Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Pumpentechnik. Sie betrifft eine Kreiselpumpe für mit Feststoffanteilen belastete Abwässer, welche Kreiselpumpe eine erste, radial arbeitende Pumpenstufe mit einem ersten Laufrad und eine der ersten Pumpenstufe unmittelbar vorgeschaltete Schneideinrichtung zur vorgängigen Zerkleinerung der im Abwasser enthaltenen Feststoffanteile aufweist.
Eine solche Pumpe ist z.B. aus den Patentschriften US-A 3 650 481 oder US-A 3 726 486 bekannt.
Stand der Technik
Bei der Entsorgung von Liegenschaften, die ausserhalb der öffentlichen Kanalisationen liegen, werden zunehmend Kreiselpumpen zur Förderung der Abwässer eingesetzt. Die kleinen Nennweiten der Druckleitung, das einfache und betriebssichere Fördern mit Kreiselpumpen und der hohe Reinigungseffekt gewährleisten in Kläranlagen eine grosse Wirtschaftlichkeit dieses Entsorgungssystems. Der Abwasseranfall aus solchen Liegenschaften ist in der Regel so gering, dass Förderströme unter 18 m<3>/h genügen. Meistens sind sogar Förderströme von 12-15 m<3>/h ausreichend und bilden die Voraussetzung für kleine Nennweiten der zum Teil sehr langen Druckleitungen.
Bedingt durch die kleinen Nennweiten der Druckleitung ist eine Förderung mit einfachen Abwasser-Kreiselpumpen nicht möglich, da eine Verstopfung der Leitung durch stets vorhandene Feststoffanteile unvermeidbar wäre. Andererseits sind kleine Nennweiten der Druckleitungen mit zum Teil sehr grossen Längen - wie bereits oben erwähnt - aus wirtschaftlichen Gründen unabdingbar.
Es ist daher zur Lösung dieses Problems bereits eine kompakte Pumpe mit Tauchmotor und integrierter Schneideinheit vorgeschlagen worden, wie sie beispielsweise in den eingangs genannten Druckschriften beschrieben wird. Eine solche Pumpe hat sich im praktischen Einsatz tausendfach bewährt, ist betriebssicher und wartungsarm und weist als Systemlösung eine hohe Wirtschaftlichkeit auf. Andere bekannte Verfahren, die ebenfalls den Anschluss an die öffentliche Kanalisation ermöglichen, sind die Förderung mit volumetrischen Pumpen, mittels Druckluft (sog. Druckentwässerungen), sowie die Vakuumentwässerung.
Bei den Kreiselpumpen wird systembedingt der Laufraddurchmesser mit zunehmender Länge der Druckleitung und/oder zunehmender geodätischer Förderhöhe grösser. Andererseits kann wegen der Grösse der Feststoffanteile bzw. Schmutzpartikel eine minimale Schaufelhöhe nicht unterschritten werden. Diese Randbedingungen führen zu einer Verschiebung des Bestpunktes, d.h. des Punktes auf der Pumpenkennlinie, bei dem der Wirkungsgrad der Pumpe am grössten ist, zu grösseren, aber nicht erwünschten Förderströmen hin. Diesen Nachteil versucht man beispielsweise durch Nachschalten einer volumetrischen Pumpe zu umgehen. Die Kombination unterschiedlicher Pumpentypen erfordert jedoch einen vergleichsweise hohen apparativen Aufwand, erhöhten Wartungsaufwand und eine sehr genaue Anpassung der Kombination an den jeweiligen Anwendungsfall.
Darstellung der Erfindung
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Kreiselpumpe zu schaffen, die bei kompaktem Aufbau und hoher Betriebssicherheit wirtschaftlich auch bei geringen Förderströmen und langen Druckleitungen bzw. grossen geodätischen Förderhöhen eingesetzt werden kann.
