DE2618559A1

DE2618559A1 - Kreiselpumpe zum zerkleinern und foerdern eines breiartigen gemisches

Info

Publication number: DE2618559A1
Application number: DE19762618559
Authority: DE
Inventors: James Everett Vaughan
Original assignee: Vaughan Co Inc
Current assignee: Vaughan Co Inc
Priority date: 1976-04-28
Filing date: 1976-04-28
Publication date: 1977-11-10
Also published as: DE2618559C3; DE2618559B2

Description

PATENTANWALT *

GANGSGHQNHERR H Trier, den 27.^.1976

D 55 T R 1 E P. - HAWS1RASSE 28

TEL 06 51 - 3 48 B8 V 1 1 8

Vaughan Co., Inc. Montesano, Washington, USA

Kreiselpumpe zum Zerkleinern und Fördern eines breiartigen Gemisches

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, insbesondere eine Pumpe zum Pumpen eines breiartigen Gemisches und zum Zerhacken fester Bestandteile des Gemisches, zum Zerschneiden weicher Bestandteile, wie z.B. Gemüse, und zum Wegschleudern harter Bestandteile des Gemisches, die den Fluß des zu fördernden Gemisches durch die Einlaßöffnungen behindern.

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- S-

Es ist schwierig, breiartige Gemische zusammenhängend und wirkungsvoll zu fördern. Ein Brei ist eine wässrige Mischung oder Suspension unlöslicher Bestandteile. Er kann verschiedene Konsistenz mit einem Verhältnis fester Bestandteile zu Wasser von 5 % Ms 25 % aufweisen. Breiartige Gemische sind Mischungen oder Suspensionen von Wasser und unlöslichen Bestandteilen, einschließlich Schlamm, der eine Mischung von Erde und Wasser ist, und einschließlich einem Brei aus mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit vermischten tierischen oder pflanzlichen Bestandteilen. Ein derartiges Gemisch kann aus Früchten, wie z.B. Äpfeln, Birnen, Pfirsichen oder Pflaumen bestehen, aus Gemüsen, wie z.B. Möhren oder Erbsen, oder aus Nahrungsmitteln, wie Zuckerrohr, oder aus Holz, wie es bei der Papierherstellung benutzt wird. Ein derartiges Gemisch kann weiterhin aus pulverisiertem Metall oder weißem Blei und Wasser bestehen. Alle diese breiartigen Gemische sind nur schwierig mit herkömmlichen Pumpen zu pumpen. Die Pumpe nach der vorliegenden Erfindung ist vorteilhaft zum Pumpen derartiger breiiger Gemische geeignet.

Bekannte Pumpen weisen eine Bodenplatte an der der Einlaßöffnung des Gehäuses abgewandten Seite des Läufers

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auf. Diese Bodenplatten haben schneckenförmig gekrümmte Schleuderrippen, die das Wandern der festen Bestandteile eines breiigen Gemisches in die Lager der Läuferwelle verhindern. Weiterhin sind sich drehende Rührwerke bekannt, die mit der Welle des Läufers an der dem Läufer abgesandten Seite der Einlaßwand verbunden sind, damit die Bestandteile, die nicht leicht durch Einlaßöffnungen des Pumpengehäuses gelangen, weggeschoben werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Kreiselpumpe sum Pumpen von dickflüssigen, breiigen Gemischen vorzuschlagen, die eine große Pumpleistung aufweist, ohne daß die Pumpe verstopft oder ihre Pumpleistung nachläßt und ohne daß das breiartige Gemisch entwässert v/ird.

Vorteilhaft ist die Pumpleistung durch einen außerhalb des Pumpengehäuses angeordneten Zusatzpropeller erhöht, der einen Fluß des zu fördernden Gemisches in die Einlaßöffnungen des Gehäuses bewirkt. Die Läuferflügel sind vorteilhaft derart ausgebildet, daß sie einen Sog durch die Einlaßöffnung des Gehäuses auf das Gemisch ausüben.

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Die Kreiselpumpe ist vorteilhaft zum Pumpen eines Gemisches mit Bestandteilen benutzbar, die leicht in derartig kleine Stücke zerschneidbar sind, daß sie durch die Einlaßöffnungen des Pumpengehäuses passen.

Die Leistung der Kreiselpumpe ist vorteilhaft vergrößert, wobei der Drehwiderstand des Läufers verringert ist.

Diese Vorteile werden dadurch erreicht, daß ein zusätzlicher Propeller außerhalb des Pumpengehäuses angeordnet ist, der einen Fluß des zu fördernden Gemisches zu den Einlaßöffnungen des Gehäuses bewirkt und der leicht schneidbare Bestandteile in so kleine Stücke schneidet, daß sie durch die Einlaßöffnungen des Gehäuses passen, und dadurch, daß die führende Seite jedes Läuferflügels einen nach vorne geneigten Abschnitt aufweist, wodurch die Pumpleistung der Flügel erhöht wird.

