged radially with respect to the impeller, and the impeller having spirally running blades with the inlet opening facing the leading edges.
  • a well-known problem of such pumps is the tendency to clog due to accumulation of foreign bodies such as fibers or cloths on the leading edges of the blades. Foreign bodies of this type can accumulate there to such an extent that the entire entry into the impeller is blocked and the conveyance stops.
  • the object of the invention is to provide a solution with which the clogging tendency of waste water pumps can be further reduced.
  • the invention relates to a sewage pump with a housing and an impeller accommodated therein, the housing having an inlet opening and a pressure nozzle, the impeller having at least one blade with a leading edge facing the inlet opening, and the pump having a motor for operating the impeller has.
  • a shut-off or throttle device is arranged in or behind the discharge port, which temporarily reduces or blocks the outflow of the medium from the discharge port of the sewage pump.
  • the background to the idea behind the solution of the invention is that the accumulation of foreign bodies on the leading edges of the blades is favored by the fact that the stagnation point is located in the region around the blade leading edge at the optimum operating point.
  • a foreign object in the form of a piece of cloth or the like that arrives with the flow is not pulled away to the pressure or suction side of the blade, but lies over the leading edge and gets caught there.
  • the invention makes use of the fact that when the pump is severely throttled on the pressure side, recirculation of the pumped medium occurs, which can reach into the area in front of the impeller, ie on the suction side of the impeller. Specifically, in such a situation, part of the medium conveyed radially outwards by the impeller into the discharge connection flows back into the suction area. In this operating state, the blade leading edges are partially flown backwards.
  • the stagnation point is then no longer at the leading edge of the blade and the foreign bodies are washed off the leading edge of the blade by the flow, which is now partially directed towards the suction side, and get caught in the partial load vortex that is formed, with which they are then conveyed radially outwards in a short time and the pump through the can leave the discharge port.
  • the blockage at the impeller inlet is removed and the pump can then be set back to its original operating point by opening the shut-off or throttle device.
  • “behind” the pressure connection means a position downstream of the pressure connection.
  • An example is an arrangement in a pipeline that connects to the pressure port, which in connection with the present description is then to be regarded as part of the pump.
  • the device can be retrofitted accordingly as a separate unit or integrated into the pump or pipe from the start.
  • shut-off or throttle device can be designed differently depending on the pump type.
  • the shut-off or throttle device can be arranged, for example, in the riser or in the foot bend.
  • the blocking or throttling device can in principle also be located at a certain distance from the impeller on the pump, as long as the distance is small enough to still ensure the functional relationship described above.
  • a particular example is positioning in an easily accessible, i.e. not submerged, position on the line of a submersible pump.
  • the impeller has at least one blade that has a leading edge. It is non-rotatably connected to a shaft driven by a motor, typically an electric motor. Normally, the impeller has a hub lying in the axis of rotation for this purpose.
  • the inlet opening is arranged axially with respect to the impeller and/or the pressure port is arranged radially with respect to the impeller.
  • the blades of the impeller run spirally outwards in the radial plane, starting from its axis of rotation or a hub thereof. In the case of multiple blades, this preferably applies to all blades.
  • the impeller has, at least on its side opposite the inlet opening, a cover disk which runs in the radial plane and on which the edge of the blade opposite the leading edge rests.
  • the blade or impeller can also be partially covered by a cover disk running in the radial plane, with only the area around the inlet opening remaining free.
  • a blockage protection in the sense of the present invention can be particularly valuable in such embodiments, since in the case of impellers closed in this way, the foreign bodies cannot be conveyed radially outwards between the blade and the housing because of the cover plate and the pumps are therefore particularly prone to blockage.
  • a check valve can also be arranged in or behind the discharge port of the pump.
  • the blocking or throttling device can also be a check valve whose closed position can be blocked.
  • the shut-off or throttling device in the pressure line is combined with a check valve.
  • the blocking or throttling device is preferably a flow-controllable valve. Suitable examples include pinch valves, proportional valves or servo valves.
  • the control unit may, but not necessarily, be located on the pump housing. It there is also the possibility of remote control or arrangement of the control unit at a distance from the pump housing. However, such control units arranged at a distance from the pump housing are also to be attributed to the pump within the meaning of the present patent specification.
  • the control unit may be configured to perform a cleaning cycle at predetermined intervals or in response to user input.
  • the device can be completely self-sufficient or designed to be controlled from the outside.