Die Aufgabe wird bei einer Kreiselpumpe der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass der ersten Pumpenstufe wenigstens eine zweite, radial arbeitende Pumpenstufe mit einem zweiten Laufrad nachgeschaltet ist. Durch die Aufteilung der Gesamtförderleistung auf mehrere gleichartige Stufen innerhalb der Pumpe können die an sich konträren Anforderungen leicht und wirtschaftlich erfüllt werden.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Pumpe zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Laufrad und das zweite Laufrad in einem gemeinsamen Pumpengehäuse und auf einer gemeinsamen Pumpenwelle hintereinander angeordnet sind, und dass der Ausgang der ersten Pumpenstufe mit dem Eingang der zweiten Pumpenstufe durch einen innerhalb des Pumpengehäuses angeordneten Strömungsraum verbunden ist. Durch diese Anordnung wird ein besonders kompakter Aufbau der Pumpe ermöglicht.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform der erfindungsgemässen Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass der Strömungsraum scheibenförmig und in bezug auf die Achse der Pumpenwelle rotationssymmetrisch ausgebildet ist und einen Aussendurchmesser aufweist, der grösser ist, als der Aussendurchmesser des ersten Laufrades, dass der Strömungsraum durch eine mit dem Pumpengehäuse fest verbundene, mit Durchströmöffnungen versehene und sich senkrecht zur Pumpenwelle erstreckende Trennplatte in einen ersten und zweiten Teilraum unterteilt ist, dass das erste Laufrad innerhalb des ersten Teilraums ange ordnet ist, und dass der zweite Teilraum zwischen der ersten und der zweiten Pumpenstufe angeordnet ist und beide Pumpenstufen verbindet.
Durch diesen Aufbau der Pumpenstufen wird eine grosse Wartungsfeundlichkeit erreicht, die bei Schmutzwasserpumpen wegen der permanenten Verstopfungsgefahr und dem vergleichsweise hohen Verschleiss von besonderer Bedeutung ist.
Die Feststoffanteile im Schmutzwasser, die von der eingangsseitigen Schneideinrichtung zerkleinert werden, können hinter der ersten Pumpenstufe durch den dort herrschenden Druck leicht in vorhandene Spalte gedrückt werden und dann die Funktionsfähigkeit der Pumpe beeinträchtigen. Um diese Gefahr zu verringern, werden vorzugsweise weitere Massnahmen vorgesehen. Eine entsprechende Ausführungsform der Pumpe nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das erste Laufrad eine Bodenplatte in Form einer Kreisscheibe und auf der Bodenplatte angeordnete Schaufeln umfasst, dass das erste Laufrad mit der Rückseite der Bodenplatte an die Trennplatte angrenzt und von der Trennplatte durch einen Spalt beabstandet ist, und dass innerhalb des Spaltes Schneidmittel zum Freischneiden des ersten Laufrades angeordnet sind.
Eine weitere Verbesserung der Schmutzunempfindlichkeit der erfindungsgemässen Pumpe ergibt sich, wenn gemäss einer weiteren bevorzugten Ausführungsform das zweite Laufrad und ggf. die weiteren Laufräder eine Bodenplatte und auf der Bodenplatte angeordnete Schaufeln umfassen, und dem zweiten Laufrad und ggf. den weiteren Laufrädern Abstreifmittel zugeordnet sind, welche am Pumpengehäuse befestigt sind und auf der Ansaugseite an die Schaufeln des jeweiligen Laufrades angrenzen.
Weitere Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
Kurze Erläuterung der Figuren
Die Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit der Zeichnung näher erläutert werden. Es zeigen
Fig. 1 im Schnitt ein bevorzugtes und bewährtes Ausführungsbeispiel für eine Pumpe nach der Erfindung;
Fig. 2 in der Draufsicht (a) und im Schnitt (b) entlang A-A den Schneidring der Pumpe aus Fig. 1 mit einer ersten Art von Abstreifnuten;
Fig. 3 in der Draufsicht (a) und im Schnitt (b) entlang B-B den Schneidring der Pumpe aus Fig. 1 mit einer zweiten Art von Abstreifnuten;
Fig. 4 im Schnitt (a) entlang C-C und in der Draufsicht (b) das mit Messern besetzte erste Laufrad der Pumpe aus Fig. 1;
Fig. 5 im Schnitt (a) entlang D-D und in der Draufsicht (b) die mit Durchströmöffnungen versehene Trennplatte der Pumpe aus Fig. 1;
und
Fig. 6 im Schnitt (a) entlang E-E und in der Draufsicht (b) die mit Abstreifnuten versehene Abstreifplatte der Pumpe aus Fig. 1.
Wege zur Ausführung der Erfindung
In Fig. 1 ist im Schnittbild ein bevorzugtes und bewährtes Ausführungsbeispiel für eine zweistufige Kreiselpumpe für Schmutzwasser nach der Erfindung wiedergegeben. Es versteht sich dabei von selbst, dass im Rahmen der Erfindung nach Bedarf weitere Stufen hinzugefügt werden können.
