SE527964C2 - Pump för att pumpa förorenad vätska inkluderande fast material - Google Patents

Description

527 964 Ett bättre sätt att lösa problemet med fast material som täpper till pumpen skulle vara att medge pumphjulet och pump- hjulssätet att vara rörliga i axiell riktning i förhållande till varandra, för att bilda en spalt. Men känd pumpar som innefattar detta särdrag använder nämnda spalt för andra syf- ten. Vidare, tillåter de enbart en liten spalt mellan pumphju- let och pumphjulssâtet. I EP 1,247,990 visas en pump, vilkens pumphjul är rörligt i axiell riktning i förhållande till pump- hjulssâtet utmed drivaxelns längsgående riktning. Men rörlig- heten är starkt begränsad och syftet som löses är enbart att tillåta driftstart i ett torrt tillstànd, exempelvis att det inte finns någon vätska i pumpen. GB 751,908 visar en pump med en manuellt styrbar rörlighet av pumphjulet i förhållande till pumphjulssåtet. Syftet med denna konstruktion är att medge en reglering av pumpens effektivitet. US 6,S5l,058 visar en pump med ett pumphjul som är rörligt i axiell riktning i förhållan- de till drivaxeln. Syftet hos den visade konstruktionen är att undvika att pumphjulets skovlar skadas om fast material kommer in i pumpen.

Närmare bestämt, ingen av de ovannämnda, eller andra, dokument uppvisar en lösning, eller ett syfte, som är använd- bart för att låta stora stycken av fast material passera. Även om små stycken av fast material kan passera genom spalten som är bildad mellan pumphjulets undre kant och pumphjulssàtet, är det mer sannolikt att stora stycken av fast material kommer att fastna i den bildade smala spalten. I värsta fall kan pumphjulet fastna helt och hållet och således allvarligt skada pumpen. Ett dylikt oavsiktligt driftsstopp är kostsamt, till följd av dyrt, besvärligt, och oplanerat underhällsarbete. Det är till och med bättre om det fasta materialet blockerar pum- pens inlopp än att det fasta materialet kläms mellan pumphju- lets skovel och pumphjulssätet. Om inloppet blockeras är den enda effekten att mindre vätska kommer att pumpas igenom pum- pen, men om pumphjulet kläms fast kan pumpen skadas.

Ett nära relaterat patent, EP l,357,294 utfärdat till sökanden, visar en pump som är exponerad för fast material inkluderat i osållat avloppsvatten. Pumpen har ett spår i pumphjulssätets övre yta för transport av hela det förorenande 527 964 föremålet mot pumphusets periferi. Hursomhelst, är det nog- grant beskrivet att pumphjulet inte skall röra sig i förhåll- ande till pumphjulssâtet, till följd av syftet att skrapa bort fast material från skoveln mot spårets kant.

Vidare, används drânkbara pumpar för att pumpa vätska från bassänger som är svåra att få tillgång till för underhåll och pumparna är ofta i drift under långa tidsperioder, inte sällan upp till 12 timmar per dag eller mer. Därför är det ytterst önskvärt att tillhandahålla en pump med lång livs- längd.

Sammanfattning av uppfinningen Den föreliggande uppfinningen siktar på att undanröja ovannâmda nackdelar hos tidigare kända pumpar och att till- handahålla en förbättrad pump. Ett primärt syfte med den före- liggande uppfinningen är att tillhandahålla en förbättrad pump av den inledningsvis definierade typen, vilken på ett pålit- ligt sätt tillåter stora, fasta material att passera genom pumpen, utan att behöva skära upp det fasta materialet i P mindre bitar. Det âr ett annat syfte med den föreliggande upp- finningen att tillhandahålla en pump med avseende på reducerad friktion mellan pumphjulet och drivaxeln i axiell riktning, för att få en bättre rörlighet av pumphjulet. Det är ytterli- gare ett annat syfte med den föreliggande uppfinningen att tillhandahálla en pump med en förbättrad livslängd, tack vare en reducerad friktion i gränssnittet mellan pumphjulet och drivaxeln, och därmed en pålitligare styrning av pumphjulet under rörelse.

