LU102841B1 - Anordnung umfassend ein Laufrad und einen Schneidkopf für mit Feststoff belastete Flüssigkeit einer Pumpe - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung umfassend ein Laufrad (3) und einen Schneidkopf (l) für mit Feststoff belastete Flüssigkeit einer Pumpe, wobei der Schneidkopf (1) mit dem Laufrad (3) ortsfest in axialer Verlängerung desselben zum Zusammenwirken mit einem Schneidring (3) verbunden ist und einen Schneidkopfgrundkörper (8) mit einer Mehrzahl Schneidsegmente (11) mit Schneidkopfschneidkanten (13) zum Zerkleinern des Feststoffes aufweist, welche Schneidkopfschneidkanten (13) sich von dem Schneidkopfgrundkörper (8) radial weg erstrecken, das Laufrad (3) eine Mehrzahl Schaufeln (23) mit beabstandet zu den Schneidkopfschneidkanten (13) angeordneten und sich im Wesentlichen parallel zu den Schneidkopfschneidkanten (13) erstreckenden Eintrittskanten (24) aufweist, und die Schneidkopfschneidkanten (13) in Drehrichtung des Laufrades (3) radial vorauseilend zu den Eintrittskanten (24) angeordnet sind.

Description

' LU102841 Anordnung umfassend ein Laufrad und einen Schneidkopf fiir mit Feststoff belastete Flüssigkeit einer Pumpe Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft eine Anordnung umfassend ein Laufrad und einen Schneidkopf für mit Feststoff belastete Flüssigkeit einer Pumpe, wobei der Schneidkopf mit dem Laufrad ortsfest in axialer Verlängerung desselben zum Zusammenwirken mit einem Schneidring verbunden ist und einen Schneidkopfgrundkörper mit einer Mehrzahl Schneidsegmente mit Schneidkopfschneidkanten zum Zerkleinern des Feststoffes aufweist, welche Schneidkopf- schneidkanten sich von dem Schneidkopfgrundkörper radial weg erstrecken. Hintergrund der Erfindung Beimengungen von Feststoffen in Flüssigkeiten wie Abwasser können Pumpen oder Rohr- leitungen verstopfen. Um solche Verstopfungen zu verhindern, werden sogenannte Schneidwerke eingesetzt, welche sich vor einem Ansaugbereich der Pumpen befinden, um die in der Flüssigkeit enthaltenen Feststoffe zu zerkleinern. Aus dem Stand der Technik bekannte Schneidwerke weisen oftmals einen feststehenden Teil, Schneidfläche oder Schneidelement genannt, und einem rotierenden Teil auf, Schneidkopf genannt. Je nach Einsatzgebiet des Schneidwerks können kreisförmige, kegel- formige oder zylindrische Schneidflächen eingesetzt werden. Die Schneidflächen, auch Schneidsieb genannt, weisen Öffnungen auf, durch die die Flüssigkeit hin zu einem Lauf- rad der Pumpe strömt. Bei ebener oder kegelförmiger Ausprägung der Schneidfläche spricht man von einer Schneidplatte. Eine zylindrische Ausprägung der Schneidfläche wird als Schneidring bezeichnet.

Während die Schneidwirkung solche Schneidwerke jedenfalls im Neuzustand gut ist, kön- nen die Schneidwerke selbst verstopfen, durch die Feststoffe blockiert werden oder es

' 2 LU102841 können sich Feststoffe vor dem Ansaugbereich der Pumpe festsetzen und dadurch den An- | saugbereich verschließen. Zudem wirkt sich ein der Pumpe vorgeschaltete Schneidwerk aufgrund der Beeinflussung der Zuströmung in die Pumpe in der Regel negativ auf den Wirkungsgrad und die Kennlinie der Pumpe aus.

Beschreibung der Erfindung Ausgehend von dieser Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine An- ordnung umfassend ein Laufrad und einen Schneidkopf für mit Feststoff belastete Flüssig- keit einer Pumpe bereitzustellen, welche gegeniiber den aus dem Stand der Technik be- kannten Lösungen betriebssicherer ist, einen Wartungs- und/oder Montageaufwand redu- ziert und zugleich einen hohen hydraulischen Wirkungsgrad der Pumpe ermöglicht.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.

Demnach wird die Aufgabe gelöst durch eine Anordnung umfassend ein Laufrad und einen Schneidkopf für mit Feststoff belastete Flüssigkeit einer Pumpe, wobei der Schneidkopf mit dem Laufrad ortsfest in axialer Verlängerung desselben zum Zusammenwirken mit einem Schneidring verbunden ist und einen Schneidkopfgrundkör- per mit einer Mehrzahl Schneidsegmente mit Schneidkopfschneidkanten zum Zerkleinern des Feststoffes aufweist, welche Schneidkopfschneidkanten sich von dem Schneidkopf- grundkörper radial weg erstrecken, das Laufrad eine Mehrzahl Schaufeln mit beabstandet zu den Schneidkopfschneid- kanten angeordneten und sich im Wesentlichen parallel zu den Schneidkopfschneidkanten erstreckenden Eintrittskanten aufweist und die Schneidkopfschneidkanten in Drehrichtung des Laufrades radial vorauseilend zu den Eintrittskanten angeordnet sind.