Die Kreiselpumpe 1 umfasst ein Pumpengehäuse 3, welches aus zwei Teilgehäusen 20a und 20b besteht, die miteinander verschraubt sind. Zur Abdichtung ist eine ringförmige Dichtungsnut 13 vorgesehen, in welche ein O-ring eingelegt werden kann. Zentral durch das Pumpengehäuse 3 hindurch ist eine Pumpenwelle 8 geführt, die ausserhalb des Pumpengehäuses 3 drehbar gelagert ist. Die Pumpenwelle 8 wird von einem oberhalb des zweiten Teilgehäuses 20b angeordneten, hier nicht dargestellten Antrieb, in der Regel einem abwassertauglichen Elektromotor, angetrieben. Innerhalb des Pumpengehäuses 3 sind zwei Pumpenstufen untergebracht, die jeweils mit einem radial arbeitenden Laufrad 6 bzw. 19 ausgestattet sind. Die beiden Laufräder 6, 19 sitzen hintereinander auf der Pumpenwelle 8.
Das zur ersten Stufe gehörende erste Laufrad 19 ist im ersten (unteren) Teilgehäuse 20a untergebracht, das zur zweiten Stufe gehörende zweite Laufrad 6 im zweiten (oberen) Teilgehäuse 20b.
Die strömungsmässige Verbindung der beiden Pumpenstufen erfolgt über einen zwischen den beiden Teilgehäusen 20a,b ausgebildeten scheibenförmigen und im Bezug auf die Achse der Pumpenwelle 8 rotationssymmetrischen Strömungsraum 4. Der Strömungsraum 4 weist einen Aussendurchmesser auf, der grösser ist, als der Aussendurchmesser des ersten Laufrades 19. Er ist durch eine mit dem Pumpengehäuse 3 fest verbundene, gemäss Fig. 5 mit Durchströmöffnungen 30 versehene und sich senkrecht zur Pumpenwelle 8 erstreckende Trennplatte 10 in einen ersten und zweiten Teilraum 4a bzw. 4b unterteilt. Der erste Teilraum 4a befindet sich vollständig im ersten Teilgehäuse 20a, der zweite Teilraum 4b im zweiten Teilgehäuse 20b. Das erste Laufrad 19 ist innerhalb des ersten Teilraums 4a angeordnet.
Durch den Unterschied in den Aussendurchmessern wird um das erste Laufrad 19 herum im ersten Teilraum 4a ein ringförmiger Kanal gebildet, der über die Durchströmöffnungen 30 in der Trennplatte 10 mit dem zweiten Teilraum 4b verbunden ist. Über den zweiten Teilraum 4b strömt das gepumpte Schmutzwasser in Richtung der in Fig. 1 eingezeichneten Pfeile vom Ausgang der ersten Pumpenstufe zur Ansaugseite der zweiten Pumpenstufe.
Der Strömungsraum 4 ist durch eine entsprechende Abrundung seiner Ränder, durch die in Fig. 5 ersichtliche Ausgestaltung der Durchströmöffnungen 30 und durch gegebenenfalls auf der Trennplatte 10 angeordnete Leitschaufeln 34 (nur in Fig. 1, nicht jedoch in Fig. 5 dargestellt) strömungstechnisch so ausgebildet, dass die Umleitung des Schmutzwassers von einer Stufe zur nächsten möglichst verwirbelungsfrei erfolgt. Insbesondere sind die gebildeten Strömungskanäle so ausgelegt, dass keine grossen Geschwindigkeitsänderungen entstehen und sich keine Feststoffe in der Pumpe ansetzen können. Dasselbe gilt für den Ringkanal 12, der das zweite Laufrad 6 auf der Auslasseite umgibt und mit dem Pumpenausgang 2 in Verbindung steht.
Der bevorzugte Aufbau der beiden Laufräder 6, 19 kann anhand der Darstellung des ersten Laufrades 19 in Fig. 4 erläutert werden. Das erste Laufrad 19 umfasst eine Bodenplatte 19a in Form einer Kreisscheibe und auf der Bodenplatte 19a angeordnete Schaufeln 26, die spiralig gekrümmt von innen nach aussen verlaufen. Die Höhe der Schaufeln 26 ist so gewählt, dass die Feststoffpartikel nach der Zerkleinerung durch eine am Pumpeneingang angeordnete Schneideinrichtung 14, 17 das Laufrad ohne Probleme passieren können. Jedes Laufrad ist insgesamt so ausgelegt, dass es beim gewünschten Förderstrom, z.B. bei einem Förderstrom von weniger als 18 m<3>/h, insbesondere von 12-15 m<3>/h, seinen Bestpunkt hat. Im Zentrum des Laufrades 19 ist eine Wellenbohrung 28 vorgesehen, mittels derer das Rad auf die Pumpenwelle 8 geschoben werden kann. Das zweite Laufrad 6 ist analog aufgebaut.
