SE527818C2 - Pump för pumpning av förorenad vätska - Google Patents

Description

Uppfinningens tekniska område Den föreliggande uppfinningen hänför sig i allmänhet till pumpområdet för kloakvatten eller avloppsvatten, och i synnerhet till en pump för pumpning av ofiltrerad, förorenad vätska inkluderande fast material, såsom plastmaterial, hygienartiklar, textilier, lump, etc. Föreliggande uppfinning hänför sig även till pumpar, vilkas syfte är att tillhandahålla ett enhetligt slam från ett råmaterial, såsom slaktav-fall från en fiskfarm. Närmare bestämt, inte nödvändigtvis motverka tilltäppning av pumpen, utan i stället skära upp det fasta materialet/råmaterialet i bitar som är mer anpassade för efterföljande tillverkningssteg. Nämnda pump innefattar ett pumphus försett med ett roterbart pumphjul med åtminstone en skovel, och ett pumphjulssäte, varvid pumphjulssatet uppvisar åtminstone en urtagning i sin övre ytan, varvid en skjuvande/skärande verkan uppstår mellan en skärkant hos nämnda urtagning och en undre kant hos skoveln då pumphjulet roterar relativt pumphjulssätet.

Uppfinningens bakgrund I avloppssystem, slamavskiljare, brunnar, etc, förekommer ofta att fast material eller föroreningar, såsom sockar, sanitetsbindor, papper, etc, täpper till den dränkbara pumpen, som är nedsänkt i systemets bassäng. Föroren-ingarna fastnar på pumphjulets skövlar och viras runt pumphjulet .

För att bli kvitt det tilltäppande materialet är det känt att utrusta centrifugalpumpar med medel för att skära upp det fasta materialet. Närmare bestämt skärs det fasta materialet upp i mindre bitar mellan pumphjulets skovel och en urtagning i pumphjulssätet hos pumphuset, såsom exempelvis ses i DE 198,34,815 eller US 5,516,261. I vardera av de två hänvisade dokumenten visas enbart i korthet hur endast kanten mellan skovelns främre kant och ytans udd hos pumphjulets skovel samverkar med nämnda urtagning. Det visas hur nämnda kant hos skoveln möter skärkanten hos urtagningen i en riktning parallell med pumphjulets rotationsriktning. Närmare bestämt är båda skäreggarna vinkelräta mot pumphjulets rotationsriktning. I dessa fall behövs en onödigt stor kraft, och därigenom även mycket energi, för att skära det fasta materialet i mindre bitar.

Om det fasta materialet inte skärs upp tillräckligt effektivt i diskreta bitar, utan bitarna har långa oskurna fibrer som fortfarande förbinder dem med varandra, kan det fasta materialet täppa till pumpen på ett till och med allvarligare sätt. Om det fasta materialet är halvskuret, såsom beskrivet, kommer vissa bitar att fastna mellan pumphjulet och pumphuset och vissa bitar kommer fortfarande att var för stora för att passera från pumphjulets bassängsida förbi pumphjulet. Således kommer detta att göra pumphjulets rotation tung och energiförbrukningen kommer att öka. I värsta fall kommer pumphjulet att fastna helt och hållet och således kan pumpen bli allvarligt skadad. Ett sådant oavsikt-ligt driftsstopp är kostsamt, på grund av kostsamt och besvärligt och oplanerat underhållsarbete.

DE 1,528,694 visar en pump innefattande ett pumphjulssäte som uppvisar ett antal urtagningar med olika form och orientering, vilka i samverkan med pumphjulet förbättrar skärverkan. Trots det är fast material med långa fibrer fortfarande ett problem då fibrerna kan trassla in sig i pumphjulets skövlar, vilket resulterar i en gradvis försämring av pumpens verkningsgrad.

Ett annat sätt att åstadkomma uppskärningen av det fasta materialet visas i US 3,096,718. I motsats till urtagningar visar nämnda dokument ett pumphjulssäte som uppvisar ett skärblad, vilket har en skarp kant vänd mot pumphjulets skövlar och vilket i samverkan med nämnda skövlar skär upp det fasta materialet.