Ein wesentlicher Punkt der vorgeschlagenen Lösung liegt in den vorauseilenden Schneid- kopfschneidkanten, wodurch eine bessere Anströmung im Laufradbereich und derart eine

| LU102841 höhere Pumpenkennlinie erreicht wird. Feststoffe, welche das aus Schneidring und Schneidkopf gebildete Schneidwerk passiert haben, treffen nicht direkt auf die Eintritts- kanten. Derart wird verhindert, dass sich fasrige Bestandteile um die Eintrittskanten legen und die Pumpe verstopfen. Im Wesentlichen parallel zu den Schneidkopfschneidkanten erstreckende Eintrittskanten bedeutet insbesondere, dass die Schneidkopfschneidkanten und die Eintrittskanten parallel oder um einen Winkel von < 2°, 5° oder 10° gegeniiber verschwenkt erstrecken. Als Pumpe wird im Allgemeinen eine Strômungsmaschine bezeichnet, die eine Drehbewe- gung und dynamische Kräfte zur Förderung überwiegend von Flüssigkeiten als Medium nutzt. Bevorzugt ist die Pumpe als Kreiselpumpe ausgestaltet. Bei einer Kreiselpumpe wird neben einer tangentialen Beschleunigung der Flüssigkeit, des Mediums, in radialer Strö- mung auftretende Fliehkraft zur Förderung genutzt, so dass solche Pumpen ebenso als Zentrifugalpumpen bezeichnet werden. Bevorzugt lässt sich die Pumpe für eine hydrauli- sche Anlage eines Gebäudes verwenden, beispielsweise als Abwasserpumpe.

Im regulären Betrieb der Pumpe kann ein Gehäuse eines Motors der Pumpe oberhalb eines Pumpengehäuses angeordnet, in welchem das von dem Motor über die Motorwelle ange- triebenes Laufrad zum Fördern des Fluid vorgesehen ist, wobei das Gehäuse des Motors mit dem Pumpengehäuse ortsfest verbunden und/oder einteilig gestaltet sein kann. Bevor- zugt ragt die Motorwelle an einer Antriebsseite aus dem Gehäuse des Motors in das Pum- pengehäuse hinein und/oder ist an der Antriebsseite das Laufrad ortsfest mit der Motorwel- le verbunden.

Die Flüssigkeit umfasst bevorzugt Wasser oder ein sonstiges flüssiges Medium wie bei- spielsweise Abwasser. Das Fluid kann Feststoffe wie beispielsweise Verunreinigungen jeglicher Art, insbesondere Fäkalien, Sedimente, Dreck, Sand, oder auch kleinere Holz-, Gestrüpp-, Textilien- oder Lappenteile oder dergleichen umfassen. Bevorzugt ist das Ge- häuse des Motors und/oder das Pumpengehäuse aus Metall, insbesondere aus Gusseisen oder Edelstahl, und/oder aus Kunststoff gestaltet.

; 4 LU102841 Bevorzugt ist der Schneidkopf beispielsweise mit dem Laufrad verschraubbar und derart an diesem fixierbar gestaltet, also Schneidkopf und Laufrad zweiteilig gestaltet.

Ebenso | kann der Schneidkopf mit dem Laufrad einstückig ausgeführt sein, beispielsweise aus ei- nem Metall oder einem Kunststoff.

In Drehrichtung des Laufrades radial vorauseilend zu den Fintrittskanten bedeutet insbesondere, dass die Eintrittskanten und die Schneidkopf- schneidkanten nicht auf einer radialen Linie liegen, sondern in Drehrichtung davor fixiert angeordnet sind, beispielsweise um einige Grad bzw. mm.

Die Schneidsegmente erstrecken sich bevorzugt radial von dem Schneidkopfgrundkôrper weg und/oder sind in regelmäßigen Abständen angeordnet und/oder einstiickig mit dem Schneidkopfgrundkôrper ausgestaltet.

Bevorzugt radial außen an den Schneidsegmenten sind die sich axial erstreckenden Schneidkopfschneidkanten vorgesehen, die zum Zerklei- nern des Feststoffes bevorzugt mit Schneidzähnen des Schneidrings zusammenwirken.

Durch eine Rotationsbewegung der Motorwelle kann beispielsweise ein von der Schneid- kopfschneidkanten des Schneidkôrpers erfasstes Textil als Feststoff in Eingriff mit den Schneidzähnen gelangen, so dass das Textil zerkleinert wird und in der Folge die Pumpe nicht verstopfen kann.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung erstrecken sich die Schneidkopfschneidkanten je- weils im Wesentlichen axial.

Im Wesentlichen axial bedeutet insbesondere, dass beispiels- weise eine Ausformschräge umfasst sein kann und/oder sich die Schneidkopfschneidkan- ten um < 3%, 5% oder 10% von der Axialen verschwenkt erstrecken können.

Ferner kann die Schneidkopfschneidkante in Form eines Wellenschliffs gestaltet sein.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung sind die Schneidkopfschneidkanten um den Winkel a > 1,5°, 2,5°, 5° oder 10° vorauseilend zu den Eintrittskanten angeordnet.

Darüber hinaus sind auch Winkel von beispielsweise 15° oder 20° denkbar.

Wie zuvor ausgeführt wird durch eine derartige Ausgestaltung eine bessere Anstrômung im Laufradbereich und eine verbesserte Pumpenkennlinie erreicht.

