PL189274B1 - Pompa, zwłaszcza do pompowania zanieczyszczonej wody - Google Patents

Abstract

1. Pompa, zwlaszcza do pompowania zanieczyszczonej wody, zawierajaca obu- dowe pompy majaca walcowy wlot i nape- dzany wirnik, majacy centralna piaste i co najmniej jedna lopatke, której krawedz wlotu jest odchylonymi do tylu, znamienna tym, ze krawedzie wlotu (6) lopatek (5) sa ulozone na plaszczyznie prostopadlej do walu nape- dzanego wirnika (z), przy czym na po- wierzchni (7), przeciwleglej do lopatek (5), w scianie obudowy pompy (1), jest usytu- owana co najmniej jedna zasilajaca szczeli- na (8), która jest umieszczona w kierunku przeciwnym do obszaru krawedzi wlotu (3) pomiedzy otworem wlotowym i wyloto- wym i jest odchylone w kierunku obrotu napedzanego wirnika. F I G . 1 PL PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest pompa, zwłaszcza do pompowania zanieczyszczonej wody.

Znane są różnego rodzaju pompy zawierające wirniki, które są stosowane do pompowania wody. Jednak wadą ich jest częste zapychanie się oraz niska wydajność.

Zanieczyszczona woda zawiera wiele różnych typów substancji zanieczyszczających, których ilość i budowa zależą od okresu oraz typu obszaru, z których wypływa woda. W miastach powszechne jest zanieczyszczenie materiałem w postaci artykułów higienicznych, tekstyliami itp., podczas gdy obszary uprzemysłowione dostarczają cząstki ulegające zużyciu. Doświadczenie pokazuje, że najgorszy problem stanowią szmaty i tym podobne, które przylepiają się do krawędzi wlotu łopatek i owijają się wokół piasty wirnika. Takie wypadki powodują częste naprawy i obniżają wydajność.

W rolnictwie i przemyśle celulozowym używane są specjalne pompy, które przeważnie radzą sobie ze słomą, trawą, liśćmi i innego rodzaju materiałem organicznym. W tym celu krawędzie wlotu łopatek są odchylone do tyłu co zapewnia odprowadzenie substancji zanieczyszczających na obrzeże, zapobiegając przyklejaniu się ich do krawędzi. Do cięcia materiału zanieczyszczającego, a przez to ułatwienia przepływu, często stosuje się dodatkowe urządzenia rozdrabniające. Urządzenia takie znane są na przykład z opisów patentowych SE-435 952, SE-375 831 i US-4 347 035.

Ponieważ innego rodzaju substancje zanieczyszczające w zanieczyszczonej wodzie są trudniejsze do usunięcia oraz czas działania pomp jest ograniczony wyżej wspomniane specjalne pompy nie spełniają wymagań, ani z punktu widzenia niezawodności ani z punktu widzenia wydajności.

189 274

Testy dowiodły, że w porównaniu ze znanymi pompami ściekowymi możliwym jest polepszenie wydajności dla pompy ściekowej odnoszącej się do wynalazku aż do 50%. Ponieważ koszt żywotności dla pompy sterowanej elektrycznie jest zazwyczaj całkowicie zdominowany przez koszt energii (około 80%), jest oczywistym, że taki dramatyczny wzrost będzie niezmiernie istotny.

W literaturze konstrukcje wirników pompy są opisane bardzo ogólnie, zwłaszcza jeśli chodzi o odchylenie krawędzi wlotu. Nie istnieje jednoznaczna definicja wspomnianego odchylenia.

Testy pokazały, że konstrukcja kąta skosu płata rozprowadzania na krawędziach wlotu jest bardzo ważna w celu otrzymania koniecznej zdolności samo czyszczenia wirnika napędzanego pompy.

Literatura nie podaje żadnych informacji o tym, co jest potrzebne do ześlizgiwania się, przenoszenia środków zanieczyszczających na zewnątrz w kierunku promieniowym wzdłuż krawędzi wlotu łopatek. W opisie patentowym SE-435 952 wspomniano tylko ogólnie, rozwartokątnych krawędziach odchylonych do tyłu.