Enligt uppfinningen uppnås åtminstone det primära syftet medelst den inledningsvis definierade pumpen med sârdragen definierade i det oberoende kravet. Föredragna utföranden av den föreliggande uppfinningen år vidare definierade i de bero- ende kraven.

Enligt den föreliggande uppfinningen, tillhandahålls en pump av inledningsvis definierad typ vilken år kânnetecknad av att pumphjulssâtet uppvisar åtminstone ett spår vid densammas övre yta. 527 964 Således, är den föreliggande uppfinningen baserad på insikten av viken att en rörlighet av pumphjulet i axiell riktning ett avstånd som är för litet i relation till storle- ken pà det fasta materialet medför andra och till och med värre problem än att förhindra att vätskan pumpas. Närmare bestämt, det är viktigt att obestridligt ta bort fast material från spalten mellan pumphjulets skovel och pumphjulssâtet.

I ett föredraget utförande av den föreliggande uppfin~ ningen, sträcker sig spåret i en spiralform från en centralt belägen, öppen kanal i pumphjulssâtet till densammas periferi, utmed pumphjulets rotationsriktning. Detta betyder att om den ledande kanten hos pumphjulets skovel träffar en bit fast material, kommer det fasta materialet att tvingas utåt mot pumphjulssätet till följd av centrifugalkraften och att sko- velns ledande kant är böjd bakåt. Då det fasta materialet mäter spåret i pumphjulssätets övre yta kommer det att följa spárets form utåt och samtidigt lyfta pumphjulet från pump- hjulssâtet och således snabbt passera genom pumpen.

Enligt ett föredraget utförande, kan pumphjulet vara rörligt ett stort avstånd från pumphjulssätet, företrädesvis så mycket som diametern hos pumphjulssâtets öppna kanal. Dä är möjligheten att låta fast material passera genom pumpen avse- värt ökad.

Kortfattad beskrivning av ritningarna En mer fullständig förståelse av ovannämnda och andra särdrag och fördelar av den föreliggande uppfinningen kommer att framgå från den följande, detaljerade beskrivningen av föredragna utföranden i samband med de bifogade ritningarna, i vilka: Fig. 1 är en tvârsektionsvy av pumphjulet och pumphjulssätet, varvid pumphjulet är i en första, undre position, Fig. 2 är en tvârsektionsvy av pumphjulet och pumphjulssâtet, varvid pumphjulet är i en andra, övre position, Fig. 3 år en förstorad tvârsektionsvy av ett utförande av för- bandet mellan pumphjulet och drivaxeln, varvid pumphju- let är borttaget, 527 964 Fig. 4 är en tvärsektionsvy ovanifràn av förbandet i fig. 3, Fig. 5 är en perspektivvy underifrån av pumphjulet, Fig. 6 är en perspektivvy ovanifrån av pumphjulssätet, Fig. 7 är en tvärsektionsvy av pumphjulet och pumphjulssätet, med ett alternativt förband, och Fig. 8 är en tvärsektionsvy ovanifràn av förbandet enligt fig. 7.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföranden av uppfin- ningen Fig. 1 och 2 visar ett pumphjul 1 och ett pumphjulssäte 2, vanligtvis inhysta i ett pumphus hos en pump (inte visad).

De andra delarna av pumpen âr borttagna för tydlighets skull vid betraktande av figurerna. Uppfinningen hänför sig till pumpar i allmänhet, men i det föredragna utförandet utgörs pumpen av en drânkbar centrifugalpump.