Ferner treffen Feststoffe, die das aus Schneidring und Schneidkopf gebildete Schneidwerk passiert haben, nicht direkt auf die Eintrittskanten, sodass verhindert werden kann, dass sich fasrige Bestandteile der Feststoffe um die Ein- trittskanten legen und die Pumpe verstopfen. | me

’ 5 LU102841 Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Laufrad eine Öffnung auf, innert welcher der Schneidkopf angeordnet ist, und die Eintrittskanten von dem Rand der Öffnung radial nach außen beabstandet angeordnet sind. Bevorzugt beträgt der Abstand > 2,5, 10, 15 oder 20 mm. Eine derartige Beabstandung trägt ebenso zu einer besseren An- strömung im Laufradbereich und verbesserter Pumpenkennlinie bei. Nach einer bevorzugten Weiterbildung ist die Anzahl Schneidkopfschneidkanten gleich, ungleich oder doppelt der Anzahl der Schaufeln und/oder der Eintrittskanten. Mit anderen Worten ist bevorzugt jedoch Eintrittskante eine Schneidkopfschneidkante zugeordnet. So- fern der Schneidkopf sich axial unterschiedlich lang erschreckende Schneidkopfschneid- kanten aufweist, korrespondieren bevorzugt die längeren Schneidkopfschneidkanten mit der Anzahl der Schaufeln, während die kürzeren Schneidkopfschneidkanten, axial betrach- tet, nicht an die Schaufeln heranreichen. In einem solchen Fall ist bevorzugt die Anzahl der längeren Schneidkopfschneidkanten gleich der Anzahl der Schaufeln und/oder der Ein- trittskanten. Die Eintrittskanten erstrecken sich bevorzugt in axialer Richtung. Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das Laufrad motorseitig eine Trag- | scheibe mit einer Nabe zur Aufnahme einer Motorwelle der Pumpe und saugseitig eine Deckscheibe mit Saugseite auf, wobei die Schaufeln zwischen der Tragscheibe und der Deckscheibe vorgesehen sind. Derart ist das Laufrad bevorzugt als geschlossenes zwei- kanaliges Laufrad gestaltet. Darüber hinaus kann das Laufrad auch als offenes Laufrad wie aus dem Stand der Technik bekannt gestaltet sein. Das Laufrad ist bevorzugt ortsfest kraft- und/oder formschlüssig mit der Motorwelle verbunden. Tragscheibe und/oder Deckscheibe sind bevorzugt kreisrund gestaltet und parallel zueinander angeordnet, während sich die Schaufeln axial und zwischen der Öffnung und einem äußeren Rand des Laufrades schne- ckenartig radial nach außen erstrecken. Sofern der Schneidkopf außenliegend vier Schneidsegmente mit Schneidkopfschneidkanten aufweist, wobei gegenüberliegende Seg- mente zurückgesetzt sind, ist die radiale Position des Schneidkopfes auf der Nabe bevor- zugt derart gewählt, dass die durchgängigen Schneidsegmente im Bereich der beiden Ein- trittskanten des Laufrades liegen.

N

° 6 LU102841 Nach einer bevorzugten Weiterbildung weisen wenigstens zwei der Schneidkopfschneid- kanten unterschiedlich lange axiale Erstreckungen auf und die Schneidkopfschneidkante mit der längeren axialen Erstreckung ist beabstandet zu der Eintrittskante angeordnet.

Durch die unterschiedlich langen Schneidkopfschneidkanten wird eine hôhere und derart bessere Pumpenkennlinie erreicht.

Während die längere Schneidkopfschneidkante mit Schaufeln des Laufrades zusammenwirken kann, wirkt die kürzere Schneidkopfschneid- kante zusätzlich auf den Feststoff ein, wodurch ein besseres Schneidergebnis und eine ge- ringere Verstopfung der Pumpe erreicht wird.

Ein noch besseres Schneidergebnis lässt sich erreichen, wenn beispielsweise ein Drittel der Schneidkopfschneidkanten länger zum Zu- sammenwirken mit den Schaufeln des Laufrades ausgeführt sind und zwei Drittel der Schneidkopfschneidkanten kürzer ausgeführt sind.

Bevorzugt sind zur Ausbildung einer wenigstens zwei Schneidkopfschneidkanten kürzer ausgeführt und ein Vielfaches davon länger ausgeführt.

Weiter bevorzugt ist der Schneidkopf rotationssymmetrisch gestaltet.

Ferner kann die Schneidkopfschneidkante in Form eines Wellenschliffs gestaltet sein.

Be- vorzugt ist eine kürzere Schneidkopfschneidkante zwischen zwei längeren Schneidkopf- schneidkanten vorgesehen.

Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelôst durch eine Pumpe mit einer Pumpenge- häuse und einer in dem Pumpengehäuse angeordneten Anordnung wie zuvor beschrieben, wobei zur radialen Abdichtung des Laufrades zwischen einer Saugseite des Laufrades und dem Pumpengehäuse ein zylindrischer Dichtspalt vorgesehen ist.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung weist die Pumpe einen ortsfest an der Pumpe vorgesehenen Schneidring oder den Schneidring und eine Anordnung wie zuvor beschrieben auf, wobei zur radialen Abdichtung der Schneidring das Laufrad zur Ausbildung eines konischer Dichtspalt we- nigstens teilweise umschließt.

Durch die vorgeschlagenen Dichtspalten wird eine zuverläs- sige Abdichtung der Pumpe erreicht.

In dem Dichtspalt kann einen Wellendichtring und/oder einen Spaltring vorgesehen sein.