Eine Besonderheit des ersten Laufrades 19 ist, dass auf der Rückseite der Bodenplatte 19a zwei flache Messer 11 bzw. 11a, b (z.B. mittels Schrauben 27 auswechselbar) am Aussenrand befestigt sind, auf deren Bedeutung später noch eingegangen wird.
Wie bereits erwähnt ist der Kreiselpumpe 1 in an sich bekannter Weise eingangsseitig eine Schneideinheit vorgeschaltet, die im wesentlichen aus einem mit dem Pumpengehäuse 3 fest verbundenen Schneidring 14 und einem Schneidrad 17 besteht. Gemäss Fig. 2 bzw. 3 ist der Schneidring 14 mit einer konzentrischen Ringöffnung 22 versehen, innerhalb derer das Schneidrad 17 auf der Pumpenwelle 8 sitzend drehbar angeordnet ist. Die Zerkleinerung der im Schmutzwasser enthaltenen Feststoffe geschieht durch ein Zusammenspiel von am Innenrand des Schneidrings 14 verteilt angebrachten Durchgangsbohrungen 24 und \ffnungskegeln 21 sowie am Aussenrand des Schneidrades 17 angeordneten Schneiden 18.
Für ein störungsfreies Arbeiten der Kreiselpumpe 1 ist es wichtig, dass Massnahmen getroffen werden, um die Ablagerung von kleinen Feststoffpartikeln in Spalten und damit ein Verklemmen bewegter Teile zu verhindern. Eine erste Massnahme stellen die bereits erwähnten Messer 11 bzw. 11a, b auf der Rückseite der Bodenplatte 19a des ersten Laufrades 19 dar (Fig. 4). Im zusammengebauten Zustand der Pumpe (Fig. 1) grenzt das erste Laufrad 19 mit der Rückseite der Bodenplatte 19a an die Trennplatte 10 an und ist von der Trennplatte 10 durch einen schmalen Spalt getrennt. Damit sich in diesem Spalt nicht längerfaserige Feststoffanteile, welche die eingangsseitige Schneideinheit 14, 17 passiert haben, absetzen können, sind die Messer 11, bzw. 11a, b vorgesehen, die für eine weitere Zerkleinerung derartiger Feststoffanteile sorgen und den Spalt freihalten bzw. freischneiden.
Eine zweite Massnahme besteht darin, die der offenen Beschaufelung der Laufräder (d.h. ansaugseitig) gegenüberliegenden Platten mit speziellen Abstreifmitteln auszustatten, um die Ablagerung von Kleinstpartikeln in den dort sehr engen Spalten zu verhindern. Beim ersten Laufrad 19 geschieht dies durch eine spezielle Ausgestaltung der Rückseite des Schneidringes 14, welche direkt an die offene Beschaufelung des ersten Laufrades 19 angrenzt. Diese Rückseite ist gemäss Fig. 2 bzw. 3 mit Abstreifnuten 23 bzw. 25 versehen, die als Abstreifmittel Feststoffpartikel, welche in den Spalt zwischen Rückseite des Schneidringes 14 und Schaufeln 26 eingedrungen sind, abstreifen und wieder nach aussen befördern sollen. Bevorzugt sind die Abstreifnuten 23, 25 in mehreren Gruppen zu jeweils mehreren (z.B. 2) Nuten angeordnet.
Die einzelnen Nuten laufen vorzugsweise entgegen dem Drehsinn der Pumpe entweder gekrümmt (23 in Fig. 2) oder schräg und innerhalb jeder Gruppe zueinander parallel (25 in Fig. 3) von innen nach aussen. Die Nuten können beispielsweise einen V-förmigen Querschnitt haben; andere Querschnitte sind jedoch auch denkbar.