I ett föredraget utförande av den föreliggande uppfin- ningen utgörs pumphjulssâtet 2 av en insats som är lösgörbart förbunden med pumphuset genom att vara beläget i ett säte i pumphuset på ett sådant sätt att insatsen inte kan rotera relativt pumphuset. Pumphjulet 1 âr upphängt i en drivaxel 3 som sträcker sig ovanifràn, och som är roterbar i pumphuset.

Den första, övre änden (inte visad) av drivaxeln 3 är förbun- den med pumpens motor. Den andra, undre änden av drivaxeln 3 är förbunden med pumphjulet 1 med hjälp av ett förband pä ett sådant sätt att pumphjulet 1 är rörligt i axiell riktning utmed drivaxeln 3, men roterar samfällt med drivaxeln 3. Före- trädesvis är drivaxeln 3 införd i ett centralt beläget nav 4 hos pumphjulet 1.

Hänvisning är nu även gjord till fig. 5 och 6. Pumphju- let 1 innefattar åtminstone en skovel 5 som sträcker sig från navet 4 mot pumphjulets 1 periferi, företrädesvis i en spiral- form.

Pumphjulets 1 rotationsriktning är medurs i det visade utförandet, och skovlarna 5 sträcker sig i motsatt riktning, dvs. motors. I det visade utförandet har pumphjulet 1 två skovlar 5, vardera med en utsträckning som löper ungefär 270° runt navet 4, men det skall påpekas att antalet skovlar S och 527 964 längden på skovlarna 5 kan variera mycket, för att passa olika vätskor och applikationer. Exempelvis, kan varje skovel sträcka sig i en rak linje radiellt utåt från navet. Vardera skoveln 5 innefattar en ledande kant 6 och en undre kant eller spetsyta 7. Den ledande kanten 6 är belägen direkt ovanför en centralt belägen öppen kanal 8 hos pumphjulssätet 2 och sko- velns 5 undre kant 7 är belägen ovanför en övre yta 9 hos pumphjulssätet 2.

I pumphjulssätets 2 övre yta 9 och angränsande till pumphjulssätets 2 öppna kanal 8, är anordnat åtminstone ett spår eller släppningsspår 10. Spåret 10 sträcker sig från pumphjulssätets 2 öppna kanal 8 mot densammas periferi. Före- trädesvis i en spiralform som sveper utåt i pumphjulets 1 rotationsriktning, dvs. i motsatt riktning till den hos skov- larna 5. Antalet spår 10 och deras form och orientering kan variera stort för att passa olika vätskor och applikationer.

Funktionen hos spåret 10 år att styra det fasta materialet utåt mot pumphusets periferi. Då det fasta materialet passerar genom pumpen, kommer en del att fastna under pumphjulets 1 skovel 5 och sänka pumphjulets rotatíonshastighet och till och med_stoppa densamma. Men spåretfilfi bidrar till att hålla skov- larna 5 rena, genom att skrapa av det fasta materialet vardera gång skoveln 5 passerar densamma. Om det fasta materialet är för stort att passa i spåret 10, mellan pumphjulet 1 och pump- hjulssâtet 2, kommer pumphjulet 1 att röra sig uppåt bort från pumphjulssâtet 2 med hjälp av det fasta materialet och därige- nom tillåta det fasta materialet att passera genom pumpen.