Der Wellendichtring weist bevorzugt eine Dichtlippe auf, welche auf dem Laufrad aufliegt und vorzugsweise von einer Schlauchfe- der und/oder Wurmfeder radial auf das Laufrad gedrückt wird.

Der Wellendichtring kann mit festem Sitz in dem Pumpengehäuse eingebracht sein und/oder ist bevorzugt als radialer Wellendichtring ausgeführt.

Ebenso kann eine V-Ring-Dichtung bevorzugt aus Nitrilkaut- schuk vorgesehen sein.

’ 7 LU102841 Nach einer bevorzugten Weiterbildung der vorbeschriebenen Pumpe und/oder des orstfest an der Pumpe vorgesehenen Schneidring und der zuvor beschriebenen Anordnung weist der Schneidring eine Mehrzahl mit den Schneidkopfschneidkanten zusammenwirkenden Schneidzähne zum Zerkleinern des erfassten Feststoffes auf.

Eine solche Pumpe ermög- licht eine bessere Anströmung im Eintrittsbereich des Laufrades, woraus eine höhere Pum- penkennlinie resultiert, da gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Ausgestaltun- gen eine Störung der Anströmung zwischen den Schaufeln bzw. den durch diesen gebilde- ten Schaufelkanälen reduziert wird.

Durch die zuvor beschriebenen unterschiedlich langen Schneidkopfschneidkanten werden Feststoffe größeren Durchmessers besser zurückgehal- ten, bis dass diese von dem außen liegenden Schneidring ausreichend zerkleinert sind, so dass ein besseres Schneidergebnis und eine geringere Verstopfungsgefahr erreicht wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen an- hand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.

In den Zeichnungen zeigen Fig. 1 eine Pumpe in einer Teilschnittansicht gemäß einem bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung, Fig.2 einen Schneidkopf der Pumpe in zwei perspektivischen Ansichten gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, Fig. 3 einen Schneidring der Pumpe in zwei perspektivischen Ansichten (oben) sowie in einer Schnittansicht (unten) gemäß dem bevorzugten Ausführungs- beispiel der Erfindung, und DOG:

; 8 LU102841 Fig. 4 ein Laufrad und den Schneidkopf der Pumpe in einer perspektivischen An- sicht (links) und in einer Draufsicht (rechts) gemäß dem bevorzugten Aus- führungsbeispiel der Erfindung.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbespiele Fig. 1 zeigt eine Pumpe in einer Teilschnittansicht gemäß einem bevorzugten Ausfiih- rungsbeispiel der Erfindung. Die Pumpe, ausgefiihrt als Abwasser-Tauchmotorpumpe, weist ein einem Laufrad 3 vorgeschaltetes Schneidwerk umfassend einen Schneidkopf 1 und einen Schneidring 2 auf, die in Figs. 2 bis 4 gezeigt sind. Schneidkopf 1, Schneidring 2 und Laufrad 3 der Pumpe müssen nicht notwendigerweise wie nachfolgend beschrieben gestaltet sein. Das bedeutet, dass die Pumpe beispielsweise den nachfolgend beschriebenen Schneidkopf 1 aufweisen kann, jedoch Schneidring 2 und Laufrad 3 anders als nachfol- ı5 gend beschrieben gestaltet sein können. Analoges gilt für den Schneidring 2 und das Lauf- rad 3. Insofern muss bei Ausgestaltung beispielsweise des Schneidrings 2 wie nachfolgend beschrieben der Schneidkopf 1 nicht wie nachfolgend beschrieben gestaltet sein, was je- | doch durchaus möglich ist. Die Teilschnittansicht der Fig. 1 zeigt einen Teil eines Pumpengehäuses 4 der Pumpe, | oberhalb welchem im regulären Betrieb der Pumpe ein nicht gezeigtes Gehäuse fiir einen | Motor der Pumpe vorsehen ist. Der Motor treibt über eine nicht gezeigte Motorwelle das Laufrad 3 an, durch welches mit Feststoff belastete Fliissigkeit von einen unterhalb des Pumpengehäuses 4 ausgebildeten Saugseite 5 ansaugbar ist. Insofern sind die nachfolgend verwendeten Begriffe axial und radial jeweils auf die axiale Erstreckung der Motorwelle bezogen.

Der Schneidkopf 1 ist ortsfest insbesondere kraft- und/oder formschlüssig mittels einer Schneidkopfschraube 6 mit dem Laufrad 3 verbunden, und dreht sich während des Betriebs der Pumpe entsprechend mit dem Laufrad 3 mit. Der zylinderartige, den Schneidkopf 1 | einfassenden Schneidring 2 ist demgegenüber ortsfest mit dem Pumpengehäuse 4 mittels einer Mehrzahl Schneidringschrauben 7 verbunden. Zwischen Schneidring 2 und Laufrad 3

FC

' 9 LU102841 ist eine radiale Abdichtung vorgesehen. Der Schneidkopf 1 ragt in die Saugseite 5 hinein, so dass angesaugte Flüssigkeit von der Saugseite 5 zunächst durch einen zwischen Schneidkopf 1 und Schneidring 2 vorgesehen Spalt strömt, um danach durch das Laufrad 3 gefordert zu werden. Durch die Drehbewegung des Schneidkopfes 1 relativ zu dem Schneidring 2 werden in der Flüssigkeit enthaltene Feststoffe zerkleinert werden, bevor diese das Laufrad 3 erreichen. Fig. 2 zeigt den Schneidkopf 1 der Pumpe in zwei perspektivischen Ansichten gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Links ist der Schneidkopf 1 in perspekti- vischer Draufsicht von der der Saugseite 5 gezeigt, während rechts der Schneidkopf 1 in perspektivischer Draufsicht von der dem Laufrad 3 zugeordneter Seite gezeigt ist. Der Schneidkopf 1 weist einen zylinderartigen, rotationssymmetrischen Schneidkopfgrundkôr- per 8 aus Metall auf, durch den sich axial eine Bohrung 9 zur Aufnahme der Schneidkopf- schraube 6 zur Befestigung an dem Laufrad 3 erstreckt.