  • the pump can have at least one sensor for measuring an operating state of the pump, which has a signal connection to the control unit.
  • the control unit can be designed to be able to use the sensor signal to detect an at least partial blockage of the pump and to carry out a cleaning cycle in response to the detection of such a condition.
  • Suitable sensors include, for example, sensors for measuring the power consumption of the pump, speed sensors, suction-side or pressure-side absolute pressure sensors or differential pressure sensors, suction-side or pressure-side sensors for measuring the mass or volume flow, or the like.
  • the aim is to be able to use sensors to detect a blockage in the pump.
  • the blocking or throttling device can also be activated on the basis of a very simple detection mechanism, for example when there is a certain change in the power consumption of the motor. Such a triggering on suspicion does no harm even if the triggering was actually not actually necessary.
  • control unit can also have a signal connection to the motor of the pump and be designed to also change the operating state of the impeller when a cleaning cycle is carried out.
  • the cleaning cycles of the pump can thus also be combined by changing the operating state of the impeller, for example with an increase in speed, a reduction in speed or a reversal of the direction of rotation.
  • routines for possible cleaning cycles can be stored on the control unit in order to be able to select an optimal routine depending on the operating situation. In one embodiment, this can also be determined automatically by the control unit with the aid of the sensors. For example, such routines can provide for repeated activation and deactivation of the shut-off or throttle device, faster closing and slower opening, faster opening and slower closing, or the like.
  • the object of the invention is also achieved by a method in which, in order to remove deposits on the leading edges of the impeller, the shut-off or throttle device reduces or blocks the outflow of the medium from the pressure port for a limited period of time.
  • a control unit with a signal connection to the shut-off or throttle device activates a cleaning cycle.
  • the controller performs the cleaning cycle at predetermined intervals or in response to user input.
  • At least one sensor with a signal connection to the control unit detects the operating state of the pump, and the control unit uses the sensor signal to detect an at least partial blockage of the pump and carries out a cleaning cycle in response to the detection of such a state.
  • control unit actuates the pinch valve and changes the operating state of the pump at the same time as part of a cleaning cycle, for example by changing the speed.
  • FIG. 1 a sectional drawing of a sewage pump in general
  • FIG. 2 shows a schematic circuit diagram of a variant of a waste water pump according to the invention.
  • FIG. 3 an illustration of a sewage pump designed as a submersible pump in a modification according to the invention.
  • FIG. 1 shows a typical construction of a sewage pump 100.
  • This comprises a housing 10 made of metal, for example, consisting of a spiral housing 10a and a housing cover 10b, in which an impeller 15 is accommodated.
  • the housing 10 comprises an inlet opening 11 arranged axially with respect to the impeller 15 and a pressure nozzle 12 arranged radially with respect to the impeller 15.
  • a motor 13 is also arranged on the housing 10, from which an axial shaft 14 rotatable about an axis of rotation A extends , With which the impeller 15 is non-rotatably connected by means of its hub 16 .
  • the impeller 15 itself comprises at least one blade 17 with a leading edge 18, the blade extending spirally outwards in a radial plane, starting from the hub 16.
  • the leading edge 18 of the blade 17 is located on its side facing the inlet opening 11 .
  • the impeller has a radial support disk 19 on the opposite side of the at least one blade 17 . As indicated in the figure, the impeller 15 is moved counterclockwise during operation in order to pump water from the inlet opening 11 to the discharge port 12 .
  • FIG. 2 shows a schematic circuit diagram of a variant according to the invention of such a sewage pump 100, in particular in the form of a centrifugal pump. It's in provided to arrange a shut-off or throttle device 200 on the pressure side of the pump 100. To remove deposits on the leading edge 18 of the impeller 15, the shut-off or throttle device 200 reduces or blocks the outflow of the medium from the pressure connection 12 for a limited period of time.
  • FIG. 3 shows a sewage pump 100 designed as a submersible pump in a modification according to the invention.
  • the pump 100 is constructed essentially as is explained schematically in connection with FIG.
  • a foot bend 20 is formed on the pressure connection 12 and is followed by a throttle fitting, here in the form of a pinch valve 200, for example.
  • the pinch valve 200 usually has a membrane 201 and is connected to a mechanism for controlling or moving the membrane 201, which is symbolized as a pressure line 202 in the figure.
  • a riser line 300 connects to the pinch valve 200 .
