DE2164885C2

DE2164885C2 - Mahl- bzw. Schleifpumpe

Info

Publication number: DE2164885C2
Application number: DE2164885A
Authority: DE
Inventors: William James Conery; Donald Arthur Ashland Ohio Kaessen
Original assignee: WEIL-MCLAIN Co Inc 75231 DALLAS TEX US; Weil McLain Co Inc
Current assignee: WEIL-MCLAIN Co Inc 75231 DALLAS TEX US; Marley Wylain Co LLC
Priority date: 1971-04-01
Filing date: 1971-12-28
Publication date: 1984-06-14
Also published as: CA953696A; US3650481A; DE2164885A1; JPS5035258B1; IT954374B

Description

Die Erfindung betrifft eine Mahl- oder Schleifpumpe mit einem Elektromotor als Antrieb, auf dessen Welle im Strömungsrichtung hinter einem Gehäuseeinlaß Schneid- und Schleifwerkzeuge sitzen, die mit gehäusefesten Teilen zusammenarbeiten, ferner mit einer ebenfalls von der Welle angetriebenen Zentrifugalpumpe im Strömungsweg des Mahl- beziehungsweise Schleifguts.

Eine derartige Mahl- oder Schleifpumpe beschreibt die DE-AS 11 40 440. Die Schneid- und Schleifwerkzeuge sind dort als radiale Flügel ausgebildet, denen die mit Durchbrüchen versehene Gehäusewand gegenübersteht. Die Flügel wirken daher gleichzeitig als Zentrifugalpumpe, die das Medium durch die Pumpe fördert.

Nachteilig ist es hieran vor allem, daß die Förderleistung der Pumpe nur ungenügend, insbesondere weil das Fördergut durch die engen Durchlässe im Gehäuse am Ausgang der Pumpe gefördert werden muß. wobei es gleichzeitig dem Mahl- beziehungsweise Schleifvorgang unterliegt, was eine zusätzliche Drosselung des Förderstroms bewirkt Auch besteht die Gefahr von Verstopfungen der am Umfang vorgesehenen Durchbrüche, so daß nach einer gewissen Betriebsdauer der Antrieb der Pumpe stillgelegt werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Mahi- oder Schleifpumpe der eingangs genannten Art dahingehend weiterzubilden, daß ihre Förder- und Mahl- beziehungsweise Schleifleistung fühlbar verbessert wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle im Strömungsweg axial direkt an die Schneid- und Schleifwerkzeuge anschließend drehfest ein eine axiale Strömung unterstützender Propeller aufsitzt, an den sich in axialer Richtung unmittelbar die Zentrifugalpumpe anschließt

Sowohl die Schneid- und Schleifwerkzeuge wie auch der sich direkt anschließende Propeller werden somit in axialer Richtung durchströmt, so daß die Gefahr von Verstopfungen bedeutend geringer ist Zusätzlich zur Pumpenwirkung der Zentrifugalpumpe wird diese axiale Strömung durch den Propeller unterstützt, an dessen Ausgang unmittelbar die Zentrifugalpumpe anschließt, die das Gut ;n radialer Richtung zum Ausgang der Pumpe fördert. Weil die Schneid- und Schleifwerkzeuge baulich von der Zentrifugalpumpe getrennt sind, brauchen auch keine den Strömungsweg verengenden, gehäusefesten Teile in Strömungsrichtung anschließend an die Zentrifugalpumpe vorgesehen zu sein.
Die Unteransprüche kennzeichnen bevorzugte Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung. Durch die Merkmale nach Anspruch 2 wird im Bereich der Schneid- und Schleifwerkzeuge ein relativ großer Strömungsquerschnitt verbunden mit einer guten Mahl- und Schleifwirkung erzielt. Dasselbe gilt für die Maßnahmen nach Anspruch 3.

Die Merkmale von Anspruch 4 ermöglichen den Einsatz der neuartigen Pumpe unter Wasser.

Durch die Merkmale von Anspruch 5 wird die Zerkleinerungswirkung der neuartigen Pumpe erhöht, weil der ohnedies vorgesehene Propeller zusätzlich das Gut zerkleinert.

Durch die Merkmale von Anspruch 6 wird erreicht, daß der Propeller nach einer gewissen Abnutzung seiner Zähne umgedreht wieder eingebaut werden kann, wodurch seine Lebensdauer verdoppelt wird.

