DE29608236U1

DE29608236U1 - Kreiselpumpe

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Publication number: DE29608236U1
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Priority date: 1996-05-07
Filing date: 1996-05-07
Publication date: 1996-08-01
Anticipated expiration: 2006-05-08

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe zum Fördern von mit Feststoffen versetzten Flüssigkeiten, insbesondere Gülle, mit einem Pumpenlaufrad in Form einer Schnecke, das auf einem unteren Abschnitt einer Antriebswelle montiert ist, und mit einem Pumpengehäuse, das Pumpenlaufrad und den unteren Abschnitt der Antriebswelle umgibt und in dem die Antriebswelle gelagert ist, wobei das Pumpengehäuse einen unteren Einzugsgehäuseteil und eine obere Kreiselkammer aufweist, die über einen Einzugsring miteinander verbunden sind. Der Einzugsgehäuseteil besteht aus zwei Flügelstegen zu beiden Seiten des Pumpenlaufrades, welche bewirken, daß das zu fördernde Medium nicht durch Zentrifugalkräfte nach außen weggedrängt wird und somit auf dem Schneckengewinde des Pumpenlaufrades weitertransportiert wird.

Solche Kreiselpumpen werden in der Regel zum Entleeren von Güllegruben eingesetzt, in welche sie vollständig eingetaucht werden. 2149

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Die mit Feststoffen versetzte Flüssigkeit gelangt von unten und seitlich, in den Einzugsbereich des unteren Einzugsgehäuseteil und wird von der Schnecke des Pumpenlaufrads erfaßt und durch die Drehung der Schnecke nach oben transportiert und nach außen beschleunigt. Durch die Flügelstege wird die Flüssigkeit im Bereich der Laufradschnecke gehalten. Die Flüssigkeit wird von der nachkommenden nach oben verdrängt und gelangt so von unten in die über dem Einzugsgehäuseteil liegende Kreiselkammer, von wo sie über ein tangentiales Auslaßrohr austritt.

Die aus dem Stand der Technik bekannten Kreiselpumpen arbeiten zuverlässig, sie haben jedoch bauartbedingt nur ein begrenztes Leistungsvermögen. Beispielsweise entsteht immer wieder ein Rückstrom und somit Verlust von Flüssigkeit im Einzugsbereich des Einzugsgehäuseteils .

Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Kreiselpumpe der oben beschriebenen Art so weiterzuentwickeln, daß höhere Förderleistungen und -drücke erreicht werden können. Insbesondere soll eine Hochleistungpumpe geschaffen werden, die ohne eine Vergrößerung oder grundlegende Neugestaltung des Pumpengehäuses auskommt .

Diese Aufgabe wird durch eine Kreiselpumpe mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.

Erfindungsgemäß ist insbesondere vorgesehen, den Einzugsbereich der Schnecke des Pumpenlaufrades durch eine neue Formgebung des Einzugsrings zu verdichten. Die dem Pumpenlaufrad zugewandte Innenfläche des Einzugsrings ist bei der Erfindung an die Hüllfläche des Pumpenlaufrades angepaßt. Damit kann eine stärkere Verdichtung der Flüssigkeit im Einzugsbereich der Pumpe und somit eine höhere Förderleistung erreicht werden. Im Gegensatz zu den früheren eckigen Einzugsringen, ist der Einzugsring gemäß der Erfindung gerundet, und er bildet eine dichte Einfassung des Pumpenlaufrades beim Übergang vom Einzugsgehäuseabschnitt zur Kreiselkammer.

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Das Pumpenlaufrad ist ferner in einem unteren Einzugsabschnitt mit einer zylindrischen Hüllfläche ausgebildet, so daß weniger Flüssigkeit nach unten zurückströmen und entweichen kann. Vorzugsweise werden zusätzlich die Gewindegänge im Vergleich zu den bekannten Kreiselpumpen verlängert. Nach oben hin ist die Schnecke dann ungefähr parabelförmig erweitert, so daß die Flüssigkeit rasch nach außen abgegeben werden kann.