GB 1,125,376 och US 5,516,261 visar ett antal spår som sträcker sig i en spiralform från en centralt belägen, öppen kanal i pumphjulssätet till detsammas periferi. Funktionen hos spåren är, i samverkan med pumphjulets skövlar, att transportera de uppskurna bitarna mot pumphusets yttre vägg och vidare ut ur pumpen tillsammans med den pumpade vätskan. För att säkerställa en korrekt funktion hos spåren måste det fasta materialet ha skurits upp i diskreta bitar. Annars, om långa fibrer är oskurna och förbinder olika bitar av fast material, kan bitarna transporteras i olika riktning-ar från pumphjulssätets centrum, vilket kan förvärra tilltäppningen av pumphjulet.

Från US 3,128,051 framgår att istället för separata urtagningar för uppskärningen av det fasta materialet och separata spår för transporteringen av de uppskurna bitarna bort från och förbi pumphjulet, är det möjligt att kombinera de två funktionerna i ett enda element, vilket både uppvisar urtagningens skärkant och den transporterande formen hos spåret.

Inget av de ovannämnda förslagen uppvisar lösningar till nackdelarna, eller diskuterar problemet över huvud taget, som hänför sig till möjligheten att skära långa fibrer.

Sökandens egna EP 1,357,294 visar en pump som utsätts för fast material inkluderat i ofiltrerat avloppsvatten, men densamma är inte konstruerad att skära upp nämnda fasta materialet. I stället har pumpen ett spår i pumphjulssätet för transportering av hela det förorenande ämnet mot pumphusets periferi. Vidare har pumpen en styrpinne, vilkens övre yta sträcker sig hela vägen från pumphjulssätets yta till pumphjulets centrum, och vilkens funktion är att för-länga funktionen hos spåret mot centrum av en öppen kanal i pumphjulssätet. Således finns inga indikationer över huvud taget om hur pålitlig uppskärning av fast material med långa fibrer skall säkerställas.

Vidare används dränkbara pumpar för att pumpa vätska från bassänger som är svåra att nå för underhåll och pumparna är ofta i drift under långa perioder, inte sällan upp till 12 timmar per dag eller mer. Därför är det högst önskvärt att tillhandahålla en pump med lång livslängd.

Sammanfattning av uppfinningen Den föreliggande uppfinningen siktar på att un-danröja förutnämnda nackdelar hos tidigare kända pumpar, och att tillhandahålla en förbättrad pump. Ett primärt syfte med den föreliggande uppfinningen är att tillhandahålla en förbättrad pump av inledningsvis definierat slag med hänsyn till effektiviteten att skära upp fast material och energin som krävs därför. Det är ett annat syfte med den föreliggande uppfinningen att tillhandahålla en pump som på ett pålitligt sätt klarar av att skära upp fast material med långa fibrer. Det är ytterligare ett syfte med den föreliggande uppfinningen att tillhandahålla en pump med en förlängd livslängd, tack vare minskad energikonsumtion vid skärning. Ytterligare ett syfte med den föreliggande uppfinningen är att tillhandahålla en pump, vilken enkelt kan förändras för att passa ändrade förhållanden i vilka pumpen verkar.

Enligt uppfinningen nås åtminstone det primära syftet med hjälp av den inledningsvis definierade pumpen med särdragen definierade i det oberoende kravet. Föredragna utföranden av den föreliggande uppfinningen är vidare definierade i de beroende kraven.

Enligt den föreliggande uppfinningen tillhandahålls en pump av inledningsvis definierad typ, vilken ärkännetecknad avatt pumpen även innefattar medel för att styra det fasta materialet mot nämnda urtagning, varvid styrmedlet innefattar åtminstone en styrpinne och åtminstone ett utsprång, varvid en övre yta hos styrpinnen sträcker sig från en position i omedelbar närhet till den innersta delen av pumphjulets skovel mot pumphjulssätet, och utsprånget skjuter ut från pumphjulssätet.