  • a control unit 400 of the pump shown schematically in the figure is in signal communication with the pump 100, specifically the pump motor 13 and any sensors, but not shown, and the mechanism for controlling the pinch valve 200.
  • control unit 400 is designed to activate the pinch valve to carry out a cleaning cycle of the pump 100 .
  • the pinch valve 200 is thereby narrowed, as a result of which a back pressure builds up in the pressure connection 12 or in the foot bend 20, which finally leads to a recirculation of the conveyed medium, which can reach into the area in front of the impeller 15.
  • the constriction of the pinch valve 200 can reduce or completely shut off the outflow of the medium from the pressure port 12 . In this operating state, the blade leading edge or blade leading edges in the case of a plurality of blades 17 are partially flown backwards.
  • the control unit 400 can be designed to carry out a cleaning cycle as described at predetermined intervals or in response to a user input.
  • the pump 100 can have sensors for measuring an operating state and the control unit 400 can be designed to detect an at least partial blockage of the pump 100 using one sensor signal or multiple sensor signals and to carry out a cleaning cycle in response.
  • sensors not shown in the figures can be provided on the pump itself, in the pipeline or on the throttle element.
  • sensors there could be a vibration sensor on the pump.
  • the pressure of the medium could also be measured at other positions.
  • routines for possible cleaning cycles can be stored on the control unit 400 in order to be able to select an optimal routine depending on the operating situation. Examples include repeatedly closing and opening pinch valve 200.
  • the control unit 400 can also be designed not only to actuate the pinch valve 200 as part of a cleaning cycle, but also to change the operating state of the pump 100 at the same time, for example to increase the speed.

Landscapes

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

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Abwasserpumpe (100) mit einem Gehäuse (10) und einem darin aufgenommenen Laufrad (15), wobei das Gehäuse (10) eine Einlassöffnung (11) und einen Druckstutzen (12) aufweist, wobei das Laufrad (15) wenigstens eine Schaufel (17, 18) mit einer der Einlassöffnung (11) zugewandten Eintrittskante (17a, 18a) aufweist, und wobei die Pumpe (100) einen Motor (13) zum Betrieb des Laufrads (15) aufweist. Erfindungsgemäß ist im oder hinter dem Druckstutzen (12) eine Absperr- oder Drosseleinrichtung (200) angeordnet. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zum Betreiben einer Abwasserpumpe.

Description

Abwasserpumpe und Verfahren zum Betreiben einer Abwasserpumpe
Die Erfindung betrifft eine Abwasserpumpe mit einem Gehäuse und einem darin aufgenommenen Laufrad, wobei das Gehäuse eine Einlassöffnung und einen Druckstutzen aufweist, das Laufrad wenigstens eine Schaufel mit einer der Einlassöffnung zugewandten Eintrittskante aufweist, und die Pumpe einen Motor zum Betrieb des Laufrads aufweist.
Gattungsgemäße Pumpen umfassen regelmäßig ein Gehäuse und ein darin aufgenommenes Laufrad, wobei das Gehäuse eine mit Bezug auf das Laufrad axial angeordnete Einlassöffnung und einen mit Bezug auf das Laufrad radial angeordneten Druckstutzen aufweist und wobei das Laufrad spiralförmig verlaufende Schaufeln mit der Einlassöffnung zugewandten Eintrittskanten aufweist.
Ein bekanntes Problem solcher Pumpen ist die Neigung zur Verstopfung durch Anlagerung von Fremdkörpern wie beispielsweise Fasern oder Tüchern an den Eintrittskanten der Schaufeln. Derartige Fremdkörper können sich dort soweit ansammeln, dass der gesamte Eintritt in das Laufrad blockiert wird und die Förderung aufhört.
Es existieren bereits diverse Lösungsansätze, die sich Schneidwerkzeugen oder auch Abstreifwerkzeugen bedienen, um die an den Eintrittskanten festgesetzten Schadstoffe im Pumpenbetrieb entfernen zu können. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lösung bereitzustellen, mit der die Verstopfungsneigung von Abwasserpumpen weiter reduziert werden kann.
Vor diesem Hintergrund betrifft die Erfindung eine Abwasserpumpe mit einem Gehäuse und einem darin aufgenommenen Laufrad, wobei das Gehäuse eine Einlassöffnung und einen Druckstutzen aufweist, wobei das Laufrad wenigstens eine Schaufel mit einer der Einlassöffnung zugewandten Eintrittskante aufweist, und wobei die Pumpe einen Motor zum Betrieb des Laufrads aufweist. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass im oder hinter dem Druckstutzen eine Absperr- oder Drosseleinrichtung angeordnet ist, die den Abfluss des Mediums aus dem Druckstutzen der Abwasserpumpe zeitlich begrenzt reduziert oder sperrt.
