SE420230C

SE420230C - DEVICE FOR PUMPING FOR FOAMING LIQUIDS

Info

Publication number: SE420230C
Application number: SE8007339A
Authority: SE
Inventors: R A Arhio; B O Eriksson; J E Lidin
Original assignee: Sala International Ab
Priority date: 1980-10-20
Filing date: 1980-10-20
Publication date: 1987-11-16
Also published as: FI71975C; GB2085526A; DE3141578C2; DE3141578A1; AU7663281A; AU541997B2; FI813241L; SE420230B; ZA817013B; FI71975B; ES8207285A1; GB2085526B; ES506344A0

Description

10 15 25 30 35 Pumpsumpar i form av en stympad kon har ofta en någon decimeter bred ring längs överkantens insida, vilken dels tjänar som förstyvning för konstruktionen, dels hindrar vätskan i pumpsumpen från att på grund av den kraftiga virvelrörelsen kastas över kanten. 10 15 25 30 35 Pump pumps in the form of a truncated cone often have a few decimetres wide ring along the inside of the upper edge, which partly serves as stiffening for the construction, partly prevents the liquid in the pump sump from due to the powerful vortex motion is thrown over the edge.

Vid pumpning av skum av särskilt seg och svârsönderbruten karaktär har det emellertid visat sig att en pump av ovannämnd typ inte är tillfyllest.When pumping foam of a particularly tough and severely broken nature however, it has been found that a pump of the above type is not sufficient.

Skummet bryts nämligen inte sönder tillräckligt snabbt av virvelrörelsen, varför hela virvelns centrum fylles av skum och till slut svämmar skummet över pumpsumpens överkant. Det lätta skummet får inte samma rotations- hastighet som resten av virveln och kan därför falla ned i centrum av virveln. Detta underlättas av förekomsten av ovannämnda ring längs sumpens överkant. De skumblåsor som brutits sönder i virvelns nedre del kommer då att âterbildas genom att nya skumbläsor uppstår mellan det nedfallande skummet och virvelns innervägg. Vid hög belastning av ingående vätska till pumpen kommer så mycket skum att ansamlas och avlänkas mot centrum av virveln att den öppna virveln slutes. Den i virvelns nedre del fri- gjorda gasen har då inget utlopp. Pâ sa sätt kan ett luftlâs uppstå i pumpsumpen trots att det är.en vertikalpump och pumpens kapacitet avtar kraftigt. Detta medför då att pumpsumpen svämmar över sina bräddar ned på golvet.The foam is not broken fast enough by the vortex movement, why the entire center of the vortex is filled with foam and eventually the foam floats over the upper edge of the pump sump. The light foam does not have the same rotational speed like the rest of the vortex and can therefore fall down in the center of vortex. This is facilitated by the presence of the above ring along the sump top edge. The foam blisters that have been broken in the lower part of the vortex come then to be regenerated by new foam blisters arising between the falling the foam and the inner wall of the vortex. At high load of constituent liquid to the pump so much foam will accumulate and deflect towards the center of the vortex that the open vortex closes. The lower part of the vortex is made gas then has no outlet. In this way, an airlock can occur in the pump sump even though it is a vertical pump and the pump's capacity decreases strongly. This then causes the pump sump to flood over its banks on the floor.

Enligt föreliggande uppfinning har det visat sig möjligt att förhindra sådana störningar i pumpningsförloppet genom att i pumpsumpen anordna en stigledning eller förbindelsekanal för ur den skummande vätskan fri- gjorda gaser vars övre öppning mynnar fritt i omgivande atmosfär och vars nedre öppning mynnar åtminstone delvis inom den centrala virvel som upp- står i pumpsumpen vid pumpning.According to the present invention, it has been found possible to prevent such disturbances in the pumping process by arranging in the pump sump a riser or connecting channel for release from the foaming liquid made gases whose upper opening opens freely into the surrounding atmosphere and whose lower opening opens at least partially within the central vortex which is stands in the pump sump during pumping.

Stigledningens övre del ansluter lämpligen till ett lock som täcker pump- sumpen.The upper part of the riser line suitably connects to a cover covering the pump the swamp.