Således är den föreliggande uppfinningen baserad på insikten att vikten att styra det fasta materialet mot skär-medel hos pumphjulssätet för att undvika att långa fibrer trasslar in sig runt pumphjulets skövlar.

I ett föredraget utförande av den föreliggande uppfinningen är urtagningens huvudskärkant belägen i en position radiellt fjärmad från den öppna kanalen och generellt parallellt med pumphjulets rotationsriktning. Detta medför att de skjuvande/skärande krafter som uppstår då skovelns undre kant passerar huvudskärkanten hos urtagningen, reduceras.

Enligt ett föredraget utförande utgörs pumphjulssätet av en utbytbar insats. Då ökas möjligheten att ändra pumpen för att passa ändrade villkor, såsom en konsekvens av rådande säsong och den områdestyp från vilken vattnet kommer, avsevärt. Olika insatser kan ha olika antal spår, urtagningar, utsprång, etc, och/eller formen hos spåren, urtagningarna, utsprången, etc, kan ändras för att passa olika föroreningar med olika struktur. Dessutom kan även pumphjulet bytas ut till ett annat pumphjul med olika antal skövlar och/eller olika form på skovlarna.

Kortfattad beskrivning av ritningarna En mer fullständig förståelse av de ovannämnda och andra särdrag och fördelar hos den föreliggande uppfinningen kommer att framgå från den följande, detaljerade beskriv-ningen av föredragna utföranden tillsammans med de bifogade ritningarna, på vilka: Fig 1 är en tvärsektionsvy av en pump enligt uppfin ningen, Fig 2 är en vy ovanifrån av ett pumphjul och en insats, där pumphjulet är skuret, Fig 3 är en vy underifrån av pumphjulet och insatsen, Fig 4 är en vy ovanifrån av insatsen, och Fig 5 är en perspektivvy underifrån av pumphjulet.

Detaljerad beskrivning av föredragna utföranden av uppfinningen Fig 1 visar en pump 1 enligt uppfinningen (vissa delar är borttagna, såsom motorn och ett övre hölje). Uppfinningen hänför sig till pumpar i allmänhet, men i det besk-rivna utförandet utgörs pumpen av en dränkbar centrifugal-pump.

Pumpen 1 innefattar ett pumphus 2 försett med ett pumphjul 3 och ett pumphjulsäte 4. I ett föredraget utförande av den föreliggande uppfinningen utgörs pumphjulssätet 4 av en insats 5 som är lösgörbart förbunden med pumphuset 2 genom att vara beläget i ett säte 6 i pumphuset 2 på ett sådant sätt att insatsen inte kan rotera relativt pumphuset 2. Pumphjulet 3 är roterbart i pumphuset 2 och är upphängt i en drivaxel (inte visad), som sträcker sig ovanifrån och som är införd i ett hål 7, i ett centralt beläget nav 8 hos pumphjulet 3, och säkrad med hjälp av en skruv (inte visad) som sträcker sig underifrån genom navet 8.

Hänvisning görs nu även till fig 2. Pumphjulet 3 har åtminstone en skovel 9 som sträcker sig från navet 8 mot pumphjulets 3 periferi. Företrädesvis sträcker sig skoveln 9 i en spiralform. Pumphjulets 3 rotationsriktning är medurs i utförandet visat i fig 2, och skovlarna 9 sträcker sig i motsatt riktning, dvs. moturs. I det visade utförandet har pumphjulet 3 två skövlar 9, vardera sträckande sig ungefär 360° runt navet 8, men det skall påpekas att antalet skövlar 9 och längden hos skovlarna 9 kan variera mycket, för att passa olika vätskor och applikationer.