Hintergründig für den Lösungsgedanken der Erfindung ist, dass die Anlagerung von Fremdkörpern an den Eintrittskanten der Schaufeln dadurch begünstigt wird, dass sich der Staupunkt bei optimalem Betriebspunkt in der Region um die Schaufeleintrittskante befindet. Ein mit der Strömung ankommender Fremdkörper in Form eines Tuchs oder dergleichen wird so nicht zur Druck- oder Saugseite der Schaufel weggezogen, sondern legt sich über die Eintrittskante und bleibt dort hängen.
Die Erfindung macht sich zu Nutze, dass bei starker druckseitiger Drosselung der Pumpe eine Rezirkulation des geförderten Mediums auftritt, die bis in den Bereich vor dem Laufrad, d.h. saugseitig des Laufrads reichen kann. Konkret fließt in einer solchen Situation ein Teil des vom Laufrad radial nach außen in den Druckstutzen geförderten Mediums zurück bis in den Saugbereich. In diesem Betriebszustand werden die Schaufeleintrittskanten teilweise rückwärts überströmt. Der Staupunkt liegt dann nicht mehr an der Schaufeleintrittskante und durch die nun partiell zur Saugseite gerichtete Strömung werden die Fremdkörper von der Schaufeleintrittskante abgewaschen und geraten in den sich bildenden Teillastwirbel, mit dem sie dann in kurzer Zeit radial nach außen gefördert werden und die Pumpe durch den Druckstutzen verlassen können. Die Verstopfung des Laufradeintritts wird beseitigt und die Pumpe kann anschließend durch Öffnen der Absperr- oder Drosseleinrichtung wieder auf ihren ursprünglichen Betriebspunkt eingestellt werden. Als „hinter“ dem Druckstutzen wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung eine Position stromabwärts des Druckstutzens verstanden. Als Beispiel ist eine Anordnung in einer sich an den Druckstutzen anschließenden Rohrleitung zu nennen, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Beschreibung dann als Teil der Pumpe anzusehen ist.
Die Vorrichtung kann entsprechend als separate Einheit nachgerüstet werden oder von Anfang an in die Pumpe bzw. ein Rohr integriert werden.
Der Druckstutzen wie auch die Positionierung der Absperr- oder Drosseleinrichtung kann je nach Pumpentyp unterschiedliche gestaltet sein. Im Falle einer Tauchpumpe kann die Absperr- oder Drosseleinrichtung beispielsweise in der Steigleitung oder im Fußkrümmer angeordnet sein.
Die Absperr- oder Drosseleinrichtung kann erfindungsgemäß grundsätzlich auch in gewissem Abstand zum Laufrad an der Pumpe sitzen, solange die Distanz klein genug ist, um den eingangs beschriebenen Funktionszusammenhang noch zu gewährleisten. Als Beispiel ist insbesondere die Positionierung an einer leicht zugänglichen, d.h. nicht untergetauchten Position an der Leitung einer Tauchpumpe zu nennen.
Das Laufrad weist wenigstens eine Schaufel auf, die eine Eintrittskante aufweist. Es ist drehfest mit einer von einem Motor, typischerweise einem Elektromotor angetriebenen Welle verbunden. Im Normalfall besitzt das Laufrad hierfür eine in der Drehachse liegende Nabe.
In einer bevorzugten Ausführungsvariante ist vorgesehen, dass die Einlassöffnung mit Bezug auf das Laufrad axial und/oder der Druckstutzen mit Bezug auf das Laufrad radial angeordnet ist. Es handelt sich in diesem Fall also um eine Pumpe, die axial ansaugt und/oder radial ausstößt. Ferner bevorzugt ist, dass die Schaufel des Laufrads ausgehend von dessen Drehachse oder einer Nabe desselben spiralförmig in der Radialebene nach außen verläuft. Im Falle mehrerer Schaufeln gilt dies vorzugsweise für alle Schaufeln.
