CN114245849A - 用于污水泵的叶轮进口边缘的刮除元件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于输送载有固体物质的污水的污水泵，其具有螺旋形壳体，该螺旋形壳体具有入口；具有叶轮，该叶轮具有至少一个叶片，其中，配属于各个叶片的进口边缘从叶轮轮毂反向弯曲地向外延伸；具有至少一个用于刮除所述进口边缘的污物的指部，其中，所述指部布置在入口内壁处，并且向所述叶轮的旋转轴线R的方向伸展，并且其中，设置至少一个、构造在所述壳体的吸入侧的内壁中的槽，并且所述叶轮的进口边缘与朝向该进口边缘的上部的指部面相对于所述旋转轴线R的垂直的投影面具有从5°至75°的角α。

Description

用于污水泵的叶轮进口边缘的刮除元件

技术领域

本发明涉及一种污水泵，其具有螺旋形壳体和叶轮，其中，所述螺旋形壳体具有入口，所述叶轮具有至少一个叶片，其中，配属于各个叶片的进口边缘从叶轮轮毂反向弯曲地向外延伸。

背景技术

污水能够含有不同种类的的固体物质、如纤维物质，其数量和结构既能够取决于污水源，也能够取决于季节。例如，在城市中塑料、卫生物品、纺织品等是普遍的，而在工业区中能够含有磨屑。根据经验，在污水泵中最大的问题由纤维物质如布、织物以及类似物引起，该纤维物质附着在所述叶片的进口边缘处，并且能够围绕所述叶轮轮毂缠绕。这样的事件导致频繁的维护间歇，并且导致泵的效率降低。

已经存在各种使用切削工具或者也使用刮除工具的解决方法，以便能够在泵的运行中去除附着在所述进口边缘处的有害物。

发明内容

本发明的目的在于改进现有的解决方案。这个任务通过根据权利要求1的特征所述的污水泵解决。所述污水泵的有利的实施方式是从属权利要求的对象。

本发明的基础是用于输送载有固体物质的污水的污水泵。所述污水泵由叶轮组成，该叶轮具有至少一个反向弯曲的叶轮叶片。所述叶轮与旋转轴抗扭转地连接，并且安装在具有入口的螺旋形的泵壳体中。所述入口能够沿轴向取向并且/或者是柱形的。至少一个叶轮叶片的进口边缘从所述叶轮轮毂开始以上述的反向弯曲的叶片形状沿径向向外伸展。在所述入口的内壁处，指部与所述泵壳体固定地连接。槽邻接在该指部的向所述入口的内壁过渡的区域中，该槽构造在所述泵壳体的吸入侧的侧壁中，并且沿着径向和切向的方向在泵壳体壁中向外延伸。

所述指部从所述入口内壁起沿径向向内向所述叶轮的旋转轴线的方向伸展。朝向所述进口边缘的上指部面以相对于该进口边缘限定的距离延伸，并且基本上平行于该进口边缘，从而通过朝向所述进口边缘的上指部面、或者通过所述指部的侧向的工作面产生期望的刮除作用。反向地弯曲的进口边缘与指部的相互作用有利于去除附着在叶轮进口边缘上的固体物质。借助所述指部将沉积的固体物质输送给槽，并且通过所述叶轮的旋转运动共同输送，使得这些固体物质经过所述槽直接地到达壳体压力套管的区域中。所述叶轮与指部是为这个任务专门地相互匹配的。

根据本发明能够设置，所述叶轮进口边缘相对于所述叶轮的旋转轴线的垂直的投影面以从5°至75°的角α构造。这使得，为了刮除固体物质，除了旋转运动与合成的径向力之外，轴向的分量附加地作用到所述固体物质上。由此，刮除的固体物质通过所述槽的排出得到优化。优选地，所述角α能够处于10°至45°之间的值域中。

所述指部的上指部面也能够以几乎相同的程度相对于垂直的投影面以角α倾斜。然而，所述上指部面与所述进口边缘不需要强制性地精确地平行地延伸，从而这里也能够设想的是有偏差的相对于所述投影面的角α。特别地能够设置，所述上指部面不构造成平面的，而是取而代之构造成弯曲的，从而这里能够产生所述指部面的变化的角α，并且因此也能够产生在进口边缘与上指部面之间的变化的距离。优选地，所述上指部面既能够沿径向，也能够沿切向设置弯曲。理想地，所述上指部面具有锥形的沿径向和切向的弯曲。