Medelst en anordning enligt uppfinningen uppnår man tre saker; dels hindrar ledningen skum i pumpsumpens övre del från att fallaned i virvelns centrum, dels tvingar ledningen all vätska och alla skumblàsor att passera genom en zon i pumpsumpens lägre belägna delar där det på grund av inverkan från pumphjulets rotation föreligger en kraftig virvelrörelse och därmed 1. 10 15 20 25- 30 35 en kraftig centrifugalkraft, vilket bidrar till separering av vätska och skum samt sönderbrytning av skumblåsorna; dels och framför allt hindrar -stigledningen skummet i pumpsumpens övre del från att avlänkas inåt så att den centrala virveln slutes helt så att de i pumpsumpens nedre del frigjorda gaserna icke får något utlopp från pumpsumpen.By means of a device according to the invention, three things are achieved; partly the line prevents foam in the upper part of the pump sump from falling into the vortex center, and the line forces all liquid and all foam blisters to pass through a zone in the lower parts of the pump sump where it is due to impact from the rotation of the impeller there is a strong vortex movement and thus 1. 10 15 20 25- 30 35 a strong centrifugal force, which contributes to the separation of liquid and foam and rupture of the foam blisters; partly and above all hinders ascent the foam in the upper part of the pump sump from being deflected inwards so that the central vortex closes completely so that they are in the lower part of the pump sump the released gases do not get any outlet from the pump sump.

Pumpen är lämpligen en vertikalpump med drivanordningen monterad ovanpå pumpsumpen, så att drivaxeln passerar genom pumphusets inloppsöppning och även genom stigledningen så att det uppstår en öppen luftspalt mellan drivaxeln och stigledningens innervägg. Denna placering av drivanordningen är emellertid ingen nödvändig förutsättning för uppfinningen utan pumpens drivaxel kan även passera pumphusets vägg på inloppsöppningens motstående sida. Förutsättningen för att uppfinningen skall fungera är nämligen att pumphjulet bibringar vätskan i pumpsumpen en virvelrörelse. I det fall då pumpaxeln passerar genom pumphusets vägg kan pumpaxeln vara huvudsakligen vertikal och därmed sammanfalla med den stympade konens axellinje. Pumpaxeln och pumphjulets rotationsaxel kan emellertid även avvika från den stympade konens axellinje om detta anses lämpligt så länge som huvudförutsättningen uppfylles, nämligen att pumphjulet bibringar vätskan i pumpsumpen en virvelrörelse.The pump is suitably a vertical pump with the drive device mounted on top the pump sump, so that the drive shaft passes through the inlet opening of the pump housing and also through the riser so that there is an open air gap between the drive shaft and the inner wall of the riser. This location of the drive device however, is not a necessary condition for the invention without the pump drive shaft can also pass the wall of the pump housing on the opposite of the inlet opening page. The prerequisite for the invention to work is namely that the impeller imparts a vortex motion to the liquid in the pump sump. In it In cases where the pump shaft passes through the wall of the pump housing, the pump shaft may be mainly vertical and thus coincide with the truncated cone axellinje. However, the pump shaft and the impeller rotation shaft can also deviate from the shoulder line of the truncated cone if this is considered appropriate for that long as the main condition is met, namely that the impeller imparts the liquid in the pump sump a vortex motion.

Dimensionerna på stigledningens area och längd kan tillåtas variera inom vida gränser inom uppfinningens ram. Ledningens största tväraxel bör emellertid inte överstiga halva den stympade konens diameter vid dess övre ände och ej heller understiga 1/10 av denna diameter. I de flesta fall bör största tväraxeln ej överstiga 1/3 av största kondiametern.The dimensions of the path and area of the path can be allowed to vary within wide limits within the scope of the invention. The management's largest transverse axis should however, do not exceed half the diameter of the truncated cone at its upper end and not less than 1/10 of this diameter. In the most In this case, the largest transverse axis should not exceed 1/3 of the largest condiameter.

