Umlaufpumpe mit schrägem Rotor, insbesondere zur Förderung von Abwässern, Schlämmen, Dickstoffen und anderen strömungsfähigen Massen bzw. Schüttgütern Die Erfindung bezieht sich auf eine Umlauf pumpe mit schrägem Rotor, insbesondere zur För derung vorn Abwässern, Schlämmen, Dickstoffen und anderen strömungsfähigen Massen bzw. Schüttgütern.
Nach der vorliegenden Erfindung ist eine Pumpen scheibe schräg auf der Pumpenwelle befestigt und bewegt sich derjenige Punkt, der sich auf der der Befestigungsfläche der Scheibe mit der Welle abge kehrten Arbeitsflächenbegrenzungskante der Pum penscheibe befindet, und zwar an der Stelle, die sich am nächsten bei der Eintrittsöffnung des Pum pengehäuses befindet, beim Umlauf der Pumpen scheibe auf einem Kreis, dessen Durchmesser dem Innendurchmesser der Eintrittsöffnung entspricht.
Die Erfindung bezieht sich ferner auf ein Ver fahren zur Herstellung der erfindungsgemässen Um laufpumpe, nach welchem die Wölbungen der Rand gebiete der Pumpenscheibe dadurch hergestelltwerden, da'ss die Pumpenscheibe selbst oder ein: Modell der selben entsprechend der Drehbewegung, während der Pumpenbetrieb im Pumpengehäuse auf einer Werk zeugmaschine in Drehung versetzt wird, wobei senk recht zu der Drehachse auf dieser Maschine ein Form- oder Druckwerkzeug angestellt wird..
Das Werkzeug ist in eine Halterung eingespannt und wird auf denjenigen Längslinien an der Pumpenscheibe vorbeibewegt, die Mantellinien parallel zur Gehäuse achse entsprechen, und wobei diese Mantellinien so eingestellt sind, dass nach Fertigstellung der Pumpen scheibe bei deren Umlaufbewegungen im zugehörigen Gehäuse gegenüber diesem Gehäuse ein konzentTi sches Spiel verbleibt oder aber die Pumpenscheibe im Gehäuse konzentrisch mit der Pumpenwelle an der Gehäuseinnenfläche gleitet.
Ausführungsbeispiele der Erfindung und eine be kannte Pumpe sind an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig.l einen Axialsehnitt durch eine Umlauf pumpe, bei welcher der scheibenförmige Pumpen körper aus einer Kreisscheibe durch Abschneiden von sichelförmigen Segmentabschnitten entstanden ist, Fig. 2 eine Draufsicht auf die Pumpenscheibe in Richtung des Pfeiles B der Fig. 1, Fig. 3 eine bekannte Umlaufpumpe,
bei welcher unterhalb des Ansaugstutzens Wirbelbildungen ent stehen können, Fig.4 einen Axialschnitt durch eine Umlauf pumpe mit grossem Ansaugstutzen, Fig.5 einen Querschnitt durch eine Umlauf pumpe, die unmittelbar an die Wandung eines Be hälters angeschlossen ist, Fig. 6 eine Pumpe in ähnlicher Bauart wie die jenige der Fig.4, die jedoch aufbeidenStirnseiten offen ist,
Fig.7 einen Querschnitt durch die Einrichtung entsprechend der Linie VII-VII der Fig. 6, Fig. 8 einen Axialschnitt durch eine Pumpe mit konkav gewölbter Pumpenscheibe, Fig. 9 einen Axialschnitt durch eine Pumpe mit im Querschnitt S-förmig gewölbter Pumpenkörper scheibe, Fig. 10 einen Axialschnitt durch eine Umlauf pumpe, bei welcher der Pumpenkörper mit einem Schuh versehen ist.