所述污水泵既能够干燥地、也能够浸入在输送介质中以任意的取向运行。所述泵的螺旋形壳体具有尾部以及压力套管。此外，泵壳体在所述入口的区域中能够具有单独的壳体附件，例如具有吸入盖或者耐磨壁，上述的槽能够构造到该壳体附件中、或者所述指部能够安装在该壳体附件上。

在泵的运行期间，至少一个叶片的进口边缘相对于所述指部的侧向的工作面以角β移动经过所述上指部面。理想地，这个角β应该处在约90°，以便获得最优的刮除作用。为了减少固体物质在叶轮进口边缘与指部之间卡住的危险，所述角β应该沿径向向外增大。这意味着，在半径变大时（从所述叶轮轮毂出发），所述角β也应该增加。这里能够设想的是，沿径向的角度值在r/rsaug＝0.2时、即在所述叶轮轮毂的附近区域中，处在50°至120°之间，并且在r/rsaug＝1时，处在85°至160°之间。所述半径rsaug对应所述壳体的柱形的入口的半径。在上述的支点之间，所述角基本上能够均匀地变化，理想地，所述角在所述支点之间应该不断地增大。

特别有利的是，当所述指部的上指部面相对于所述叶片的进口边缘至少局部地具有从0.05至3mm的距离。借此确保以最优方式刮除所述叶轮进口边缘的固体物质。过大选择的距离蕴含下述危险，即小的固体物质和纤维不被刮除指部收集。

更有意义地，所述指部的侧向的工作面或者所述工作面的切线应该与所述槽的切向的变化相关具有（切向的）角δ，该角δ具有在120°与180°之间、优选地在140°与180°之间的值、并且特别优选地具有在160°与180°之间的值。在此适用的是，随着角δ的增加，将刮除的固体物质排出到所述槽中变得更简单。理想地，角δ是180°。

为了尽可能少地影响在所述叶轮的入口中的流动，所述指部应该具有有利于流动的形状。有利的特性产生于所述指部构造成具有弯曲的侧面的三面的棱锥体。为了确保充分的刮除功能以及为了必要时获得可选的切削作用，有利的是，当前部的面、即所述指部的工作面以从0°至30°的角γ相对于所述叶轮的旋转轴线的平行线安装时。所述指部的后部的面不是很关键，并且必要时也能够更大程度地相对于所述平行线倾斜。这里推荐，所述指部的后部的面相对于所述叶轮的旋转轴线的平行线的角ε在0°至50°之间。

基于所述指部的弯曲的侧面，结合上述限定的角度区域，固体物质很难能够附着在指部表面上。理想地，所述后部的面双次弯曲地（doppelt gekrümmt）构造，特别是双次地向不同的方向弯曲地构造。附加地，这减小了所述指部的影响流动的面积。

指部在所述入口内的取向和具体的布置方式对于刮除作用的效率是决定性的。在这个关系中重要的是，所述指部相对于所述螺旋形壳体的尾部的相对位置和因此相对于所述压力套管的相对位置。有利的是，当所述指部布置在所述尾部的附近时，优选地沿旋转方向在所述尾部之后。这样的布置方式特别在水平放置的泵中具有进一步的优势。固体、如石头，能够在适当情况下累积在所述泵壳体或者叶轮的下部的部分中。通过将所述指部30布置在所述尾部的周围环境中，该指部定位在这个危险位置之外。

所述指部的准确的位置能够例如通过所述角ϕ确定。所述角ϕ对应下述包角，该包角通过垂线与所述指部的工作面的与所述叶轮的旋转轴线相交的切线之间的交角限定，其中，所述切线优选地穿过位于该工作面的沿径向相对于所述旋转轴线最远的点延伸。所述角ϕ的可能的角度值处在0°至45°，优选地在15°至35°之间，并且理想地在20°与30°之间。

在所述污水泵的其他的有利的实施方式中，所选的指部长度对应柱形的入口的总半径rsaug的至少30%,优选地至少50%，并且理想地在70%至80%之间。

此外，可选地能够设置，所述指部设置至少一个构造成切削刃的区段，特别是在所述指部的前部的工作面的侧上，然而其中，所述切削刃垂直于所述刮除边缘、即平行于所述旋转轴线伸展。优选地，所述切削刃设置在所述指部的向该指部的固定元件过渡的区域中。