Auch kann in einer Ausführungsform vorgesehen sein, dass das Laufrad zumindest an seiner der Einlassöffnung gegenüberliegenden Seite eine in der Radialebene verlaufende Deckscheibe aufweist, an der die der Eintrittskante gegenüberliegende Kante der Schaufel ansteht. Auch auf der der Einlassöffnung zugewandten Seite kann die Schaufel bzw. das Laufrad teilweise von einer in der Radialebene verlaufenden Deckscheibe bedeckt sein, wobei nur der Bereich um die Einlassöffnung freibleibt.
Ein Verstopfungsschutz im Sinne der vorliegenden Erfindung kann in derartigen Ausführungsformen besonders wertvoll sein, da im Falle von derart geschlossenen Laufrädern die Fremdkörper wegen der Deckscheibe auch nicht zwischen der Schaufel und dem Gehäuse radial nach außen gefördert werden können und die Pumpen deshalb besonders zur Verstopfung neigen.
Im oder hinter dem Druckstutzen der Pumpe kann in einer Ausführungsform ferner ein Rückschlagventil angeordnet sein. Auch kann es sich bei der Absperr- oder Drosseleinrichtung um ein Rückschlagventil handeln, dessen geschlossene Position blockiert werden kann. In dieser Ausführungsform wird die Absperr- oder Drosseleinrichtung in der Druckleitung mit einem Rückschlagventil kombiniert.
Vorzugsweise handelt es sich bei der Absperr- oder Drosseleinrichtung jedoch um ein durchflussregelbares Ventil. Als geeignete Beispiele sind etwa Quetschventile, Proportionalventile oder Servoventile zu nennen.
Weiter vorzugsweise ist vorgesehen, dass die Pumpe eine Steuereinheit aufweist, die mit der Absperr- oder Drosseleinrichtung in Signalverbindung steht und ausgebildet ist, diese zur Durchführung eines Reinigungszyklus zu aktivieren. Die Steuereinheit ist möglicherweise, aber nicht notwendigerweise am Pumpengehäuse angeordnet. Es be- steht auch die Möglichkeit der Fernsteuerung bzw. Anordnung der Steuereinheit im Abstand vom Pumpengehäuse. Auch solche im Abstand vom Pumpengehäuse angeordneten Steuereinheiten sind aber im Sinne der vorliegenden Patentbeschreibung der Pumpe zuzurechnen.
Die Steuereinheit kann ausgebildet sein, einen Reinigungszyklus in vorgegebenen Abständen oder in Reaktion auf eine Benutzereingabe hin durchzuführen. Die Vorrichtung kann völlig autark sein oder dazu ausgelegt sein, von außen angesteuert zu werden.
In einer Variante der Erfindung kann die Pumpe zumindest einen Sensor zur Messung eines Betriebszustandes der Pumpe aufweisen, der mit der Steuereinheit in Signalverbindung steht. Die Steuereinheit kann dabei ausgebildet sein, unter Verwendung des Sensorsignals eine zumindest teilweise Verstopfung der Pumpe detektieren zu können und in Reaktion auf die Detektion eines solchen Zustandes einen Reinigungszyklus durchzuführen. Geeignete Sensoren umfassen beispielsweise Sensoren zur Messung der Leistungsaufnahme der Pumpe, Drehzahlsensoren, saug- bzw. druckseitige Absolutdrucksensoren oder Differenzdrucksensoren, saug- bzw. druckseitige Sensoren zur Messung des Masse- oder Volumenstroms, oder dergleichen. Generell geht es darum durch Sensoren eine Verstopfung der Pumpe detektieren zu können.
Die Absperr- oder Drosseleinrichtung kann in einer Variante auch bereits aufgrund eines sehr einfachen Detektionsmechanismus, beispielsweise bei einer gewissen Änderung in der Leistungsaufnahme des Motors aktiviert werden. Eine derartige Auslösung auf Verdacht schadet auch dann nicht, wenn die Auslösung de facto eigentlich gar nicht notwendig gewesen wäre.
In einer Variante kann die Steuereinheit zudem mit dem Motor der Pumpe in Signalverbindung stehen und ausgebildet sein, bei Durchführung eines Reinigungszyklus auch den Betriebszustand des Laufrads zu ändern. Die Reinigungszyklen der Pumpe können somit auch durch Änderung des Betriebszustandes des Laufrads, also beispielsweise mit einer Drehzahlerhöhung, einer Drehzahlerniedrigung oder einer Drehrichtungsumkehr kombiniert werden. Auf der Steuereinheit können mehrere Routinen für mögliche Reinigungszyklen hinterlegt sein, um je nach Betriebssituation eine optimale Routine anwählen zu können. Dies kann in einer Ausführungsvariante auch unter Zuhilfenahme der Sensoren von der Steuereinheit automatisch bestimmt werden. Beispielsweise können derartige Routinen ein wiederholtes Aktivieren und Deaktivieren der Absperr- oder Drosseleinrichtung, ein schnelleres Schließen und langsameres Öffnen, ein schnelleres Öffnen und langsameres Schließen, oder dergleichen vorsehen.