Fig. 11 einen Axialschnitt durch eine Umlauf pumpe mit Umfangsrillen und Längsnuten, Fig. 12 einen Querschnitt durch die Pumpe nach der Linie XII-XII der Fig. 11, Fig. 13 eine Draufsicht auf einen Locheinsatz für das Pumpengehäuse der Fig. 11, Fig. 14 einen der Fig. 11 ähnlichen Querschnitt durch eine Pumpe mit eingesetztem Locheinsatz, Fig. 15 einen teilweise vergrösserten Axialschnitt durch die Pumpe an der Stelle des Locheinsatzes,
ent sprechend der Linie XVI-XVI der Fig. 13, Fig. 16 einen Radialschnitt durch eine Umlauf pumpe mit verbreiterter Öffnung zum Druckstutzen, Fig. 17 einen mit Schlitzen versehenen Einsatz für die Durchtrittsöffnung zum Druckstutzen, ent sprechend der Ausführungsform der Fig. 14, Fig. 18 eine Seitenansicht auf einen scheiben förmigen Pumpenkörper, der auf einer Welle be festigt ist,
Fig.19 eine Draufsicht auf die Scheibe der Fig. 18 in Richtung des Pfeiles C, Fig.20 einen Querschnitt durch die Pumpen scheibe entsprechend der Linie XX-XX der Fig. 19, nachdem diametral gegenüberliegende Kantenteile umgewölbt sind, Fig.21 einen Axialschnitt durch ein Pumpen gehäuse mit eingebautem Pumpenkörper, der ent sprechend der Fig. 20 gestaltet ist,
Fig. 22 einen mittleren Querschnitt durch einen Pumpenkörper mit eingearbeiteten Zähnen und Fig. 23 einen mittleren Querschnitt durch einen Pumpenkörper, bei dem die Unterschneidungen der gebildeten Wölbungen mit Material ausgefüllt sind.
In den Fig. 1 und 2 ist strichpunktiert eine be kannte Umlaufpumpe skizziert, wobei die Pumpen scheibe (Pumpenkörper) 2 eine kreisförmige Gestalt hat, und zwar in Richtung der Projektion B. Die Pumpenscheibe 3 des Erfindungsbeispiels ist dadurch entstanden, dass sichelförmige Teile abgeschnitten sind. Entsprechend ist das Gehäuse 7 aus dem Ge häuse 4 durch Verschmälerung entstanden, wie Fig. 1 zeigt.
Wird die Pumpenscheibe 3 durch die Welle 1 in Umlauf versetzt, dann wird der Punkt K, der sich auf der der Befestigungsfläche der Scheibe mit der Welle abgekehrten Arbeitsflächenbegrenzungskante (Arbeitsfläche 3') befindet, und zwar an der Stelle, die der Eintrittsöffnung des Pumpengehäuses am nächsten liegt, sich auf einem Kreis bewegen, dessen Durchmesser<I>d</I> dem inneren Durchmesser<I>D</I> des Eintrittstutzens 5 entspricht. Dadurch wird erreicht, dass die in den Eintrittsstutzen 5 in Pfleilrichtung A eintretende Flüssigkeit ohne Wirbelungen, entspre chend den punktierten Linien in den Druckstutzen 6, gefördert wird.
Dies hängt damit zusammen, dass die Stromlinien der Flüssigkeit insbesondere im unteren Bereich des Eintrittstutzens ohne wesentliche Unter brechung auf die schräg gerichtete obere Fläche 3' der Pumpenscheibe auftreffen.
Zum Vergleich ist in Fig. 3 eine bekannte Um laufpumpe gezeigt, bei welcher der dem Eintrittsstut- zen am nächsten liegende Punkt K- sich bei den Umlaufbewegungen auf einem Kreis bewegt, der grösser ist als der Kreisquerschnitt des Eintrittsstut zens 5. Dadurch entstehen zwischen dem Punkt K, in seiner untersten Stellung und dem Eintrittsstutzen deckel Wirbelungen beim Eintreten der Flüssigkeit.