Ledningens.längd bör ej understiga 1/10 av pumpsumpens djup; ej heller bör ledningens längd överstiga 4/5 av pumpsumpens djup eftersom man då riskerar att få en strypning av inflödesmängden till pumphusets inlopps- öppning. Dessa ytterlighetsvärden på ledningens längd kan endast utnyttjas vid vissa tvärsektioner på ledningen, i annat fall uteblir skumdämpnings- effekten eller också minskas pumpkapaciteten.The length of the pipe should not be less than 1/10 of the depth of the pump sump; nor the length of the pipe should exceed 4/5 of the depth of the pump sump because then risks a throttling of the inflow to the pump housing inlet opening. These extreme values of the length of the line can only be used at certain cross sections of the pipe, otherwise the defoaming power or the pump capacity is reduced.

En bättre avluftning erhålles om ledningens längd är mellan 1/5 och 3/4 av pumpsumpens djup eftersom man då icke är lika beroende av att välja 10 15 20 25- 30 35 ooovsss-a 4 rätt dimensioner på ledningens tvärsektion. Detta beroende är ännu mindre om ledningens längd väljes mellan 1/4 och 2/3 av pumpsumpens djup.A better venting is obtained if the length of the pipe is between 1/5 and 3/4 of the depth of the pump sump because you are then not as dependent on choosing 10 15 20 25- 30 35 ooovsss-a 4 the right dimensions on the cross section of the pipe. This dependence is even less if the length of the pipe is chosen between 1/4 and 2/3 of the depth of the pump sump.

Optimal avluftning kan förväntas om ledningens längd är mellan 1/3 och hälften av pumpsumpens djup. Ledningens största tväraxel bör då ej över- stiga 1/3 av den stympade konens största diameter.Optimal venting can be expected if the length of the pipe is between 1/3 and half the depth of the pump sump. The largest transverse axis of the line should then not be rise 1/3 of the largest diameter of the truncated cone.

Ledningen utgöres lämpligen av ett cylindriskt rör som är koaxialt med den stympade konens axellinje. Detta är emellertid icke någon tvingande förutsättning för uppfinningen utan man kan även välja en ledning eller förbindelsekanal med annan tvärsektion om man ej har tillgång till något rör av lämplig dimension. Vidare är det ej nödvändigt att ledningen är koaxial med den stympade konens axellinje, utan ledningens centrumlinje kan avvika från denna om detta exempelvis av byggnads- eller konstruktions- tekniska skäl är nödvändigt. Ledningen kan till och med sträcka sig helt eller delvis utanför den stympade konens axellinje.The conduit is suitably a cylindrical tube which is coaxial with the shoulder line of the mutilated cone. However, this is not mandatory condition for the invention but one can also choose a line or connecting duct with another cross section if you do not have access to anything pipes of suitable dimension. Furthermore, it is not necessary that the line is coaxial with the axis of the truncated cone, without the center line of the lead may deviate from this if this, for example, of building or construction technical reasons are necessary. The line can even extend completely or partially outside the axis of the truncated cone.

Uppfinningen skall i det följande närmare beskrivas med hänvisning till bifogade figurer i delvis skuren sektion, där figur 1 visar en pump med en anordning enligt uppfinningen där drivanordningen är monterad ovanpå pumpsumpen och figur 2 visar en pump med en andra utföringsform av upp- finninqen där pumpens drivanordning är monterad under pumpsumpen.The invention will be described in more detail below with reference to attached figures in a partially cut section, where figure 1 shows a pump with a device according to the invention where the drive device is mounted on top pump sump and Figure 2 shows a pump with a second embodiment of the the finding where the pump drive device is mounted under the pump sump.

