EP2235376B1 - Vorrichtung zum pumpen von gashaltigen suspensionen, insbesondere faserstoffsuspensionen - Google Patents

Vorrichtung zum pumpen von gashaltigen suspensionen, insbesondere faserstoffsuspensionen Download PDF

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EP2235376B1
EP2235376B1 EP08866530.2A EP08866530A EP2235376B1 EP 2235376 B1 EP2235376 B1 EP 2235376B1 EP 08866530 A EP08866530 A EP 08866530A EP 2235376 B1 EP2235376 B1 EP 2235376B1
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pump
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    • F04D7/00—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04D7/02—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
    • F04D7/04—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being viscous or non-homogenous
    • F04D7/045—Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being viscous or non-homogenous with means for comminuting, mixing stirring or otherwise treating
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2261—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures
    • F04D29/2277—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures for increasing NPSH or dealing with liquids near boiling-point
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F04D29/22—Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2261—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures
    • F04D29/2288—Rotors specially for centrifugal pumps with special measures for comminuting, mixing or separating

Definitions

  • the invention relates to a device for pumping gaseous suspensions, in particular pulp suspensions, with a fluidizing rotor with one or more blades and a pump impeller and a discharge nozzle, wherein the fluidizing rotor is arranged in the suction nozzle of the pump and having a hub, wherein the fluidizing rotor at the inlet end in the center is free and the wings act freely without stiffening or connection with each other.
  • Such a device is from the U.S. 4,637,779 known.
  • the US 5 039 320 and US Pat. No. 5,615,997 show fluidizing rotors in which at the outer end for stiffening between the wings a connection is created, which further comprise a bearing bushing. Here, the cross-section is greatly restricted and leads through the fibers very easily to blockages.
  • the US 5 087 171 shows an apparatus with attached rotors that do not reach into the suction nozzle, the hub extends to the end of the suction nozzle. As a result, gas can neither be removed nor extracted from the pump without additional equipment.
  • the present invention seeks to remedy the above disadvantages and thus to save an additional unit while maintaining the stability of the fluidizing rotor.
  • An advantageous development of the invention is characterized in that the fluidization rotor protrudes beyond the suction port of the pump. As a result, the suspension to be pumped can be more easily fed to the suction nozzle.
  • a favorable embodiment of the invention is characterized in that the fluidizing rotor has wide wings, whereby an overlap of Saugstutzenqueritess of more than 40%, advantageously more than 60% is achieved.
  • the fluidization rotor has four wings. Thus, a good power distribution can be achieved.
  • the invention also relates to a rotor as defined in claim 6. Due to the feature that the surface of the vanes at the entrance end is arranged substantially perpendicular to the axis, the entry losses can be greatly reduced.
  • the fluidization rotor has four wings.
  • a good power distribution can be achieved.
  • Fig. 1 shows a pump 1 with fluidizing rotor 2, which has a hub 3.
  • the surfaces of the wings 5 are arranged perpendicular to the axis of the fluidizing rotor 2.
  • the fluidizing rotor 2 is arranged in the suction port 6 of the pump 1, wherein the fluidized suspension, in particular pulp suspension, is conveyed by the impeller to the discharge port 7.
  • the fluidizing rotor 2 extends beyond the suction nozzle 6, for example, into the container from which the suspension is pumped out to be and thereby enables the suspension easier the suction nozzle 6 can be supplied.
  • the hub 3 of the fluidizing rotor 2 is fastened to the pump shaft 9 by means of a screw 8.
  • Fig. 2 shows a Fluidleitersrotor 2 of the invention a pump 1.
  • the Fluidmaschinesrotor 2 is free at the inlet end 4 in the center and the wings 5 freely act without stiffening or connection with each other.
  • This free end has a free length F l , which extends from the end to the hub 3.
  • the ratio of the free length of the fluidizing rotor Fl to the fluidizing rotor diameter Dr is between 0% and 75%, advantageously about 40%.