Die Erfindung wird im folgenden anhand einer Ausführungsform näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 einen lotrechten Schnitt durch eine Mahlpumpe nach der Erfindung, die schematisch in einer Sickergrube angeordnet ist;

F i g. 2 eine teilweise Endansicht des Einlasses der Mahlpumpe nach Fig. 1;

F i g. 3 einen senkrechten Schnitt der Mahlringanordnung nach F i g. 2;

F i g. 4 eine teilweise Darstellung des ortsfesten Mahlrings nach F i g. 1;

F i g. 5 eine Endansicht, teilweise im Vertikalschnitt, des ortsfesten Mahlrings nach F i g. 4;
F i g. 6 eine teilweise Ansicht des Schneidringmessers der Vorrichtung nach der Erfindung;

F i g. 7 eine Seitenansicht des Ringes nach F i g. 6;

F i g. 8 eine teilweise Draufsicht auf den axial verlaufenden Induzierantrieb bzw. -propeller der Vorrichtung b5 nach der Erfindung;

F i g. 9 eine Ansicht des Antriebs entlang der Linie 9-9 der F ig. 8;

Fig. 10 einen senkrechten Schnitt durch den Pum-

penantrieb der Zentrifugalpumpe in der Mahlpumpe und

F i g. 11 eine teilweise Ansicht eines Teils des Antriebs entlang der Linie 11-11 der F ig. 10.

Zur Vereinfachung sind in den Figuren einander entsprechende Teile mit denselben Positionsziffern in der Beschreibung versehen.

Allgemein betrifft eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Mahl- bzw. Schleifpumpenanordnung zum zwangsweisen Durchfluß von Abwasser ig oder anderem Gut durch die Vorrichtung. Diese besitzt ein Gehäuse und eine elektrische Moloranordnung, eine vom Motor sich erstreckende Welle, wobei am Gehäuse für die Welle ein Einlaß vorgesehen ist, sowie zusammenwirkende Schneidmesser und Mahlelemente, die am Einlaß der Vorrichtung angeordnet sind, wobei die Schneidmesser fest an der Welle angeordnet sind. Ein axialer Strömungsantrieb bzw. -propeller ist mit der Welle axial nach innen, unmittelbar benachbart den Schneidmessern angeordnet. Innerhalb de* Gehäuses ist eine Zentrifugalpumpe mit einem mit der Welle fest verbundenen Antrieb bzw. Propeller vorgesehen. Die Pumpe besitzt einen Einlaß, der unmittelbar mit dem axial verlaufenden Induzierantrieb verbunden ist und die Abgabe von dem Antrieb aufnimmt, wobei die Pumpe eine mit ihr verbundene Abgabevorrichtung besitzt.

In den Figuren ist eine Mahl- bzw. Schleifpumpe als Ganzes mit 10 bezeichnet. Die Pumpe 10 besitzt ein als Ganzes mit 12 beziffertes Gehäuse mit einem geeigneten Elektromotor 14 in einem Teil des Gehäuses 12, welcher Teil aus verschiedenen, axial aneinanderstoßenden Teilen gebildet ist. Der Motor 14 besitzt eine sich von ihm erstreckende Welle 16, die sich im wesentlichen in einen Einlaß 18, der an einem Ende des Gehäuses vorgesehen ist, erstreckt. Der Einlaß 18 ist in einem Einlaßring ausgebildet, der an einem Teil 22 des Gehäuses 12 durch eine Deckelschraube 24 oder dgl. fest angebracht ist. Vorzugsweise weist der Einlaßring 20 eine Vielzahl von ar. ihm ausgebildeten Schneid- bzw. Mahlzähnen 26 auf, die sich im wesentlichen in axialer Riehtung vom Ring 20 erstrecken.

Am axial äußeren Ende der Motorwelle 16 ist ein mit der Welle 16 fest verbundenes, scheibenartig ausgebildetes Eintrittsschneidmesser oder Rotor 28 vorgesehen, welcher Rotor 28 mit wenigstens einem Paar Schneidmesser 30, 32 versehen ist, die sich axial nach außen erstrecken und im allgemeinen einstückig mit dem Rotor 28 ausgebildet sind und die in axial ausgerichteten äußeren Kanten 34 an der Umrandung des Rotors münden (vgl. F i g. 6 und 7). Zur Durchführung von zusätzlichen Schneid-, Mahl- oder Reißvorgängen von einem die Vorrichtung nach der Erfindung durchströmenden Medium können beliebige, konventionelle Schneidbzw. Mahlelemente einschließlich kleiner Schleifzähne 36 an der axial äußeren Fläche der Scheibe 28 voigesehen sein.