Mit der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe wird eine höhere Verdichtung der Flüssigkeit erreicht, welche eine Barriere gegen einen Rückstrom aus dem Einzugsgehäuseteil heraus bildet. Die Rückhaltewirkung der Gewindegänge wird durch die geschlossenere, dichtere Bauweise maßgeblich unterstützt.

Bei der erfindungsgemäßen Kreiselkammer umgibt die Innenfläche des Einzugsrings die Hüllfläche des oberen Pumpenlaufradabschnittes vorzugsweise mit einem geringen Zwischenraum, damit die Außenkanten des Schneckengewindes nicht an dem Einzugsring schleifen. Der Abstand darf jedoch nicht so groß sein, daß dadurch die Verdichtungswirkung des gerundeten Einzugsrings verlorengeht. Der Zwischenraum kann von unten nach oben breiter werden, weil die Verdichtung der Flüssigkeit im oberen Teil der Kreiselkammer weniger kritisch ist. Die Breite des Zwischenraumes liegt vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 1,5 cm. Die zunehmende Breite des Spaltes zwischen dem Pumpenlaufrad und dem Einzugsring ermöglicht ferner das Nachstellen des Einzugsringes. An der engsten Stelle zwischen Laufrad und Einzugsring haben beide Teile den höchsten Verschleißpunkt. Diese Stelle wird durch das Fördermedium weitgehend gleichmäßig abgetragen. Verschleißt diese Stelle, so kann der Einzugsring nachgestellt werden, indem er tiefer in die Kreiselkammer eingeschraubt wird.

Für die Verdichtung der Flüssigkeit ist es besonders vorteilhaft, wenn das Pumpenlaufrad die Form einer Doppelschnecke hat. Die Schnecke hat über der gesamten Länge des Laufrades 3-4 Windungen.

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Aufgrund der stärkeren Verdichtung der Flüssigkeit und der höheren Leistung der Pumpe ist das Pumpenlaufrad, welches in der Flüssigkeitsströmung liegt, unter anderem größeren Querkräften ausgesetzt. Diese können zu seitlichen Auslenkungen des Pumpenlaufrades und in Folge zu einer Beschädigung des Laufrades führen. Die Erfindung sieht daher zur Stabilisierung der Hochleistungskreiselpumpe vor, die Antriebswelle an der vom Einzugsgehäuseteil abgewandten Stirnseite der Kreiselkammer und an einer zweiten Stelle außerhalb des Pumpengehäuses mit einem Abstand zum Pumpengehäuse zu lagern. Dieser Abstand ist vorzugsweise ungefähr gleich der Strecke vom unteren Ende des Pumpenlaufrades zum Lager der Antriebswelle an der Stirnseite der Kreiselkammer. Damit können seitliche Auslenkungen, die am unteren Ende des Pumpenlaufrades aufgrund des relativ langen Hebels am größten wären, weitgehend kompensiert werden.

Vorzugsweise ist die Antriebswelle außerhalb des Pumpengehäuses in einem Mantelrohr geführt. Es können ferner zur Zerkleinerung von in der Flüssigkeit enthaltenen Feststoffen und somit zur Verbesserung des StrömungsVerhaltens Reißkanten an den Außenkanten der Schnecke(n) des Pumpenlaufrades vorgesehen sein.

Die Erfindung ist im folgenden anhand bevorzugter Ausführungsformen mit Bezug auf die Zeichnung näher erläutert. In den Figuren zeigen:

Fig. 1 eine vereinfachte Schnittdarstellung einer Krei

selpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine ähnliche Ansicht wie Figur 1 einer weiteren

Ausführungsform der Erfindung und

Fig. 3 eine schematische Gesamtansicht der Kreiselpumpe

nach der Erfindung.

