SE531601C2 - Pump, krängningsskivpump och sönderdelningsarrangemang i pumpar - Google Patents

Description

20 25 30 35 53% B01 Ett problem som påträffas med propellerskärhjul som roterar kring ett stationärt skärhjulscentrum är tendensen hos fibröst material, såsom tyger och trasor, att trassla in sig kring hjulstrukturen, och därigenom hindrar vätskeflödet. En annan typ av pump som används i transport av vätska är en svallskiv- eller krängningsskivpump. US 5,125,809, US 5,454,699, DE l,090,966 visar typiska exempel på denna typ av pump. Kortfattat är krängningsskivan ett icke-roterande pumpelement som drivs i nutation via en excentrisk lagring till en roterande drívaxel. De distala och proximala sidorna hos krängnings- skivan tillhandahåller positiva deplacementytor som driver fram vätskan genom en delvis sfärisk hålighet som inhyser krängnings- skivan. Inlopp och utlopp är vanligtvis inriktade axiellt och tangentiellt i förhållande till den cirkulära håligheten, emellertid separerade medelst en avdelare som skjuter ut radiellt in i krängningsskivan, vilket förhindrar densamma att rotera.

Krängningsskivpumpen tillhandahåller fördelaktiga särdrag, såsom kontinuerligt flöde även vid ökande lyfthöjd. Dessutom, genom att undvika kavitation, kvarhåller en krängningsskivpump i huvudsak detsammas kapacitet för vätsketransport även vid förekomsten av gasvolymer i vätskan. I praktiken har emellertid krängningsskivpumpen än så länge funnit liten implementation som en dränkbar pump för dränering, avloppsvatten och liknande applikationer. En tänkbar orsak för detta är att fast material och fibrösa material i vätskan kan hindra nutationen och orsaka oönskade belastningar på drivnings- och lagerstrukturer.

Krängningsskivpumpen är inte enkelt försedd med till sönderdel- ningsarrangemang enligt tidigare teknik inkluderande roterande skär- hjul i koaxiell rotation med en drívaxel. Ett specifikt problem i en dylik kombination är den oundvikliga tätningen av en drivaxel som sträcker sig genom pumphusstrukturer till ett uppströms beläget skärhjul, resulterande i motsvarande ökning i produktionskostnader.

Sammanfattning av uppfinningen Den föreliggande uppfinningen siktar i allmänhet på att tillhanda- hålla en pump och sönderdelníngsarrangemang som är anpassat för 10 15 20 25 30 35 531 Biff transport av vätskor innefattande fast material såsom tyg, trasor av tyg och andra fibrösa material.

Ett syfte med den föreliggande uppfinningen år således att till- handahålla en pump som har ett sönderdelningsarrangemang som är mindre benäget att bli intrasslat av trasor och fibrösa material inne- fattade i en ohomogen vätska.

Ett annat syfte med den föreliggande uppfinningen är att till- handahålla ett skärhjul och en skärplatta i ett sönderdelningsarrange- mang som är anpassat att verka i en krängningsskivpump.

Ytterligare ett annat syfte med den föreliggande uppfinningen är att tillhandahålla en krängníngsskivpump som har förbättrad kapacitet för pumpníng av ohomogen vätska genom införlivandet av ett sönder- delningsarrangemang.

Ett eller flera av dessa syften uppnås medelst en pump och sönderdelningsarrangemang såsom definieras i de bifogade kraven.

I en första aspekt av den föreliggande uppfinningen visas en pump innefattande ett hus som har en hålighet däri, ett inlopp som leder till håligheten och ett utlopp som leder från håligheten, och i håligheten ett pumpelement som drivs av en drivaxel för pumpning av en vätska genom håligheten, varvid drivaxeln drivs för rotation kring en geornetrisk axel för drivaxeln. Ett sönderdelningsarrangemang inne- fattas i pumpen, och år anordnat uppströms hålighetsinloppet, varvid sönderdelningsarrangemanget innefattar ett skärhjul som har ett centrum, en centrumaxel och en periferi, ivilken åtminstone en skär- kant år anordnad angränsande skårhjulsperiferin, varvid nämnda sönderdelningsarrangemang vidare innefattar en skärplatta som har åtminstone en inloppsöppníng som kommunicerar med hålighetsin- loppet och har åtminstone en skärkant anordnad angränsande inlopps- öppningen, varvid skärhjulet sträcker sin centrumaxel genom skär- plattan för att vara operativt förbunden med drivaxeln. I nämnda sönderdelningsarrangemang och pump, är skärhjulet lagrat på drivaxeln med skärhjulets centrumaxel i icke-koaxiell orientering relativt drivaxelns geometriska axel, varvid drivaxeln vid rotation för- flyttar skårhjulet excentriskt med hänsyn till inloppsöppningen, varvid skärkanten som är bildad angränsande skärhjulets periferi i nämnda 10 15 20 25 30 531 E01 excentriska rörelse skär skärkanten som är bildad angränsande inloppsöppningen.

I ett föredraget utförande är skärhjulet lagrat på drivaxelns geometriska axel med skärhjulets centrumaxel bildande en spetsig vinkel relativt drivaxelns geometriska axel. Ett dylikt utförande inne- fattar företrädesvis att skärhjulet är lagrat till änden hos drivaxeln via en excentrisk bussning som är innefattad i ett delvis sfäriskt element, som i sin tur är lagrat för nutation i en delvis sfärisk hålighet i huset.

Skärhjulet är därefter typiskt monterat centralt på en distal ände av det delvis sfäriska elementet. För att kompensera för slitage är skärhjulet företrädesvis monterat för att vara justerbart utmed detsammas centrumaxel.

På en sida därav som är vänd mot skärplattan i skärhjuls- och skärplattsarrangemanget i pumpen, kan skärhjulet ha en generellt kon- kav tvärsnittsprofil angränsande skärhjulsperiferin, varvid skärplattan, på en sida därav som är vänd mot skärhjulet, har ett yttre konvext område angränsande inloppsöppningen genom skärplattan. Företrädes~ vis är det konvexa området en del av en sfär.

