FI71975B - Anordning foer pumpning av skummande vaetskor - Google Patents

Description

1 71975

Laite vaahtoavien nesteiden pumppaamista varten

Keksinnön kohteena on laite pystypumpussa, joka on tarkoitettu vaahtoavien nesteiden pumppaamista varten sel-5 laisessa, jossa pumpussa on keskipakopumpun jouksupyörä, juoksupyörää ympäröivä pumpun pesä, jonka tangentiaalinen poistoaukko on olennaisesti säteittäisesti juoksupyörän kehän ulkopuolelle yhdistetty pumpatulle nesteelle tarkoitettuun poistoputkeen, edelleen pumpun pesään liitetty pump-10 pukuoppa, joka on ainakin pumpun pesää lähinnä olevalta osaltaan katkaistun kartion muotoinen, jonka kartion kärki suuntautuu pumpun pesää kohti, ja jolla on olennaisesti pystysuora akseli sekä ainakin yksi nesteen tuloputki, joka päättyy pumppukuoppaan.

15 Vaahtoavien nesteiden pumppaamiseen liittyy vaahtoon sisältyvien kaasujen vuoksi aina suuria vaikeuksia. Esimerkkeinä tällaisista nesteistä voidaan mainita vaahdotusrikas-te ja eri aineita, tensidejä käsittävät vesiliuokset. Myös vettä sisältämättömät nesteet voivat muodostaa paljon vaah-20 toa. Vaahtoavien nesteiden pumppaamiseen liittyy erittäin suuria vaikeuksia kuitenkin vaakasuorissa keskipakopumpuissa, koska niissä muodostuu ilmasulku juoksupyörän keskelle. Tämä probleema on pyritty ratkaisemaan käyttämällä sellaista pystyakselin käsittävää keskipakopumppua, jossa pumpun 25 pesä liittyy suoraan pumppukuopan pohjaan. Pumpun akseli menee pesän tuloaukon läpi, ja pumpun käyttökoneisto on asennettu pumppukuopan yläpuolelle. Vaahdossa olevat kaasut voivat tällöin poistua pumpun akselia ympäröivän avonaisen pyörteen kautta.

30 Tällaisissa ns. pystypumpuissa on todettu olevan erittäin edullista, että lähinnä pumpun tuloaukkoa oleva pumppukuopan osa on muodoltaan katkaistu kartio, jonka kärki suuntautuu alaspäin. Tällainen pumppukuoppa tarjoaa nimittäin erityisen suotuisat edellytykset sille, että juoksu-35 pyörän pyörimisliike panee pumppukuopassa olevan nesteen pyörreliikkeeseen. Tällaisen pyörreliikkeen avulla neste ja myös siinä mahdollisesti olevat kiinteät aineosat puris- 2 71975 tuvat keskipakovoiman vaikutuksesta pumppukuopan kartiosei-nämää vasten, jolloin vaahto kerääntyy keskelle pyörrettä ja hajoaa samalla. Lisäksi on todettu olevan hyvin edullista, että nesteen syöttö tapahtuu tangenttisesti pyörteen 5 suunnassa. Tällaisella pumpulla on kuitenkin jatkuvasti "tuulettava" vaikutus vaahtoavaan nesteeseen silloinkin, kun tämä syötetään pystysuunnassa ja jopa tangenttisesti pyörteen suuntaa vasten. Nestettä syötettäessä voi myös muodostua uusia vaahtokuplia nesteen mukana pumppuun tulleesta 10 ilmasta johtuen. Pumppuun virtaava neste voi myös hajottaa vaahtokuplat.

Katkaistun kartion muotoisissa pumppukuopissa on usein muutaman desimetrin levyinen rengas yläreunan sisäpuolella. Rengas vahvistaa pumppurakennetta ja estää pumppukuo-15 passa olevan nesteen virtaamisen kuopan reunan yli voimakkaan pyörreliikkeen vaikutuksesta.