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Figur 1 zeigt eine erste Ausführungsform einer Kreiselpumpe gemäß der vorliegenden Erfindung. In der Zeichnung ist ein Pumpenlaufrad 10 in Form einer Doppelschnecke dargestellt, welches auf einer Antriebswelle 12 montiert ist. Das Pumpenlaufrad 10 und der untere Teil der Antriebswelle 12 sind in einem Pumpengehäuse 14 untergebracht, welches im wesentlichen aus einer oberen Kreiselkammer 16, einem unteren Einzugsgehäuseteil 18 und einem Einzugsring 2 0 besteht, welcher zwischen der Kreiselkammer 16 und dem Einzugsgehäuseteil 18 liegt. An der Verbindungsstelle von Kreiselkammer 16 und Einzugsring 20 sind zwischen diesen Unterlegscheiben (nicht gezeigt) eingefügt, über welche sich die Stellung des Einzugsringes 20 in der Kreiselkammer 16 einstellen läßt. Zwischen dem Einzugsring 20 und der Hüllfläche des oberen sich parabolisch erweiternden Abschnitts des Pumpenlaufrads 3 0 ist ein - in Figur 1 gestrichelt angedeuteter - Spalt 32 vorgesehen, der genauer noch mit Bezug auf Figur 2 erläutert wird.

Der Einzugsgehäuseteil 18 besteht im wesentlichen aus zwei gegenüberliegenden Flügelstegen 18',18", welche das Fördermedium in den Einzugsbereich der Förderschnecke des Pumpenlaufrades 10 führen und dort halten. Die Kreiselkammer 16 weist ferner ein tangentiales Auslaßrohr 22 auf. Die Antriebswelle 12 tritt an einer dem Einzugsgehäuseteil 18 gegenüberliegenden Stirnseite 24 der Kreiselkammer 16 aus, wo sie auch gelagert ist. Außerhalb des Pumpengehäuses 14 verläuft die Antriebswelle 12 in einem Mantelrohr 26.

Wie man in Figur 1 erkennt, ist das Pumpenlaufrad 10 in einen unteren Laufradabschnitt 10' mit einer im wesentlichen zylindrischen Hüllfläche und einen oberen Pumpenlaufradabschnitt 10" mit einer sich nach oben hin erweiternden Hüllfläche gegliedert. Die Krümmung der Hüllfläche des oberen Pumpenlaufradabschnittes kann parabolisch, hyperbolisch, rund oder auf ähnliche Weise gekrümmt sein. Die Innenfläche 2 8 des Einzugsrings 2 0 folgt im wesentlichen der Krümmung der Hüllfläche des oberen Pumpenlaufradabschnittes 10". Durch die spezielle Formgebung der Laufradschnecke und insbesondere durch die angepaßte Krümmung der Innenfläche 28 des Einzugs-

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rings 20 wird eine dichtere Bauweise der Kreiselpumpe erreicht, bei der weniger Flüssigkeit durch eine Rückströmung verloren geht und höhere Förderdrücke erzielt werden können. Der Flüssigkeitsstrom, der von unten in den Einzugsgehäuseteil 18 der Kreiselpumpe gelangt und mittels ..der Schnecke 10 nach oben gefördert wird, wird beim Übergang von dem Einzugsgehäuseteil 18 in die Kreiselkammer 16 durch die spezielle Formgebung des Einzugsrings 20 im Einzugsbereich der Förderschnecke 10 gehalten> so daß ein hoher Förderdruck aufgebaut werden kann. Durch die Drehung der Schnecke wird die Flüssigkeit nach außen beschleunigt, und aufgrund der Formgebung von Pumpenlaufrad 10 und Einzugsring 20 wird die Flüssigkeit nach oben und erst in der Kreiselkammer 16 nach außen verdrängt.