Die Erfindung ist in den Zeichnungen beispielhaft dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 eine Pumpe in Draufsicht auf die Einlaßseite, Fig. 2 die Pumpe im Schnitt nach 2-2 der Fig. 1,

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Fig. 3 die Pumpe in teilweisem Schnitt nach 3-3 der
Hg. 1,

Fig. 4 den Teil der Pumpe nach Fig. 3 in perspektivischer Darstellung,

Fig. 5 einen Zusatzpropeller in Vorderansicht,
Fig. 6 den Zusatzpropeller in Seitenansicht,

Fig. 7 den Zusatzpropeller im Schnitt nach 7-7 der
Fig. 5.

Die Pumpe nach den Fig. 1 und 2 hat einen Läufer 1, der in einem Gehäuse 2 auf einer drehbaren Antriebswelle 3
sitzt. Die Antriebswelle ist in bezug zum Gehäuse 2 in
reibungsarmen Lagern k des Gehäuses drehbar, so daß der Läufer im Gehäuse frei drehbar ist. Der Läufer hat mehrere, im Abstand zueinander angeordnete radiale Flügel. Zur Erläuterung sind in den Zeichnungen drei Flügel gezeigt. Eine radiale Kante der Flügel geht in eine Boden platte 6 über. Den radialen Flügeln abgewandt weist die Bodenplatte schneckenförmig gekrümmte Rippen 7 auf, die

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einen Schleuderring zum Wegschieudern der festen Bestandteile eines Breis vom. Lager !+ bilden. Somit werden die festen Bestandteile zum Rand der Bodenplatte 6 befördert, wodurch die Abnutzung des Lagers verringert wird.

Das Gehäuse 2 weist lediglich eine zur Aufnahme des Läufers 1 offene Seite auf, die durch eine Deckelplatte 8 abgedeckt ist. Die Deckelplatte 8 ist mit im Abstand zueinander am Umfang angeordneten Kopfsehrauben 9 mit dem Gehäuse verbunden. Der Deckel bildet die Einlaßseite des Gehäuses und weist mindestens eine Einlaßöffnung 10 auf, durch die der zu pumpende Stoff in das Gehäuse 2 eintreten kann. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, sind die Einlaßöffnungen 10 gebogene Schlitze, die im Abstand zur Achse des Läufers und konzentrisch zu dieser Achse angeordnet sind. Das eine Ende 11 jedes gebogenen Sinlaßschlitzes, das in Richtung der Drehbewegung des Läufers liegt, hat eine zugespitzte innere Kante, die mit den Läuferflügeln zusammenwirkt, um in die Einlaßöffnung gelangte faserige Bestandteile zu zerhacken.

Die in das Gehäuse 2 durch die Einlaßöffnung 10 eintretenden Stoffe werden durch die tangential am Gehäuse an»

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geordnete Auslaßöffnung 12 ausgegeben. An die Auslaßöffnung 12 schließt sich die Auslaßleitung 13 an. Die Auslaßöffnung weist vorteilhaft quadratischen oder rechteckigen Querschnitt auf, so daß ein möglichst großer Querschnitt für den Auslaß des durch die Pumpe geförderten Stoffes zur Verfugung steht. Die Auslaßleitung 13 hat vorteilhaft einen Übergangsabschnitt, der die Auslaßöffnung 12 mit quadratischem oder rechteckigen Querschnitt mit einem Abschnitt der Auslaßleitung 13 niit kreisförmigem Querschnitt verbindet.

Die Deckelplatte S weist in ihrer Mitte eine koaxial zur Antriebswelle 3 angeordnete Öffnung 1^ auf, in die die Spitze 15 der den Läufer 1 tragenden Antriebswelle 3 ragt. Obwohl die Antriebswelle durch den Rand der Öffnung Mj₁- in Form eines Lagers abstützbar wäre, ist es vorteilhaft, daß die Spitze der Antriebswelle konzentrisch derart in der Öffnung angeordnet ist, daß ein Abstand zwischen der Spitze der Antriebswelle und dem Öffnungsrand ist. Die Spitze 15 der Antriebswelle weist ein inneres Sackloch auf, in das ein Gewindezapfen 16 eingeschraubt ist. Der Gewindezapfen ist mit einem unterhalb der Deckelplatte angeordneten Zusatzschraubenpropeller verbunden.