Der erste Schneid- bzw. Mahlvorgang wird in der Vorrichtung durch Zusammenwirken des Rotors 28 und dessen Zähnen mit einem gehäusefest angeordneten, kreisförmigen Mahlring 38 durchgeführt, der in einer entsprechend angeordneten Ausnehmung am Gehäuse 22 vorgesehen und auf herkömmliche Weise dort befestigt ist. Der kreisförmig ausgebildete Ring 38 ist im einzelnen in den F i g. 4 und 5 gezeigt; es ist dort dargestellt, daß eine Vielzahl von Schneid- b/w. Schleif/ahnen h"> 40 vorgesehen ist, und zwar radial und unter Abstund an inneren Teilen des Mahlrings 38 und vorzugsweise mit einer kreisförmig nach außr-n gebogenen Aufnahme 41 in der Mitte zwischen jedem Paar von Schleifzähnen 40. F i g. 4 macht deutlich, daß eine ungerade Anzahl von Schleifzähnen 40 im Mahlring 38 vorgesehen ist, und zwar mit alternierend angeordneten Zähnen von unterschiedlicher radialer Länge, wie dies bei 40a und 406 dui ch die unterschiedlichen Längen der Linien a-c und a-d gezeigt ist. Bei einer derartig paarweise hergestellten Verbindung von alternierenden längeren und kürzeren Zähnen, die miteinander einen mit einer ungeraden Anzahl von Zähnen ausgebildeten Ring bilden, besitzt jeweils ein Paar benachbarter Zähne dieselbe radiale Länge; im vorliegenden Fall besitzt der Zahn 40c dieselbe Länge wie sein Nachbarzahn 40a, wobei die Entfernung dieses Zahns vom Mittelpunkt des Ringes durch die Linie a-b verdeutlicht wird, die der Länge der Linie a-c entspricht. Durch dieses Merkmal der Erfindung wird an den Aufnahmen 41 im Ring 38 ein verhältnismäßig großer Durchflußbereich geschaffen, durch den das zu pumpende Medium rasch und in großer Menge durch die in Betrieb gesetzte Mahl- bzw. Schleifpumpe gefördert wird. bzw. durch die Anordnung, wie sie durch die Verbindung der Scheibe 28 mit dem Ring 38, der die Scheibe umfaßt, entsteht. Die kreisförmig angeordneten, radial sich erstreckenden Schneidkanten bzw. Mahlzähne 40 sind unmittelbar benachbart und verlaufen parallel zu den geraden Kanten 34 auf den axial sich erstreckenden Schneidmessern 30 und 32 auf dem Rotor 28, so daß durch die angetriebene Rotation der Welle 16 ein wirkungsvoller Schneid- und Mahlvorgang in Gang gesetzt wird.

Als ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung ist ein axial verlaufender Induzierantrieb bzw. -propeller 42 angeordnet, der unmittelbar benachbart und auf der axial nach innen verlaufenden Fläche der Scheibe 28 vorgesehen ist und welcher Antrieb im wesentlichen scheibenartig ausgebildet ist. Der Antrieb 42 besitzt eine Vielzahl von Blättern, Messern bzw. Zähnen 44, die eine merkbare Neigung aufweisen (vgl. Fig. 9), und zwar zur Längsachse der Mahlpumpe 10, welche Zähne gleichzeitig sich in einer merklichen Umfangsentfernung um die Peripherie des Antriebs 42 erstrecken. Im vorliegenden Fall sind nur vier dieser Zähne 44 gezeigt; die Zähne sind kreisförmig unter Abstand voneinander angeordnet, wobei die Endflächen eines jeden der Zähne 44 in gleicher Ebene mit der Kantenfläche des Antriebs 42 münden, wie es bei 44,/ und 44£> in den Figuren dargestellt ist. Der Antrieb 42 ist in geeigneter Weise mit der ihn antreibenden Welle 16 verbunden. Es sei bemerkt, daß die axial äußeren Kanten 44a der Zähne 44 direkt benachbart unterhalb der axial inneren Kanten oder Endflächen der Einzelzähne 40 am Mahlring 38 angeordnet sind, wodurch an länglichen oder fadenförmigen Teilen, die die Pumpe passieren, der Schneidbzw. Zerkleinerungsvorgang wiederholt wird, und zwar durch die Relativdrehung des Antriebs 42 in bezug auf den Mahlring 38 und die darauf befindlichen Zähne.