附图说明

本发明其他的优势和特性由在附图中示出的实施例得出。其中：

附图1示出根据本发明的污水泵的具有打开的泵的壳体的立体视图，

附图2示出根据本发明的污水泵的纵剖面，

附图3a、3b示出用于根据本发明的污水泵的具有刮除指部的壳体附件的细节视图，

附图4示出根据本发明的污水泵的叶轮的细节视图，

附图5a至5d示出根据本发明的污水泵的刮除指部的细节视图，

附图6示出根据本发明的污水泵的壳体附件的带有装入的叶轮的吸入侧的视图，

附图7a、7b示出沿旋转轴线R贯穿壳体附件连同根据附图6的叶轮的剖视图，

附图8示出刮除指部连同根据附图6的槽的细节视图，以及

附图9示出标准化的半径(r-rsaug)相对于角β的图表。

具体实施方式

附图1示出根据本发明的污水泵1的分解图。这个分解图由螺旋形壳体10、耐磨壁12形式的吸入侧的壳体附件（Gehäuseeinsatz）以及围绕所述旋转轴线R旋转的叶轮20组成。工作方向以附图标记2标识。所述叶轮20（在附图4的细节视图中能够看出）包括两个反向地弯曲的叶片21a、21b，通过该叶片将输送介质通过所述耐磨壁12的柱形的入口15吸入，并且通过所述螺旋形壳体10的输送空间16向压力套管13输送，并且通过该压力套管排出。

待输送的污水能够掺有大量不同的固体物质，例如纤维物质，该固体物质能够在所述泵的运行期间附着在该泵的某个部分处。出于这个原因设置根据本发明的刮除指部30，该刮除指部固定在入口15的柱形的内壁处，并且向所述旋转轴线R的方向伸展。尽管在附图中示出的实施例具有单独的耐磨壁12，但是对于本发明的实施能够同样有利的是，放弃该耐磨壁12并且将指部30直接地在吸入口的区域中安装在壳体壁处。所述指部30的构造与作用方式应该在之后进行更详尽地阐述，首先应该说明所述叶轮20的结构。

所述叶轮20的特征是在附图4中示出的叶片21a、21b的进口边缘23的变化曲线。这些叶片直接地从所述叶轮轮毂22处开始，特别是在上部的、自由的轮毂端部的高度上，并且反向地弯曲地沿径向向外伸展。叶片21a、21b的指向吸入盖（Saudeckel）的端面被称作进口边缘23，所述端面穿过所述入口15伸展。

此外，这个进口边缘23相对于所述旋转轴线R的垂直的投影面以限定的角α取向。为了阐明所选的角，将其注明在附图7a、7b上，它们示出贯穿所述叶轮20以及相应的耐磨壁12的剖面图。在这里，标注所述叶轮20的进口边缘23的相对于水平线的角α，该水平线在所选的呈现方式中与所述旋转轴线R的垂直的投影面一致。所选的倾斜度使得，除径向力之外补充地将轴向的力分量施加到所述输送介质上，这优化了其中包含的固体物质的排出，该固体物质由所述指部30收集并且刮除。该固体物质的排出通过专门为此设置的在所述吸入侧的耐磨壁12之内的螺旋形的槽11实现。理想地，所述角α应该处在5°与75°之间的范围中、或者处在10°至45°。在这里示出的实施例中，倾斜角α设置为大约25°（参见附图7a、7b）。

为了优化所述指部30的刮除作用，其形状与其在所述入口15之内的位置必须与具体的叶轮结构和壳体结构匹配。所述刮除指部30安装在所述耐磨壁的入口15的内壁处，并且向所述旋转轴线R的方向伸展。该刮除指部30的长度应该至少是柱形的入口15的半径的30%、优选地至少50%、或者最好的情况下至少约70%至80%，该柱形的入口15的半径在下文中被称为rsaug。

为了使在所述入口15中朝向所述叶轮20的流动尽可能少地受所述刮除指部30的影响，指部30棱锥式地以总共三个侧面33、35a、35b以及贴靠在所述入口15的内壁上的底面成型。上部的、朝向所述叶轮20的进口边缘23的指部面33在这里不是平面的，而是设置不仅沿指部纵向（参见附图5b的径向KR）而且沿横向方向（参见附图8的切向KT）连贯的弯曲。总体上在这里得到锥面33的形式。