An der Umfangsfläche 10 des Schneidkopfgrundkôrpers 8 sind vier in regelmäBigen Ab- ständen angeordnete Schneidsegmente 11 vorgesehen, die einstückig mit dem Schneid- kopfgrundkôrper 8 gestaltet sind. Die Schneidsegmente 11 erstrecken sich jeweils radial von dem Schneidkopfgrundkôrper 8 weg. Ferner erstrecken sich alle Schneidkopfgrund- körper 8 von einer dem Laufrad 3 gegenüberliegenden der Saugseite 5 zugewandten Flüs- sigkeitseintrittsseite 12 des Schneidkopfes 1 axial in Richtung des Laufrades 3 und bilden derart axial verlaufende Schneidkopfschneidkanten 13 aus. Während sich die in der linken Figur links und rechts um 180° gegeniiberliegend angeord- neten Schneidsegmente 11 bzw. deren Schneidkopfschneidkanten 13 axial gleich lang er- strecken, nämlich von der der Saugseite 5 zugewandten Flüssigkeitseintrittsseite 12 des Schneidkopfes 1 bis im Wesentlichen hin zu der gegeniiberliegenden dem Laufrad 3 zuge- wandten Seite 14, erstrecken sich die beiden im Abstand von 90° dazwischen angeordneten Schneidsegmente 11 bzw. deren Schneidkopfschneidkanten 13 axial von der Flüssig- | keitseintrittsseite 12 nicht bis hin zu der Seite 14. Mit anderen Worten weisen jeweils zwei Schneidkopfschneidkanten 13 gegenüber den beiden anderen Schneidkopfschneidkanten 13 eine unterschiedlich lange axiale Erstreckung auf, da sich ein erster Teil der Schneid-

U

; 10 LU102841 kopfschneidkanten 13 von der Fliissigkeitseintrittsseite 14 im Wesentlichen oder über die gesamte axiale Erstreckung des Schneidkopfes 1 erstreckt und sich ein zweiter Teil der Schneidkopfschneidkanten 13 von der Fliissigkeitseintrittsseite14 nur über einen Teil der gesamten axialen Erstreckung des Schneidkopfes 1 erstreckt.

Mit noch anderen Worten ist der zweite Teil der Schneidsegmente 11 gegeniiber dem ers- ten Teil etwa um die Hälfte eingekiirzt, wobei die sich gegenliegend angeordneten Schneidsegmente 11 jeweils identisch ausgeführt sind. Der eingekürzte Teil der Schneidsegmente 11 der axialen Erstreckung ist frei von Schneidkopfschneidkanten 13 ausgeführt. Die eingekürzten Schneidsegmente 11 weisen bis etwas zur Hälfte der axialen Erstreckung des Schneidkopfes 1 einen gleichbleibenden radialen Durchmesser auf und verjiingen sich dann hin zu der dem Laufrad 3 zugewandten Seite 14 in ihrem Durchmesser tropfenformig. An seiner axial dem Laufrad 3 zugewandten Seite 14 weist der Schneidkopf 1 einen umlaufenden zylinderartigen Bund 15 auf, der einteilig mit dem Schneidkopf- ı5 grundkorper 8 ausgeführt ist und hinsichtlich seines radialen AuBendurchmessers bündig mit den Schneidkopfschneidkanten 13 abschließt. Der Bund 15 verjüngt sich in seinem Durchmesser von der Seite 14 in Richtung Flüssigkeitseintrittsseite 12 in den Schneid- kopfgrundkörper 8 gleichmäßig übergehend. Der Drehrichtung des Schneidkopf 1 zugewandt erstrecken sich die Schneidsegmente 11 von dem Schneidkopfgrundkörper 8 konkav radial weg hin zu der jeweiligen Schneidkopf- schneidkante 13. Demgegenüber in Drehrichtung des Schneidkopfes 1 abgewandt erstre- | cken sich die Schneidsegmente 11 linear radial von dem Schneidkopfgrundkôrper 8 weg zu der Schneidkopfschneidkante 13. Analoges gilt für die tropfenfôrmig Verjüngung der ein- gekiirzten Schneidsegmente 11. ‘ Zur weiteren Strômungsoptimierung sind die Schneidsegmente 11 und die Schneidkopf- schneidkanten 13 an der dem Laufrad 3 gegenüberliegenden Flüssigkeitseintrittsseite 12 des Schneidkopfes 1 abgeschrägt, wie aus Fig. 2 zu erkennen ist. Zum Zerkleinern des er- | fassten Feststoffes kann der vorbeschriebene Schneidkopf 1 mit seinen Schneidkopf- schneidkanten 13 mit dem ortsfest an der Pumpe vorgesehenen Schneidring 2 aufweisend eine Mehrzahl Schneidzähne 16 wie nachfolgend beschrieben zusammenwirken.