Figur 1 visar en pump med en anordning enligt uppfinningen innefattande ett pumphus (1) och ett i pumphuset roterande pumphjul. Pumphuset är anslutet via ej visade bultförband till en frânledning (2) och till en pumpsump (3) via en anslutningsfläns (4). Pumpsumpens närmast pump- huset (1) belägna del har formen av en stympad kon (5) med spetsen riktadf.f mot pumphuset (1). Pumpsumpens övre del har formen av en cylinder (6) till vilken ansluter en i huvudsak tangentiell tilledning (7) för vätska.Figure 1 shows a pump with a device according to the invention comprising a pump housing (1) and a impeller rotating in the pump housing. The pump housing is connected via bolt connections (not shown) to a drain line (2) and to a pump sump (3) via a connecting flange (4). The pump pump's closest pump the part of the housing (1) located has the shape of a truncated cone (5) with the tip directed.f towards the pump housing (1). The upper part of the pump sump has the shape of a cylinder (6) to which connects a substantially tangential supply (7) for liquid.

Pumpsumpen uppbäres av tre stödben (8), av vilka två visas i figuren.The pump sump is supported by three support legs (8), two of which are shown in the figure.

Benen vilar fritt på eller är fastbultade vid en golvyta (9). Pumpens drivanordning utgöres av en drivaxel (10), lagerhus (11), kilrepdrift med remskydd (12) och pumpmotor (13). Lagerhuset (11) och pumpmotorn (13) är fästade medelst bultförband på ett stativ (14), vilket är fast monterat ovanpå pumpsumpen. Pumpsumpen är täckt av ett lock (15). I centrum av _ f.,'.“;.e..~a...a..åf,ea..à.'aï"l';'ﬁ HQM; _. __» Hun-_' _41 ~c p» " a 10 15 20 25 30 35 locket (15) är en öppning, till vilken ansluter en stigledning eller förbindelsekanal (17) för ur den skummande vätskan frigjord gas. Stigled- ningen (17) omger drivaxeln (10) och uppvisar däremellan en luftšpalt genom vilken den frigjorda gasen kan passera från den nedre öppningen (18) genom spalten och ut genom den övre öppningen (16) till den omgivande atmosfären. Den stympade konens axellinje (19) sammanfaller här bade med drivaxelns rotationsaxel och vertikallinjen.The legs rest freely on or are bolted to a floor surface (9). Pumps drive device consists of a drive shaft (10), bearing housing (11), V-belt drive with belt guard (12) and pump motor (13). The bearing housing (11) and the pump motor (13) are fastened by means of bolted joints to a stand (14), which is fixedly mounted on top of the pump sump. The pump sump is covered by a lid (15). In the centre of _ f., '. “;. e .. ~ a ... a..åf, ea..à.'aï" l'; 'ﬁ HQM; _. __ »Hun-_' _41 ~ cp» " a 10 15 20 25 30 35 the cover (15) is an opening to which a riser or connecting channel (17) for gas released from the foaming liquid. Stigled- (17) surrounds the drive shaft (10) and has an air gap therebetween through which the released gas can pass from the lower opening (18) through the gap and out through the upper opening (16) to the surrounding the atmosphere. The shoulder line (19) of the truncated cone coincides here with both the axis of rotation of the drive shaft and the vertical line.

I den högra halvan av figuren förklaras anordningens funktion genom att de olika zonerna av vätska, skum och fri gas är utritade. Genom pump- hjulets rotation åstadkommas en kraftig virvelrörelse som fortplantar sig genom pumpens inloppsöppning upp i pumpsumpen. Denna virvelrörelse är kraftigast i den närmast inloppsöppningen belägna delen av pumpsumpen.In the right half of the figure, the function of the device is explained by the different zones of liquid, foam and free gas are plotted. By pumping the rotation of the wheel produces a powerful vortex motion that propagates through the inlet opening of the pump up into the pump sump. This vortex motion is strongest in the part of the pump sump located closest to the inlet opening.

