EP0112462B1

EP0112462B1 - Sich selbst reinigende Zentrifugalpumpe

Info

Publication number: EP0112462B1
Application number: EP83110748A
Authority: EP
Inventors: Frank John Cantor; Robert Perry Horwitz
Original assignee: ITT Industries Inc
Current assignee: ITT Inc
Priority date: 1982-11-01
Filing date: 1983-10-27
Publication date: 1986-07-16
Also published as: EP0112462A1; US4538959A; JPS5999095A; AU2069983A; AU557987B2; DE3364534D1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe für Flüssigkeiten, insbesondere eine sich selbst reinigende Pumpe von der Art, wie sie zur hygienischen Herstellung von Nahrung verwendet wird.
Viele hygienische Herstellungsverfahren für Nahrung erfordern die Verwendung von Geräten, die sich selbst reinigen. Dies wird durch eine Reinigungslösung erreicht, die in dem Gerät zirkuliert, um das Gerät schneller zu reinigen als dies durch Auseinanderbauen und Säubern des Gerätes erfolgen kann. Elektrisch angetriebene Zentrifugalpumpen werden oft in diesen Geräten verwendet. In so einer Pumpe ist in der Wandung des Pumpengehäuses eine Tasche ausgeformt, im allgemeinen an der Stelle, an der die Wellenabdichtung in der Nähe der Schaufelradnabe montiert ist, in der Partikel in der zu pumpenden Flüssigkeit sich verfangen können. Wenn eine Reinigungslösung durch so eine Pumpe zirkuliert, werden die Partikel nicht notwendigerweise ausgespült, mit dem Resultat, dass der nachfolgende Nahrungsmittelschub, der von der Pumpe eingesaugt wird, dadurch verunreinigt wird.
In der US-PS 34 81 273 (Werra) ist eine solche Zentrifugalpumpe für hygienische Herstellungverfahren der obigen Art beschrieben, in der eckig angeordnete, über den Umfang verteilte Aussparungen in die Antriebswelle des Schaufelrades und in das Innere der Schaufelradnabe eingeformt sind. Die Aussparungen bewirken in der zu pumpenden Flüssigkeit eine Turbulenz, die die Nabentasche und die angrenzenden Teile, wie Schaufelradnabe und rotierende Welle, vermeintlich spült. Es ist aber bekannt, dass die Ausbildung von eckigen Aussparungen an der Antriebswelle des Schaufelrades und der Schaufelradnabe eine kostspielige Herstellung erfordert.
Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pumpe zu schaffen, die sich selbst reinigt und geeignet ist für die Verwendung in hygienischen Herstellungverfahren für Nahrungsmittel, bei der der Bereich der Nabentasche wirksamer ausgespült werden kann, durch Massnahmen an Teilen der Pumpe, deren Herstellung leichter und billiger zu bewerkstelligen ist als die bekannten eckigen Aussparungen an der Antriebswelle des Schaufelrades und in dem Inneren der Schaufelradnabe.
Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Massnahmen gelöst.
Dies ergibt den Vorteil, dass innerhalb der Tasche eine Turbulenz erzeugt wird, die die eingedrungenen Partikel verwirbelt und durch die in die Tasche vermehrt eintretende Flüssigkeit die Partikel aus der Tasche wieder ausgespült werden. Dadurch wird eine Selbstreinigung erzeugt, so dass das Auseinanderbauen der Pumpe, zum Zwecke der Reinigung, nicht mehr notwendig ist.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
Die Erfindung wird anhand eines Beispiels beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:

Fig. 1 eine Pumpe nach der vorliegenden Erfindung, in Seitenansicht und der Länge nach geschnitten dargestellt,
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linien 2-2 von Fig. 1, in dem die Schlitze in der Antriebswelle der Pumpe gut zu sehen sind, in Draufsicht, und
Fig. 3 einen vergrössert dargestellten Auschnitt aus der der Länge nach geschnittenen Seitenansicht nach Fig. 1, bei dem die Antriebswelle der Pumpe gegenüber der Darstellung nach Fig. 1 um 90° gedreht ist.