Nach der Ausführungsform der Fig. 4 ist auf der Saugseite des Gehäuses 1, kein Deckel angeordnet, vielmehr ein Rohrstück 2', dessen Durchmesser 3' dem Durchmesser 4' des Pumpengehäuses 1' ent spricht. Da demnach diese Pumpe an der Ansaugseite keine durch einen Saugstutzen verursachte Verengung zeigt, ist die Pumpenscheibe kreisförmig oder nahezu kreisförmig, d. h. elliptisch, ausgeführt. Sie braucht also nicht die in den Fig. 1 und 2 erläuterte besondere Gestalt aufzuweisen, da an der unteren Kante der Pumpenscheibe keine toten Räume und demzufolge auch keine Wirbelbildungen entstehen.
Dagegen be wegt sich auch hier und bei allen nachfolgenden Aus führungsformen der Punkt K, der sich auf der der Befestigungsfläche abgekehrten Arbeitsflächenbegren- zungskante der Scheibe befindet, und zwar an der Stelle, die sich am nächsten bei der Eintrittsöffnung des Pumpengehäuses befindet, beim Umlauf der Pumpenscheibe auf einem Kreis, dessen Durchmesser dem Innendurchmesser der Eintrittsöffnung ent spricht. An das Rohrstück 2' kann ein Rohrkrümmer 5' angeschlossen werden, dessen Durchmesser 6' dem Durchmesser 3' des Rohrstückes 2' entspricht.
Durch diese Ausbildung der Pumpe wird selbst bei zähflüssigen Fördermitteln eine ausgezeichnete För- derleistung erzielt.
Man kann, entsprechend der Fig. 5 das Gehäuse 10' der Pumpe mit seinem Flansch 11' unmittelbar an die Wand 12' eines Behälters 13' anschliessen, so dass die im Behälter 13' befindliche Flüssigkeit un mittelbar über das Pumpengehäuse mittels des Pum penkörpers 15 in den Druckstutzen 14' gefördert wird. Innerhalb des Behälters 13' entsteht beim An saugen ein Wirbelkegel 18'. Um insbesondere beim Fördern von Flüssigkeiten, die mit faserigen Be standteilen durchsetzt sind, keine nachteiligen Ver filzungen, sogenannte Zopfbildungen, zu erhalten, ist es zweckmässig, eine Trennwand 19' im Behälter so anzuordnen, dass die Trennwand durch die Mittel achse des Flüssigkeitskegels 18' geht.
Bei der Ausführungsform der Fig. 6 und 7 ist nicht nur der linke, sondern! auch der rechte Deckel 8' (vergleiche Fig.4) fortgelassen und der letztere durch einen Aufsatzkörper mit Rippen 31 ersetzt, der das Lager 32 für die Welle 9' trägt. Der Auf satzkörper ist am Gehäuse 1' angeflanscht. Die Scheibe hat eine ähnliche Form wie die Scheibe in der Fig. 4, d. h. sie kann kreisförmig, soll aber in erster Linie elliptisch sein, damit das Spiel zwischen der Aussenkante der Scheibe und der Innenfläche des Gehäuses nach Möglichkeit überall fast gleich gross ist.
Dies ist dann der Fall, wenn die Projektion der Umfangskante der Pumpenscheibe auf eine Ebene senkrecht zur Pumpenwelle und damit senkrecht zur Gehäuseachse ein Kreis ist. Setzt man eine solche Pumpe in einen Behälter 33, aus welchem die Welle 9' durch eine in Fig. 6 nur rein schematisch ange deutete Stopfbuchse 34 zum nicht gezeichneten An triebsmotor führt, so fördert die Pumpe durch den Druckstutzen 35, wobei sie gleichzeitig von links und rechts das Fördergut aus dem Behälter 33 ansaugt.