Vidare, i enlighet med den första aspekten av uppfinningen, har ett skärhjul för ett sönderdelningsarrangemang i en pump i huvudsak som förklarats ovan en periferi och en skärkant, i vilken skärkanten företrädesvis är kontinuerligt angränsande skärhjulets periferi, varvid skärkanten definierar en i allmänhet konkav profil i ett snitt genom en centrumaxel hos skärhjulet, varvid profilen innefattar ett område som gränsar till skärkanten i en lutande vinkel relativt centrumaxeln.

I ett utförande är skärhjulets skärkant anordnad på skärhjulets periferi, och är cirkulär i en planvy. I andra utföranden är skärhjulets skärkant anordnad på skärhjulets periferi, emellertid vågforrnad eller kuggforrnad, i en planvy.

Ytterligare i enlighet med den första aspekten av uppfinningen har en skärplatta för ett sönderdelningsarrangemang i en pump i huvudsak såsom förklaras ovan åtminstone en öppning för vätskeflöde och åtminstone en skärkant angränsande öppningen, i vilken öpp- ningen och den åtminstone ena skärkanten är bildade i ett yttre 10 15 20 25 30 531 ET! konvext område hos skärplattan. Det konvexa området är företrädesvis en del av en sfär.

I ett utförande är skärplattans skärkant anordnad på öppningens periferi, och är cirkulär i en planvy. I andra utföranden kan skärplat- tans skärkant vara anordnad på öppningsperiferin, emellertid våg- formad eller kuggformad, i en planvy.

I en kuggforrnad konfiguration för skärplattans skärkant, fort- sätter en radie hos det konvexa eller halvsfäriska området i huvudsak genom tänderna hos den kuggformade skârkanten.

I ytterligare ett annat utförande innefattar skärplattan flera skär- kanter bildade på periferierna hos flera diskreta inloppsöppningar vilka är anordnade på en cirkel radiellt utanför ett centralt hål genom skär- plattan, symmetriskt till drivaxelns geometriska axel hos en pump i vilken skärplattan är installerad.

Enligt en andra aspekt av den föreliggande uppfinningen inne- fattar en krängningsskivpump ett hus som har en halvsfärisk hålighet däri, ett inlopp som leder till häligheten och ett utlopp som leder från håligheten, och i håligheten en krångningsskiva som drivs av en driv- axel för pumpning av en vätska genom håligheten, och drivmedel för att driva drivaxeln i rotation kring en geometrisk axel för drivaxeln, i vilken ett sönderdelningsarrangemang är anordnat på krängningsskívpumpen uppströms håligheten. Sönderdelningsarrangemanget innefattar ett skärhjul som har ett centrum, en centrumaxel och en periferi, i vilken åtminstone en skärkant är anordnad angränsande skärhjulets periferi, och sönderdelningsarrangemanget innefattar vidare innefattar en skärplatta som har åtminstone en inloppsöppning som kommunicerar med hålighetens inlopp och som har åtminstone en skärkant anordnad angränsande inloppsöppningen, varvid skärhjulet sträcker sin centrum- axel genom skärplattan för att vara operativt förbunden med drivaxeln.

I nämnda sönderdelningsarrangemang och krängningsskivpump, är skärhjulet lagrat till drivaxeln med skärhjulets centrumaxel i icke- koaxiell orientering relativt drivaxelns geometriska axel, varvid drivaxeln vid rotation förflyttar skärhjulet excentriskt i förhållande till inlopps- öppningen, varvid skärkanten som är bildad angränsande skärhjulets l0 15 20 25 30 35 522% E01 periferi i nämnda excentriska rörelse skär skärkanten som är bildad angränsande inloppsöppningen.

I ett föredraget utförande är skärhjulet förbundet med en distal ände av ett nav i krängningsskivan, varvid navet i sin tur är lagrat på drivaxeln via en excentrisk bussning ínnefattad i navet, varigenom skär- hjulets centrumaxel är orienterad i en spetsig vinkel relativt drivaxelns geometriska axel. Nämnda spetsiga vinkel kan vara inom området 2- 10°, företrädesvis i området 2-6°, och mest företrädesvis 4° relativt drivaxelns geometriska axel. Det är på samma sätt föredraget att skärhjulet är justerbart monterat på krängningsskivnavet utmed det- sammas centrumaxel, för att kompensera för slitage.

Krängningsskivnavet och skärhjulet kan vara lagrade på en avsmalnande ände hos drivaxeln, via en bussning som exempelvis tar emot den avsmalnande axeländen i ett excentriskt häl genom buss- ningen, såsom under friktionsingrepp. Den excentriska bussningen fäster fördelaktigt ett lagerarrangemang icke-roterbart till drivaxeln.

Lagerarrangemanget kan exempelvis vara realiserat i form av ett vinkelkontaktkullager exempelvis.

Lagerarrangemanget kan vara beläget i ett separerbart kräng- ningsskivnav innefattande en proximal navdel förbindbar med en distal navdel. I detta utförande är en ringformad krängningsskiva klämd mellan navdelarna för att skjuta ut radiellt från en delvis sfärisk periferi hos krängningsskivnavet. Krängningsskivan består då fördelaktigt av tvä krängningsskivhalvor. De tvä krängningsskivhalvorna kan vara formade för att tillhandahålla, i klämd position i navet, ett fäste för ett ringformat tätningselement som skjuter ut något i radíell riktning från krängningsskivans periferi.