Die in Fig. 1 dargestellte Zentrifugalpumpe 10 wird in Anlagen zur hygienischen Herstellung von Nahrungsmitteln verwendet. Die Pumpe 10 besteht aus einem Gehäuse 12, das einen zentralen Einlass 14 und einen ausladenden Auslass 16 aufweist, der an der Schnecke 18 des Gehäuses 12 angeformt ist. Eine zurückliegende Platte 20 schliesst den rückwärtigen Teil des Gehäuses 12. Das Gehäuse 12 und die zurückliegende Platte 20 sind mit einem Adapterring 22 durch eine ringförmige Klammer 24 verbunden. Der Adapterring 22 ist an dem Gehäuse 25 eines Motors 26 befestigt.
Ein Stumpf der Antriebswelle 28 ist an der Motorwelle 30 durch einen Keil 32, der innerhalb einer Keilnut 34 in der Motorwelle 30 und innerhalb einer korrespondierenden Keilnut 36, die in die Innenfläche des Wellenstumpfes 28 eingeformt ist, befestigt. Eine Anzahl Schrauben 38 halten den Keil 32 in der in die Keilnut 34 eingeschobenen Lage.
Das vordere Ende des Wellenstumpfes 28 tritt durch eine Mittelbohrung 40 in der zurückliegenden Platte 20 hindurch. Das Schaufelrad 42 der Pumpe 10 wird an dem Wellenstumpf 28 durch eine Mutter 44 und eine Unterlegscheibe 46 gehalten. Ein stationär angeordneter keramischer Dichtungsring 48 ist in einer Senkbohrung 50 montiert, die in die rückwärtige Seite der Platte 20 eingebracht ist. Eine Dichtungsscheibe 52 ist zwischen dem Dichtungsring 48 und der Wandung der Senkbohrung 50 angeordnet. Der Dichtungsring 48 und die Dichtungsscheibe 52 werden in der Senkbohrung 50 durch eine Halteplatte 54 in der eingesetzten Stellung gehalten, die an der Rückseite der zurückgesetzten Platte 20 durch Schrauben 56 gesichert ist, von denen nur eine dargestellt ist.
Ein sich mitdrehender Dichtungsring 60 aus Kohlenstoff, der den Wellenstumpf 28 umgibt, ist hinter dem stationären Dichtungsring 48 angeordnet. Eine gewundene Feder 62 drückt den Dichtungsring 60 gegen den Dichtungsring 48, so dass die Berührungsfläche 64 zwischen dem Dichtungsring 60 und dem Dichtungsring 48 abgedichtet wird. Der Dichtungsring 60 ist mit einem sich radial nach innen erstreckenden Flanschteil 66 und mit einem sich nach aussen erstreckenden Flanschteil 68 versehen. Die innere zylindrische Fläche 70 des Flanschteiles 66 ist in abdichtender Anlage an der Oberfläche des Wellenstumpfes 28. Ein O-Ring 72 ist hinter dem Flanschteil 66 zwischen dem Dichtungsring 60 und dem Wellenstumpf 28 eingesetzt. Die gewundene Feder 62 ist an dem einen Ende mit einem abgebogenen Teilstück 74 versehen, das in einer Kerbe 76 eingesetzt ist, die in die Rückseite des äusseren Flanschteiles 68 des sich mitdrehenden Dichtungsringes 60 eingelassen ist. Das andere Ende der Feder 62 ist mit einem abgebogenen Teilstück 78 versehen, das in die Kerbe 80 in dem Wellenstumpf 28 hineinragt. Durch die beiden abgebogenen Teilstücke 78 und 80 der Feder 62 wird der Dichtungsring 60 durch den Wellenstumpf 28 zum Mitdrehen veranlasst.
Die Nabe 82 des Schaufelrades 42 weist einen sich nach rückwärts erstreckenden ringförmigen Teil 84 auf, der in die Bohrung 40 der zurückliegenden Platte 20 hineinragt. Der Abstand zwischen der Wandung der Bohrung 40 und der äusseren Umfangsfläche des an der Rückseite der Nabe 82 sich befindlichen ringförmigen Teiles 84, der kleine Abstand zwischen dem inneren, stationären Dichtungsring 48 und dem Wellenstumpf 28 und der Abstand vor dem Flanschteil 66 des sich mitdrehenden Dichtungsringes 60 unterhalb der abdichtenden Berührungsfläche 64 bilden eine Tasche 86 oder einen abgeschlossenen Raum mit nur einem Zugang in dem Material von aussen sich verfangen kann, wenn nicht genügend Flüssigkeit in diesen Bereich fliesst.
Gemäss der Erfindung sind nun Mittel vorgesehen, die innerhalb der Tasche 86 eine Turbulenz erzeugen und die in die Tasche 86 eingedrungenen Partikel wieder ausspülen, so dass die Pumpe sich selbst reinigen kann, wodurch die Notwendigkeit des Auseinanderbauens der Pumpe zum Zwecke der Reinigung vermieden wird.
Um in der Tasche 86 eine Turbulenz zu erzeugen und dadurch irgendwelche Partikel zu entfernen, die sich darinnen verfangen haben, sind ein paar diametral sich gegenüberliegende und axial erstreckende Schlitze 88 in der Antriebswelle 30 oder in dem Wellenstumpf 28 vorgesehen. Diese Schlitze 88 erstrecken sich von einer zurückliegenden Schulter 90 am Wellenstumpf 28 nach rückwärts bis zum Flanschteil 66 des sich mitdrehenden Dichtungsringes 60 richtungsmässig unterhalb der abdichtenden Berührungsfläche 64 zwischen dem Dichtungsring 60 und dem Dichtungsring 48. _-
Um die Tasche 86 ausspülen zu können, sind weiterhin eine Vielzahl von sich axial erstreckenden Bohrungen oder Öffnungen 96 in dem Bereich der Ummantelung 98 der Nabe 82 des Schaufelrades 42, in der die Flügel 100 befestigt sind, gerade innerhalb der inneren Kanten der Flügel 100 des Schaufelrade 42 vorgesehen. Die Öffnungen 96 sind vorzugsweise im gleichen Abstand und um den Umfang der Nabe 82 des Schaufelrades 42 verteilt. Beispielsweise können rund um den Umfang der Nabe 82 des Schaufelrades 42 fünf Öffnungen 96 verteilt sein. Auch die Flügel 100 des Schaufelrades 42 erstrecken sich in Richtung der Platte 20 an der hinteren Seite der Ummantelung 98 der Nabe 82 des Schaufelrades 42 als herausstehende Teile 102 der Flügel 100 des Schaufelrades 42 in die Tasche 86. Die Öffnungen 96 und die herausstehenden Teile 102 der Flügel 100 des Schaufelrades 42 bewirken zusammen einen zirkulierenden Fluss der Flüssigkeit durch die Tasche 86 und in Richtung der durch die Öffnungen 96 in Fig. 1 dargestellten Pfeile. Auf diese Weise wird die Tasche 86 wirkungsvoll gereinigt. Die hohe Geschwindigkeit des Flüssigkeitsstromes durch das restliche Gehäuse 12 reisst die Partikel aus dem Pumpengehäuse heraus und treibt sie durch den angrenzenden Auslass 16. Durch die Kombination von axialen Schlitzen 88 in dem Wellenstumpf 28 zusammen mit den Öffnungen 96 in der Ummantelung 98 der Nabe 82 des Schaufelrades 42 und die über die Ummantelung 98 hervorstehenden Teile 102 der Flügel 100, wird ein Selbreinigungssystem für die Pumpe 10 geschaffen.