Ein weiteres wichtiges Merkmal der Erfindung ist die Anordnung einer Zentrifugalpumpe in Einheit mit den übrigen Teilen der Vorrichtung nach der Erfindung. Die Vorrichtung umfaßt einen Anirieb 46, der an der ihn antreibenden Motorwelle 16 befestigt und von dieser geführt wird, und zwar in Einheit mit dem Rotor 28 und mit diesem verbundenen Elementen. Der Antrieb 46 ist cii: Teil einer Zentrifugalpumpe 48. die eine Einfassung um den Antrieb 46 ausbildet, und zwar durch einen Teil des Gehäuses 22. welcher Teil eine Puinpkammer 50 um die Peripherie des Antriebs 46 ausbildet. Der Antrieb 46 kann entsprechende kreisförmige Flügelräder 52 bcsil-

zen, die sich benachbart seiner Frontseite und dem Einlaß zur Pumpe 48 befinden. Ein derartiger Einlaß 53 isi; unmittelbar axial verbunden mit und befindet sich direkt benachbart von der Abgabefläche bzw. Frontseite des Antriebs 42. Der Einlaß ist kreisförmig und fluchtet mn der axial verlaufenden Strömung des durch den Antrieb 42 gepumpten Mediums. Ein herkömmlicher Auslaß 54 ist in einem Teil des Gehäuseteils 12 ausgebildet, wobei mit dem Auslaß 54 ein Rohr 56 verbunden ist, durch das das gepumpte Gut abgegeben wird. m

Durch diese Kombination eines ersten Schneid- und Mahlvorgangs an dem gepumpten Gut und einem zweiten Schneidvorgang zwischen dem axial verlaufenden Induzierantrieb 42 und der Bezahnung des Mahlrings 38 werden die im gepumpten Medium befindlichen Festkörper einem wirksamen Schneid- und/oder Zerkleinerungsvorgang unterzogen, und durch die Verwendung der Zentrifugalpumpe 48, die unmittelbar mit dem Auslaß des Antriebs 42 sowie den mit diesem assoziierten Elementen verbunden ist, können gepumpte Medien bzw. Güter die Vorrichtung nach der Erfindung in gewünschter Weise durchströmen. Gleichzeitig können ursprünglich in dem Medium enthaltene Festkörper in kleine Teile zerschnitten oder zermahlen werden, wobei Lappen oder anderes faserförmiges Gut die Pumpe nach der Erfindung passieren können und dabei wirksam behandelt werden, um weiter im Flüssigkeits-Behandlungssystem gefördert zu werden, wo zusätzliche Behandlungen am gepumpten Medium durchgeführt werden können.

Es wird bevorzugt, wenn ein Unterwasser-Elektromotor 14 in der Mahl- bzw. Schleifpumpe vorgesehen ist, so daß diese in an sich bekannter Weise in einer Sickergrube 60 angeordnet sein kann, wie es in F i g. 1 schemaüsch dargestellt ist. Die Mahlpumpe 10 kann auf herkömmliche Art und Weise auf dem Boden einer derartigen Sickergrube angeordnet sein, und zwar durch Befestigung mit entsprechenden Ständern oder Befestigungsarmen; die Vorrichtung kann auch durch vertikal sich erstreckende Halterungen eines bekannten Typs befestigt werden. In diesem Fall ist der Einlaß 18 frontseitig nach der Sickergrube gerichtet, aber unter Abfand vom Boden der Grube angeordnet, so daß das in der Grube befindliche Medium über den Motor 14 aufsteigen kann. Der Motor ist mit herkömmlichen Steuer- bzw. Kontrolleinrichtungen versehen, die ihn an vorbestimmte Tiefen des in der Grube aufgenommenen Mediums heranführen und die den Betrieb des Motors 14 so lange kontrollieren, bis ein vorbestimmtes niedrigeres Niveau des Mediums in der Grube errichtet ist.