Ytterligare särdrag och fördelar kommer att presenteras i den följande detaljerade beskrivningen av uppfinningen och föredragna utföranden därav.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Uppfinningen är beskriven mer i detalj nedan, med hänvisning gjord till de bifogade ritningarna, i vilka utföranden av uppfinningen är illustrerade såsom exempel. I ritningarna, 10 l5 20 25 30 531 Bil/l Fig la-ld illustrerar schematiskt sönderdelningsarrangemanget i pumpar, innefattande ett skärhjul som är anordnat angränsande en inloppsöppning för vätska och i vilken skärhjulet är drivet för rotation i icke-koaxiellt förhållande till öppningen; Fig 2 är en sektionsvy schematiskt illustrerande ett skärhjul som är förbundet med en drivaxel hos en pump i spetsig vinkel via en excentrisk lagring, och som drivs i nutation kring en geometrisk axel för drivaxeln och i icke-koaxiellt förhållande till en inloppsöppning för vätska; Fig 3 är en motsvarande sektionsvy illustrerande ett nuterande skärhjul som är lagrat på en drivaxel via navet hos en krängningsskiva i en krängningsskivpump; Fig 4a visar i en perspektívvy en excentrisk bussning innefattacl i navet; Fig 4b visar den excentriska bussningen i en sektionsvy genom den- sammas centrumaxel; Fig 4c är en ändvy av den excentriska bussningen; Fig 5 visar i en perspektivvy en skärplatta innefattad i sönderdel- ningsarrangemanget; Fig 6 visar i perspektivvy, och i en större skala, ett skärhjul innefattat i skärarrangemanget, och Fig 7 illustrerar schematiskt i radiell och axiell vy rörelsen hos ett skärhjul som bringas i nutation.

Detalierad beskrivning av uppfinningen och föredragna utföranden I den följande beskrivningen hänvisar ”övre” och ”undre” till relativa positioner för element i ritningarna då dessa är orienterade för korrekt avläsning. Uttrycken ”uppströms” och ”nedströms” hänvisar till relativa positioner för element relaterade till vätskans flödesriktning.

Vidare, såsom används häri, förklarar uttrycken ”distal” och ”proxirnal” positionen för element i den längsgående riktningen genom en pump, betraktat från en övre ände mot en undre ände, såsom illustreras i ritningarna. Uttrycken ”nutation, nuterande” kommer från det 10 15 20 25 30 Eïïl BG? senlatinska ordet nutatio, som hänvisar till periodisk svängning eller oscillering i en geometrisk axel som roterar i en konformad bana.

En första aspekt av den föreliggande uppfinningen illustreras schematiskt i fig la till ld. Utelämnat från den schematiska återgiv- ningen i ñg la-ld är de typiska pumpkomponenterna som innefattar ett hus som har en hålighet däri, ett inlopp som leder till håligheten och ett utlopp som leder från håligheten, och i håligheten ett pumpelement som drivs av en drivaxel för rotation för pumpning av vätska genom hålig- heten. l alla ritningar är ett generellt skivformat och i huvudsak cirkulärt skärelement l icke-koaxiellt förbundet eller lagrat till en driv axel 2.

Skärhjulet 1 är anordnat angränsande en öppning 3 som är symmet- riskt anordnad i förhållande till drivaxeln, varvid skärhjulet drivs av drivaxeln för rotation i icke-koaxiellt förhållande till öppningen. Dia- metern hos skärhjulet 1 och öppningen 3 har ett inbördes förhållande så att skärhjulet, vid detsammas rörelse, öppnar och successivt stänger ett fönster 4 som kontinuerligt förskjuts i omkretsriktningen inuti öpp- ningens periferi 5. Fönstret 4, som har en form av en månskära i plan- vy, såsom illustreras i fig ld, förflyttas således i en cirkulär bana kon- centriskt kring drivaxelns geometriska axel A. Det roterande fönstret 4 skapar i ett vätskeflöde en virvelbildning F som säkerställer vätskeflödet genom fördelaktigt undvikande av blockering från fast material inne- fattat i flödet.

Således visar fig la i heldragna linjer skärhjulet 1 som är för- bundet excentriskt till änden av drivaxeln 2, ett skärhjulscentrum c och en skårhjulscentrumaxel C som är förskjutna från drivaxelns geomet- riska axel A och som roterar koncentriskt kring densamma. Den diametralt motstående positionen för skärhjulet visas med en punkt- streckad linje.

På motsvarande sätt visar fig lb i heldragna linjer skärhjulet l som är förbundet excentriskt till drivaxelns 2 ände, uppnått genom ett länksystem eller en avböjning 6 till drivaxeln, varvid skärhjulscent- rumet c och skärhjulscentrumaxeln C är förskjutna från drivaxelns geometriska axel A och roterar koncentriskt kring densamma. Återigen 10 15 20 25 30 35 531 SGF! visas den diametralt motstående positionen för skärhjulet med en punktstreckad linje.

Fig lc visar skärhjulet 1 som är förbundet excentriskt till driv- axelns 2 ände, varvid skärhjulets centrumaxel C bildar en spetsig vinkel d till drivaxelns geometriska axel A och roterar koncentriskt kring den- samma, via en konformad bana.

Såsom enkelt inses från det ovan och från fig la-ld, löper skär- hjulets centrumaxel C vinkelrätt mot skärhjulets 1 generella utbred- ning, och från detsammas geometriska centrum c. I vilket fall som helst, är det geometriska centrumet c och centrumaxeln C icke-koax- iella med drivaxelns geometriska axel A, vilket tillhandahåller skärhjulet en excentrisk lagring i förhållande till drivaxelns geometriska axel A. I varje position i detsammas excentriska rörelse, kommer skärhjulet enbart delvis att överlappa inloppsöppningen vid en position motstå- ende fönstret 4.

En realisation av det nya sönderdelningsarrangemanget kommer nu att förklaras med hänvisning till ñg 2. Sönderdelningsarrangemanget enligt fig 2 är anordnat uppströms ett pumpelement (som inte visas i ritningen och som kan innefatta varje lämplig typ av pumpelement) som är manövrerbar för vätsketransport via driven rotation av en drivaxel 2.