  • This configuration results in a fluidization rotor 2, which is very stable and can be used for virtually all applications.
  • Fig. 3 is a fluidizing rotor 2 according to the invention shown, in which very well the four wings 5 can be seen, which then converge in the hub 3 in the center and further promote the suspension, in particular pulp suspension in the discharge nozzle of the pump.
  • the wings 5 also have a strength that ensures the necessary stability.
  • the chosen design ensures, above all, that with gaseous suspensions, in particular gaseous fibrous suspensions, the gas is separated from the suspension at the wings and removed, so that a complex and cost-intensive vacuum pump can be dispensed with.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Pumpen von gashaltigen Suspensionen, insbesondere Faserstoffsuspensionen, mit einem Fluidisierungsrotor mit einem oder mehreren Flügeln und einem Pumpenlaufrad und einem Druckstutzen, wobei der Fluidisierungsrotor im Saugstutzen der Pumpe angeordnet ist und eine Nabe aufweist, wobei der Fluidisierungsrotor am Eintrittsende im Zentrum frei ist und die Flügel frei ohne Versteifung oder Verbindung untereinander wirken.
  • Eine solche Vorrichtung ist aus der US 4 637 779 bekannt.
  • Zum Pumpen von gashaltigen Suspensionen sind bereits eine Reihe von Vorschlägen bekannt. So zeigt die US 4 971 519 (Timperi) eine Pumpe mit einem vorgesetzten Fluidisierungsrotor, wobei hier die Suspension derart fluidisiert wird, dass im Wesentlichen verhindert wird, dass Gas zur Saugöffnung der Pumpe gelangt. Weiters sind Ausführungen gemäß der EP 0474 476 oder EP 0474 478 bekannt, bei denen hinter dem Pumpenlaufrad ein Laufrad einer Vakuumpumpe angeordnet ist, um das Gas abzusaugen. Bei all diesen Varianten, wie auch bei der EP 1 147 316 wird durch die Rotation im Zentrum des Rotors eine Zone erzeugt, in der sich das Gas abscheidet. Das abzuscheidende Gas ist im allgemeinen Luft, kann aber bei speziellen Anwendungen auch ein anderes Gas sein. Alle Ausführungen haben den Nachteil, dass zum Abführen des Gases eine zusätzliche Einrichtung entweder direkt in der Pumpe oder getrennt davon, benötigt wird. Weiters zeigt die DE 699 24 021 T2 einen Fluidisierungsrotor, der im Zentrum frei ist, d.h. keine zentrale Welle besitzt. Auch die WO2000/34663 zeigt eine Zentrifugalpumpe. Hier sind zusätzliche Flügel an zumindest einigen der Laufradflügel angeordnet. Es ist jedoch kein separater Fluidisierungsrotor vorgesehen.
  • Die US 5 039 320 und US 5 615 997 zeigen Fluidisierungsrotoren, bei denen am äußeren Ende zur Versteifung zwischen den Flügeln eine Verbindung geschaffen wird, die des Weiteren eine Lagerbuchse aufweisen. Hier wird der Querschnitt stark eingeengt und führt durch die Fasern sehr leicht zu Verstopfungen. Die US 5 087 171 zeigt einen Apparat mit aufgesetzten Rotoren, die nicht in den Saugstutzen reichen, wobei die Nabe bis an das Ende des Saugstutzens reicht. Dadurch kann weder Gas abgeführt noch ohne zusätzliche Einrichtungen aus der Pumpe abgesaugt werden.
  • Die vorliegende Erfindung will obige Nachteile beheben und somit ein Zusatzaggregat einsparen bei gleichzeitiger Stabilität des Fluidisierungsrotors.
  • Die Erfindung ist daher dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der freien Länge Fl (=Länge ohne Nabe) des Fluidisierungsrotors zum Fluidisierungsrotordurchmesser Dr zwischen 0% und 75%, vorteilhafterweise etwa zwischen 10% und 20% beträgt und die Oberfläche der Flügel am Eintrittsende im Wesentlichen senkrecht zur Achse angeordnet ist.