Nach der Ausführungsform der Fig. 8 ist die Pumpenscheibe R derart im Axialschnitt gewölbt aus geführt, dass sie gegenüber der Pumpenwelle 1 konvex erscheint. Die Umfangskante der Scheibe stellt eine Kreislinie oder eine Ellipsenlinie dar, etwa entspre chend der Umfangslinie der flachen Scheibe der Fig. 4. Bei der Ausführungsform der Fig. 9 ist eine Pumpenscheibe 43 vorgesehen, die nach zwei Rich tungen gekrümmt ist und daher im Axialschnitt S-förmig erscheint.
Die dem Deckel 44 des Saug stutzens 45 zugekehrte Kante 46 der Pumpenscheibe ist längs einer Sehne S abgeschnitten, wie die strich punktierte Darstellung oberhalb des Pumpengehäuses erkennen lässt. Man kann auch die Pumpenscheibe nach einer anderen, in der Fig. 9 punktiert einge zeichneten Ausführungsform längs einer der Sehne S gegenüberliegenden Sehne S' abschneiden. Über haupt sind verschiedene Ausführungsformen möglich, indem entweder nur auf der einen oder nur auf der anderen Seite oder aber auf beiden Seiten Abschnitte längs Sehnen an der Pumpenscheibe vorgesehen werden.
Nach der Ausführungsform der Fig. 10 ist fest am Umfang eines kreisförmigen oder elliptisch scheibenförmigen Pumpenkörpers 47 eine axial zur Wellenachse 48 umlaufende Schuhfläche 49 ange bracht, die aus einem ringförmigen Flacheisen ge bildet ist, die man sich dadurch aus einem Zylinder herausgeschnitten denken kann, dass zwei parallele Schnittflächen angeordnet sind, die nicht nur parallel zueinander, sondern auch parallel zur Pumpen scheibenfläche verlaufen. Dadurch erreicht man, dass dieser Schuhring praktisch ohne Spiel am inneren Umfang des Pumpengehäuses 1' umläuft, der eine besonders gute Abdichtung wegen seiner Breite ge währleistet.
Nach der Ausführungsform der Fig. 11 und 12 weist der kreisförmig oder elliptisch scheibenförmige Pumpenkörper 57 am Umfang Zähne 58 auf, die in Umfangsrillen 59 am inneren Umfang des Pumpen gehäuses eingreifen. Quer zu diesen Umfangsrillen 59 sind am inneren Umfang des Pumpengehäuses parallel zur Gehäuseachse verlaufende, dreieckig oder anders profilierte Längsnuten 60 vorgesehen, die die Umfangsrillen 59 kreuzen.
Es ist zweckmässig, entsprechend der Ausfüh rungsform der Fig. 11-14 in die Öffnung 61 des Pumpengehäuses 1', die zum Druckstutzen 62 führt, einen Locheinsatz 63 einzusetzen, der mit Löchern 64 versehen ist, die gleichmässig über die Fläche verteilt sind. Der wie ein Sieb wirkende Locheinsatz 63 wird entsprechend der Krümmung des inneren Umfangs des Pumpengehäuses 1' gewölbt und an seiner Innenfläche mit Nuten 65 versehen, die den Umfangsrillen 59 des Pumpengehäuses 1' entspre chen. Es ist vorteilhaft, die Löcher 64 im Grunde dieser Nuten; 65 vorzusehen. Die Form der Löcher kann kreisrund, elliptisch, viereckig oder anders ge staltet sein.
Der Umfang der Löcher kann in seinen Konturen gewellt, spiralig, geschraubt, gerauht bzw. gestachelt sein.
Durch die Anordnung des Locheinsatzes 63 wird erreicht, dass sämtliche Verunreinigungen, wie K lum pen und Ballen, die durch den Saugstutzen 66 in das Pumpengehäuse 1' eintreten, nicht mehr ohne wei teres in den Druckstutzen 62 gelangen können, son dern erst die Öffnungen 64 des Locheinsatzes 63 passieren müssen. Dies können sie aber erst dann, wenn sie durch den Pumpenkörper 57 entsprechend zerkleinert oder zerbröckelt worden sind, so dass sie die Öffnungen 64 des Locheinsatzes 63 passieren können.