其余的侧面、即侧向的工作面35a以及后部的侧面35b，也具有相应的弯曲，其中，所述后部的侧面35b甚至设置沿不同方向的双次弯曲。对此特别参见附图5c。为了实现刮除固体物质和切碎纤维的功能，所述指部30的前部的工作面35a以相对于所述旋转轴线R从0°至30°的角γ倾斜。在附图8中标注相对于所述旋转轴线R的平行线P1的角γ。所述指部30的后部的面35b不是很关键并且能够相对于所述旋转轴线R或者相对于所述旋转轴线R的平行线P2以0°至50°的角ε倾斜。此外，面35c能够是与邻接的面35a、35b相切的圆形。在考虑这个角的限定时，固体物质很难能够附着在所述指部30上。

在所述叶轮20围绕所述旋转轴线R沿方向2旋转时，该叶轮20的进口边缘23进入到所述侧向的工作面35a上，并且之后移动经过对置的指部面33。在侧向的工作面35a与上部的面33之间的过渡边缘构成了所谓的刮除边缘，通过这个刮除边缘将沉积在所述进口边缘上的固体物质刮除并且基于输送介质的径向和轴向速度排出到螺旋形的槽11中，通过这个槽使该固体物质最后经过所述叶轮20通过所述输送空间16向压力套管13排出。

在所述进口边缘23与所述面33之间的或者与所述刮除指部30的刮除边缘之间的距离应该处在0.05至3mm之间的范围中，其中，这个距离能够在径向上改变，然而应该尽可能地保持在上述的数值区间之内。过大选择的距离蕴含下述危险，即小的固体物质不能够被所述刮除指部30收集，反之，过小选择的距离升高了刮除指部30和进口边缘23的启动的风险。

如同在开头阐述的，由于所述叶轮20的进口边缘23相对于所述旋转轴线R的垂直的投影面以角α倾斜，所述指部30或者所述上部的面33或者至少所述刮除边缘也应该具有相应的为角α的倾斜度。这在附图7b中也能够看出。然而，进口边缘23的倾斜角与面33的倾斜角不强制性地精确地相同，而是也能够显示出微小的差别。尽管有这个角度差，之前限定的距离值还应该处在期望的值域之内。

此外，所述刮除指部30的相对于所述螺旋形壳体10的尾部17的相对位置影响刮除的固体物质在所述压力套管13处的排出。特别在水平放置的泵中有利的是，当所述刮除指部30（如同在附图2的剖面图中示出的）沿旋转方向2、即在附图2的图中的顺时针方向，直接地位于所述尾部17之后。固体、如石头，在适当情况下能够累积在泵壳体的或者叶轮的下部的部分中。通过将所述刮除指部30布置在所述尾部的周围环境中，该刮除指部定位在这个危险位置之外。

所述刮除指部30的相对于所述尾部17的相对位置通过在附图2中标注的角ϕ限定。所述角ϕ对应包角，该包角通过垂线与直线G1之间的交角限定。所述直线G1垂直于所述旋转轴线R，并且延伸穿过所述刮除指部30的侧向的工作面35a的沿径向相对于所述旋转轴线R最远的点。为所述角ϕ推荐的值处在0°至45°之间的范围中，其中，从20°至30°的角被证明是特别有利的。

在泵的运行期间，所述叶片21a、21b的进口边缘23移动经过上部的面33。所述上部的面33在最深的点（相对于进口边缘23距离最小的点）处的切线与所述进口边缘的切线构成角β。为了优化所述指部30的工作方式，所述角β应该是约90°。然而，为了减少纤维物质在叶轮进口边缘23与指部30之间被卡住，所述角β能够在以所述叶轮轮毂22为起点的半径r增大的情况下也增大。这意味着，在半径r变大的情况下所述角β也会变大。能够通过标准化的半径(r-rsaug)来简单地示出，其中，rsaug表示在附图9中描绘的曲线所采用的入口15的半径。在这个附图中能够看到，所述叶轮20的中心的附近的角β能够处于50°与120°之间，并且在外边缘处于85°与160°之间。在这个范围之内，所述角的变化曲线能够自由地选择，然而，以最优的方式应该选择不断地增加的角β。

为了进一步优化刮除作用，所述指部30的侧向的工作面35a此外应该与所述槽11的切向变化相关采用在180°至120°之间的角δ。这个角δ在附图3中表明并且在那里具有约165°的值。

可选地，所述指部30能够构造有切削刃32，该切削刃在向固定元件31过渡的区域中垂直于指部的面33伸展。因此，所述切削刃几乎平行于所述旋转轴线R延伸。借助所述固定元件31，所述刮除指部30能够与所述耐磨壁12或者与所述壳体10可拆卸地连接，其中，在这里要注意的是，所述固定元件31不伸入到入口15中，如此以避免对在所述泵之内的流动特性产生任何影响。