Damit der Motor 14 wirkungsvoll in der erfindungsgemäßen Vorrichtung verwendet werden kann, ist es wichtig, den Motor vom gepumpten Gut getrennt zu halten. Es wird daher bevorzugt, wenn ein Paar axial unter Abstand angeordnete Abdichtungsvorrichtungen, die die Motorwelie 16 umfassen, vorgesehen sind. Diese Abdichtungen sind als Ganzes mit 62 und 64 bezeichnet. Ein separater Gehäuseteil 66 ist vorgesehen, welcher ein in entsprechender Weise an das Gehäuse 12 angefügter Teil ist und durch welchen eine Kammer 68 zwi- eo sehen den Abdichtungen 62,64 gebildet wird. Die Kammer 68 kann ein geeignetes Material, z. B. Öl, aufnehmen, wodurch ein Isolierraum zwischen dem Motor und dem gepumpten Medium entsteht. Weiterhin ist es erforderlich, ein Auflager 70 vorzusehen, das durch eine separate Endplatte 72 geführt bzw. getragen ist, welche Platte als Teil eines Gehäuses 50 der Pumpe 48 ausgebildet ist und von welchem eine röhrenförmige Verlängerung 72a sich erstreckt, die das Auflager der Welle aufnimmt, um die Welle in die Lage zu bringen, in der sie wirkungsvoll und wartungsfrei arbeiten kann.

Die Dichtungen 62,64 können herkömmliche Abdichtungen sein.

Durch die Anordnung einer ölkammer zwischen den axial unter Abstand angeordneten Abdichtungen 62, 64 wird die Anwendung der erfindungsgemäüen Vorrichtung mit einem für nach oben gerichtetes Pumpen eines flüssigen Mediums vorgesehenen Unterwasser-Elektromotor unterstützt, wobei in dem Medium befindliche Pestkörper zermahlen, zerkleinert bzw. zerschnitten werden.

Es sei bemerkt, daß der Antrieb 42 eine flache, scheibenartige Form besitzt und daß die daran ausgebildeten Messer oder Bezahnung 44 angewendet werden können, während der Antrieb 42 in entgegengesetzten Richtungen rotiert. Somit kann die Antriebsscheibe 42 von der erfindungsgemäßen Vorrichtung abgenommen, umgedreht und für weitere Pumpvorgänge ersetzt werden, wodurch die Lebensdauer des Antriebs 42 verdoppelt wird, ohne daß dieser geschärft zu werden braucht, so daß die Wartungs- und Instandhaltungskosten der Vorrichtung nach der Erfindung reduziert werden.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung gestattet sowohl ein hohes Durchflußvolumen wie auch ein gleichzeitiges Zerschneiden oder Zermahlen von im gepumpten Medium befindlichen Festkörpern, und zwar in eine Form, die das Passieren durch die Vorrichtung nach der Erfindung erlaubt, wodurch die Erfindung die ihr eingangs gestellte Aufgabe bewältigt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Mahl- oder Schleifpumpe mit einem Elektromotor als Antrieb, auf dessen Welle in Strömungsrichtung hinter einem Gehäuseeinlaß Schneid- und Schleifwerkzeuge sitzen, die mit gehäusefesten Teilen zusammenarbeiten, ferner mit einer ebenfalls von der Welle angetriebenen Zentrifugalpumpe im Strömungsweg des Mahl- beziehungsweise Schleifguts, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Welle (16) im Strömungsweg axial direkt an die Schneid- und Schleifwerkzeuge (26) anschließend drehfest ein eine axiale Strömung unterstützender Propeller (42) aufsitzt, an den sich in axialer Richtung unmittelbar die Zentrifugalpumpe (48) anschließt

2. Mahl- oder Schleif pumpe nach Anspruch !, dadurch gekennzeichnet, daß die Schleifwerkzeuge (38) eine ungerade Anzahl von Zähnen (40) besitzen, wobei jeder zweite Zahn radial kurzer als der benachbarte Zahn ist, mit Ausnahme eines einander benachbarten Zahnpaares (40c, 40a), das dieselbe Länge aufweist.

3. Mahl- oder Schleifpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß einige Mahlzähne

(40) an einem Mahlring (38) des Schleifwerkzeugs radial langer sind als andere Zähne und daß radial nach außen verlaufende, ringförmige Aufnahmen

(41) zwischen den Zähnen ausgebildet sind.

4. Mahl- oder Schleifpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Elektromotor (14) als Unterwassermotor ausgebildet ist und daß seine Welle (16) von zwei Abdichtungen (62, 64) umgeben ist, die einen axialen Abstand voneinander einhalten und zwischen denen eine Ölkammer (68) ausgebildet ist.

5. Mahl- oder Schleifpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Propeller (42) als Scheibe ausgebildet ist, an deren Rand die als Zähne (44) ausgebildeten Propellerflügel vorgesehen sind.

6. Mahl- oder Schleifpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Propellerflügel des Propellers (42) sich über die gesamte axiale Länge des Propellers erstrecken und daß ihre Endflächen abgeflacht sind.