Zwecks- Erhöhung der Förderleistung und des Schnitzeleffektes wird entsprechend der Fig. 16 der Schlitzeinsatz 67 nach unten wesentlich verbreitert, wobei gleichzeitig auch die Eintrittsöffnung 68 in den Druckstutzen 69 durch entsprechende Ausbauchung 70 der Gehäusewandung 71 an dieser Stelle ver breitert wird. Dadurch wird die sonst manchmal zu beobachtende Quetschung beim Schnitzelvorgang hintan gehalten.
In die Schlitze 67 kann man ent sprechend Fig. 16 Messer 72 einsetzen, die adler- schnabelartig entgegen der Drehrichtung des Pumpen körpers gekrümmt sind und den Schnitzeleffekt er höhen. In diesem Fall muss der Aussendurchmesser des Pumpenkörpers entsprechend kleiner gewählt, oder es müssen Rillen in ihm vorgesehen werden, in die die Messer eingreifen. Die Messer können aus wechselbar in den Schlitzen befestigt und gegebenen falls als Doppelmesser ausgebildet sein.
Der Einsatz 73 kann in Abweichung von der Fig. 13 entsprechend der Fig. 17 statt mit Löchern mit Schlitzen 74 ver sehen sein.
Nach der Ausführungsform der Fig. 18 bis 21 wird von einer elliptischen Scheibe 80 ausgegangen, die auf der Welle 81 befestigt ist. Die Welle wird in ein Dreibackenfutter 82 einer Drehbank einge spannt, während. in den Support ein Formeisen 83 eingespannt ist, das in Richtung des Doppelpfeiles 84 an der umlaufenden Scheibe 80 hin und her bewegt wird.
Das Formeisen wird zunächst im Ab stand der kleinen Achse 85 an der Scheibe, welche in gleichem Drehsinn gedreht wird wie nachher im Betrieb hin und her bewegt und dann schrittweise in Richtung des Pfeiles 86 mittels des Supports quer zur Drehrichtung verschoben. Dadurch werden all mählich die beiden diametral gegenüberliegenden Kanten, .die dem Formeisen 83 benachbart sind, nach hinten umgebogen, wobei das Heranstellen des Formeisens nur bis zu dem Radius 87 durchgeführt wird. Auf diese Weise entstehen Längslinien 88, 89.
Die Biegekanten 90, 91 sind aus Fig.20 deutlich erkennbar und aus Fig.21 ersieht man den in ein entsprechendes Pumpengehäuse etwa mit dem Radius 87 eingebauten Pumpenkörper. Die Figur zeigt ledig lich die eine Biegekante 90. Auch ist erkennbar, dass der Pumpenkörper mit Spiel im Gehäuse umläuft, und zwar über die ganze Länge des Pumpengehäuses.
Soll der Pumpenkörper aus einer dickwandigen Scheibe bestehen, dann werden die Biegekanten zu nächst an einem Modell aus weichem, leicht ver formbaren Modellmaterial, wie z. B. Blei, in der Ori ginalgrösse hergestellt und das Modell wird dann seinerzeit als Muttermodell für die Fabrikations modelle verwendet, sei es, dass es zunächst in Gips abgegossen und dann weiter aus einem anderen Werkstoff geformt wird, sei es, dass man nach diesem Modell Holzmodelle herstellt und dann danach Guss formen fertigt. Die Fig. 22 stellt einen Querschnitt durch die Pumpenscheibe entsprechend der Fig. 19 dar, wobei der Anschluss an die Pumpenwelle fortge dacht ist.