Beim zweiten Laufrad 6 ist als Abstreifvorrichtung eine kreisringförmige Abstreifplatte 5 (siehe auch Fig. 6) vorgesehen, welche auf der Ansaugseite (auf der Seite der offenen Beschaufelung) parallel und konzentrisch zum zweiten Laufrad 6 angeordnet ist und auf der dem Laufrad zugewandten Seite Abstreifnuten 33 aufweist. Im Beispiel der Fig. 6 sind die Abstreifnuten 33 in der gleichen Weise ausgebildet und angeordnet, wie die Abstreifnuten 25 auf der Rückseite des Schneidringes 14 gemäss Fig. 3. Selbstverständlich können aber auch andere Anordnungen wie z.B. die in Fig. 2 dargestellte gewählt werden. Die Abstreifplatte 5 kann mittels Befestigungslöchern 32 im zweiten Gehäuseteil 20b festgeschraubt werden. Die zentrale Ringöffnung 31 lässt Platz für die Ansaugströmung der zweiten Stufe.
Schliesslich ist es wichtig, eine leistungsmindernde Rückströmung entlang der Pumpenwelle 8 zu verhindern, die aufgrund der unterschiedlichen Druckverhältnisse zwischen dem Austritt der ersten Stufe und dem Eintritt der zweiten Stufe eintreten könnte. Die Leistungsverminderung wird im Stand der Technik üblicherweise mittels einer kleinen Spaltweite und einer grösseren Spaltlänge minimiert. Eine solche Massnahme würde jedoch im vorliegenden Fall ein Festsitzen der Schmutzpartikel im Spalt bewirken und schliesslich zum Blockieren führen. Eine Anpassung des Spaltes auf die grösste Grösse der Schmutzpartikel würde andererseits aber zu einer erheblichen Verlustleistung führen. Zur Verminderung der Rückströmung ist daher im vorliegenden Fall ein Wellendichtring 9 vorgesehen.
Der Wellendichtring 9 sitzt fest auf der Innenseite eines Rohrstücks 15, welches von einer Zentralöffnung 29 in der Trennplatte 10 (Fig. 5) ausgeht und eine zwischen den beiden Laufrädern 6, 19 auf der Pumpenwelle sitzende Distanzbüchse 16 konzentrisch umgibt, und umschliesst mit seiner Dichtlippe die Distanzbüchse 16. Es sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass die aus Trennplatte 10 und Rohrstück 16 zusammengesetzte Stufentrennung ohne weiteres auch durch eine einstückige Stufentrennung in Form eines Gussteils ersetzt werden kann.
Zur Abdichtung gegenüber der am Pumpengehäuse 3 angeflanschten Antriebseinheit ist auf der Oberseite des zweiten Teilgehäuses 20b eine Dichtfläche 7 ausgedreht, in welche ein O-Ring eingelegt werden kann. Die wellenseitige Abdichtung erfolgt in üblicher Weise durch weitere Wellendichtungen.
Insgesamt ergibt sich mit der Erfindung eine Kreiselpumpe für Schmutzwasser, die kompakt aufgebaut ist, bei kleinen Förderströmen und grossen geodätischen Förderhöhen bzw. langen Druckleitungen einen hohen Wirkungsgrad aufweist und betriebssicher und wartungsfreundlich ist.
Bezeichnungsliste
1 Kreiselpumpe
2 Pumpenausgang
3 Pumpengehäuse
4 Strömungsraum
4a, b Teilraum
5 Abstreifplatte
6, 19 Laufrad
7 Dichtfläche
8 Pumpenwelle
9 Wellendichtring
10 Trennplatte
11, 11a, b Messer
12 Ringkanal
13 Dichtungsnut (O-Ring)
14 Schneidring
15 Rohrstück
16 Distanzbüchse
17 Schneidrad
18 Schneide
19a Bodenplatte
20a, b Teilgehäuse
21 \ffnungskegel
22 Ringöffnung
23, 25, 33 Abstreifnut
24 Durchgangsbohrung
26 Schaufel (erstes Laufrad)
27 Schraube
28 Wellenbohrung
29 Zentralöffnung
30 Durchströmöffnung
31 Ringöffnung
32 Befestigungsloch
34 Leitschaufel
Technical field
The present invention relates to the field of pump technology. It relates to a centrifugal pump for waste water contaminated with solid matter, which centrifugal pump has a first, radially working pump stage with a first impeller and a cutting device directly upstream of the first pump stage for the prior comminution of the solid matter contained in the waste water.
Such a pump is e.g. known from the patents US-A 3 650 481 or US-A 3 726 486.