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Der Schraubenpropeller 17 hat eine Nabe 18, die in den Gewindezapfen 16 übergeht, der in Richtung der Achse der Antriebswelle 3 verläuft. Mehrere Propellerflügel mit gekrümmtem Querschnitt erstrecken sich in radialer Richtung von der Nabe 18 weg. In den Fig. 1, 2 und 5 sind zwei derartige Propellerflügel gezeigt. Die Propellerflügel haben eine konkave Seitenfläche 19 und eine konvexe Seitenfläche 20 und eine derartige Krümmung, daß ein in die Einlaßöffnung 10 gerichteter Strom erzeugt wird. Daher wirkt der Propeller zusätzlich zu der Pumpwirkung des Läufers 1. Die führende Kante 21 jedes Flügels ist geschärft, so daß diese Kante relativ weiche Bestandteile, wie z.B. Früchte oder Gemüse, in derartig kleine Stücke schneidet, daß sie durch die Einlaßöffnung 10 passen.

In einigen Fällen weist das zu fördernde Gemisch Brocken aus harten Bestandteilen auf, die so groß sind, daß sie nicht durch die Einlaßöffnung 10 passen und die so hart sind, daß die führenden Schneidkanten 21 der Propellerflügel sie nicht zerkleinern können. TJm die Einlaßöffnung 10 von derartigen Brocken frei zu halten, sind die Endabschnitte 22 der Propellerflügel in bezug zu den

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anderen Abschnitten des Flügels stark nach hinten gebogen. Wenn die führende Kante eines Endabschnittes eines Propellerflügels auf einen derartigen Brocken trifft, so wird der Brocken in radialer Richtung nach außen aus dem Strömungsfluß des Gemisches befördert, das zu und durch die Einlaßöffnung 10 des Pumpengehäuses fließt. Die radiale Bewegung der Brocken wird durch die Zentrifugalkraft bewirkt, die durch die Keilwirkung der nach hinten gebogenen Endabschnitte der Propellerflügel unterätützt wird. Der Hauptquerschnitt der Propellerflügel kann sich bis in die nach hinten gebogenen Endabschnitte der Flügel fortsetzen, jedoch derart, daß die Flügel wirksam das breiartige Gemisch in die Einlaßöffnungen treiben.

Während, wie oben ausgeführt, der Schraubenpropeller 17 einen Strom des breiartigen Gemisches zu den Einlaßöffnungen 10 bewirkt, erzeugt der Läufer 1 an der Einlaßseite, gegenüberliegend dem Propeller, einen Sog, der das breiartige Gemisch durch die Einlaßöffnungen und den sich drehenden Läufer zieht. Die Sogwirkung wird durch die Ausbildung der Läuferflügel entsprechend den Fig. 2, 3 und ^- vergrößert. Der der Einlaßseite des Gehäuses zugewandte Abschnitt der Läuferflügel ist etwa von der

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Mitte der Flügel aus schräg nach vorne gerichtet. Der Neigungswinkel des schräg nach vorne gerichteten Abschnittes mit der führenden Kante 23 des Läuferflügeis ist etwa i±3° in bezug zu dem flachen Abschnitt des Flügels und zu einer Ebene rechtwinklig zu der Drehachse oder zu der Drehachse.

Die nachfolgende Seite jedes Läuferflügels ist bei 26 in einem einspringenden Winkel zwischen dem Abschnitt 2if, der an der Bodenplatte liegt, und dem Abschnitt 25, der an der Einlaßseite liegt, gekrümmt. Obwohl die Krümmung winklig sein kann, ist sie vorzugsweise konvex gekrümmt. Der einspringende Winkel ist ungefähr 220°. Bei dieser Ausbildung laufen die führende Seite und die nachfolgende Seite jedes Läuferflügels von etwa der Mitte der Flügel zu der Schneidkante an der Einlaßöffnung des Gehäuses hin auseinander, wie dies am besten in Fig. 2 zu erkennen ist. Dadurch weisen die Läuferflügel eine breite Tragkante auf, obwohl die Läuferflügel zur Erzeugung einer maximalen Pumpleistung stromlinienförmig ausgebildet sind.

Zur Verringerung des Reibungs- und Drehwiderstandes des Läufers aufgrund des an den Umfang des Gehäuses durch die Zentrifugalkraft geschleuderten Gemisches weist vorteil-

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haft der äußere Endabschnitt jedes LäuferflugeIs den gleichen Abstand zur Einlaßwand auf. Daher vergrößert eine Stufe 27» die vorteilhaft einen Absatz 28 bildet, wie dies am besten in den Fig. 3 und l\. gezeigt ist, den Abstand zwischen dem äußeren Abschnitt des Läuferflügels und der Einlaßwand nahe dem Umfang des Gehäuses 2. Vorteilhaft ist nur ein kleiner Abstand zwischen dem radialen äußeren und inneren Rand der Einlaßöffnungen 10 und den zugeordneten Kanten der Läuferflügel. Der Abstand zwischen den abgestuften Abschnitten 27 der Läuferflügel und der Einlaßwand ist wesentlich größer als der Abstand zwischen den Randabschnitten der Einlaßöffnungen und den zugeordneten Kanten der Läuferflügel.