FA

; 11 LU102841 Fig. 3 zeigt einen Schneidring 2 der Pumpe in zwei perspektivischen Ansichten (oben) sowie in einer Schnittansicht (unten) gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Schneidring 2 weist einen eine Öffnung 17 ausbildenden ringartigen Schneidringgrundkôrper 18 auf. Im in Fig. 1 gezeigten eingebauten Zustand ist Schneid- kopf 1 durch die Öffnung 17 hindurch geführt. Wie zuvor beschrieben, ist der Schneidring 2 mittels drei um die Öffnung 17 herum gruppierter Schneidringschrauben 7 in axialer Verlängerung des Laufrades 3 mit dem Pumpengehäuse 4 der Pumpe ortsfest fixiert.

In regelmäßigen Abständen sind an dem rotationssymmetrischen Schneidringgrundkôrper 18 um die Öffnung 17 herum eine Mehrzahl Schneidzähne 16 mit jeweiligen inneren axial in Richtung des Laufrades 3 und äußeren in Richtung der Saugseite 5 der Pumpe weg von dem Laufrad 3 orientierten Schneidkanten 19 vorgesehen, wobei die Schneidkanten 19 beim Drehen des Schneidkopfes 1 mit den Schneidkopfschneidkanten 13 desselben zu- | sammenwirken. Jeweils drei Schneidzähne 16 erstrecken sich von dem Schneidringgrundkôrper 18 axial weg in Richtung des Laufrades 3 nach innen in das Pumpengehäuse 4 hinein und jeweils drei Schneidzähne 16 erstrecken sich in Richtung der Saugseite 5 nach außen aus dem Pumpengehiduse 4 heraus, wie auch in Fig. 1 angedeutet. Ebenso können vier, acht, zwölf oder mehr Schneidzähne 16 vorgesehen sind, die abwechselnd nach außen und innen ori- entiert sind. In axialer Erstreckung ist zwischen einer Spitze eines äußeren Schneidzahns 16 und einer Spitze eines inneren Schneidzahns 16 um die Offnung 17 herum jeweils eine innere Schneidkante 19 und eine äußere Schneidkante 17 ausgebildet.

Die sich nach außen erstreckenden Schneidzähne 16 sind in der Schnittansicht unten in der Fig. 3 unterhalb des scheibenartigen Schneidringgrundkôrpers 18 dargestellt, während die sich nach innen erstreckenden Schneidzähne 16 in der Schnittansicht oberhalb des Schneidringgrundkôrpers 18 dargestellt sind. Die perspektivische Abbildung oben rechts in Fig. 3 korrespondiert zu dieser Darstellung und zeigt die Ansicht auf den Schneidring 2 von der Saugseite 5 aus gesehen, während die perspektivische Abbildung oben links die Ansicht auf den Schneidring 2 vom Pumpengehäuse 4 aus gesehen zeigt.

OA

' 12 LU102841 Wenigstens in den sich nach außen erstreckenden Schneidzähnen 16 ist jeweils eine sich radial nach außen erstreckende Materialaussparung 20 in Drehrichtung des Laufrades 4 hinter der Schneidkante 19 eingebracht. Eine solche Materialaussparung 20 ist ebenso in den sich nach innen erstreckenden Schneidzähnen 16 eingebracht. Das bedeutet, dass der AuBendurchmesser der sich in Draufsicht ringfôrmig um die Öffnung 17 wellenartig bzw. sinusartig um die Öffnung herum erstrecken erstreckenden Schneidzähne 16 gleich ist, während der Innendurchmesser im Bereich der Materialaussparung 20 gegenüber einem Bereich der Schneidzähne 16 ohne Materialaussparung vergrößert ist.

Alternativ oder zusätzlich ist in einem Tal 21 zwischen wenigstens zwei sich nach außen erstreckenden Schneidzähnen 16 eine sich radial nach außen erstreckende taschenartige axiale Vertiefung 22 in den Schneidringgrundkôrper 18 eingebracht. Vorliegend sind ta- schenartige axiale Vertiefungen 22 sowohl in den Tälern 21 zwischen den nach außen als auch den nach innen erstreckenden Schneidzähnen 16 eingebracht. Die Vertiefungen 22 erstrecken sich von der Talsohle radial nach außen vertiefend, so dass der Schneidring- grundkôrper 18 in dem Tal 21 radial nach außen abgeflacht ist. Die Materialaussparungen | und Täler 21 sind an allen Schneidzähnen 16 bzw. zwischen diesen vorgesehen und können durch Fräsen oder durch eine entsprechende Gussform eines metallenen 20 Schneidrings 2 hergestellt werden. Wie insbesondere aus der Abbildung unten in Fig. 3 zu erkennen, überlappen sich die äu- Bere Schneidkante 19 eines Tals 21 zwischen zwei sich nach außen erstreckenden Schneid- zähnen 16 und die innere Schneidkante 19 eines Tals 21 zwischen zwei sich nach innen erstreckenden Schneidzähnen 16 in axialer Richtung. Derart ist an einer durch die Schneidkanten 19 ausgebildeten Schneidfläche des Schneidrings 2 kein radial umlaufender Bund vorhanden, der nicht von einer Schneidkante 19 unterbrochen ist. In Drehrichtung des Laufrades 3 flacht ein Schnittwinkel der Schneidkante 19 von dem Schneidringgrund- körper 18 nach außen hin zu einer Spitze des Schneidzahns 16 ab.