State of the art
Centrifugal pumps are increasingly being used to convey waste water when disposing of properties outside the public sewage system. The small nominal widths of the pressure line, the simple and reliable pumping with centrifugal pumps and the high cleaning effect ensure that this disposal system is extremely economical in sewage treatment plants. The amount of wastewater from such properties is generally so low that flow rates below 18 m 3 / h are sufficient. In most cases, even flow rates of 12-15 m <3> / h are sufficient and form the prerequisite for small nominal widths of the sometimes very long pressure lines.
Due to the small nominal widths of the pressure line, delivery with simple wastewater centrifugal pumps is not possible, since a blockage of the line due to the presence of solid particles would be unavoidable. On the other hand, small nominal widths of the pressure lines with very long lengths - as already mentioned above - are essential for economic reasons.
To solve this problem, a compact pump with a submersible motor and an integrated cutting unit has therefore already been proposed, as described, for example, in the publications mentioned at the beginning. Such a pump has proven itself thousands of times in practical use, is reliable and requires little maintenance and, as a system solution, is extremely economical. Other known methods that also enable connection to the public sewage system are the conveyance with volumetric pumps, by means of compressed air (so-called pressure drainage), and vacuum drainage.
In the case of centrifugal pumps, the impeller diameter increases as the length of the pressure line and / or the geodetic delivery head increases. On the other hand, due to the size of the solids or dirt particles, the minimum bucket height cannot be undershot. These boundary conditions lead to a shift in the best point, i.e. the point on the pump characteristic curve at which the efficiency of the pump is greatest towards larger, but undesirable, flow rates. One tries to avoid this disadvantage, for example, by adding a volumetric pump. The combination of different pump types, however, requires a comparatively high expenditure on equipment, increased maintenance expenditure and a very precise adaptation of the combination to the respective application.
Presentation of the invention
It is therefore an object of the invention to provide a centrifugal pump which, with a compact structure and high operational reliability, can be used economically even with low flow rates and long pressure lines or large geodetic delivery heights.
The object is achieved in a centrifugal pump of the type mentioned in the introduction in that at least one second, radially operating pump stage with a second impeller is connected downstream of the first pump stage. By dividing the total delivery capacity into several similar stages within the pump, the inherently conflicting requirements can be met easily and economically.
A first preferred embodiment of the pump according to the invention is characterized in that the first impeller and the second impeller are arranged one behind the other in a common pump housing and on a common pump shaft, and in that the output of the first pump stage with the input of the second pump stage by an inside the Pump housing arranged flow space is connected. This arrangement enables a particularly compact construction of the pump.
A second preferred embodiment of the pump according to the invention is characterized in that the flow space is disc-shaped and rotationally symmetrical with respect to the axis of the pump shaft and has an outer diameter that is larger than the outer diameter of the first impeller that the flow space passes through with the pump housing firmly connected, provided with flow openings and extending perpendicular to the pump shaft separating plate is divided into a first and second sub-space, that the first impeller is arranged within the first sub-space, and that the second sub-space is arranged between the first and the second pump stage and both Pump stages connects.
This design of the pump stages results in a high level of maintenance friendliness, which is of particular importance in dirty water pumps due to the permanent risk of clogging and the comparatively high wear.
The solid matter in the dirty water, which is shredded by the cutting device on the inlet side, can be easily pushed into existing gaps behind the first pump stage by the pressure prevailing there and then impair the functionality of the pump. In order to reduce this risk, further measures are preferably provided. A corresponding embodiment of the pump according to the invention is characterized in that the first impeller comprises a base plate in the form of a circular disk and blades arranged on the base plate, that the first impeller adjoins the partition plate with the back of the base plate and from the partition plate by a Gap is spaced, and that cutting means are arranged within the gap for cutting free the first impeller.
A further improvement in the dirt resistance of the pump according to the invention is obtained if, according to a further preferred embodiment, the second impeller and possibly the further impellers comprise a base plate and blades arranged on the base plate, and wiping means are assigned to the second impeller and possibly the other impellers, which are attached to the pump housing and adjoin the blades of the respective impeller on the suction side.
Further embodiments result from the dependent claims.
Brief explanation of the figures
The invention will be explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments in connection with the drawing. Show it
Figure 1 in section a preferred and proven embodiment for a pump according to the invention.