Ett skärhjul l är lagrat till drivaxelns 2 ände via en krängningslagring 7. Krängningslagringen 7 har en excenter 8 som är innefattad i ett nav hos ett delvis sfäriskt element 9. Det delvis sfäriska elementet 9 är inhyst in en delvis sfärisk hålighet 10 som är bildad i ett hus 11. En passage 12 är öppen genom huset för vätskeflöde till pumpelementet som är anordnat nedströms krängningslagret 7. Passagen 12 mynnar genom en husvägg 13, via en inloppsöppning 14 genom väggen.

Nämnda vägg kan företrädesvis vara inkluderad i en skärplatta 15 som är separat monterbar till huset. Anordnad uppströms öppningen 14, är skärhjulet l icke-roterbart förbundet med en undre eller distal ände 16 hos det delvis sfäriska elementet 9, och vid ett centrum av den distala änden av elementet 9. Centrumaxeln C hos skärhjulet 1 sträcker sig således igenom inloppsöppningen 14, vinkelrätt mot den distala änden hos det delvis sfäriska elementet 9. Vid rotation av drivaxeln 2, ges det delvis sfäriska elementet 9 och skärhjulet 1 en nuterande rörelse som resulterar från den excentriska lagringen till drivaxeln 2, via excentern 10 15 20 25 30 35 531 E01 10 8. Vid nutation, rör sig skärhjulets 1 centrum c i en cirkulär bana koncentrískt kring drivaxelns geometriska axel A, då centrumaxeln C följer en konisk bana kring drivaxelns geometriska axel, och i en spetsig vinkel <1 därtill. Med andra ord kränger skärhjulet l icke-roterande och icke-koaxiellt men i en cirkulär bana kring drivaxelns geometriska axel A, och kring inloppsöppningens 14 centrum som sammanfaller med drivaxelns geometriska axel.

Sönderdelningsarrangemanget enligt ñg 2 kan implementeras i olika typer av pumpar, såsom virvelhjulspumpar, centrifugalpurnpar, halvaxiella pumpar eller axiella pumpar, exempelvis. I vardera fall, kommer sönderdelningsarrangemanget att tillhandahålla en effektiv sönderdelningsfunktion och förbättrad drift, såsom kommer att förklaras vidare i beskrivningen.

I enlighet med en andra aspekt av den föreliggande uppfinningen, är ett sönderdelningsarrangemang i huvudsak som förklarats ovan implementerat i en krängningsskrivpump. Ett föredraget utförande av krängningsskivpumpen som har ett sönderdelningsarrangemang kommer nu att beskrivas med hänvisning till fig 3-6 i ritningarna.

I en husstruktur 11 hos en krängningsskivpump, är ett delvis sfä- riskt nav 17 lagrat på en drivaxel 2 via en excentrisk bussning 8 som är innefattad i navet 17. I det illustrerade utförandet, är bussningen 8 icke-roterbart förbunden till drivaxelns 2 ände via ett friktionsingrepp.

För detta syfte, se även fig 4a-4c, har bussningen ett avsmalnande hål som tar emot en avsmalnande drivaxelände. Drivaxeländen har ett gängat hål i vilket en bult 18 är mottagen och effektivt säkrar buss- ningen 8 till drivaxeln 2. Det längsgående centrumet hos hålet genom bussningen 8 är lutad i en spetsig vinkel d relativt bussningens längs- gående axel, vilket resulterar i den excentriska lagringen av navet 17 och ett skärhjul 1 till drivaxeln 2. I det illustrerade utförandet, är nämnda vinkel o. 4°. I andra utföranden kan andra vinklar vara tillämp- liga, såsom vinklar a inom området 2-6°, eller även inom området 2-lO°, om så krävs av andra konstruktionsparametrar och driftsförhållanden.

Dessutom innefattad i krängningsskivnavet är ett lagerarrange- mang 19. Den inre lagerbanan 19 är icke-roterbart säkrad till buss- ningen 8, således i drift samroterande med bussningen 8 och drivaxeln 10 15 20 25 30 35 531 HCP! ll 2. Närmare bestämt är den excentriska bussníngen 8 bildad i densam- mas ena ände med en radiell fläns 20 som bär upp motsvarande ände hos en inre lagerbana 21 hos lagret 19. Den motsatta änden av den inre lagerbanan 21 vilar mot en bricka 22 som är axiellt säkrad på drivaxeln medelst en låsring 23. Flänsen 20 och brickan 22 är båda bearbetade för att ha en icke-enhetlig tjocklek, och är vid montering orienterade så att deras motstående ytor löper inbördes parallellt och vinkelrätt till de längsgående axlarna hos den excentriska bussníngen 8. Eftersom den axíella längden för lagret 19 är större än den för bussníngen 8, skapas ett axiellt utrymme mellan brickan 22 och den angränsande änden hos bussníngen. Som ett resultat av att bussníngen 8 är slítsad axiellt från densammas avsmalnande hål till densammas yttre yta, såsom illustre- ras i fig 4a-4c, verkar den excentriska bussníngen 8 likt en klâmhylsa då den pressas av bulten 18 axíellt och under en något radiell expan- sion på den avsmalnande änden av drivaxeln 2. På motsvarande sätt, vilar den inre lagerbanan 21 axiellt mellan bussningens fläns och brickan, samtidigt som den är friktionsförbunden med drivaxeln som resultat av den kilande verkan som utövas av bussníngen 8.

En yttre lagerbana 24 hos lagret 19 är mottagen i och säkrad till navet 17. Närmare bestämt är den yttre lagerbanan inhyst i ett cylind- riskt säte som är bildat i en övre eller proximal del av ett separat nav 17, sammansatt av en proxímal del 17 ' och en undre eller distal del 17”.