Podczas pompowania trawy lub innego materiału organicznego, wystarczające są małe kąty krawędzi wlotu łopatek, aby otrzymać przenoszenie promieniowe materiału, przy jednoczesnym rozdrobnieniu środków zanieczyszczających w szczelinie pomiędzy wirnikiem pompy i otaczającą obudową. W praktyce rozdrobnienie polega na rozcinaniu cząstek zanieczyszczeń, które następuje w momencie ich styku z wirnikiem i obudową, podczas obrotu wręgu. Prędkość obrotowa wręgu na obrzeżu wynosi od 10 do 25 m/s. Ten proces rozcinania jest ulepszony za pomocą dodatkowych urządzeń tnących.

W opisach patentowych SE-435 952 i SE-375 831 ujawnione są różnego rodzaju otwory przelewowe i części tnące. Położenie łopatki za ramieniem jest dla nich częścią wspólną. Oznacza to znaczną utratę wydajności w porównaniu z gładkim konturem, który jest użyty w pompach do czystej wody o dużej wydajności.

W zgłoszeniu SE-435 952 opisany jest przykład wykonania pompy zawierającej osiowy otwór usytuowany za ramieniem, zgodnie z zasadą działania takich pomp, zanieczyszczenia powinny być dostarczane w kierunku na zewnątrz do wspomnianego otworu, poprzez łopatki mające krawędzie wlotu mocno odchylone do tyłu.

Z opisu patentowego SE-375 831 znana jest konstrukcja pompy, która działa gdy zanieczyszczenia są dostarczane w kierunku środka, z dała od szczeliny.

Ponieważ dla zapewnienia prawidłowego działania takiej pompy konieczne jest odchylenie krawędzi wlotu łopatek w kierunku do tyłu, w celu umożliwienia dostarczania zanieczyszczeń w kierunku na zewnątrz i do szczeliny na obrzeżu, to w przypadku nie spełnienia tego warunku, pompa przestaje działać.

Z opisów patentowych SE-9704222-0 i SE-9704223-8 znane są wirniki, które powszechnie stosuje się w tego typu pompach. Jednak podczas ześlizgiwania zanieczyszczeń w kierunku na zewnątrz, istnieje możliwość, że zanieczyszczenia zatykają szczelinę pomiędzy łopatką i ścianą obudowy pompy, przyklejając się do obrzeża krawędzi wlotu.

Opis patentowy DE-614 426 ujawnia urządzenie zawierające odśrodkową pompę, mającą złącze usytuowane od osiowego wlotu do promieniowej części kanału przepływowego. Obrzeże krawędzi wlotu jest tu położone zgodnie z kierunkiem złącza łączenia w promieniowej części kanału.

To znane urządzenie, ma stały otwór przelotowy usytuowany przed krawędzią wlotu z malejącą, aż do tnącego noża, poprzedzonego przez spiralę tworzącą szczelinę z trójkątnym przekrojem poprzecznym i ostrymi występami, a który rozszerza się w kierunku obrzeża. Podstawową zasadą dla tego typu rozwiązań jest to aby elementy tnące rozdrabniały zanieczyszczenia. W przypadku gdy tnące części zostaną stępione, malejąca wysokość otworu przelewowego spowoduje nawarstwienie zanieczyszczeń i zatkanie pompy.

W wyżej wymienionym opisie patentowym nie podano szczegółów dotyczących ukształtowania krawędzi wlotu łopatek.

Pompa, zwłaszcza do pompowania zanieczyszczonej wody, według wynalazku, zawierająca obudowę pompy, mającą walcowy wlot i napędzany wirnik, mający centralną piastę i co najmniej jedną łopatkę, której krawędź wlotu jest odchylonymi do tyłu, charakteryzuje się

189 274 tym, że krawędzie wlotu łopatek są ułożone na płaszczyźnie prostopadłej do wału napędzanego wirnika, przy czym na powierzchni, przeciwległej do łopatek, w ścianie obudowy pompy, jest usytuowana co najmniej jedna zasilająca szczelina, która jest umieszczona w kierunku przeciwnym do obszaru krawędzi wlotu pomiędzy otworem wlotowym i wylotowym i jest odchylone w kierunku obrotu napędzanego wirnika.