Fig. 2 is a top view (a) and section (b) along A-A of the cutting ring of the pump of Fig. 1 with a first type of wiper grooves;
Fig. 3 in plan view (a) and in section (b) along B-B the cutting ring of the pump of Fig. 1 with a second type of scraper grooves;
4 shows in section (a) along C-C and in plan view (b) the first impeller of the pump from FIG.
5 shows in section (a) along D-D and in plan view (b) the partition plate of the pump from FIG. 1 provided with throughflow openings;
and
6 in section (a) along E-E and in top view (b) the wiper plate of the pump from FIG. 1 provided with wiper grooves.
Ways of Carrying Out the Invention
In Fig. 1, a preferred and proven embodiment of a two-stage centrifugal pump for dirty water according to the invention is shown in the sectional view. It goes without saying that further stages can be added as required within the scope of the invention.
The centrifugal pump 1 comprises a pump housing 3, which consists of two partial housings 20a and 20b, which are screwed together. An annular sealing groove 13 is provided for sealing, in which an O-ring can be inserted. A pump shaft 8 is guided centrally through the pump housing 3 and is rotatably mounted outside the pump housing 3. The pump shaft 8 is driven by a drive, not shown here, arranged above the second partial housing 20b, as a rule an electric motor suitable for waste water. Two pump stages are accommodated within the pump housing 3, each of which is equipped with a radial impeller 6 or 19. The two impellers 6, 19 sit one behind the other on the pump shaft 8.
The first impeller 19 belonging to the first stage is accommodated in the first (lower) sub-housing 20a, the second impeller 6 belonging to the second stage in the second (upper) sub-housing 20b.
The flow connection of the two pump stages takes place via a disk-shaped flow space 4 formed between the two partial housings 20a, b and rotationally symmetrical with respect to the axis of the pump shaft 8. The flow space 4 has an outer diameter that is larger than the outer diameter of the first impeller 19 It is divided into a first and a second partial space 4a or 4b by a separating plate 10 which is firmly connected to the pump housing 3 and is provided with flow openings 30 according to FIG. 5 and extends perpendicular to the pump shaft 8. The first sub-space 4a is located entirely in the first sub-housing 20a, the second sub-space 4b in the second sub-housing 20b. The first impeller 19 is arranged within the first subspace 4a.
Due to the difference in the outer diameters, an annular channel is formed around the first impeller 19 in the first subspace 4a, which is connected to the second subspace 4b via the throughflow openings 30 in the separating plate 10. The pumped dirty water flows in the direction of the arrows shown in FIG. 1 from the outlet of the first pump stage to the suction side of the second pump stage via the second subspace 4b.
The flow space 4 is designed in terms of flow technology by a corresponding rounding of its edges, by the configuration of the throughflow openings 30 shown in FIG. 5 and by guide vanes 34 which are optionally arranged on the separating plate 10 (only shown in FIG. 1, but not in FIG. 5) that the waste water is diverted from one stage to the next as swirl-free as possible. In particular, the flow channels formed are designed in such a way that no large changes in speed occur and no solids can accumulate in the pump. The same applies to the ring channel 12, which surrounds the second impeller 6 on the outlet side and is connected to the pump outlet 2.
The preferred construction of the two impellers 6, 19 can be explained on the basis of the illustration of the first impeller 19 in FIG. 4. The first impeller 19 comprises a base plate 19a in the form of a circular disc and blades 26 arranged on the base plate 19a, which run in a spiral curve from the inside to the outside. The height of the blades 26 is selected so that the solid particles can be passed through the impeller without problems after being crushed by a cutting device 14, 17 arranged at the pump inlet. Each impeller is designed so that it is at the desired flow rate, e.g. at a flow rate of less than 18 m 3 / h, in particular 12-15 m 3 / h, has its best point. In the center of the impeller 19, a shaft bore 28 is provided, by means of which the wheel can be pushed onto the pump shaft 8. The second impeller 6 is constructed analogously.
A special feature of the first impeller 19 is that on the back of the base plate 19a two flat knives 11 and 11a, b (e.g. exchangeable by means of screws 27) are attached to the outer edge, the meaning of which will be discussed later.
As already mentioned, the centrifugal pump 1 is connected upstream of a cutting unit in a manner known per se, which essentially consists of a cutting ring 14 which is fixedly connected to the pump housing 3 and a cutting wheel 17. 2 and 3, the cutting ring 14 is provided with a concentric ring opening 22, within which the cutting wheel 17 is rotatably seated on the pump shaft 8. The solids contained in the dirty water are comminuted by an interplay of through bores 24 and opening cones 21 distributed on the inner edge of the cutting ring 14 and cutting edges 18 arranged on the outer edge of the cutting wheel 17.