Bultar 25 håller navdelarna till varandra i ett monterat tillstånd. En radiell skuldra 26 definierar det cylindriska sätet axiellt i den proximala riktningen, varvid skuldran bär upp den proximala änden av den yttre lagerbanan 24 lagerarrangemanget 19. Eftersom, i det illustrerade utförandet, lagerarrangemanget 19 är ett vinkelkontaktkullager, är både axiella och radiella krafter hanterade i lagerarrangernanget 19. En stödring 27 är positionerad mellan den yttre lagerbanan 24 och skuldran 26. En första ände av ett rörformigt tätningselement 28 tillverkat av ett flexibelt material klåms mellan stödringen 27 och skuldran 26. Den motsatta andra änden av tätníngen 28 är säkrad i huset ll. Tätningen 28 tillhandahåller kring drivaxeln 2 en bälglik, vätsketät inkapslíng av navet och lagerarrangemanget.

Från den sfäríska yttre periferin av lagret 17 skjuter en ring- formad krängningsskíva 29 ut radiellt in i en ringformad hålighet 30 10 15 20 25 30 35 534 501 12 som i sin tur skjuter ut radiellt in i husets ll konstruktion från den sfäriska inre periferin av en hålighet 31, varvid nämnda hålighet 31 inhyser det delvis sfäriska navet 17. Den ringformade skivan 29 består av två identiska skivhalvor, vardera bärande en cirkulär fläns 32 som reser sig från densammas inre periferi. Vid montering av navet 17 och krängningsskivan 29, är flänsarna 32 införbara i motsvarande cirkulära spår bildade i de mötande sidorna hos de proximala och distala delarna av navet. I deras mot varandra vända sidor, är skivhalvorna formade för att tillhandahålla i kombination ett säte för ett ringformat tätnings- element 33. Placerat i den ringformade skivan 29, skjuter tätningsele- mentet 33 ut något utanför krängningsskivans periferi, på detta sätt tillhandahållande en tätad separation av en övre pumpkammare 30' från en undre pumpkammare 30” i den ringforrniga håligheten 30.

Dessutom illustrerad i fig 3 är fjädrande beläggningar, fästa till de motsatta proximala och distala ringformiga sidorna av pumpkamrarna 30' och 30”, utåt divergerande i radiell riktning.

I likhet med kända krängningsskivpumpar kommer drivaxeln 2 vid rotation att ge den ringformade krängningsskivan 29 en nuterande rörelse i den ringformiga håligheten 30, som resultat av den excentriska lagringen av navet 17 till drivaxeln. Vätska som kommer in i håligheten 30 via ett inlopp 34 är på detta sätt církulerad kring navet, i de övre respektive undre pumpkamrarna 30' respektive 30”, för att tömmas ut via ett utlopp 35. Inloppet 34 och utloppet 35 är åtskilda medelst en avdelningsvägg 36 som skjuter ut radiellt in i ett spår bildat i den ringformade skivan 29, varvid avdelningsväggen förhindrar krängnings- skivan 29 och navet 17 från att rotera i håligheterna 30 och 31.

I enlighet med den föreliggande uppfinningen är inloppet 34 till pumpkamrarna 30' och 30” i flödeskommunikation med en inlopps- öppning som är belägen uppströms, och som är symmetriskt anordnad i förhållande till drivaxelns geometriska axel A. Flödeskommunikationen realiseras genom en passage 36 som är bildad i huset 1 1. I synnerhet har det uppströms inloppet åtminstone en central öppning 14, vilkets centrum är koaxiellt med drivaxelns geometriska axel A. Inloppsöpp- ningen 14 är bildad genom en separat skärplatta 15 som är lösgörbart monterad till huset ll. 10 15 20 25 30 35 531 ECVÉ 13 Vidare i enlighet med den föreliggande uppfinningen är ett skär- hjul l anordnat på den uppströms sidan av inloppsöppningen 14 genom skärplattan 15. Skärhjulet 1 innefattar en periferi 37 som definierar en i allmänhet skivformad kropp 38. I den sida av skärhjulet som är vänd mot skärplattan i ett monterat tillstånd, och i en skuren vy genom detsammas centrumaxel C, har skärhjulet 1 en i allmänhet konkav proñl radiellt innanför densammas periferi. Den konkava profilen inkluderar ett lutande område 37” som gränsar till periferin i en vinkel som är lutad mot centrumaxeln C. Det lutande området 37' kan vara plant som del av en konísk yta, eller bågformat som en del av en sfärisk yta. Den konkava profilen tillhandahåller väsentligen en spetsig vinkel ß vid en punkt av skärpunkten som löper angränsande till eller vid periferin, såsom bättre illustreras i ñg 6. På den motsatta sidan, kan skärhjulet 1 företrädesvis vara format att ha en konvex eller huvudsak- ligen mjuk, koppformad profil. I en planvy, har skärhjulet 1 företrädes- vis en cirkulär eller väsentligen cirkulär konfiguration.

Från den sida av skärhjulet 1 som är vänd mot skärplattan, reser sig en sockel 39 koncentriskt kring centrumaxeln C. Sockeln 39 går genom inloppsöppningen 14 för att komma i ingrepp med ett cylindriskt stöd 40 som skjuter ut centralt från den distala änden av den distala navdelen 17”. En låsbult 41 är i ingrepp med ett centralt hål i stödet 40, och medelst en justermutter 42 sammanför skärhjulet l och bulten, varvid låsbulten 41 är verksam för montering av skårhjulet till kräng- ningsskivnavet 17 medan den är axiellt justerbar utmed densammas centrumaxel C.

Från det ovan skall det inses att skärhjulet 1, vid drift av pumpen, bringas i nutation tillsammans med krängningsskivan och krängningsskivnavet kring en gemensam krängningspunkt WP belägen vid skärningen mellan drivaxels geometriska axel A och skärhjulets centrumaxel C. Under densammas nutation, utför skärhjulet l en skär- verkan i samverkan med skärplattan 15, såsom kommer att förklaras härefter.