| Ein Schnittwinkel der äußeren Schneidzähne 16 bzw. der äußeren Schneidkanten 19, den Schneidkopfschneidkanten 13 zugewandt, beträgt 55°, wobei der Schnittwinkel der inneren

TE

° 13 LU102841 Schneidzähne 16 demgegenüber 52,5° beträgt. In Drehrichtung des Laufrades 3 ist der Schnittwinkel flacher und beträgt außen 20° und innen 10°. Jeder Schneidzahn 16 ragt von dem Schneidringgrundkorper 18 wenigstens 17 mm nach außen, wobei sich die inneren Schneidzähne 16 weiter als die äuBeren Schneidzähne 16 axial von dem Schneidring- grundkôrper 16 weg erstrecken. Die Schneidzähne 16 sind ferner radial ,angeschärft’, nämlich auBen mit 37° und innen mit 33° gegenüber dem scheibenartigen Schneidring- grundkôrper 16 zur Offnung 17 hin abgeflacht. Daneben sind andere Schneidwinkel und Dimensionen denkbar. Fig. 4 zeigt ein geschlossenes zwei-Kanal Laufrad 3 und den Schneidkopf 1 der Pumpe in einer perspektivischen halbgeôffneten Ansicht links und in einer halbgeôffneten Draufsicht rechts gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Schneidkopf 1 ist weiterhin mit dem in Fig. 4 nicht gezeigten Laufrad 3 ortsfest in axialer Verlängerung des- selben zum Zusammenwirken mit dem ebenso in Fig. 4 nicht gezeigten Schneidring 2 ver- bunden. Der Schneidkopf 1 ist wie zuvor beschrieben mit Schneidkopfgrundkôrper 8 mit der Mehrzahl Schneidsegmente 11 mit jeweils insbesondere axial verlaufenden Schneid- kopfschneidkanten 13 zum Zerkleinern des Feststoffes gestaltet, wobei sich Schneidkopf- schneidkanten 13 von dem Schneidkopfgrundkôrper 8 radial weg erstrecken. Das scheibenartige Laufrad 3 weist nach gängiger Art zwei schneckenartig verlaufende Schaufeln 23 auf, die sich jeweils von einer dem Schneidkopf 1 an einer zentralen Lauf- radôffnung 25 zugewandten Eintrittskante 24 bis hin zum äußeren radialen Rand des Lauf- rades erstrecken, wie in Fig. 4 insbesondere rechts zu erkennen ist. Die Schaufeln 23 sind axial einerseits durch eine motorseitige sich radial erstreckende Tragscheibe 26 mit einer nicht gezeigten Nabe zum Aufnehmen der Motorwelle der Pumpe sowie andererseits saug- seitig durch sich radial erstreckende Deckscheibe 27 eingefasst, so dass die sich axial er- streckenden Schaufeln 23 zwischen den parallel zueinander angeordneten Tragscheibe 26 und Deckscheibe 27 vorgesehen sind. An dem radial äußeren Rand ist das Laufrad 3 radial zwischen Tragscheibe 26, Deckscheibe 27 und zwei benachbarten Schaufeln 23 in seitli- cher Draufsicht rechteckartig geöffnet. |

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' 14 LU102841 Wie insbesondere aus Fig. 4 links zu erkennen, sind die Schneidkopfschneidkanten 13 be- anstandet zu den Eintrittskanten 24 angeordnet. Ferner sind die Eintrittskanten 24 von dem inneren Rand der Laufradoffnung 25 radial nach außen beabstandet vorgesehen. Zudem sind die Schneidkopfschneidkanten 13 in Drehrichtung des Laufrades 3 radial vorauseilend zu den Eintrittskanten 24 angeordnet, wie durch den Winkel a in Fig. 4 rechts angedeutet. Mit anderen Worten liegen die Eintrittskanten 24 des Laufrades 3 und Schneidkopf- schneidkanten 13 nicht auf einer radialen Linie. Der Winkel a beträgt beispielsweise < 2,5°, 5° oder 10°. Die Schneidkopfschneidkanten 13 und die Eintrittskanten 24 erstrecken sich parallel zueinander.

Vorliegend sind wie zuvor ausgeführt zwei Schaufeln 23 vorgesehen, während der durch die Laufradôffnung 25 hin durchgeführte Schneidkopf 1 vier Schneidkopfschneidkanten 13 aufweist. Von den vier Schneidkopfschneidkanten 13 wirken jedoch nur die Schneidkopf- schneidkanten 13 der nicht verkürzten Schneidsegmente 11 mit den Schaufeln 23 zusam- | men. In axialer Richtung sind die verkürzten Schneidsegmente 11 saugseitig vor den Schaufeln 23 vorgesehen, so dass keine Ubertragung der Schneidkopfschneidkanten 13 der verkiirzten Schneidsegmente 11 mit den Schaufeln 23 gegeben ist. Sofern in alternativer Ausgestaltung beispielsweise acht Schneidsegmente 11 vorgesehen sind, weißt das Laufrad 3 zweckmäßigerweise vier Schaufeln 23 auf. Zur radialen Abdichtung des Laufrades 3 ist zwischen der Saugseite 5 des Laufrades 3 und dem Pumpengehäuse 4 ein nicht gezeigter zylindrischer Dichtspalt vorgesehen. Eine weitere Abdichtung wird ausgebildet, in dem der Schneidring 2 das Laufrad 2 zur Ausbildung eines konischer Dichtspalt wenigstens teil- weise umschließt. Die beschriebenen Ausführungsbeispiels sind lediglich Beispiele, die im Rahmen der An- sprüche auf vielfältige Weise modifiziert und/oder ergänzt werden können. Jedes Merkmal, das für ein bestimmtes Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, kann eigenständig oder in Kombination mit anderen Merkmalen in einem beliebigen anderen Ausführungsbeispiel genutzt werden. Jedes Merkmal, dass für ein Ausführungsbeispiel einer bestimmten Kate- gorie beschrieben wurde, kann auch in entsprechender Weise in einem Ausführungsbei- spiel einer anderen Kategorie eingesetzt werden.