Insatsen 5 eller pumphjulssätet 4 har en centralt belägen öppen kanal 10 och en övre yta 11. För enkelhets skull betyder termen "övre yta", såsom används i beskriv- ningen såväl som i kraven, hela ytan hos insatsen 5 som är vänd mot vätskan under drift, dvs. både den del som gränsar till den öppna kanalen 10 och den del som är vänd uppåt. Pumphjulssätet 4 uppvisar företrädesvis åtminstone ett spår 12 i den övre ytan 11, varvid spåret 12 sträcker sig från den öppna kanalen 10 mot pumphjulssätets 4 periferi. Företrädesvis sträcker sig spåret 12 i en spiralform i en motsatt riktning relativt den för skovlarna 9. Antalet spår 12 och deras form och orientering kan variera mycket, för att passa olika vätskor och applikationer. Funktionen hos spåret 12 är styra de uppskurna bitarna utåt mot pumphusets periferi. Då det fasta materialet skärs upp kommer slam från det fasta materialet att fastna under pumphjulets 3 skövlar 9 och sakna ner pumphjulets 3 rotationsrörelse och till och med stanna densamma. Men spåret 12 bidrar till att hålla skovlarna 9 rena, genom att skrapa bort slammet varje gång skoveln 9 passerar detsamma. Vidare uppvisar pumphjulssätet 4 åtminstone en urtagning 13. Funktionen hos urtagningen 13 är att, i samverkan med pumphjulets 3 skövlar 9, skära upp det fasta materialet inkluderat i vätskan som pumpas. Pumphjulets 3 skövlar 9 sveper förbi då pumphjulet 3 roterar och varje gång en skovel 9 sveper förbi en urtagning 13 uppstår en minskande flödesarea genom urtagningen 13. En skärkant 15 hos urtagningen 13 utgörs av två huvuddelar, en första del 16 som sträcker sig generellt i en radiell riktning relativt pumphjulssätet 11, och en andra del 17, eller huvudskärkant, något bågformad och sträckande sig generellt parallellt med pumphjulets 3 rotationsriktning. Då skoveln 9 sveper förbi urtagningen 13 förflyttar sig eller passerar en undre kant 14 hos skoveln 9 i en vinkel relativt urtagningens 13 skärkant 15. Närmare bestämt upplever det fasta material en skärande rörelse såväl som en skjuvande rörelse. Skoveln 9 når huvudskärkanten 17 i en riktning inifrån och ut hos pumphjulssätet 4, vilket i en energiförbrukningssynvinkel är mycket bättre än tidigare kända konstruktioner. Såsom kan ses i fig 2 är vardera av de två skovlarna 9 i ingrepp med en urtagning 13 åt gången, och de två skovlarna 9 är inte i fas relativt varandra vad avser deras passering av urtagningarna 13, vilket resulterar i en låg energiförbrukning. Formen hos den undre kanten 14, även känd som ytans udd, hos skoveln 9 motsvarar, i axiell riktning, formen hos pumphjulssätets 4 övre yta 11. Det axiella avståndet mellan den undre kanten 14 och den övre ytan bör vara mindre än 1 mm för att få en väl definierad skjuvande/skärande verkan mellan den undre kanten 14 hos skoveln 9 och urtagningens 13 skärkant 15. 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 3 och pumphjulssätet 4 är för nära varandra verkar en friktionskraft eller en bromsande kraft på pumphjulets 3 skövlar 9. Kanten på skovlarna 9, som angränsar till navet 8, är skovelns 9 främre kant 21 (se fig 5). Företrädesvis övergår skovelns 9 främre kant 21 till att bli skovelns 9 undre kant 14 i en skarp kant. Den främre kanten 21 är i det visade utförandet belägen direkt ovanför pumphjulssätets 4 öppna kanal 10 och skovelns 9 undre kant 14 är belägen direkt ovanför pumphjulssätets 4 övre yta 11.