Pumpattaessa erittäin "sitkeää" ja vaikeasti hajotettavaa vaahtoa on edellä mainitun tyyppinen pumppu kuitenkin todettu riittämättömäksi. PyÖrreliike ei nimittäin hajota 20 vaahtoa riittävän nopeasti, jolloin pyörteen koko keskiosa täyttyy vaahdosta, joka työntyy lopulta pumppukuopan yläreunan yli. Kevyellä vaahdolla ei taas ole samaa pyörimisnopeutta kuin pyörteen muulla osalla, joten se voi pudota alas keskelle pyörrettä. Em. rengas kuopan yläreunassa te-25 keekin tämän toiminnon helpommaksi. Pyörteen alaosassa hajonneet vaahtokuplat muodostuvat tällöin uudestaan, sillä uusia vaahtokuplia syntyy alasputoavan vaahdon ja pyörteen sisäseinämän väliin. Jos pumppuun syötettävän nesteen kuormitus on suuri, pyörteen keskiosaan suuntautuu niin paljon 30 vaahtoa, että avoinainen pyörre menee kiinni, jolloin sen alaosaan kerääntynyt kaasu ei pääse poistumaan pumpusta. Tästä johtuen pumppukuoppaan voi syntyä ilmasulku, vaikka kysymyksessä onkin pystypumppu ja pumpun kapasiteetti laskee tällöin voimakkaasti. Tästä on taas seurauksena nesteen 35 virtaaminen pumppukuopan reunan yli lattialle.

Esillä olevan keksinnön päämääränä on estää tällaiset häiriöt pumppaustoiminnossa. Tämä päämäärä saavutetaan 3 71975 keksinnön mukaisella laitteella, jolle on tunnusomaista, että pumppukuopan yläosaan on järjestetty vaahtoavasta nesteestä vapautuvia kaasuja varten olennaisesti pystysuora ja keskeinen nousuputki, jonka yläaukko suuntautuu vapaasti 5 ympäröivään ilmaan, ja jonka ala-aukko suuntautuu ainakin osittain siihen keskipyörteeseen (C), joka syntyy pumpattaessa pumppukuoppaan.

Nousuputken yläosa liittyy mieluimmin kanteen, joka peittää pumppukuopan.

10 Keksinnön mukaisella laitteella saadaan kolme etua: ensinnäkin em. putki estää pumppukuopan yläosassa olevan vaahdon putoamisen alas pyörteen keskiosaan, toiseksi putki pakottaa kaiken nesteen ja kaikki vaahtokuplat menemään tietyn, pumppukuopan alemmissa osissa olevan vyöhykkeen läpi, 15 jossa on pumpun juoksupyörän pyörimisen synnyttämä voimakas pyörreliike ja tästä johtuva huomattava keskipakovoima, mikä edistää puolestaan nesteen ja vaahdon erottamista sekä vaahtokuplien hajottamista. Kolmantena hyvin tärkeänä etuna voidaan mainita, että nousuputki estää pumppukuopan yläosas-20 sa olevan vaahdon suuntautumisen sisäänpäin, ts. sen ettei pyörteen keskiosa pääse sulkeutumaan kokonaan, jolloin pumppukuopan alaosassa olevilla kaasuilla ei ole ulospääsymah-dollisuutta.

Pumppu on mieluimmin pystypumppu, jonka käyttölaite 25 on pumppukuopan päällä, niin että käyttöakseli menee pumpun pesän tuloaukon ja myös nousuputken läpi, jolloin käyt-töakselin ja nousuputken sisäseinämän väliin muodostuu vapaa ilmarako. Tämä käyttölaitteen sijoitustapa ei ole kuitenkaan keksinnön kannalta välttämätön, vaan pumpun käyttö-30 akseli voi myös mennä pumpun pesän seinämän läpi tuloaukon vastakkaisella puolella. Keksinnön mukaisen laitteen toiminnan edellytyksenä on nimittäin, että pumpun juoksupyörä panee pumppukuopassa olevan nesteen pyörreliikkeeseen. Mikäli pumpun akseli menee pumpun pesän seinämän läpi, voi 35 akseli olla lähinnä pystysuuntainen ja siis samassa linjassa katkaistun kartion aksiaaliviivan kanssa. Pumpun akseli ja juoksupyörän pyörintäakseli voivat kuitenkin poiketa em.

4 71975 aksiaaliviivasta, mikäli tämä katsotaan välttämättömäksi, kuitenkin edellyttäen, että päävaatimus tulee täytetyksi, ts. että juoksupyörä panee kuopassa olevan nesteen pyörre-liikkeeseen.