Korzystne jest gdy, kąt β skosu płata, zawarty pomiędzy krawędzią szczeliny 8 i łukiem, którego środkiem jest oś wirnika napędzanego, w każdym punkcie na tej krawędzi oraz określony jako p=arctan ( ^/(dr * dr + dz *d/k(r * d0)) , przy czym dr, do i dz są nieskończenie małymi przemieszczeniami wzdłuż krawędzi szczeliny, ma wartość zawartą pomiędzy 10° a 45° wzdłuż jego całej drogi.

Korzystne jest gdy szczelina jest połączona z obudową pompy, za pośrednictwem gładkiej powierzchni, po stronie, od której wirnik napędzany jest pochylony pod katem y, pomiędzy pochyloną częścią szczeliny i powierzchnią obudowy pompy oraz określonym jako y = arctang(Az/(r*Ać)), przy czym Az jest osiowym przemieszczeniem, zaś r*A0 jest statycznym rozszerzeniem, ma wartość zawartą pomiędzy 2° a 25°.

Korzystne jest gdy szczelina ma prostopadły bok, który stanowi ciągłe dno w kształcie elipsy.

Korzystne jest gdy szczelina dno w kształcie elipsy ma poprzeczną oś, określającą szczelinę, której długość jest równa co najmniej podwójnej głębokości szczeliny. Proponowane rozwiązanie zapewnia niezawodne działanie pompy bez względu na ilość zanieczyszczeń oraz długość pracy pompy.

Wyeliminowano zastosowanie specyficznych i stałych części tnących, ponieważ funkcja doprowadzania likwiduje zanieczyszczenia i zabiera je.

Odchylona szczelina działa jak szczelina uszczelniająca, która sprawia, że bezpośrednia wydajność wzrasta, ponieważ przeciek przez szczelinę jest ograniczony.

Uzyskuje się ograniczenie zużycia powierzchni przyległej do szczeliny, ponieważ cząsteczki ulegające zużyciu są zabierane z tego obszaru po przejściu przez szczelinę. W ten sposób otrzymuje się dobrą wydajność nawet wtedy, gdy zanieczyszczona woda zawiera cząsteczki ulegające zużyciu.

Przedmiot wynalazku jest opisany w przykładzie wykonania na rysunku, na którym, fig. 1 przedstawia obudowę pompy w widoku perspektywicznym, fig. 2 - pompę w przekroju, w widoku z boku, fig. 3 - obudowę pompy w widoku z góry, fig. 4 - przekrój przez szczelinę w powierzchni obudowy pompy.

Przedstawiona na figurach obudowa pompy, ma walcowy wlot 2 oraz zawiera wirnik 3 z walcową piastą 4 i łopatką, 5 krawędź wlotu 6 łopatki 5, ścianę obudowy pompy 7, szczelinę w ścianie 8, oś obrotu z mającą kierunek obrotu 9. Szczelina 8 ma krawędzie 10 i 11, powierzchnię 12 dno 13 oraz głębokość h.

Pompa 3, ma krawędzie wlotu 6 łopatki lub łopatek 5 ułożone wewnątrz walcowego wlotu, przy czym krawędzie wlotu leżą na płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu z.

W ścianie obudowy pompy jest usytuowany co najmniej jeden otwór przelewowy szczelin 8, które wystają ponad powierzchnię 7 przeciwległą wirnikowi, to jest z walcowego wlotu 2 do osiowej powierzchni obudowy pompy. Szczelina lub szczeliny 8 współpracują z krawędziami wlotu 6 łopatki lub łopatek w taki sposób, że zanieczyszczenia są dostarczane w kierunku wylotu pompy.

W celu zabezpieczenia dostarczania przez pompę i zapewnienia korzyści w porównaniu ze znaną techniką, szczelinie 8 nadano specjalną trasę i geometrię.