Die Drehung der Antriebswelle 3 i*¹ bezug zum Gehäuse 2 bewirkt eine synchrone Drehung des Läufers 1 und des Propellers 17. Die Drehung des Propellers bewirkt das Strömen des breiartigen Gemisches zu der Einlaßöffnung hin, ohne daß es entwässert wird. Gleichzeitig schneidet die führende Kante des Propellers weiche Bestandteile in kleine Stücke, so daß sie durch die Einlaßöffnungen gelangen. Die Drehung der Läuferflügel ruft an der Seite der Einlaßöffnungen, abgewandt dem Propeller, einen Sog

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hervor, der das Semisch in die Einlaßöffnungen saugt. Das Zusammenwirken der Druckwirkung des Propellers 17 und der Saugwirkung der Flügel des Läufers 1 auf das breiartige Gemisch ruft einen kräftigen Fluß des breiartigen Gemisches durch die Einlaßöffnungen 10, das Gehäuse 2 und durch die Auslaßöffnung 12 hervor, auch wenn das Gemisch sehr dickflüssig ist, wie dies bei einem 25 Gewichtsprozent feste Bestandteile aufweisenden Gemisch der Fall ist. Jedoch arbeitet die Pumpe am wirksamsten bei einem Gemisch, das 10 bis 20 Gewichtsprozent feste Bestandteile aufweist.

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Claims

Patentansprüche

.J Kreiselpumpe zum Zerkleinern und Fördern eines breiartigen Gemisches, bestehend aus einem in einem Gehäuse angeordneten Läufer, wobei das Gehäuse eine Einlaßseite mit im Abstand zur Läuferachse angeordneten Einlaßöffnungen aufweist und wobei der Läufer radiale Flügel mit dem zugewandten Ende der Einlaßöffnungen zusammenwirkenden, sich über die Einlaßöffnungen erstreckenden Schneidkanten aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Läuferflügel (5) einen in Drehrichtung des Läufers (1) nach vorne geneigten führenden Abschnitt (23) aufweisen, der sich von der Flügelmitte zu den Schneidkanten hin erstreckt.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Läufer (1) ein außerhalb des Gehäuses (2) im Abstand zur Einlaßseite angeordneter, um die Läuferachse drehbarer Schraubenpropeller (17) verbunden ist, der gekrümmte Flügel zur Erzeugung eines zusätzlichen Stromes des breiartigen, zu fördernden Gemisches zu den Einlaßöffnungen (10) aufweist, deren führende Kanten(21)

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ORIGINAL INSPECTED

zugespitzt sind, so daß die Bestandteile des Gemisches derart zerkleinert v/erden, daß sie durch die Einlaßöffnungen passen, und deren Flügelenden nach hinten gekrümmt sind, so daß die nicht durch die Einlaßöffnungen passenden Bestandteile von den Einlaßöffnungen weg geschleudert werden.
3. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der geneigte Abschnitt (23) der Läufer flügel in einem Winkel von 45° z\xr Läuferachse geneigt ist.
if. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt der Läuferflügel (5) sich von der Flügelmitte au der Schneidkante hin vergrößernd ausgebildet ist.
5. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis if, dadurch gekennzeichnet, daß die radialen äußeren Endabschnitte der Läuferflügel (5), die der Einlaßseite zugewandt und in radialer Richtung außerhalb der Einlaßöffnung liegen, abgestuft sind, so daß der Abstand zwischen diesem Flügelabschnitt und der Einlaßaeite größer als der Abstand zwischen der Schneidkante des Läuferflügels und der Einlaßöffnung (10) ist.

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6. Kreiselpumpe nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet,
daß die Läuferflügel (5) in radialer Richtung über die Einlaßöffnungen (10) verlaufen.
7. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Einlaßöffnungen (10) kreisringförmig vergrößert sind.
8. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7₉ dadurch gekennzeichnet, daß ein außerhalb des Gehäuses (2) im
Abstand zur Einlaßseite des Gehäuses angeordneter
Schraubenpropeller (17) zur Drehung um die Läuferachse mit dem Läufer (1) verbunden ist, wobei der Schraubenpropeller gekrümmte Flügel zur Erzeugung eines zusätzlichen Stromes des breiartigen, zu fördernden Gemisches zu den Einlaßöffnungen (10) aufweist_s wobei die führenden Flügelkanten (21) zugespitzt sind, so daß die Bestandteile des Gemisches derart zerkleinert werden, daß sie durch die Einlaßöffnungen passen und wobei die
freien Flügelenden nach rückwärts gebogen sind, so daß die nicht durch die Einlaßöffnungen passenden Bestandteile von den Einlaßöffnungen weg geschleudert werden.

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