5 Nousuputken pinta-ala ja pituus voivat vaihdella keksinnön puitteissa tietyissä rajoissa. Putken suurin poikittaisakseli ei saa kuitenkaan ylittää puolta katkaistun kartion halkaisijaa tämän yläpäästä mitattuna eikä myöskään alittaa 1/10 po. halkaisijasta. Useimmissa ta-10 pauksissa nousuputken suurin poikittaisakseli ei saa olla suurempi kuin 1/3 kartion suurimmasta halkaisijasta.

Putken pituus ei saa alittaa 1/10 pumppukuopan syvyydestä eikä se saa myöskään ylittää 4/5 po. syvyydestä, koska virtaus kuristuu tällöin pumpun pesän tuloaukkoon.

15 Näitä putken pituuden ääriarvoja voidaan kuitenkin käyttää vain joissakin putken poikkileikkausosissa, koska muussa tapauksessa vaahdonvajmennusteho jää pois tai myös pumpun kapasiteetti laskee.

Parempi ilmanpoisto saadaan, jos putken pituus on 20 1/5 - 3/4 kuopan syvyydestä, koska tällöin ei olla yhtä riippuvaisia putken poikkileikkausmittojen oikeasta valin-nsta. Po. riippuvuus on vielä pienempi silloin, kun putken pituus on 1/4 - 2/3 kuopan syvyydestä.

Optimaalinen ilmanpoisto saadaan silloin kun putken 25 pituus on 1/3 - 1/2 kuopan syvyydestä. Putken suurin poikittaisakseli ei saa tällöin ylittää 1/3 katkaistun kartion suurimmasta halkaisijasta.

Putki on mieluimmin lieriöputki, joka on sama-ak-selinen katkaistun kartion aksiaaliviivan kanssa. Tämä ei 30 kuitenkaan ole keksinnön kannalta välttämätöntä, vaan putkeksi tai yhdyskanavaksi voidaan valita poikkileik-kausmuodoltaan muunlainenkin putki, mikäli halkaisijaltaan sopivaa lieriöputkea ei ole saatavana. Putken ei myöskään tarvitse olla sama-akselinen katkaistun kartion aksiaali-35 viivan kanssa, vaan sen keskiviiva voi poiketa tästä, mikäli se on esimerkiksi konstruktioteknisistä syistä välttämätöntä.

5 71 975

Putki voi suuntautua jopa aivan kokonaan tai osittain katkaistun kartion aksiaaliviivan ulkopuolelle.

Keksintöä selostetaan nyt lähemmin viittaamalla tällöin oheisiin kuvioihin, jotka ovat osaleikkauksia. Täl-5 löin kuvio 1 esittää keksinnön mukaisella laitteella varustettua pumppua, jonka käyttölaite on pumppukuopan yläpuolella ja kuvio 2 havainnollistaa keksinnön toisen rakenne li) muodon mukaista pumppua, jonka käyttölaite on asennettu pumppukuopan alapuolelle.