Eine weitere Ausführungsform der Erfindung ist schematisch in Figur 2 gezeigt. Dieselben Komponenten wie in Figur 1 sind mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet und werden hier nicht noch einmal beschrieben. Die Kreiselpumpe von Figur 2 unterscheidet sich von der Pumpe von Figur 1 in einigen Punkten, wobei mit der Pumpe von Figur 2 eine noch höhere Förderleistung erzielbar ist. Die Gewindegänge der Doppelschnecke des Pumpenlaufrades 30, welche in Figur 2 nur in schematischer Schnittdarstellung gezeigt sind, sind bei gleicher Gesamtlänge des Pumpenlaufrades 3 0 langer als bei der Kreiselpumpe von Figur 1. Durch die engeren Windungen wird eine bessere Rückhaltewirkung der Gewindegänge zwischen der Schnecke 20 und dem Einzugsgehäuseteil 18 erzielt. Somit entstehen bei dieser Pumpe noch weniger Verluste aufgrund einer Rückströmung der Flüssigkeit gegen die Förderrichtung von unten nach oben.

Ferner erkennt man in Figur 2 deutlcih den nach oben hin zunehmenden Spalt 32 zwischen dem Einzugsring 20 und der Hüllfläche des oberen Abschnitts des Pumpenlaufrads 30. Der Spalt 32 stellt einerseits sicher, daß das Pumpenlaufrad 30 nicht am Einzugsring 20 schleift. Nach oben und außen hin wird der Spalt 3 0 jedoch breiter, damit die Flüssigkeit, welche durch die Drehung der Schnecke nach außen beschleunigt wird, schneller in die Kreiselkammer 16 strömen kann. Der Spalt 32 verbessert ferner die Nachstellbarkeit

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des Einzugsringes 20 in der Kreiselkammer 16. Wie bereits gesagt, haben Laufrad 10 und Einzugsring 20 an der engsten Stelle zwischen den beiden Teilen den höchsten Verschleißpunkt. Diese Stelle wird durch das Fördermedium abgetragen. Verschleißt diese Stelle, so kann der Einzugsring 20 nachgestellt werden, indem er tiefer in die Kreiselkammer eingeschraubt wird. Hierzu werden die zwischen Kreiselkammer 16 und Einzugsring 20 vorgesehenen Unterlegscheiben nach und nach entfernt. Die Breite des Spaltes beträgt in der Regel zwischen 0,5 cm und 3 cm, vorzugsweise zwischen 0,5 cm und 1,5 cm.

Die Flügelstege 18', 18" des unteren Einzugsgehäuseteiles sind über einen Flansch 19 und eine untere Querverbindung bzw. ein unteres Lager 3 9 an der Kreiselpumpe befestigt.

Die Antriebswelle 12 ist an der Stirnseite 24 der Kreiselkammer gelagert {die Lagerung 34 selbst ist in der Figur nicht dargestellt, sie ist jedoch durch einen gestrichelten Pfeil gekennzeichnet) . Durch die höheren Drücke in der erfindungsgemäßen Hochleistungspumpe, aufgrund der stärkeren Verdichtung der Flüssigkeit, ist das Pumpenlaufrad 3 0 größeren Querkräften ausgesetzt. Diese können eine seitliche Auslenkung des Pumpenlaufrades und infolge eine Beschädigung des Laufrades bewirken. Es wird daher eine zweite Lagerung 3 6 (in Figur 2 ebenfalls nicht explizit dargestellt, jedoch mit einem gestrichelten Pfeil gekennzeichnet) der Achse 12 außerhalb des Pumpengehäuses 14 vorgesehen. Diese zweite Lagerung oder Stützlagerung 36 liegt in der Nähe eines Flansches 38 zwischen einem Mantelrohr-Zwischenstück 40 und dem eigentlichen Mantelrohr 26 der Antriebswelle 12. Der Abstand zur ersten Lagerung 34 der Antriebswelle ist gleich der Strecke zwischen dieser ersten Lagerung 34 an der Stirnseite 24 des Gehäuses 14 und dem unteren Lager 3 9 von Antriebswelle 12 und Pumpenlaufrad 30. Somit werden mögliche Auslenkungen des Pumpenlaufrades 3 0 wirksam aufgefangen .