Pâ grund av centrifugalkraften kommer vätskan och eventuella fasta partiklar att kastas upp mot pumpsumpens yttarvägg (5, 6) och bildar där en yttre zon A med i.huvudsak enbart vätska och eventuella fasta partiklar. Innanför denna ytterzon A finns en inre zon B bestående av skum. Bubbelstorleken i denna skumzon tilltar mot centrum av virveln. I centrum omgivande pump- axeln finns en central öppen virvel eller vortex C som meddelst förbindelse- kanalen (17) har fri förbindelse med den omgivande atmosfären. 'lutligen kan det i vinkeln mellan locket (15) och förbindelsekanalen (17) finnas en ringformig zon D av luft. För att hindra att alltför stor mängd luft blir instängd i zon D är det anordnat evakueringshäl (39) i väggen på förbindelse- kanalen (17). Som synes av figuren hindr r ytterväggen på förbindelse- kanalen (17) skummet i den övre delen av zon B från att tränga in och helt täppa till den öppna virveln C i dess översta del och därmed bryta den fria förbindelsen med atmosfären för i pumpsumpens lägre delar frigjorda gaser.Due to the centrifugal force, the liquid and any solid particles will come to be thrown up against the outer wall (5, 6) of the pump sump and form an outer there zone A with mainly only liquid and any solid particles. Inside this outer zone A has an inner zone B consisting of foam. Bubble sizes in this foam zone increases towards the center of the vortex. In the center surrounding pumping axis there is a central open vortex or vortex C which is connected to the the channel (17) has a free connection with the surrounding atmosphere. 'lutligen there may be one in the angle between the cover (15) and the connecting channel (17) annular zone D of air. To prevent excessive amount of air trapped in zone D, the evacuation heel (39) is arranged in the wall of the connection channels (17). As can be seen from the figure, the outer wall of the connection the channel (17) the foam in the upper part of zone B from penetrating and completely clog the open vortex C in its upper part and thus break the free one the connection with the atmosphere for gases released in the lower parts of the pump sump.

Figur 2 visar en andra utföringsform av en anordning enligt uppfinningen.Figure 2 shows a second embodiment of a device according to the invention.

Motsvarande detaljer har àsatts samma hänvisningssiffror som i figur 1 och överensstämmer i alla delar med den förut beskrivna utföringsformen.Corresponding details have been assigned the same reference numerals as in Figure 1 and corresponds in all parts to the previously described embodiment.

Skillnaden mot föregående utföringsform består i att pumpens drivaxel (20) passerar pumphusets (1) väga på inloppsöppningens motstâende sida. Driv- axelns lagerhus (21) är fast förenat via ben (25) med en monteringsfläns (26) på pumphusets (1) vägg. Lagret (21) och pumpens kilrepdrift (22) skyddas mot utläckande vätska av en packbox (27) och avkastarring (28). Pumpens .-.- »vad-snai- J' 10 15 20 35997339-8 6 kilrepdrift (22) med sitt remskydd måste vara speciellt utformade för att skydda kilrepen mot nedfallande vätska. Pumpens drivmotor är monterad på ett av pumpsumpens tre ben (8) medelst en skymd monteringsplatta. Pumpens drivning kan även ske på annat sätt, exempelvis via en vinkelväxel eller en direkt flänsmonterad motor.The difference from the previous embodiment is that the drive shaft (20) of the pump passes the path of the pump housing (1) on the opposite side of the inlet opening. Driving- the shaft bearing housing (21) is fixedly connected via legs (25) to a mounting flange (26) on the wall of the pump housing (1). The bearing (21) and the wedge drive of the pump (22) are protected against leaking liquid of a stuffing box (27) and return ring (28). Pumps .-.- »vad-snai- J ' 10 15 20 35997339-8 6 V-belt drive (22) with its belt guard must be specially designed for to protect the wedge ropes from falling liquid. The pump drive motor is mounted on one of the three legs (8) of the pump sump by means of a hidden mounting plate. Pumps drive can also take place in other ways, for example via an angular gear or a direct flange-mounted motor.