I det följande görs hänvisning i synnerhet till fig 5 och 6. På den- sammas uppströms sida, vänd mot skärhjulet 1 i ett monterat tillstånd, är skärplattan 15 utformad med ett generellt konvext område 43 innehållande inloppsöppningen 14. Det konvexa området är företrädes- l0 15 20 25 30 35 53% E81 14 vis sfäriskt, eller närmare bestämt innefattande en del av en sfär koncentrisk kring inloppsöppníngen 14. Skärhjulet 1 har en diameter som är anpassad till en diameter hos inloppsöppningen 14. Diametern hos skärhjulet kan vara liknande eller något mindre än den största diametern hos inloppsöppningen 14. Som resultat av den excentriska lagringen av skärhjulet 1, kommer en större del av skärhjulets periferi 37 alltid att överlappa det konvexa eller sfäriska området 43 hos skär- plattan, medan resten av skärhjulets periferi och periferín hos inlopps- öppningen deñnierar tillsammans ett fönster 4 som har en generell form av månskära, som är kontinuerligt förskjuten i omkretsriktningen kring inloppsöppningen vid den nuterande rörelsen av skärhjulet 1.

Samverkande skärkanter är bildade på skärhjulet l respektive på skärplattan 15, vid platser som bringas i inbördes kontakt under nuta- tion av skärhjulet. Närmare bestämt är åtminstone en skärkant 44 bildad nära skärhjulets 1 periferi. På samma sätt är åtminstone en skärkant 45 bildad nära inloppsöppningens 14 periferi. En skärkant 44 är företrädesvis bildad att löpa kontinuerligt runt skärhjulets periferí, såsom illustreras i fig 5. På motsvarande sätt är en skärkant 45 för~ delaktigt bildad att löpa kontinuerligt kring periferín hos inloppsöpp- ningen 14.

Företrädesvis, såsom illustreras i fig 3, 5 och 6, löper en skärkant 46 kuggformat kring inloppsöppningens 14 periferi, varvid skärhjulet 1 har en cirkulär skärkant 44 som löper kontinuerligt kring skärhjulets periferi. Detta utförande tillhandahåller den extra fördelen, att skär- hjulet l alltid är periferiskt motsatt vid varje position under densammas nuterande rörelse, dvs. delvis motsatt av det konvexa skärplatteornrådet 43 som omger inloppsöppningen, och delvis motsatt tänderna 47 hos den kuggformade periferín hos inloppsöppningen 14.

Fig 7 illustrerar den excentriska rörelsen hos ett skärhjul 1 som bringas i nutation. Den undre delen av ritningen är en axiell vy eller en ändvy, från vilken konstruktionslinjerna sträcker sig till en radiell vy eller tvärsnittsvy i den övre delen av ritningen. Ett skärhjul 1, som har en perifer skärkant 44, visas i fyra nutationspositioner indikerade med referensnumren 44(l); 44(2), 44(3) respektive 44(4). Skärhjulets 1 geo- metriska centrum är på motsvarande sätt indikerat med c(l) till c(4).

Pílarna E indikerar den excentriska rörelsen hos skärhjulscentrumet c l0 15 20 25 30 35 EB? ECW 15 då skårhjulet 1 förflyttas kring drivaxelns geometriska axel A, skapande en skjuvning mellan skårkanterna 44 på skärhjulet respektive 45 på inloppsöppningens periferi. Förskjutningen av skärhjulets skårkant 44 då skärhjulets centrum exempelvis rör sig från c(3) till c(4), indikeras med hänvisningsnummer 44(3 till 4). Vid nutation, är ett roterande rnånskårformat fönster 4 öppet för vätskeflöde, såsom indikeras medelst det streckade området på den högra sidan av ritningen. Från den övre delen av ritningen framgår, att vid nutation roterar skärhjulets centrum c i ett radiellt plan R vinkelrätt till drivaxelns geometriska axel A, medan i ett axiellt plan svänger skärhjulets centrumaxel C inom sektorn på 2G.

Fördelar med och tänkbara modifikationer på de visade utförandena Alternativt kan en kuggformad skårkant vara bildad på skär- hjulets 1 periferi, varvid skärplattan har en cirkulär och kontinuerlig skärkant på inloppsöppníngens perifer. Detta utförande tillhandahåller i huvudsak samma fördelar som det tidigare. I båda utförandena skall radien hos det konvexa eller sfäriska området 43 på skärplattan före- trädesvis fortsätta hela vågen genom den radiella utsträckningen av tänderna som är bildade på öppningens periferi, eller överfört till skår- kantständerna som är bildade på skärhjulsperiferin, om så år lämpligt.

Ytterligare andra utföranden förutser att inloppsöppningen har en kontinuerlig skärkant bildad på en vågformad periferi, varvid skärhjulet 1 har en cirkulär skärkant, eller vice versa.

Det är vidare inte nödvändigt, emellertid föredraget, att skär- kanten hos skårhjulet l sammanfaller med densammas periferi. Det år heller inte nödvändigt att skärhjulet har ett bågformigt konkavt område på den sida som är vänd mot skärplattan. Istället kan skårkanten vara formad som en cylindrisk eller konisk kniv som skjuter ut mot skär- plattan från en i huvudsak plan yta hos skårhjulet, och om så år lämpligt på ett avstånd radiellt innanför skärhjulets periferi. Såsom används håri, skall konkav således förstås som innefatta både båg- formiga och vinklat konkava proñler.

Det är på samma sätt inte nödvändigt att skårkanten hos skär- hjulet l år kontinuerlig. I stället kan flera skärkanter vara bildade på 10 15 20 25 30 35 53% ÉÛ? 16 den sida av skärhjulet som är vänd mot skärplattan i ett monterat till- stånd. I ett dylikt fall kan exempelvis skärhjulets skärkanter vara anordnade likt ekrar på ett hjul, med en radiell riktningskomponent, fastän successivt svepta till en båge vilkens huvudsakliga eller enda riktningskomponent är i omkretsled nära skärhjulets periferi. Alter- nativt kan två eller flera skärkanter vara anordnade i koncentriskt förhållande i skärhjulets periferi. Fördelen med en dylik modífikation är en förbättrad fördelningseffekt i det konkava området 43 hos skär- plattan, då detta område är överlappat av skärhjulet vid nutation. På liknande sätt kan skärkanterna på skärplattan 15 sträcka sig in i det konkava området 43 för en fördelningseffekt i samverkan med åtmin- stone en skärkant bildad på skärhjulet l.