Det är ett välkänt problem att fasta material med långa fibrer tenderar att trassla in sig bland pumphjulets 3 skövlar 9 och viras runt pumphjulets 3 nav 8. För att säkerställa att pumpen 1 inte blir igentäppt är densamma anordnad med medel för att styra det fasta materialet mot urtagningen 13. Styrmedlet innefattar åtminstone en styrpinne 18 som sträcker sig från pumphjulssätets 4 övre yta 11, närmare bestämt från en del av den övre ytan 11 som är vänd mot den öppna kanalen 10. Styrpinnen 18 sträcker sig generellt i radiell riktning hos pumphjulssätet 4 och är belägen under pumphjulet 3 och uppvisar en övre yta 19, som sträcker sig från en position angränsande till den innersta delen av pumphjulets 3 skovel 9 mot pumphjulssätets 4 övre yta 11. Närmare bestämt är den innersta delen av styrpinnens 18 övre yta 19 belägen ungefär på samma radiella avstånd från pumphjulets 3 centrum som den innersta delen av pumphjulets 3 skovel 9. Företrädesvis ändar styrpinnens 18 övre yta 19 på ett avstånd från pumphjulssätets 4 övre yta 11. Om styrpinnens 18 övre yta 19 skulle sträcka sig hela vägen ut till pumphjulssätets 4 övre yta 11 skulle densamma styra allt tilltäppande material mot enbart en urtagning 13 och det skulle endast förvärra tilltäppningen av pumpen 1, vilken då kan fastna helt och hållet. Det axiella avståndet mellan styrpinnens 18 övre yta 19 och skovelns 9 främre kant 21 bör vara mindre än 1 mm.

Dessutom innefattar styrmedlet även åtminstone ett utsprång 20 som sträcker sig från den övre ytan 11 hos pumphjulssätet 4, närmare bestämt från den del av den övre ytan 11 som är vänd mot den öppna kanalen 10. Utsprånget 20 är beläget under pumphjulet 3. Det axiella avståndet mellan utsprånget 20 och skovelns 9 främre kant 21 bör vara mindre än 1 mm. Företrädesvis ändar utsprånget 20 radiellt utanför styrpinnens 18 övre yta 19. Då styrpinnens 18 övre yta 19 ändar radiellt innanför utsprånget 20 kommer densamma att sprida det fasta materialet ungefär jämnt utmed den övre ytan 11 som är vänd mot den öppna kanalen 10, och varje utsprång 20 kommer endast att styra en del av det fasta materialet mot motsvarande urtagning 13. Utsprånget 20 är beläget närliggande till och, i pumphjulets 3 rotationsriktning, efter den samverkande urtagningen 13. Om långa fibrer tenderar att viras runt navet 8, då pumphjulet 3 roterar, tvingar styrpinnens 18 övre yta 19 fibrerna utåt mot utsprånget 20 och urtagningarna 13. Därefter fastnar det fasta materialet på utsprånget 20 och det fasta materialet tvingas utåt in i den närliggande urtagningen 13 för efterföljande uppskärning mellan skovelns 9 undre kant 14 och urtagningens 13 skärkant 15.

Vidare skall det påpekas att det föredragna axiella avståndet mellan å ena sidan styrpinnens 18 övre yta 19 och skovelns 9 främre kant 21, och å andra sidan utsprånget 20 och skovelns 9 främre kant 21, skall vara samma som beskriv-its ovan i samband med det axiella avståndet mellan pumphjulssätets 4 övre yta 11 och skovelns 9 undre kant 14. Vidare överensstämmer styrpinnens 18 övre yta 19 och utsprånget 20 med, och är belägna angränsande till den främre kanten 21 hos pumphjulets 3 skovel 9.

Slutligen skall det påpekas att det mest föredragna antalet urtagningar 13, spår 12 och utsprång 20 alla är fem. Vidare skall pumpen 1 företrädesvis innefatta enbart en styrpinne 18. Annars skulle den öppna kanalen 10 bli för till-täppt, vilket skulle påverka pumpens 1 funktion negativt.

Tänkbara modifikationer av uppfinningen Uppfinningen är inte begränsad enbart till utfö-randena beskrivna ovan och visade på ritningarna. Således kan pumpen, eller närmare bestämt pumphjulssätet, modifieras på alla möjliga sätt inom ramen för de bifogade kraven.

Det skall påpekas att antalet skövlar företrädesvis skall skilja sig från, företrädesvis vara fler än, antalet spår och, om det är ett jämnt antal skövlar, skall antalet spår vara udda. Annars kan störningar uppstå. Om exempelvis pumphjulet har två skövlar skall antalet spår vara tre eller fem.