Kuviossa 1 näkyvä ja keksinnön mukaisella laitteella varustettu pumppu käsittää pesän 1 ja siinä pyörivän juoksu-pyörän. Pesä on kiinnitetty pulteilla (ei kuvassa) poisto-15 putkeen 2 ja pumppukuoppaan 3 liitoslaipalla 4. Kuopan lähinnä pumpun pesää 1 oleva osa on katkaistun kartion 5 muotoinen kartion kärjen suuntautuessa tällöin pesään 1. Kuopan yläosa on muodoltaan lieriö 6, johon liittyy suunnilleen tangenttinen nesteen syöttöputki 7. Pumppukuoppa on tuettu 20 kolmella tukijalalla 8, joista kaksi näkyy kuviossa.Jalat ovat vapaasti lattian 9 päällä tai ne on kiinnitetty siihen pulteilla. Pumpun käyttölaitteeseen kuuluu käyttöakseli 10, laakeripesä 11 sekä hihnansuojuksen 12 ja pumpun moottorin 13 käsittävät kiilahihnakäyttö. Laakeripesä 11 ja moottori 25 13 on kiinnitetty pulteilla alustaan 14, joka on asennettu kiinteänä rakenteena pumppukuopan yläpuolelle. Kuopan päällä on kansi 15. Keskellä kantta 15 on aukko, johon vaahtoavasta nesteestä vapautuvalle kaasulle tarkoitettu nousuput-ki tai yhdyskanava 17 liittyy. Nousuputki 17 on käyttöakse-30 iin 10 ympärillä ja muodostaa sen kanssa ilmaraon, jonka kautta nesteestä vapautuva kaasu pääsee poistumaan ala-aukosta 18 ja edelleen yläaukon 16 kautta ympäröivään ilmaan. Katkaistun kartion aksiaaliviiva 19 on samassa linjassa sekä käyttÖakselin pyörimisakselin että pystyviivan kanssa. 35 Kuvion 1 oikeassa puoliskossa on havainnollistettu laitteen toimintaa piirtämällä siihen eri vyöhykkeet 6 71975 (neste, vaahto ja vapaa kaasu). Pumpun juoksupyörän pyöriessä syntyy voimakas pyörreliike, joka etenee pumpun tulo-aukon ]<autta ylös pumppukuoppaan. Tämä pyörreliike on voimakkain lähinnä tuloaukkoa olevassa kuopan osassa. Keski-5 pakovoiman ansiosta neste ja siinä mahdollisesti olevat kiinteät hiukkaset sinkoutuvat pumppukuopan ulkoseinämää (5,6) vasten ja muodostavat siihen ulkovyöhykkeen A, jossa on pääasiassa vain nestettä ja mahdollisesti kiinteitä hiukkasia. Vyöhykkeen A sisäpuolella on taas vaah-10 toa sisältävä sisävyöhyke B. Vaahtovyöhykkeen kuplakoko kasvaa pyörteen keskustaan siirryttäessä. Keskustassa olevan pumpun akselin ympärillä on avoin pyörre C, jolla on yhdyskanavan 17 kautta vapaa yhteys ympäröivään ilmaan. Kannen 15 ja yhdyskanavan 17 välisessä kulmassa voi olla 15 renkaan muotoinen ilmavyöhyke D. Jotta vyöhykkeeseen D ei tulisi liian paljon ilmaa, on yhdyskanavan 17 seinämään tehty poistoreikä 30. Kuten kuviosta näkyy, yhdyskanavan 17 ulkoseinämä estää vyöhykkeen B yläosassa olevan vaahdon sisääntulon, niin ettei se pääse kokonaan tukkimaan avoimen 20 pyörteen C yläosaa eikä katkaisemaan pumppukuopan alaosissa vapautuneiden kaasujen vapaata yhteyttä ympäröivään ilma an.

Kuviossa 2 nähdään keksinnön mukaisen laitteen toinen rakenne. Vastaavilla osilla on samat viitenumerot 25 kuin kuviossa 1. Tämä rakenne vastaa muuten edellä selostettua rakennetta (kuvio 1), mutta pumpun käyttöakseli 20 menee nyt pumpun pesän 1 seinämän läpi tuloaukon vastakkaisella puolella. Käyttöakselin laakeripesä 21 on liitetty kiinteästi jaloilla 25 pumpun pesän 1 seinämässä olevaan 30 asennuslaippaan 26. Tiivistekotelo 27 ja poistorengas 28 suojaavat laakeria 21 ja pumpun kiilahihrakäyttölaitetta 22 vuotonesteeltä. Pumpun kiilahihnakäytön 22 ja hihnansuo-juoksen on oltava erikoismuotoiltuja, niin että ne suojaavat tehokkaasti kiilahihnoja alasputoavalta nesteeltä.

35 Pumpun käyttömoottori on asennettu asennuslevyn avulla pumppukuopan yhteen jalkaan 8 (yhteensä 3 kpl). Pumpun käyttö 7 71975 voi tapahtua myös muulla tavalla, esim. kulmavaihteiston tai suoran laippa-asenteisen moottorin avulla.

Kuvion 2 mukainen rakenne eroaa kuvion 1 esittämästä rakenteesta siinä, että pumpun käyttöakseli ei vie ti-5 laa keskellä olevasta avonaisesta pyörteestä C, jolloin tähän saadaan suurempi avoin pinta. Toisaalta pumpun akseli ei nyt edistä pyörimisellään vaahdon hajottamista. Nimenomaan silloin, kun pumpun pesä on liitetty pumppukuoppaan polviputkella, jolloin se suojaa jossain määrin laakeripe-10 sää, voimansiirtolaitteita ja käyttömoottoria vuotones- teeltä, jää ilmanpoistoteho pienemmäksi. Pumpun juoksupyörä voi kuitenkin panna kuopassa olevan nesteen pyörreliikkee-seen myös silloin, kun pumpun pesän ja kuopan välinen yhteys ei ole suora, mutta pyörreliike on tällöin normaalia 15 heikompi. Ilmanpoistoteho on kuitenkin luonnollisesti edelleenkin parempi kuin sellaisessa pumppukuopassa, jossa ei ole lainkaan yhdyskanavaa 17.