Ytterligare andra utföranden förutser att ett flertal diskreta inloppsöppningar är anordnade på en cirkel och i överlappande relation till skärhjulets periferi. Dylika inloppsöppningar kan exempelvis ha formen av segment av en cirkel, eller kan ha cirkulär form, och bildade med skärkanter på deras periferier. Liknande den enda inloppsöpp- ningen 14 hos tidigare utföranden, är ett centralt genomgående hål i detta fall anordnat för att tillåta passagen av stödet 39 och centrum- axeln C hos skärhjulet 1 genom skärplattan för anslutning till kräng- ningsskivnavet 17. Det är emellertid inte nödvändigt, för att dra fördel av den visade lösningen, att den enda inloppsöppningen 14 eller flertalet inloppsöppningar är placerade i perfekt symmetri med driv- axelns geometriska axel, även om en dylik konfiguration typiskt är före- dragen.

Istället för en excentrisk bussning 8 bildad som en konklämnings- hylsa, emellertid föredragen, kommer andra excentriska lagringar till avsmalnande och icke avsmalnande drivaxlar självklart att vara möjliga och inom räckhåll för fackmannen. På samma sätt, i stället för vinkel- kontaktkullagar, såsom illustreras i ñg 3, emellertid föredraget, kan andra lagerarrangemang tänkas, inkluderande exempelvis rullager eller glidlager.

Genom det nya sönderdelningsarrangemanget, kan de fördel- aktiga särdragen hos krängningsskivpumpar utnyttjas för implementa- tion i situationer där krängningsskivpumpar hittills för det mesta exkluderats. Dylika implementationer innefattar exempelvis dränering 17 av översvämmade områden, kommunalt och industriellt avloppsvatten, kloakvatten, etc. Det nya sönderdelningsarrangemanget inkluderande det nuterande skärhjulet tillhandahåller även, då det implementeras i varje tänkbar typ av pump, en förbättrad kapacitet genom den redu- cerade tendensen för trasor och andra ñbrösa material att trasslas in kring skärhjulet. Genom en excentrisk lagring av skärhjulet tillhan- dahålls en icke-statisk inloppsöppning för vätska, vilken kontinuerligt förflyttas i en cirkel för att undkomma igentäppning av fast material ínnefattat i vätskan.

Claims (24)

10 15 20 25 30 35 ïåïšlfš EÜ'| 18 Patentkrav

1. Pump innefattande ett hus (11) som har en hålighet däri, varvid ett inlopp leder till håligheten och ett utlopp leder från håligheten, och i håligheten ett pumpelement som drivs av en drivaxel (2) för pumpning av en vätska genom håligheten, varvid drivaxeln drivs för rotation kring en geometrisk axel (A) för drivaxeln, och vidare innefattande ett sönder- delningsarrangemang anordnat uppströms hålighetens inlopp, varvid sönderdelningsarrangemanget innefattar ett skärhjul (1) som har ett centrum (c), en centrumaxel (C) och en periferi (37), varvid åtminstone en skärkant är anordnad angränsande skärhjulsperiferin, varvid sönderdelningsarrangemanget vidare innefattar en skärplatta (15) som har åtminstone en inloppsöppning (14) som kommunicerar med hålig- hetens inlopp och som har åtminstone en skärkant anordnad angräns- ande inloppsöppningen, varvid skärhjulet sträcker sin centrumaxel (C) genom skärplattan (15) för att vara operativt förbunden med drivaxeln (2), kännetecknad av, att skärhjulet (1) är lagrat på drivaxeln (2) med skärhjulets centrumaxel (C) i icke-koaxiell orientering relativt drivaxelns geometriska axel (A), varvid drivaxeln vid rotation förflyttar skärhjulet excentriskt i förhållande till inloppsöppningen, varvid skärkanten som är bildad angränsande skärhjulets periferi i nämnda excentriska rörelse skär skärkanten som är bildad angränsande inloppsöppningen.

2. Pump enligt krav 1, kännetecknad av, att skärhjulet (1) är lagrat på drivaxelns geometriska axel (2) med centrumaxeln (C) hos skärhjulet bildande en spetsig vinkel (a) relativt drivaxelns geometriska axel (A).

3. Pump enligt krav 2, kännetecknad av, att skärhjulet (1) är lagrat till drivaxelns ände via en excentrisk bussning (8) innefattad i ett delvis sfäriskt element (9; 17) som är lagrat för nutation i en delvis sfärisk hålighet (10; 31) i huset (11).

4. Pump enligt något av kraven 1 till 3, kännetecknar! av, att skär- hjulet (1) är monterat justerbart utmed detsammas centrumaxel (C) och centralt på en distal ände av det delvis sfäriska elementet (9; 17). 10 15 20 25 30 35 531 Eüfi 19

5. Pump enligt krav 4, kännetecknad av, att skärhjulet (1), på den sida därav som är vänd mot skärplattan (15) i sönderdelningsarrange- manget, har en i allmänhet konkav tvärsnittsprofil angränsande skär- hjulsperiferin (37), och att skärplattan (15), på en sida därav som är vänd mot skärhjulet (1), har ett yttre konvext område (43) angränsande inloppsöppningen (14).

6. Pump enligt krav 5, kännetecknad av att det konvexa området (43) är en del av en sfär,

7. Skärhjul (1) för ett sönderdelningsarrangemang i en pump enligt något av kraven 1 till 6, varvid skärhjulet har en periferi (37) och en skärkant, kännetecknad av att skärkanten (44) är kontinuerlig an- gränsande skärhjulets periferi, varvid skärkanten definierar en i all- mänhet konkav profil i ett snitt genom en centrurnaxel (C) hos skär- hjulet, varvid profilen innefattar ett område (37) angränsande skär- kanten med en lutande vinkel (ß) relativt centrumaxeln (C).