Na fig. 4 jest pokazana forma walcowatego przekroju przez szczelinę, znamienna gładkim połączeniem 10 z powierzchnią obudowy pompy 7 od strony, od której przechodzi wirnik napędzany. Przeciwległa strona 11 szczeliny we wspomnianym walcowatym przekroju jest, w odniesieniu do ściany obudowy pompy, głównie prostopadłą powierzchnią 12, która ciągle przekształca się w głównie eliptyczne dno 13, które ma charakterystyczną poprzeczną oś, której długość jest przynajmniej dwa razy większa od głębokości szczeliny.

To zaokrąglenie dna jest ważne, ponieważ cząsteczki ulegające zużyciu zostaną przeniesione z powierzchni 7 poprzez wtórne prądy i w ten sposób zużycie na wspomnianej powierzchni zostanie znacząco obniżone.

189 274

Pomiędzy gładkim połączeniem 10 z powierzchnią 7 i dnem 13 szczeliny istnieje głównie liniowe przejście 14. Kąt y pomiędzy wspomnianym przejściem i powierzchnią 7 powinien leżeć wewnątrz przedziału 2° do 25°, gdzie y jest określony jako:

y=arctan(Az/(r*AO)) gdzie Az jest osiowym przemieszczeniem, a r*A0 jest stycznym rozszerzeniem.

Oznaczony na fig. 3 kąt skosu β płata szczeliny 8 ma wartość e=arctan ((dr * dr + dz * dz)/ (r * d θ)) a gdzie dr, dθ i dz są nieskończenie małymi przemieszczeniami wzdłuż krawędzi szczeliny.

W odniesieniu do wynalazku kąt skosu β płata korzystnie ma wartość pomiędzy 10° i 45°.

Urządzenie jest przystosowane do wirnika pompy, mającego optymalną formę z punktu widzenia działania, ponieważ trasa szczeliny 8 przekształca się z osiowego do promieniowego kierunku.

11.(12)

Fig. 4

189 274

FIG. 1

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz,

Cena 2,00 zł.

Claims (5)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Pompa, zwłaszcza do pompowania zanieczyszczonej wody, zawierająca obudowę pompy mającą walcowy wlot i napędzany wirnik, mający centralną piastę i co najmniej jedną łopatkę, której krawędź wlotu jest odchylonymi do tyłu, znamienna tym, że krawędzie wlotu (6) łopatek (5) są ułożone na płaszczyźnie prostopadłej do wału napędzanego wirnika (z), przy czym na powierzchni (7), przeciwległej do łopatek (5), w ścianie obudowy pompy (1), jest usytuowana co najmniej jedna zasilająca szczelina (8), która jest umieszczona w kierunku przeciwnym do obszaru krawędzi wlotu (3) pomiędzy otworem wlotowym i wylotowym i jest odchylone w kierunku obrotu napędzanego wirnika.
2. 2. Pompa według zastrz. 1, znamienna tym, że kąt (P) skosu płata, zawarty pomiędzy krawędzią szczeliny (8) i łukiem, którego środkiem jest oś wirnika napędzanego, w każdym punkcie na tej krawędzi oraz określony jako β-arctan (Vdr *dr + dz*dz/(r *d0)), przy czym dr, do i dz są nieskończenie małymi przemieszczeniami wzdłuż krawędzi szczeliny, ma wartość zawartą pomiędzy 10° a 45° wzdłuż jego całej drogi.
3. 3. Pompa według zastrz. 1, znamienna tym, że szczelina (8) jest połączona z obudową pompy (7), za pośrednictwem gładkiej powierzchni, po stronie, od której wirnik napędzany (3) jest pochylony pod katem (y), pomiędzy pochyloną częścią (14) szczeliny i powierzchnią obudowy pompy (7) oraz określonym jako y = arctang (Az/(r* Ac)), przy czym Az jest osiowym przemieszczeniem, zaś r*A9 jest statycznym rozszerzeniem, ma wartość zawartą pomiędzy 2° a 25°.
4. 4. Pompa według zastrz. 3, znamienna tym, że szczelina (8) ma prostopadły bok (12), który stanowi ciągłe dno (13) w kształcie elipsy.
5. 5. Pompa według zastrz. 4, znamienna tym, że dno (13) w kształcie elipsy ma poprzeczną oś, określającą szczelinę (8), której długość jest równa co najmniej podwójnej głębokości (h) szczeliny (8).