Utföringsfbrmen enligt figur 2 skiljer sig från figur 1 genom att pumpens drivaxel inte tar upp nagot utrymme i den centrala öppna virveln C. Pâ så sätt erhålles en större öppen yta i xirveln. A andra sidan bidrar inte pumpaxeln genom sin rörelse till att slå sönder skummet. Speciellt i det fall då pumphuset är anslutet till pumpsumpen medelst en rörkrök för att därmed i någon mån skydda lagerhus, transmission och drivmotor från ut- läckande vätska, erhålles en försvagad avluftningseffekt. Pumphjulet kan emellertid bibringa vätskan i pumpsumpen en virvelrörelse även om förbind- ningen mellan pumphus och pumpsump inte är rak, men virvelrörelsen blir då svagare än vad som annars är fallet. Det erhålles givetvis fortfarande en förbättrad avluftningseffekt jämfört med en pumpsump helt utan någon förbindelsekanal (17).The embodiment according to Figure 2 differs from Figure 1 in that the pump drive shaft does not take up any space in the central open vortex C. On so way, a larger open area in the xirvel is obtained. On the other hand, does not contribute the pump shaft through its movement to break the foam. Especially in it cases where the pump housing is connected to the pump sump by means of a pipe bend to thereby to some extent protecting the bearing housing, transmission and drive motor from leaking liquid, a weakened venting effect is obtained. The impeller can however, the liquid in the pump sump imparts a vortex motion even if the connection the connection between the pump housing and the pump sump is not straight, but the vortex movement will then be weaker than is otherwise the case. Of course, it is still obtained an improved deaeration effect compared to a pump sump completely without any connection channel (17).

Uppfinningen är ej begränsad till de här beskrivna utföringsformerna utan kan varieras inom ramen för efterföljande patentkrav.The invention is not limited to the embodiments described herein but may be varied within the scope of the appended claims.

Claims

10 15 20 25 30 35 4 8007339-8 P A T E N T K R A V

Apparatus in such apparatus for pumping foaming liquids, which apparatus comprises a centrifugal impeller with vertical axis, an impeller surrounding pump housing (1) with an outlet opening connected to a discharge (2) for the pumped liquid, one connected to the pump housing. closed, above this is arranged a pump sump (3), which at least in its part closest to the pump housing (1) has the shape of a truncated cone (5) with the tip directed towards the pump housing (1) and with a substantially vertical axis (19) and at least one supply line (7) for liquid, which opens into the pump sump (3), characterized in that the pump sump (3) is provided with a riser line (17) for gases released from the foaming liquid, the upper part of which connects to a lid (15), which covers the pump sump, and whose upper opening (16) opens freely into the surrounding atmosphere and lower opening (18) opens at least partially within the central vortex (C), which arises in the pump sump (3) during pumping by the impeller imparts the fluid in the pumps umpen (3) a vortex motion.

Device according to claim 1, characterized in that the drive device (11, 12, 13) of the pump is mounted above the pump sump and that the drive shaft (10) passes through the inlet opening of the pump housing and through the interior of the riser (17), so that an air gap arises. between the drive shaft (10) and the inner wall of the cable (17). ia v

Device according to claim 1, characterized in that the drive shaft (20) of the pump passes the wall of the pump housing (1) on the opposite side of the inlet opening. à.

Device according to claim 1, 2 or 3, in that the upper part of the pump sump (3) has the shape of a cylinder (6), which connects to the conical part (5). k ä n n e t e c k n a d d ä r a v,

Device according to at least one of the preceding claims, characterized in that it at least approximately coincides with the vertical axis (19) of the truncated cone. d a r a v, the impeller rotation shaft 10 15 20 25 30 35 8007339-8

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the riser (17) consists of a cylindrical tube.

Device according to claim 6, characterized in that the riser (17) is concentric with the pump shaft. d ä r a v,

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the largest transverse axis of the riser (17) is between half and 1/10 of the diameter of the truncated cone (5) in its upper part.

Device according to one of the preceding claims, characterized in that the riser (17) penetrates between l / 10 and 0/5 of the depth of the pump sump (3).

10. n a 1/5 ll. n a 1/4 12. n a 1/3 Device according to one of the preceding claims, characterized in that the riser (17) penetrates between and 3/0 of the depth of the pump sump (3). A device according to any one of the preceding claims, characterized in that the riser (17) penetrates between and 2/3 of the depth of the pump sump (3). A device according to any one of the preceding claims, characterized in that the riser (17) penetrates between and half of the depth of the pump sump (3) from its upper edge. d d ä r a v,