  • Dadurch wird eine gute Stabilität bei gleichzeitigem guten Wirkungsgrad erreicht, wobei die Oberfläche der Flügel am Eintrittsende nahezu senkrecht zur Achse angeordnet ist. So können die Eintrittsverluste stark reduziert werden.Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidisierungsrotor über den Saugstutzen der Pumpe hinausragt. Dadurch kann die zu pumpende Suspension leichter dem Saugstutzen zugeführt werden.
  • Eine günstige Ausgestaltung der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidisierungsrotor breite Flügel aufweist, wodurch eine Überdeckung des Saugstutzenquerschnitts von mehr als 40%, vorteilhaft mehr als 60% erreicht wird. Vorteilhaft hat sich erwiesen, dass der Fluidisierungsrotor vier Flügel aufweist. Damit kann eine gute Kraftverteilung erreicht werden.
  • Die Erfindung betrifft auch einen Rotor wie er im Anspruch 6 definiert ist. Durch das Merkmal, dass die Oberfläche der Flügel am Eintrittsende im Wesentlichen senkrecht zur Achse angeordnet ist, können die Eintrittsverluste stark reduziert werden.
  • Vorteilhaft hat sich erwiesen, dass der Fluidisierungsrotor vier Flügel aufweist. Damit kann eine gute Kraftverteilung erreicht werden.
  • Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielhaft beschrieben, wobei
    • Fig. 1 eine 3D Ansicht eines erfindungsgemäßen Fluidisierungsrotors und Pumpenlaufrades
    • Fig. 2 eine Ansicht einer Vorrichtung gemäß der Erfindung,
    • Fig. 3 eine Draufsicht auf den Fluidisierungsrotor darstellt.
  • Fig. 1 zeigt eine Pumpe 1 mit Fluidisierungsrotor 2, der eine Nabe 3 aufweist. Am Eintrittsende 4 sind die Oberflächen der Flügel 5 senkrecht zur Achse des Fluidisierungsrotors 2 angeordnet. Dadurch werden die hydraulischen Eintrittsverluste minimiert, wodurch sich der Wirkungsgrad der Pumpe erhöht. Der Fluidisierungsrotor 2 ist im Saugstutzen 6 der Pumpe 1 angeordnet, wobei die fluidisierte Suspension, insbesondere Faserstoffsuspension, durch das Laufrad zum Druckstutzen 7 gefördert wird. Der Fluidisierungsrotor 2 reicht dabei über den Saugstutzen 6 hinaus z.B. in den Behälter, aus dem die Suspension abgepumpt werden soll und ermöglicht dadurch, dass die Suspension leichter dem Saugstutzen 6 zugeführt werden kann. Die Nabe 3 des Fluidisierungsrotors 2 ist mittels einer Schraube 8 an der Pumpenwelle 9 befestigt.
  • Fig. 2 zeigt einen erfindungsgemäßen Fluidisierungsrotor 2 einer Pumpe 1. Hier ist besonders gut erkennbar, dass der Fluidisierungsrotor 2 am Eintrittsende 4 im Zentrum frei ist und die Flügel 5 frei ohne Versteifung oder Verbindung untereinander wirken. Dieses freie Ende weist eine freie Länge Fl auf, die vom Ende bis zur Nabe 3 reicht. Es hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn das Verhältnis der freien Länge des Fluidisierungsrotors Fl zum Fluidisierungsrotordurchmesser Dr zwischen 0% und 75%, vorteilhafterweise etwa 40% beträgt. Durch diese Ausgestaltung ergibt sich ein Fluidisierungsrotor 2, der sehr stabil ist und für praktisch alle Einsatzfälle verwendet werden kann.