Bei dieser Pumpenscheibe sind in die Biegekanten 90, 91 Rillen oder Nuten 92 mittels eines Schneid- oder Drehstahles eingeschnitten. Die dadurch zwischen. den Nuten entstehenden Erhöhun gen lässt man beim Einbau in das Gehäuse in ent sprechende Umfangsrillen an der Gehäuseinnenwan- dung eingreifen.
Nach der Ausführungsform der Fig. 23 sind die Biegekanten 90, 91 bei 93 unterschnitten, also- sozu sagen hohl. Um nun zu vermeiden, dass sich in den Unterschneidungen Förderungsmaterial absetzt, wer den die Unterschneidungen 93 mit einem raumfüllen- den Werkstoff ausgefüllt.
Die Ausführungsformen der Pumpe nach den Fig. 11 bis 17 haben sich besonders in. der Papier industrie bewährt und sind geeignet, die dort in der Regel für die Zerkleinerung der Holzteile benutzten Kollergänge zu ersetzen, wodurch nicht nur die An schaffungskosten für die teuren Kollergänge ge spart, sondern ausserdem auch in der Zerkleinerung der Holzteile bis zum Holzfaserbrei erheblich an Zeit gespart wird,
weil die Zerkleinerung in einem Bruchteil der Zeit erfolgt, die bei den Kollergängen normalerweise erforderlich ist.
Die dargestellten Maschinen sind geeignet, För- dergüter zu zerkleinern und zu pumpen, die an sich nicht strömungsfähig sind. Sind diese Güter aber erst einmal in die Maschine gelangt, so werden sie von dieser verarbeitet. Wenn beispielsweise in den Fig. 4 und 5 oder in den Fig. 9 und 10 die Maschine um 90 im Rechtssinne gedreht ist, dann zeigt die Pum penwelle lotrecht nach unten, und der Pumpenkör per wird von unten her angetrieben.
An der Ein trittsmündung in das Gehäuse wird lotrecht -ein Trichter aufgesetzt, so dass das Fördergut einfach unter Wirkung der Schwerkraft auf den umlaufenden Pumpenkörper heranfällt und von ihm verarbeitet wird.
Die Ausbildung der Pumpe mit derart vertikal angeordneter Pumpenwelle ist überall da von be sonderem Vorteil, wo Körper transportiert werden sollen, die in ihrem Endstadium in zerkleinerter Form vorliegen sollen, wie dies beispielsweise bei Fischen für Fischmehlzwecke, Zuckerrüben und dergleichen der Fall ist.
Diese in ihrem Anlieferungsstadium schwer strömungsfähigen Körper, die demnach auch nicht innerhalb einer Pumpe ansaugfähig sind, werden bei Vertikal-Anordnung der Pumpe unter der Schwer kraft in die Pumpe fallen und nach Zerkleinerung in der Pumpe in eine breiförmige Masse mit hohem Feuchtigkeitsgehalt umgewandelt, so dass sie dann durch die Druckleitung an den Ort der Weiterver arbeitung gefördert werden kann.
Alle Pumpen können mit stufenlos regelbarem Getriebe ausgerüstet werden, um die jeweils erforder liche Pumpendrehzahl genau einstellen zu können.
In Abwandlung des Erfindungsgedankens kann unter Bezugnahme auf Fig. 11 in Abweichung von der dortigen Darstellung zum Zwecke der Verwen dung als Knetmaschine das Innere des Pumpen gehäuses als glatte Zylinderfläche ausgebildet und der Pumpenkörper als elliptische Scheibe hergestellt sein, die an denjenigen Stellen, die den beiden Gehäusedeckeln zugekehrt sind, längs parallel zu den Deckeln verlaufenden Sehnen segmentartig abge schnitten ist. Diese Sehnenkanten des Pumpenkörpers können entweder mit geringem Spiel oder ohne Spiel beim Umlauf längs den Deckelflächen sich bewegen.
Die ellipsenbogenförmigen Wölbungen der Pumpen körperscheibe können hierbei entweder glatt oder verzahnt ausgeführt sein.