Claims

1. Pumpe für Flüssigkeiten, mit einer Antriebswelle oder einem auf diese aufgesetzten Wellenstumpf, mit einer daran befestigten Nabe eines Schaufelrades und mit einem Gehäuse, das als Führungskanal für die zu pumpende Flüssigkeit dient und um die Antriebswelle oder den Wellenstumpf herum abgedichtet ist, wobei in einer Wandung des Gehäuses an der Abdichtungsstelle eine Tasche gebildet wird, dadurch gekennzeichnet,

- dass ein axialer Schlitz (88) in die Antriebswelle (30) oder in den auf diese aufgesetzten Wellenstumpf (28) eingebracht ist, der sich in die Tasche (86) erstreckt,

- dass die Nabe (82) des Schaufelrades (42) mit einer Ummantelung (98) versehen ist, in der eine Vielzahl von Flügeln (100) so befestigt sind, dass sie mit einem aus der Ummantelung (98) herausstehenden Teil (102) in Richtung der Tasche (86) ragen,

- und dass eine sich axial erstreckende Bohrung oder Öffnung (96) in der Ummantelung (98) vorhanden ist, die in die Tasche (86) mündet.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Schlitz (88) sich nach rückwärts bis zu einem Dichtungsring (60) erstreckt, der die Antriebswelle (30) oder den Wellenstumpf (28) umgibt und sich mit diesem dreht.

3. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl der axialen Schlitze (88) über den Umfang verteilt und voneinander beabstandet in die Antriebswelle (30) oder den Wellenstumpf (28) eingebracht sind.

4. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Bohrungen oder Öffnungen (96) über den Umfang der Ummantelung (98) der Nabe (82) verteilt und voneinander beabstandet sind.

5. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu spülende Tasche (86) in dem Gehäuse (12), in der durch den oder die Schlitze (88) Turbulenzen erzeugt werden, durch die Antriebswelle (30) oder den Wellenstumpf (28), den diese umgebenden sich mitdrehenden Dichtungsring (60, 64, 66), eine Senkbohrung (50) mit stationär in dieser angeordneten Dichtungsscheibe (52) und Dichtungsring (48), eine innere Wandung einer Bohrung (40) und einen Spalt zwischen einer rückwärtigen Platte (20) des Gehäuses (12) und der Rückseite der Ummantelung (98) der Nabe (82) gebildet wird.

6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Schlitze (98) sich bis hinter eine Berührungsfläche (64) zwischen dem Dichtungsring (48) und dem Dichtungsring (60) erstreckt/erstrecken.