In Figur 2 ist also eine Hochleistungs-Kreiselpumpe gezeigt, bei

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der durch Erhöhung der Windungszahl die Fördermenge der Flüssigkeit mit gleicher Rotationsbewegung erhöht wird. Durch die Formgebung des Einzugsrings 20, dessen Innenfläche an die Hüllfläche des Laufrades 3 0 angepaßt ist, wird eine dichtere Bauweise und somit ein höherer Förderdruck sowie eine günstige Beeinflussung der Flüssigkeitsströmung erreicht. Um Querkräfte auf die Förderschnecke 3 0 aufgrund des erhöhten Förderdruckes aufzufangen, ist ferner eine zweite Lagerung 36 der Antriebswelle 12 vorgesehen.

Ein weiteres Merkmal der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe ist ferner die modulare Bauweise; d. h., daß das Pumpenlaufrad 10; 30, der untere Einzugsgehäuseabschnitt 18, die Kreiselkammer 16, der Einzugsring 20 und das Mantelrohr-Zwischenstück 40 lösbar montiert sind und durch entsprechende Bauteile anderer Ausführungsformen ersetzt werden können, ohne daß die übrigen Bauteile deswegen modifiziert werden müßten.

In Figur 3 ist eine schematische Gesamtansicht der Kreiselpumpe nach der Erfindung gezeigt. Auch in Figur 3 sind dieselben Komponenten wie in den Figuren 1 oder 2 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet.

In Figur 3 ist die erfindungsgemäße Pumpe in eine Grube abgesenkt, wobei der Grubenboden mit 40 und der obere Grubenrand mit 42 bezeichnet ist. In der Figur ist zu sehen, daß die Kreiselkammer 16 sowie die Antriebswelle 12 und das Pumpenlaufrad 10 über das Mantelrohr-Zwischenstück 40 und das Mantelrohr 26 mit einer Kupplung 44 und einem Antriebsmotor 46, bei der gezeigten Ausführungsform ein Elektromotor, verbunden sind.

Ferner ist in Figur 3 ein Stützfuß 20' des Einzugsrings 20 zu sehen, der den Abstand der Pumpe zum Grubenboden 4 0 bestimmt und eine mechanische Stabilisierung der Pumpe gewährleistet. Die Flüssigkeit in der Grube gelangt von unten (Pfeile am Grubenboden 40) in den Einzugsbereich des Pumpenlaufrades 10 und wird von diesem in die Kreiselkammer 16 gefördert und darin nach außen beschleu-

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nigt. Von der Kreiselkammer 16 gelangt die Flüssigkeit über ein axiales Austrittsrohr 22 in ein Steigrohr 48. In dem Steigrohr 48 ist ein Dreiwegeschieber 50 vorgesehen, der die Flüssigkeit von der Kreiselkammer 16 über eine Schwenkdüse 52 zurück in die Grube führen kann oder weiter durch das Steigrohr 48 aufsteigen läßt. Zum Umschalten zwischen einem Rühr- und einem Pumpbetrieb, ist ein Steuerhebel 54 vorgesehen, der über eine Verbindungsstange 56 den Dreiwegeschieber 50 verstellt. Ferner kann die Schwenkdüse 52 über ein Betätigungsgestänge 58 verschwenkt werden.

Die Erfindung kann auf vielfältige Weise variiert und weitergebildet werden. Zum Beispiel können Reißkanten an den Außenkanten der Schnecke 10, 30 des Pumpenlaufrades vorgesehen werden, um die Feststoffe in der Flüssigkeit zu zerreißen und zerkleinern, um das Strömungsverhalten der Pumpe zu verbessern. Die erfindungsgemäße Kreiselpumpe ist, wie gesagt, modular aufgebaut, so daß das Pumpenlaufrad 10, 30 und der Einzugsring 20 lösbar und in verschiedenen Ausführungsformen in Verbindung mit gleichen oder unterschiedlichen Pumpengehäusen 14 einsetzbar sind.