Die Aufgabe der Erfindung wird ferner durch eine Verfahren gelöst, bei dem zum Entfernen von Belägen auf den Eintrittskanten des Laufrades die Absperr- oder Drosseleinrichtung zeitlich begrenzt den Abfluss des Mediums aus dem Druckstutzen reduziert oder sperrt.
Dabei aktiviert idealerweise eine mit der Absperr- oder Drosseleinrichtung in Signalverbindung stehende Steuereinheit einen Reinigungszyklus.
Vorzugsweise führt die Steuereinheit den Reinigungszyklus in vorgegebenen Abständen oder in Reaktion auf eine Benutzereingabe hin durch.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn zumindest ein mit der Steuereinheit in Signalverbindung stehender Sensor den Betriebszustand der Pumpe detektiert, und die Steuereinheit unter Verwendung des Sensorsignals eine zumindest teilweise Verstopfung der Pumpe detektiert und in Reaktion auf die Detektion eines solchen Zustandes einen Reinigungszyklus durchführt.
Idealerweise sind auf der Steuereinheit mehrere Routinen für mögliche Reinigungszyklen hinterlegt, um je nach Betriebssituation eine optimale Routine anzuwählen, insbesondere ein wiederholtes Schließen und Öffnen des Quetschventils. Weiterhin hat es sich als vorteilhaft erwiesen, wenn die Steuereinheit im Rahmen eines Reinigungszyklus gleichzeitig das Quetschventil betätigt und den Betriebszustand der Pumpe ändert, z.B. durch Änderung der Drehzahl.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus dem in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiel. In den Figuren zeigen:
Figur 1 : eine Schnittzeichnung einer Abwasserpumpe im Allgemeinen;
Figur 2: ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemäßen Variante einer Abwasserpumpe; und
Figur 3: eine Darstellung einer als Tauchpumpe ausgebildeten Abwasserpumpe in erfindungsgemäßer Modifikation.
Figur 1 zeigt eine typische Konstruktion einer Abwasserpumpe 100. Diese umfasst ein aus einem Spiralgehäuse 10a und einem Gehäusedeckel 10b bestehenden Gehäuse 10 aus beispielsweise Metall, in dem ein Laufrad 15 aufgenommen ist. Das Gehäuse 10 umfasst eine mit Bezug auf das Laufrad 15 axial angeordnete Einlassöffnung 11 und einen mit Bezug auf das Laufrad 15 radial angeordneten Druckstutzen 12. Ferner ist am Gehäuse 10 ein Motor 13 angeordnet, von dem eine um eine Drehachse A drehbare axiale Welle 14 abgeht, mit der das Laufrad 15 anhand seiner Nabe 16 drehfest verbunden ist. Das Laufrad 15 selbst umfasst wenigstens eine Schaufel 17 mit einer Eintrittskante 18, wobei sich die Schaufel ausgehend von der Nabe 16 spiralförmig in radialer Ebene nach außen erstreckt. Die Eintrittskante 18 der Schaufel 17 befindet sich an deren der Einlassöffnung 11 zugewandten Seite. An der gegenüberliegenden Seite der wenigstens einen Schaufel 17 weist das Laufrad eine radiale Tragscheibe 19 auf. Das Laufrad 15 wird, wie in der Figur angedeutet, im Betrieb gegen den Uhrzeigersinn bewegt, um Wasser von der Einlassöffnung 11 zum Druckstutzen 12 zu pumpen.
Figur 2 zeigt ein schematisches Schaltbild einer erfindungsgemäßen Variante einer solchen Abwasserpumpe 100, insbesondere in Form einer Zentrifugalpumpe. Es ist dabei vorgesehen, eine Absperr- oder Drosseleinrichtung 200 druckseitig der Pumpe 100 anzuordnen. Zum Entfernen von Belägen auf der Eintrittskante 18 des Laufrades 15 reduziert oder sperrt die Absperr- oder Drosseleinrichtung 200 zeitlich begrenzt den Abfluss des Mediums aus dem Druckstutzen 12.