‘ 15 | LU102841 Bezugszeichenliste Schneidkopf 1 Schneidring 2 Laufrad 3 Pumpengehäuse 4 Saugseite 5 Schneidkopfschraube 6 Schneidringschraube 7 Schneidkopfgrundkorper 8 Bohrung 9 Umfangsfläche 10 Schneidsegment 11 Flüssigkeitseintrittsseite 12 Schneidkopfschneidkante 13 Seite 14 Bund 15 Schneidzahn 16 Öffnung 17 Schneidringgrundkérper 18 Schneidkante 19 Materialaussparung 20 Tal 21 Vertiefung 22 Schaufel 23 Eintrittskante 24 Laufradöffnung 25 Tragscheibe 26 Deckscheibe 27

Claims (10)

; 1 LU102841 Patentansprüche

1. Anordnung umfassend ein Laufrad (3) und einen Schneidkopf (1) für mit Feststoff belastete Flüssigkeit einer Pumpe, wobei der Schneidkopf (1) mit dem Laufrad (3) ortsfest in axialer Verlängerung desselben zum Zusammenwirken mit einem Schneidring (3) verbunden ist und einen Schneidkopf- grundkörper (8) mit einer Mehrzahl Schneidsegmente (11) mit Schneidkopfschneidkan- ten (13) zum Zerkleinern des Feststoffes aufweist, welche Schneidkopfschneidkanten (13) sich von dem Schneidkopfgrundkörper (8) radial weg erstrecken, das Laufrad (3) eine Mehrzahl Schaufeln (23) mit beabstandet zu den Schneidkopf- schneidkanten (13) angeordneten und sich im Wesentlichen parallel zu den Schneidkopf- schneidkanten (13) erstreckenden Eintrittskanten (24) aufweist, und die Schneidkopfschneidkanten (13) in Drehrichtung des Laufrades (3) radial vo- rauseilend zu den Eintrittskanten (24) angeordnet sind.

2. Anordnung nach dem vorhergehenden Anspruch, wobei die Schneidkopfschneidkan- ten (13) um den Winkel a > 1,5°, 2,5°, 5° oder 10° vorauseilend zu den Eintrittskanten (24) angeordnet sind.

3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Schneidkopf- schneidkanten (13) sich jeweils im Wesentlichen axial erstrecken.

4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Laufrad (3) eine Laufradöffnung (25) aufweist, innert welcher der Schneidkopf (1) angeordnet ist, und die Eintrittskanten (24) von dem Rand der Laufradöffnung (25) radial nach außen beab- standet angeordnet sind.

5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Anzahl Schneid- kopfschneidkanten (13) gleich, ungleich oder doppelt der Anzahl der Schaufeln (23) 230 und/oder der Eintrittskanten (24) ist.

6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Laufrad (3) motor- seitig eine Tragscheibe (26) mit einer Nabe zum Aufnahme einer Motorwelle der Pumpe | I

; 2 LU102841 und saugseitig eine Deckscheibe (27) aufweist, und die Schaufeln (23) zwischen der Tragscheibe (26) und der Deckscheibe (27) vorgesehen sind.

7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Anspriiche, wobei wenigstens zwei der Schneidkopfschneidkanten (13) unterschiedlich lange axiale Erstreckungen aufweisen und die Schneidkopfschneidkante (13) mit der längeren axialen Erstreckung beabstandet zu der Eintrittskante (24) angeordnet ist.

8. Pumpe mit einem Pumpengehäuse (4) und einer in dem Pumpengehäuse (4) angeord- neten Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei zur radialen Ab- dichtung des Laufrades (3) zwischen einem Saugseite (5) der Pumpe und dem Pumpen- gehäuse (4) ein zylindrischer Dichtspalt vorgesehen ist.

9. Pumpe nach dem vorhergehenden Anspruch und mit einem orstfest an der Pumpe vor- ı5 gesehenen Schneidring (3) oder mit dem Schneidring (3) und einer Anordnung nach ei- nem der vorhergehenden Anspriiche, wobei zur radialen Abdichtung der Schneidring (3) das Laufrad (3) zur Ausbildung eines konischer Dichtspalt wenigstens teilweise um- schließt.

10. Pumpe nach einem der beiden vorhergehenden Ansprüche und/oder mit dem orstfest an der Pumpe vorgesehenen Schneidring (3) und einer Anordnung nach einem der vor- hergehenden Ansprüche, wobei der Schneidring (3) eine Mehrzahl mit den Schneidkopf- schneidkanten (13) zusammenwirkenden Schneidzähne zum Zerkleinern des erfassten Feststoffes aufweist.

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