Die in der vorstehenden Beschreibung, den Ansprüchen und der Zeichnung offenbarten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination wesentlich für die Verwirklichung der Erfindung sein.

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Claims

1. Kreiselpumpe zum Fördern von mit Feststoffen versetzten Flüssigkeiten, insbesondere Gülle, mit einem Pumpenlaufrad (10) in Form einer Schnecke, das auf einem unteren Abschnitt einer Antriebswelle (12) montiert ist, und mit einem Pumpengehäuse (14), das Pumpenlaufrad und den unteren Abschnitt der Antriebswelle umgibt und in dem die Antriebswelle gelagert ist, wobei das Pumpengehäuse einen unteren Einzugsgehäuseteil (18) und eine obere Kreiselkammer (16) aufweist, die über einen Einzugsring (20) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Pumpenlaufrad zugewandte Innenfläche (28) des Einzugsrings (20) an die Hüllfläche des Pumpenlaufrades (10) angepaßt ist.

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2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenlaufrad (10) einen unteren Abschnitt (10') mit einer im wesentlichen zylindrischen Hüllfläche aufweist, der im wesentlichen innerhalb des Einzugsgehäuseteils (18) liegt, und einen oberen Abschnitt (10") mit einer sich etwa parabolisch erweiternden Hüllfläche aufweist, der im wesentlichen innerhalb der Kreiselkammer (16) liegt, und daß die Innenfläche (28) des Einzugsrings (20) im wesentlichen dieselbe Krümmung aufweist wie die Hüllfläche des oberen, parabolischen Abschnitts des Pumpenlaufrades (10).

3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenfläche (28) des Einzugsrings (20) die Hüllfläche des oberen Pumpenlaufradabschnittes {10") mit einem geringen Zwischenraum (32) zumindest teilweise umgibt.

4. Kreiselpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (32) von unten nach oben breiter wird.

5. Kreiselpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Zwischenraum (32) eine Breite im Bereich von 0,5 bis 1,5 cm hat.

6. Kreiselpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Einzugsrings (20) zum Pumpenlaufrad (3 0) einstellbar ist.

7. Kreiselpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für die Verstellbarkeit des Abstandes des Einzugsrings (20) zum Pumpenlaufrad (3 0) zwischen dem Einzugsring (20) und der Kreiselkammer (16) Unterlegscheiben vorgesehen sind.

8. Kreiselpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenlaufrad (10) die Form einer Doppelschnecke hat.

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9. Kreiselpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Schnecke des Pumpenlaufrades (10) wenigstens drei Windungen durchläuft.

10. Kreiselpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (12) an der vom Einzugsgehäuseteil abgewandten Stirnseite (24) der Kreiselkammer (16) austritt und gelagert ist, und daß eine zweite Lagerung (36) der Antriebswelle außerhalb des Pumpengehäuses (14) mit einem Abstand zum Pumpengehäuse vorgesehen ist.

11. Kreiselpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand ungefähr gleich der Strecke vom unteren Ende (3 9) des Pumpenlaufrades (10) zum Lager (34) der Antriebswelle (12) an der Stirnseite (24) der Kreiselkammer (16) ist.

12. Kreiselpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (12) außerhalb des Pumpengehäuses in einem Mantelrohr {26, 40) geführt ist.

13. Kreiselpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenlaufrad (10), der Einzugsgehäuseteil (18), die Kreiselkammer (16) und der Einzugsring (20) modulare Bestandteile der Kreiselpumpe sind, die lösbar miteinander verbunden sind und einzeln oder in Kombination durch entsprechende Bestandteile anderer Ausführungsformen der Kreiselpumpe ersetzbar sind.