Keksintö ei ole rajoitettu edellä kuvattuihin raken-nemuotoihin, vaan sitä voidaan muunnella oheisten patentti-20 vaatimusten puitteissa.

Claims (14)

1. Laite pystypumpussa, joka on tarkoitettu vaahtoavien nesteiden pumppaamista varten sellaisessa, jossa pum- 5 pussa on keskipakopumpun juoksupyörä, juoksupyörää ympäröivä pumpun pesä (1), jonka tangentiaalinen poistoaukko on olennaisesti säteittäisesti juoksupyörän kehän ulkopuolelle yhdistetty pumpatulle nesteelle tarkoitettuun poistoputkeen (2), edelleen pumpun pesään liitetty pumppukuoppa (3), joka 10 on ainakin pumpun pesää (1) lähinnä olevalta osaltaan katkaistun kartion (5) muotoinen, jonka kartion kärki suuntautuu pumpun pesää (1) kohti, ja jolla on olennaisesti pystysuora akseli (19) sekä ainakin yksi nesteen tuloputki (7), joka päättyy pumppukuoppaan, tunnettu siitä, että 15 pumppukuopan (3) yläosaan on järjestetty vaahtoavasta nesteestä vapautuvia kaasuja varten olennaisesti pystysuora ja keskeinen nousuputki (17), jonka yläaukko (16) suuntautuu vapaasti ympäröivään ilmaan, ja jonka ala-aukko (18) suuntautuu ainakin osittain siihen keskipyörteeseen (C), 20 joka syntyy pumpattaessa pumppukuoppaan (3).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnet-t u siitä, että nousuputken (7) yläosa liittyy pumppukuopan (3) peittävän kanteen (15).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, 25 tunnettu siitä, että nousuputki (17) ulottuu pumppu-kuopan (3) lieriön (6) muotoisen yläosan kautta alas pumppu-kuopan kartion muotoiseen osaan (5).

4. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että nousuputki (17) sijaitsee 30 sama-akselisesti katkaistun kartion akselilinjaan (19) nähden.

5. Jonkin tai joidenkin edellisten patenttivaatimuksien mukainen laite, tunnettu siitä, että nousuputki (17) on sovitettu ympäröimään pumpun käyttöakselia (10) 35 siten, että on olemassa ilmarako nousuputken (17) sisäseinä-män ja käyttöakselin (10) välissä. 9 71 975

6. Jonkin tai joidenkin patenttivaatimuksien 1-4 mukainen laite, tunnettu siitä, että nousuputki (17) on sama-akselinen pumpun käyttöakselin (20) kanssa, joka käyttöakseli menee pumpun pesän seinämän läpi tuloaukon vas- 5 takkaisella puolella.

7. Jonkin tai joidenkin edellisten patenttivaatimuksien mukainen laite, tunnettu siitä, että nousputke-na (17) on lieriöputki.

8. Patenttivaatimuksen 5 tai 7 mukainen laite, t u n- 10. e t t u siitä, että nousuputki (17) on sama-akselinen pumpun akselin kanssa.

8 71975

9. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että putken (17) suurin poikit-taisakseli on 1/2 - 1/10 katkaistun kartion (5) halkaisijas- 15 ta tämän yläosassa.

10. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että putken (17) suurin poi-kittaisakseli on 1/3 - 1/10 katkaistun kartion (5) halkaisijasta tämän yläosassa.

11. Jonkin tai joidenkin em. patenttivaatimuksien mu kainen laite on, tunnettu siitä, että putki (17) suuntautuu alaspäin 1/10 - 4/5 verran pumppukuopan (3) syvyydestä .

12. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen 25 laite, tunnettu siitä, että putki (17) suuntautuu alaspäin 1/5 - 3/4 verran pumppukuopan (3) syvyydestä.

13. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että putki (17) suuntautuu alaspäin 1/4 - 2/3 verran pumppukuopan (3) syvyydestä.

14. Jonkin edellisen patenttivaatimuksen mukainen laite, tunnettu siitä, että putki (17) suuntautuu alaspäin 1/3 - 1/2 verran pumppukuopan (3) syvyydestä. 1° 71975