Vidare måste nämnda pumphjul inte hänga i drivaxeln såsom nämnts ovan. Istället kan pumphjulet flyta över pumphjulssätet på annat lämpligt sätt, exempelvis med hjälp av lager eller liknande.

Claims (14)

1. Pump för pumpning av förorenad vätska inkluderande fast material, innefattande ett pumphus (2) försett med ett roterbart pumphjul (3) med åtminstone en skovel (9) och ett pumphjulssäte (4), varvid pumphjulssätet (4) uppvisar åtminstone en urtagning (13) i den övre ytan (11) därav, varvid en skjuvande/skärande verkan uppstår mellan en skärkant (15) hos nämnda urtagning (13) och en undre kant (14) hos skoveln (9) då pumphjulet (3) roterar relativt pumphjulssätet (4), känne-tecknad av att pumpen (1) även innefattar medel för att styra det fasta materialet mot nämnda urtagning (13), varvid styrmedlet innefattar åtminstone en styrpinne (18) och åtminstone ett utsprång (20), varvid den övre ytan (19) hos styrpinnen (18) sträcker sig från en position i omedelbar närhet till den innersta delen av pumphjulets (3) skovel (9) mot pumphjulssätet (4), och utsprånget (20) skjuter ut från pumphjulssätet (4) .

2. Pump enligt krav 1, i vilken skoveln (9) sträcker sig i en spiralform från pumphjulets (8) centrum till densammas periferi och densammas undre kant (14) har en form som motsvarar en övre yta (11) hos pumphussätet (4).

3. Pump enligt krav 1 eller 2, i vilken pumphjulssätet (4) uppvisar åtminstone ett spår (12) i den övre ytan (11) därav, vilket spår (12) sträcker sig från en centralt belägen öppen kanal (10) i pumphjulssätet (4) till densammas periferi .

4. Pump enligt krav 3, i vilken spåret (12) sträcker sig i en spiralform i motsatt riktning relativt spiralformen hos skoveln (9).

5. Pump enligt något av kraven 1-4, i vilken urtagningen (13) är belägen angränsande till och öppen mot den öppna kanalen (10) i pumphjulssätet (4).

6. Pump enligt något av kraven 1-5, i vilken en huvudskärkant (17) hos urtagningen (13) är belägen i en position radiellt fjärmad från den öppna kanalen (10) och generellt parallellt med pumphjulets (3) rotationsriktning, för att reducera de skjuvande/skärande krafterna då den undre kanten (14) hos skoveln (9) passerar nämnda kant.

7. Pump enligt något av de föregående kraven, i vilken den övre ytan (19) hos styrpinnen (18) ändar på avstånd från den övre ytan (11) hos nämnda pumphjulssäte (4).

8. Pump enligt krav 6, i vilken utsprånget (20) ändar radiellt utanför den övre ytan (19) hos styrpinnen (18).

9. Pump enligt något av de föregående kraven, i vilken det åtminstone ena utsprånget (20) är beläget närliggande till och, i pumphjulets (3) rotationsriktning, efter nämnda åtminstone ena urtagning (13).

10. Pump enligt något av de föregående kraven, i vilken styrpinnen (18) och utsprånget (20) är anordnade i den öppna kanalen (10) under pumphjulet (3).

11. Pump enligt något av de föregående kraven, i vilken den övre ytan (19) hos styrpinnen (18) och utsprånget (20) motsvarar och är belägna närliggande till den främre kanten (21) av pumphjulets (3) skovel (9).

12. Pump enligt något av kraven 2-11, i vilken det axiella avståndet mellan å ena sidan den undre kanten (14) hos pumphjulets (3) skovel (9) och den övre ytan (11) hos pumphjuls sätet (4), och å andra sidan den främre kanten (21) hos skoveln (9) och den övre ytan (19) hos styrpinnen (18) och utsprånget (20), är mindre än 1 mm.

13. Pump enligt krav 12, i vilken nämnda avstånd är mindre än 0, 5 mm.

14. Pump enligt något av de föregående kraven, i vilken pumphjulssätet (4) utgörs av en insats (5) lösgörbart förbunden med pumphuset (2).