Formen på skovelns 5 undre kant 7 motsvarar i axiell riktning, formen hos pumphjulssâtets 2 övre yta 9. Det axiella avståndet mellan den undre kanten 7 och den övre ytan 9 bör vara mindre än 1 mm då pumphjulet 1 är i den första, undre positionen visad i fig. 1. Företrädesvis är nämnda avstånd mindre än 0,7 mm och allra helst mindre än 0,5 mm. Samtidigt skall nämnda avstånd vara mer än 0,1 mm och företrädesvis mer än 0,3 mm. Om pumphjulet 1 och pumphjulssâtet 2 är för nära varandra verkar en friktionskraft eller en bromskraft på pump- hjulets 1 skovlar 5. 527 964 För att säkerställa att den öppna kanalen 8 inte blir tilltâppt, är pumphjulssätet 2 företrädesvis försedd med medel för att styra det fasta materialet mot spåret 10. Styrmedlet innefattar åtminstone en styrtapp ll som sträcker sig från pumphjulssätets 2 övre yta 9, närmare bestämt från den del av den övre ytan 9 som är vänd mot den öppna kanalen 8. Styrtapp- en 11 sträcker sig i allmänhet i radiell riktning hos pump- hjulssätet 2 och är belägen under pumphjulet 1 och uppvisar en övre kant 12, som sträcker sig från en position angränsande till den innersta delen av pumphjulets 1 skovel 5 till pump- hjulssätets 2 övre yta 9. Närmare bestämt, är den innersta delen av styrtappens 11 övre kant 12 belägen ungefär på samma radiella avstånd från pumphjulets 1 centrum som den innersta delen av pumphjulets 1 skovel 5. Företrådesvis ändar styrtapp- ens 11 övre kant 12 gränsande till nämnda spårs 10 "inlopp".

Det axiella avståndet mellan styrtappens 11 övre kant 12 och då pumphju- let är i den första, undre positionen. Vidare, motsvarar styr- skovelns 5 ledande kant 6 bör vara mindre än 1 mm, tappens 11 övre kant 12 och är belägen gränsande till den ledande kanten 6 hos pumphjulets 1 skovel 5.

Den axiella rörligheten mellan pumphjulet 1 och pump- hjulssàtet 2 skall vara varje lämplig längd beroende på appli- kationen, dvs. från 0 mm och uppåt. Företrädesvis skall nämnda rörlighet vara åtminstone 15 mm, mer företrädesvis åtminstone 40 mm och allra helst åtminstone så mycket som den öppna kana- lens 8 diameter. I det visade utförandet är den öppna kanalens B diameter 150 mm. Vidare, kan den axiella rörligheten erhål- las på ett antal sätt men i det föredragna utförandet av den föreliggande uppfinningen är pumphjulet 1 rörligt utmed den axiella riktningen av drivaxeln 3.

Hänvisning är nu gjord till fig. 3 och 4. I fig. 3 visas ett förband hos pumpen som medger axiell rörlighet av pumphju- let 1 i förhållande till drivaxeln 3, samtidigt som drivaxeln 3 överför en vridande rörelse till pumphjulet 1. Förbandet innefattar en sockel 13 anordnad i pumphjulets 1 centrala nav 4 och förbundet med pumphjulet 1 medelst bultar (inte visade), eller liknande. Alternativt kan sockeln 13 vara integrerad med pumphjulet 1. Sockeln 13 uppvisar en hålighet 14 i en central 527 964 del därav, vilken hålighet 14 inhyser den andra, undre änden av drivaxeln 3. I det föredragna utförandet av den förelig- gande uppfinningen âr drivaxeln 3 försedd med en hylsa 15 vid den andra, undre änden därav, varvid hylsan 15 är förbunden med drivaxeln 3 medelst en bult 16 och/eller kil och spår, eller liknande. Alternativt kan hylsan 15 vara integrerad med drivaxeln 3.

Hylsan 15 har en första, övre del med en första ytter- diameter, vilken i huvudsak är lika med innerdiametern hos en fläns 17 hos sockeln 13. Vidare, har hylsan 15 en andra, undre del med en diameter som år större än nämnda första diameter hos hylsan 15. Diametern hos den andra delen av hylsan 15 är i huvudsak lika med innerdiametern hos håligheten 14. Till följd av dessa dimensionella förhållanden är pumphjulet 1 upphängt i drivaxeln 3. Hàligheten 14 uppvisar en större utsträckning i axiell riktning ån hylsans 15 andra del, varvid sockeln 13 och pumphjulet 1 är rörliga ett avstånd i huvudsak lika med den skillnaden.