Figur 3 zeigt eine als Tauchpumpe ausgebildete Abwasserpumpe 100 in erfindungsgemäßer Modifikation. Die Pumpe 100 ist im Wesentlichen so aufgebaut, wie es im Zusammenhang mit Figur 1 schematisch erklärt ist. An dem Druckstutzen 12 ist ein Fußkrümmer 20 ausgebildet, an den sich eine Drosselarmatur, hier beispielhaft in Form eines Quetschventils 200 anschließt. Das Quetschventil 200 weist üblicherweise eine Membran 201 auf und steht mit einem Mechanismus zur Ansteuerung bzw. Bewegung der Membran 201 in Verbindung, der in der Figur als Druckleitung 202 symbolisiert ist. An das Quetschventil 200 schließt sich eine Steigleitung 300 an. Eine in der Figur schematisch dargestellte Steuereinheit 400 der Pumpe steht mit der Pumpe 100, konkret dem Pumpenmotor 13 und etwaigen, jedoch nicht dargestellten Sensoren, sowie dem Mechanismus zur Ansteuerung des Quetschventils 200 in Signalverbindung.
Die Steuereinheit 400 ist aufgrund geeigneter Programmierung ausgebildet, das Quetschventil zur Durchführung eines Reinigungszyklus der Pumpe 100 zu aktivieren. Dabei wird das Quetschventil 200 verengt, wodurch sich im Druckstutzen 12 bzw. im Fußkrümmer 20 ein Gegendruck aufbaut, der schließlich zu einer Rezirkulation des geförderten Mediums führt, die bis in den Bereich vor dem Laufrad 15 reichen kann. Die Verengung des Quetschventils 200 kann dabei den Abfluss des Mediums aus dem Druckstutzen 12 reduzieren oder vollständig absperren. In diesem Betriebszustand wird die Schaufeleintrittskante bzw. Schaufeleintrittskanten bei mehreren Schaufeln 17 teilweise rückwärts überströmt. Der Staupunkt liegt dann nicht mehr an der Schaufeleintrittskante 18 und durch die nun partiell zur Saugseite gerichtete Strömung werden angelagerte Fremdkörper von der Schaufeleintrittskante bzw. Schaufeleintrittskanten 18 abgewaschen und geraten in den sich bildenden Teillastwirbel, mit dem sie dann in kurzer Zeit radial nach außen gefördert werden und die Pumpe 100 durch den Fußkrümmer 12 verlassen können. Durch Öffnen des Quetschventils 200 wird im Anschluss der Normalbetrieb der Pumpe wieder hergestellt. In einem einfachen Fall kann die Steuereinheit 400 ausgebildet sein, einen wie beschriebenen Reinigungszyklus in vorgegebenen Abständen oder in Reaktion auf eine Benutzereingabe hin durchzuführen. In einer komplexeren Variante kann die Pumpe 100 Sensoren zur Messung eines Betriebszustandes aufweisen und die Steuereinheit 400 ausgebildet sein, unter Verwendung eines Sensorsignals oder mehreren Sensorsignalen eine zumindest teilweise Verstopfung der Pumpe 100 zu detektieren und in Reaktion einen Reinigungszyklus durchzuführen.
Abhängig von der Art der sensierten Größe können in den Figuren nicht dargestellte Sensoren sowohl an der Pumpe selbst, in der Rohrleitung oder am Drosselelement vorgesehen sein. Beispielsweise könnte ein Vibrationssensor an der Pumpe sitzen. Der Druck des Mediums könnte auch an anderen Positionen gemessen werden.
Auf der Steuereinheit 400 können dabei mehrere Routinen für mögliche Reinigungszyklen hinterlegt sein, um je nach Betriebssituation eine optimale Routine anwählen zu können. Beispiele umfassen ein wiederholtes Schließen und Öffnen des Quetschventils 200.
Die Steuereinheit 400 kann ferner ausgebildet sein, im Rahmen eines Reinigungszyklus nicht nur das Quetschventil 200 zu betätigen, sondern gleichzeitig auch den Betriebszustand der Pumpe 100 zu ändern, beispielsweise die Drehzahl zu erhöhen.