For trouble-free operation of the centrifugal pump 1, it is important that measures are taken to prevent small solid particles from being deposited in gaps and thus prevent moving parts from jamming. The already mentioned knives 11 and 11a, b on the back of the base plate 19a of the first impeller 19 represent a first measure (FIG. 4). In the assembled state of the pump (FIG. 1), the first impeller 19 adjoins the partition plate 10 with the rear of the base plate 19a and is separated from the partition plate 10 by a narrow gap. So that no longer fibrous solid particles that have passed through the input-side cutting unit 14, 17 can settle, the knives 11 and 11a, b are provided, which ensure further comminution of such solid particles and keep the gap free or cut free.
A second measure consists in equipping the plates opposite the open blading of the impellers (i.e. on the suction side) with special wiping agents in order to prevent the deposit of tiny particles in the very narrow gaps there. In the case of the first impeller 19, this is done by a special design of the rear of the cutting ring 14, which is directly adjacent to the open blading of the first impeller 19. 2 and 3, this rear side is provided with wiping grooves 23 and 25 which, as wiping means, are intended to wipe off solid particles which have penetrated into the gap between the back of the cutting ring 14 and blades 26 and to convey them back to the outside. The wiping grooves 23, 25 are preferably arranged in several groups of several (e.g. 2) grooves each.
The individual grooves preferably run counter to the direction of rotation of the pump either curved (23 in FIG. 2) or obliquely and parallel to each other within each group (25 in FIG. 3) from the inside to the outside. The grooves can have a V-shaped cross section, for example; however, other cross sections are also conceivable.
In the second impeller 6, an annular scraper plate 5 (see also FIG. 6) is provided as the scraper device, which is arranged on the suction side (on the side of the open blading) parallel and concentric to the second impeller 6 and on the side facing the impeller scraper grooves 33 having. In the example of FIG. 6, the wiping grooves 33 are designed and arranged in the same way as the wiping grooves 25 on the back of the cutting ring 14 according to FIG. 3. Of course, other arrangements such as e.g. those shown in Fig. 2 can be selected. The stripping plate 5 can be screwed into the second housing part 20b by means of fastening holes 32. The central ring opening 31 leaves space for the intake flow of the second stage.
Finally, it is important to prevent a performance-reducing backflow along the pump shaft 8, which could occur due to the different pressure ratios between the outlet of the first stage and the inlet of the second stage. The reduction in performance is usually minimized in the prior art by means of a small gap width and a larger gap length. In the present case, however, such a measure would cause the dirt particles to become stuck in the gap and ultimately lead to blocking. On the other hand, adapting the gap to the largest size of the dirt particles would lead to a considerable power loss. A shaft sealing ring 9 is therefore provided in the present case to reduce the backflow.
The shaft sealing ring 9 is firmly seated on the inside of a pipe section 15, which starts from a central opening 29 in the separating plate 10 (FIG. 5) and concentrically surrounds a spacer sleeve 16 sitting between the two impellers 6, 19 on the pump shaft, and encloses it with its sealing lip the spacer sleeve 16. It should be pointed out at this point that the step separation composed of the partition plate 10 and the tube piece 16 can also be easily replaced by a one-piece step separation in the form of a cast part.
For sealing against the drive unit flanged to the pump housing 3, a sealing surface 7 is turned out on the upper side of the second partial housing 20b, into which an O-ring can be inserted. The shaft-side sealing is carried out in the usual way by additional shaft seals.
Overall, the invention results in a centrifugal pump for dirty water, which is of compact design, has a high efficiency with small flow rates and large geodetic delivery heights or long pressure lines and is reliable and easy to maintain.
Label list
1 centrifugal pump
2 pump outlet
3 pump housings
4 flow space
4a, b subspace
5 scraper plate
6, 19 impeller
7 sealing surface
8 pump shaft
9 shaft seal
10 partition plate
11, 11a, b knives
12 ring channel
13 sealing groove (O-ring)
14 cutting ring
15 pipe section
16 spacer sleeve
17 cutting wheel
18 cutting edge
19a base plate
20a, b partial housing
21 \ cone
22 ring opening
23, 25, 33 scraper groove
24 through hole
26 blade (first impeller)
27 screw
28 shaft bore
29 central opening
30 flow opening
31 ring opening
32 mounting hole
34 guide vane