附图9示出在所述叶轮20的工作进口边缘23与所述指部30之间的角β的变化曲线。

Claims (11)

1.用于输送载有固体物质的污水的污水泵（1），其具有螺旋形壳体（10），该螺旋形壳体具有入口（15）；叶轮（20），该叶轮具有至少一个叶片（21a、21b），其中，配属于各个叶片（21a、21b）的进口边缘（23）从叶轮轮毂（22）反向弯曲地向外延伸；以及至少一个用于刮除所述进口边缘（23）的污物的指部（30），其中，所述指部（30）布置在入口内壁处并且沿着所述叶轮（20）的旋转轴线R伸展，并且其中，设置至少一个在所述壳体的吸入侧的内壁（10、12）中构造的槽（11），并且所述叶轮（20）的进口边缘（23）和朝向所述进口边缘（23）的上指部面（33）具有相对于所述旋转轴线R的垂直的投影面的从5°至75°的角α。

2.根据权利要求1所述的污水泵（1），其特征在于，所述叶轮（20）的进口边缘（23）以所述指部（30）的侧向的工作面（35a）为基准构成角β，所述角β的沿径向的值在r/rsaug＝0.2时处在50°至120°之间，并且在r/rsaug＝1时处在85°至160°之间，并且优选地在这些径向点之间基本上均匀地变化。

3.根据上述权利要求中任一项所述的污水泵（1），其特征在于，所述指部（30）的上指部面（33）相对于所述叶片（20）的进口边缘（23）至少局部地具有从0.05至3mm的距离。

4.根据上述权利要求中任一项所述的污水泵（1），其特征在于，在所述槽（11）的沿旋转方向入流的面与所述指部的侧向的工作面（35a）之间的切向的角δ处于120°与180°之间的范围中，优选地处于140°与180°之间，并且特别优选地处于160°与180°之间。

5.根据上述权利要求中任一项所述的污水泵（1），其特征在于，所述指部（30）具有三面的棱锥的形状，该三面的棱锥具有弯曲的侧面（33、35a、35b），其中，前部的面（35a）相对于所述旋转轴线R、或者相对于所述旋转轴线R的平行线P1具有从0°至30°的角γ，并且后部的面（35b）相对于所述旋转轴线R、或者相对于所述旋转轴线R的平行线P2具有从0°至50°的角ε。

6.根据上述权利要求中任一项所述的污水泵（1），其特征在于，所述指部（30）的后部的面（35b）在径向上沿至少两个不同的方向双次弯曲。

7.根据上述权利要求中任一项所述的污水泵（1），其特征在于，所述指部（30）布置在尾部（17）的附近，优选地沿旋转方向（2）紧邻在所述尾部（17）之后或者在所述尾部（17）之后的不远处。

8.根据权利要求7所述的污水泵（1），其特征在于，所述指部（30）具有在从0°至45°的值域中的包角ϕ，特别优选地定位在15°至35°，并且理想地定位在20°与30°，其中，所述包角ϕ通过垂线与所述指部（30）的工作面（35a）的相交于所述旋转轴线R的切线（G1）的交角限定，其中，所述切线（G1）优选地穿过所述工作面（35a）的在沿径向最远的点朝向所述旋转轴线R延伸。

9.根据上述权利要求中任一项所述的污水泵（1），其特征在于，指部长度至少是所述入口的半径r的30%，优选地至少50%，并且理想地70%至80%。

10.根据上述权利要求中任一项所述的污水泵（1），其特征在于，所述指部（30）与所述壳体（10）或者与吸入侧的壳体附件（12）可拆卸地连接，特别是借助在所述指部的端侧处构造的固定元件（31），该固定元件能够与所述壳体（10）或者与所述壳体附件（12）旋紧，其中，所述固定元件（31）与它在所述壳体（10）处或者在所述壳体附件（12）处的布置方式如此实施，使得这个指部不伸入到所述壳体（10）的入口（15）中。

11.根据上述权利要求中任一项所述的污水泵（1），其特征在于，所述指部（30）可选地设置至少一个小的、构造成切削刃（32）的区段，特别是在所述指部（30）的向所述指部（30）的固定元件（31）的过渡区域中，其中，所述切削刃（32）特别优选地平行于所述旋转轴线R伸展。

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