Claims

Patentansprüche Abwasserpumpe (100) mit einem Gehäuse (10) und einem darin aufgenommenen Laufrad (15), wobei das Gehäuse (10) eine Einlassöffnung (11 ) und einen Druckstutzen (12) aufweist, das Laufrad (15) wenigstens eine Schaufel (17, 18) mit einer der Einlassöffnung (11 ) zugewandten Eintrittskante (17a, 18a) aufweist, und die Pumpe (100) einen Motor (13) zum Betrieb des Laufrads (15) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass im oder hinter dem Druckstutzen (12) eine den Abfluss des Mediums aus dem Druckstutzen (12) der Abwasserpumpe (100) zeitlich begrenzt reduzierende oder sperrende Absperr- oder Drosseleinrichtung (200) angeordnet ist. Abwasserpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Einlassöffnung (11) mit Bezug auf das Laufrad (15) axial und/oder der Druckstutzen (12) mit Bezug auf das Laufrad (15) radial angeordnet ist. Abwasserpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaufel (17, 18) des Laufrads (15) ausgehend von dessen Drehachse oder einer Nabe (16) desselben spiralförmig in der Radialebene nach außen verläuft. Abwasserpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (15) zumindest an seiner der Einlassöffnung (11 ) gegenüberliegenden Seite eine in der Radialebene verlaufende Deckscheibe (19) aufweist, an der die der Eintrittskante (17a, 18a) gegenüberliegende Kante der Schaufel (17, 18) ansteht. Abwasserpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im oder hinter dem Druckstutzen (12) der Pumpe (100) ferner ein Rückschlagventil angeordnet ist oder dass es sich bei der Absperr- oder Drosseleinrichtung (200) um ein Rückschlagventil handelt, dessen geschlossene Position blockierbar ist. Abwasserpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei der Absperr- oder Drosseleinrichtung (200) um ein durchflussregelbares Ventil handelt. Abwasserpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (100) eine Steuereinheit (400) aufweist, die mit der Absperr- oder Drosseleinrichtung (200) in Signalverbindung steht und ausgebildet ist, diese zur Durchführung eines Reinigungszyklus zu aktivieren. Abwasserpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (400) ausgebildet ist, einen Reinigungszyklus in vorgegebenen Abständen o- der in Reaktion auf eine Benutzereingabe hin durchzuführen. Abwasserpumpe nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpe (100) zumindest einen Sensor zur Messung eines Betriebszustandes der Pumpe aufweist, der mit der Steuereinheit (400) in Signalverbindung steht, und dass die Steuereinheit (400) ausgebildet ist, unter Verwendung des Sensorsignals eine zumindest teilweise Verstopfung der Pumpe (100) detektieren zu können und in Reaktion auf die Detektion eines solchen Zustandes einen Reinigungszyklus durchzuführen. Abwasserpumpe nach einem der Ansprüche 6-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (400) zudem mit dem Motor (13) der Pumpe in Signalverbindung steht und ausgebildet ist, bei Durchführung eines Reinigungszyklus auch den Betriebszustand des Laufrads (15) zu ändern. Verfahren zum Betreiben einer Abwasserpumpe, dadurch gekennzeichnet, dass zum Entfernen von Belägen auf den Eintrittskanten (17a, 18a) eines Laufrades (15) eine Absperr- oder Drosseleinrichtung (200) zeitlich begrenzt den Abfluss des Mediums aus dem Druckstutzen (12) der Abwasserpumpe (100) reduziert oder sperrt. Verfahren nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass eine mit der Absperroder Drosseleinrichtung (200) in Signalverbindung stehende Steuereinheit (400) einen Reinigungszyklus aktiviert. Verfahren nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (400) den Reinigungszyklus in vorgegebenen Abständen oder in Reaktion auf eine Benutzereingabe hin durchführt. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein mit der Steuereinheit (400) in Signalverbindung stehender Sensor den Betriebszustand der Pumpe detektiert, und dass die Steuereinheit (400) unter Verwendung des Sensorsignals eine zumindest teilweise Verstopfung der Pumpe (100) detektiert und in Reaktion auf die Detektion eines solchen Zustandes einen Reinigungszyklus durchführt. Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Steuereinheit (400) mehrere Routinen für mögliche Reinigungszyklen hin- terlegt sind, um je nach Betriebssituation eine optimale Routine anzuwählen, insbesondere ein wiederholtes Schließen und Öffnen des Quetschventils (200). Verfahren nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuereinheit (400) im Rahmen eines Reinigungszyklus gleichzeitig das Quetschventil (200) betätigt und den Betriebszustand der Pumpe (15) ändert.
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