I ett första utförande av uppfinningen innefattar för- bandet átminstone ett diskret element 18 anordnat vid gräns- snittet mellan sockeln 13 eller pumphjulet 1 och hylsan 15 eller drivaxeln 3. Elementet 18 överför oeftergivligt en vrid- ande rörelse frän drivaxeln 3 till pumphjulet 1 och medger pumphjulet 1 att röra sig utmed drivaxeln 3. Sockeln 13 är försedd med en urtagning 19 för vardera element 18, urtagning 19 sträcker sig i drivaxelns 3 axiella riktning. I hylsan 15, motstàende till sockelns 13 urtagning 19, år bildat en samver- kande urtagning 20, vilken tillsammans med urtagningen 19 hos sockeln 13 inhyser nämnda element 18. I fig. 3 är det högra elementet 18 borttaget för att ge en generell vy av urtagning- arna 19, 20. I fig. 4 är de vänstra och högra elementen 18 borttagna. Företrádesvis används enbart två element 18 och dimensionerna pá elementen 18 bestäms av vridmomentet som överförs från drivaxeln 3 till pumphjulet 1. I det visade utförandet i fig. 1-4 utgörs det diskreta elementet av en stav, företrädesvis en cirkulär stav, ur tillverkningssyn- punkt. 527 964 Det skall påpekas att i ett alternativt utförande kan det diskreta elementet 18 utgöras av ett antal kulor som föl- jer hylsans 15 urtagning 19 då pumphjulet 1 rör sig i axiell riktning. Närmare bestämt, har hylsans 15 urtagning 19 övre och undre hinder som förhindrar kulorna från att åka ut i hàligheten 14. Alternativt, kan det diskreta elementet 18 vara integrerat med hylsans 15 inre yta, dvs. kammar pä den inre ytan som sträcker sig in i urtagningarna 19 hos sockeln 13.

Den relativa rörligheten av pumphjulet 1 utmed drivaxeln 3 kan alternativt realiseras medelst ett splineförband mellan pumphjulet 1 och drivaxeln 3, visat i fig. 7 och 8. En fördel att använda ett splineförband år att förbandet kommer att innefatta färre element.

Pumphjulet 1 är i ett föredraget utförande av den före- liggande uppfinningen, fritt rörlig utmed drivaxeln 3 eftersom det inte finns några fjädrar eller liknande som hindrar rörel- sen. Närmare bestämt, varje kraft fràn ett fast material på pumphjulet 1 underifrån som övervinner det höga trycket pá ovansidan av pumphjulet 1 komer att klara av att höja pump- hjulet 1 från pumphjulssâtet 2. Då det fasta materialet är borttaget kommer pumphjulet 1 att automatiskt återgå till den undre positionen enligt fig. 1 eftersom trycket på ovansidan av pumphjulet 1 är högre än trycket på undersidan av pumphju- let 1.

Alternativt, kan pumphjulet 1 då pumpen skall startas, vara fjâderförspänd till den övre positionen enligt fig. 2 med hjälp av en fjäder. Inte förrän pumpen startas och vätska bör- jar flöda kommer pumphjulet 1 att röra sig mot pumphjulssâtet 2. Detta kommer att förhindra att pumphjulet skakar inuti pumphuset under transport. Dessutom, sänks startvridmomentet på pumphjulet 1 eftersom pumphjulet 1 och pumphjulssâtet 2 âr väl distanserade från varandra. j Om ett stort stycke fast material kommer in i pumphjule- sâtets 2 öppna kanal 8, är det för stort att komma in mellan pumphjulets 1 skovel 5 och pumphjulssâtets 2 övre yta 9. Men spåret 10 i samverkan med pumphjulets 1 skovel 5 griper tag om det fasta materialet och tvingar detsamma att "klättra" övre pumphjulssâtets 2 övre yta 9 utmed spåret 10. 527 964 Slutligen, skall påpekas att det mest föredragna antalet spår 10 är ett. Vidare, skall pumpen företrädesvis innefatta en styrtapp 11. Annars kommer den öppna kanalen 8 att vara för blockerad, vilket skulle påverka pumpens funktion negativt.

Tânkbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är inte begränsad enbart till utförandena beskrivna ovan och visade i ritningarna. Således, kan pumpen, eller närmare bestämt pumphjulssâtet, modifieras pá alla sätt inom ramen för de bifogade kraven.

Det skall påpekas att istället för att pumphjulet är rörligt utmed drivaxeln kan den axiella rörligheten erhållas på ett flertal sätt, exempelvis kan både drivaxeln och pump- hjulet vara rörliga bort från pumphjulssätet, eller så kan pumphjulssätet vara rörligt bort från pumphjulet, eller kan både pumphjulet och pumphjulsâtet vara rörliga bort från var- andra. Dessutom, kan enbart skovlarna vara rörliga i axiell riktning i förhållande till pumphjulets nav. Exempelvis, är vardera skovel individuellt rörlig och löper i ett spår på utsidan av navet, och därigenom är åtminstone en del av skov- eln rörlig i axiell riktning i förhållande till pumphjulssä- tet.

Claims (12)

10 15 20 25 30 35 527 964 ll Patentkrav

1. Pump för att pumpa förorenad vätska inkluderande fast mate- rial, innefattande ett pumphus försett med ett roterbart pump- hjul (1), som är upphängt i en drivaxel (3) och som har åtmin- stone en skovel (5), och ett pumphjulssâte (2), varvid åtmin- stone en del av pumphjulet (1) och pumphjulssâtet (2) är rör- liga i axiell riktning i förhållande till varandra, känneteck- nad av, att pumphjulssâtet (2) uppvisar åtminstone ett spår (10) i densammas övre yta (9).

2. Pump enligt krav 1, i vilken pumphjulet (1) är rörligt åtminstone 15 mm från pumphjulssätet (2).

3. Pump enligt krav 1 eller 2, i vilken pumphjulet (1) år rör- ligt åtminstone 40 mm från pumphjulssâtet (2).

4. Pump enligt något av kraven 1-3, i vilken spåret (10) sträcker sig från en centralt belägen öppen kanal (8) i pump- hjulssâtet (2) till densammas periferi.

5. Pump enligt något av kraven 1-4, i vilken spåret (10) sträcker sig i en spiralform, från den öppna kanalen (8) och utåt utmed pumphjulets (1) rotationsriktning.

6. Pump enligt något av de föregående kraven, i vilken pump- hjulets (1) skovel (5) sträcker sig i en spiralform i motsatt riktning till spårets (10) spiralform.

7. Pump enligt något av de föregående kraven, i vilken pump- hjulet (1) är fritt rörligt i axiell riktning i förhållande till drivaxeln (3).

8. Pump enligt något av de föregående kraven, i vilken pumpen innefattar åtminstone ett diskret element (18) anordnat vid ett gränssnitt mellan pumphjulet (1) och drivaxeln (3).

9. Pump enligt krav 8, i vilken pumphjulet (1) och drivaxeln (3) uppvisar urtagningar (19, 20) 1 motstående ytor vid nämnda 10 15 527 964 12 gränssnitt, vilka urtagningar (19, 20) gemensamt hYSer nämnda element (18).

10. Pump enligt krav 8 eller 9, i viken gränssnittet hyser åt- minstone tvà diskreta element (18), vilka är ekvidistant åt- skilda frán varandra utmed drivaxelns omkrets.

11. Pump enligt något av kraven 8~10, i vilken vartdera ele- ment (18) innefattar en stav som sträcker sig i drivaxelns (3) längsgående riktning.

12. Pump enligt något av de föregående kraven, i vilken en styrtapp (11) sträcker sig från pumphjulssâtet (2) mot pump- hjulets (1) centrum och âr belägen grânsande till nämnda spår (10).