  • In Fig. 3 ist ein erfindungsgemäßer Fluidisierungsrotor 2 dargestellt, bei dem sehr gut die vier Flügel 5 erkennbar sind, die dann in der Nabe 3 im Zentrum zusammenlaufen und in weiterer Folge die Suspension, insbesondere Faserstoffsuspension in den Druckstutzen der Pumpe fördern. Die Flügel 5 weisen dabei auch eine Stärke auf, die die nötige Stabilität gewährleistet.
  • Durch die gewählte Ausführung wird vor allem gewährleistet, dass bei gashaltigen Suspensionen, insbesondere gashaltigen Faserstoffsuspensionen das Gas an den Flügeln aus der Suspension abgeschieden und abgeführt wird, wodurch eine aufwändige und kostenintensive Vakuumpumpe entfallen kann.
  • Die Erfindung ist nicht durch die Beispiele beschränkt. Es können innerhalb des Schutzbereiches der folgenden Ansprüche auch z.B. andere Abmessungen gewählt werden, die stark abhängig von der Größe und der Förderleistung der Pumpe sind. Wesentlich sind jedoch die grundsätzliche Ausbildung des Fluidisierungsrotors und die Anordnung im Pumpengehäuse/Saugstutzen, wodurch der Fluidisierungsrotor das abgeschiedene Gas aus der Pumpe hinauspresst und keine zusätzlichen Einrichtungen zu einer Vakuumerzeugung mehr nötig sind.

Claims (8)

  1. Vorrichtung zum Pumpen von gashaltigen Suspensionen, insbesondere Faserstoffsuspensionen, mit einem Fluidisierungsrotor (2) mit einem oder mehreren Flügeln (5) und einem Pumpenlaufrad und einem Druckstutzen (7), wobei der Fluidisierungsrotor (2) im Saugstutzen (6) der Pumpe (1) angeordnet ist und eine Nabe (3) aufweist, wobei der Fluidisierungsrotor (2) am Eintrittsende (4) im Zentrum frei ist und die Flügel (5) frei ohne Versteifung oder Verbindung untereinander wirken, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der freien Länge (Fl) des Fluidisierungsrotors (2) zum Fluidisierungsrotordurchmesser (Dr) zwischen 0% und 75% beträgt, wobei die freie Länge (Fl) des Fluidisierungsrotors (2) vom Eintrittsende (4) bis zur Nabe (3) reicht und wobei die Oberfläche der Flügel (5) am Eintrittsende (4) im Wesentlichen senkrecht zur Achse angeordnet ist.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der freien Länge (FI) des Fluidisierungsrotors (2) zum Fluidisierungsrotordurchmesser (Dr) zwischen 10% und 20% beträgt.
  3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidisierungsrotor (2) über den Saugstutzen (6) der Pumpe (1) hinausragt.
  4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidisierungsrotor (2) breite Flügel (5) aufweist, wodurch eine Überdeckung des Saugstutzenquerschnitts von mehr als 40%, vorteilhaft mehr als 60% erreicht wird.
  5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidisierungsrotor (2) vier Flügel (5) aufweist.
  6. Rotor für eine Pumpe zum Pumpen von gashaltigen Suspensionen, insbesondere Faserstoffsuspensionen, wobei der Fluidisierungsrotor (2) am Eintrittsende (4) im Zentrum frei ist und die Flügel (5) frei ohne Versteifung oder Verbindung untereinander wirken, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der freien Länge (FI) des Fluidisierungsrotors (2) zum Fluidisierungsrotordurchmesser (Dr) zwischen 0% und 75% beträgt, wobei die freie Länge (Fl) des Fluidisierungsrotors (2) vom Eintrittsende (4) bis zur Nabe (3) reicht und wobei die Oberfläche der Flügel (5) am Eintrittsende (4) im Wesentlichen senkrecht zur Achse angeordnet ist.
  7. Rotor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der freien Länge (Fl) des Fluidisierungsrotors (2) zum Fluidisierungsrotordurchmesser (Dr) zwischen 10% und 20% beträgt.
  8. Rotor nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fluidisierungsrotor (2) vier Flügel (5) aufweist.
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