8. Skärhjul enligt krav 7, kännetecknat_av, att skärhjulets skärkant (44) är i en planvy cirkulärt anordnad på skärhjulets periferi.

9. Skärhjul enligt krav 7, kännetecknaLav, att skärhjulets skärkant är i en planvy vågformat eller kuggformat anordnad på skärhjulets periferi.

10. Skärplatta (15) för ett sönderdelningsarrangemang i en pump enligt något av kraven 1 till 6, varvid skärplattan har åtminstone en öppning (14) för våtskeflöde och åtminstone en skärkant (45, 46) angränsande öppningen, kännetecknad av, att öppningen och den åtminstone ena skärkanten är bildade i ett yttre konvext område (43) hos skärplattan.

11. 1 1. Skärplatta enligt krav 10, kännetecknad av, att det konvexa området (43) är en del av en sfär.

12. Skärplatta enligt krav 10 eller 11, kännetecknad av, att skär- plattans skärkant är i en planvy cirkulärt anordnad på öppningens (14) periferi. 10 15 20 25 30 35 53% E01 20

13. Skärplatta enligt krav 10 eller 11, kännetecknad av, att skärplattans skärkant (46) är i en planvy vågformat, företrädesvis kuggformat, anordnad på öppningens (14) periferi.

14. Skärplatta enligt krav 13, kännetecknad av, att en radie hos det konvexa eller delvis sfäriska området (43) fortsätter i huvudsak genom tänderna (47) hos den kuggformade skärkanten.

15. Skårplatta enligt något av kraven 10-14, kännetecknad av, att skärplattan innefattar flera skärkanter bildade på periferierna hos flera diskreta inloppsöppníngar vilka är anordnade på en cirkel radiellt utanför ett centralt hål genom skårplattan, symmetriskt med drivaxelns geometriska axel (A).

16. Krängníngsskivpump innefattande ett hus (1 l) som har en delvis sfårisk hålighet (30) däri, ett inlopp (34) ledande till håligheten och ett utlopp (35) ledande från håligheten, och i håligheten en krängnings- skiva (29) som är rnanövrerbar medelst en drivaxel (2) för att pumpa en vätska genom håligheten, och drivmedel för att driva drivaxeln i rotation kring en geometrisk axel (A) för drivaxeln, i vilken ett sönderdelnings- arrangemang är anordnat på krångningsskivpumpen uppströms håligheten (30), varvid sönderdelningsarrangemanget innefattar ett skärhjul (1) som har ett centrum (c), en centrumaxel (C) och en periferi (37), åtminstone en skärkant anordnad angränsande skårhjulsperiferin, varvid sönderdelningsarrangemanget vidare innefattar en skårplatta (15) som har åtminstone en inloppsöppning (14) kommunicerande med hålighetens inlopp och som har åtminstone en skärkant anordnad angränsande inloppsöppningen, varvid skärhjulet sträcker sin centrum- axel (C) genom skärplattan (15) för att vara operativt förbunden med drivaxeln (2), kännetecknad av, att skårhjulet (1) år lagrat på drivaxeln (2) med skärhjulets centrumaxel (C) i icke-koaxiell orientering relativt drivaxelns geometriska axel (A), varvid drivaxeln vid rotation förflyttar skårhjulet excentriskt i förhållande till inloppsöppningen, varvid skårkanten som är bildad angränsande skårhjulets periferi i nämnda excentriska rörelse skär skårkanten som är bildad angränsande inloppsöppningen. 10 15 20 25 30 35 53? EÜW 21

17. Krängningsskrivpump enligt krav 16, kännetecknad av, att skär- hjulet (1) är förbundet med en distal ände av ett nav (17) i krängnings- skivan, varvid navet (17) är lagrat på drivaxeln (2) via en excentrisk bussning (8) innefattad i navet (17), varigenom skärhjulets centrumaxel (C) är orienterad i en spetsig vinkel (a) relativt drivaxelns geometriska axel (A).

18. Krängningsskivpump enligt krav 17, kännetecknad av, att_vinkeln (d) är inom ett område av 2-lO°, företrädesvis i området 2-6° och mest företrädesvis 4°.

19. Krängningsskrivpump enligt krav 17 eller 18, kännetecknad av, att skärhjulet (1) är monterat på krängningsskivans nav justerbart utmed densammas centrumaxel (C).

20. Krängningsskivpump enligt något av kraven 17-19, kännetecknad av, att krängningsskivnavet (17) och skärhjulet (1) är lagrade på en avsmalnande drivaxelände via en bussning (8) som tar emot den av- smalnande axeländen i ett excentriskt häl genom bussningen (8) under friktionsingrepp.

21. Krängningsskivpump enligt krav 20, kännetecknad av, att den excentriska bussningen (8) fäster ett lagerarrangemang (19) icke- roterbart till drivaxeln (2), varvid lagerarrangemanget som är beläget i ett avtagbart krängningsskivnav innefattande en proximal navdel (17”) förbindbar med en distal navdel (17”).

22. Krängningsskivpurnp enligt krav 21, kännetecknad av, att lager- arrangemanget (19) innefattar ett vinkelkontaktkullager.

23. Krängningsskrivpump enligt krav 21 eller 22, kännetecknad av, att en ringformad krängningsskiva (29) är klämd mellan navdelarna (17 ', 17”) för att skjuta ut radiellt från en delvis sfärisk periferi hos krängningsskivnavet.

24. Krängningsskrivpump enligt krav 23, kännetecknad av, att krängningsskivan (29) består av två krängníngsskivhalvor, tillhanda- 55"! E01 22 hållande i en klämd position ett fäste för ett ringformat tätningselement (33) som skjuter ut något i radiell riktning från krängningsskívans (29) periferi.