DE3035108A1

DE3035108A1 - METHOD AND DEVICE FOR PUMPING A LIQUID-SOLID DISPERSION

Info

Publication number: DE3035108A1
Application number: DE19803035108
Authority: DE
Inventors: William Thomas Ponca City Okla. Sweeney
Original assignee: Conoco Inc
Current assignee: ConocoPhillips Co
Priority date: 1980-09-04
Filing date: 1980-09-17
Publication date: 1982-04-22
Also published as: AU6216880A; FR2492011A1; ZA805613B; GB2083136A

Description

PA ΤΕΝΤΑ N" W Λ LTSPA ΤΕΝΤΑ N "W Λ LTS DR. DIETER V. BEZOLDDR. DIETER V. BEZOLD DIPL. ING. PETER SCHÜTZDIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. "WOLFGANG HEUSLERDIPL. ING. "WOLFGANG HEUSLER

MARIA-THERESIA STRASSE 22 POSTFACH 86 06 68MARIA-THERESIA STRASSE 22 PO Box 86 06 68

D-8OOO MUENCHEN 86D-8OOO MUNICH 86

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TELEFON 089/47 69 O6 47 68 19TELEPHONE 089/47 69 O6 47 68 19

AB SEPT. 1980: 4 70 60 TELEX S22 638 TELEGRAMM SOMBE7FROM SEPT. 1980: 4 70 60 TELEX S22 638 TELEGRAM SOMBE7

1088610886

Dr.v.B/hlDr.v.B / hl

Conoco Inc., Ponca City, OK 74601, V.St.A. Conoco Inc., Ponca City, OK 74601, V.St.A.

Method and device for pumping a liquid-solid Dispersion

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriffs des Anspruchs 1. Ferner betrifft die Erfindung eine Einrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.The present invention relates to a method according to the preamble of claim 1. The invention also relates a facility for carrying out such a procedure.

Aus der US-PS 1 581 683 ist eine Pumpe mit einem Motor bekannt, der ein rohrförmiges Gehäuse, an dessen Innenfläche Rippen oder Schaufeln angebracht sind, und eine Welle, an der eine wendel- oder spiralförmige Nut oder Kehle angeordnet ist, aufweist. Der Motor erzeugt jedoch keine Scherungsgrenzschicht zwischen dem Rotor für die feststehenden Flügeln oder Schaufeln am rohrförmigen Gehäuse, sondern arbeitet mit einer Bewegung des zu fördernden Wassers zwischen den festen Auskehlungen oder Nuten am Gehäuse und den Auskehlungen oder Schaufeln an der Welle. Durch eine Vor- und RückwärtsbewegungFrom US-PS 1 581 683 a pump with a motor is known which has a tubular housing on its inner surface Ribs or blades are attached, and a shaft on which a helical or spiral groove or throat is arranged is, has. However, the engine does not create a shear boundary layer between the rotor for the fixed blades or blades on the tubular housing, but works with a movement of the water to be pumped between the fixed Flutes or grooves on the housing and the flutes or vanes on the shaft. By moving forwards and backwards

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

ZUGELASSEN BEIM EUROPAISCHEN PATENTAMT · PROFESSIONAL REPRIStNTATIVIS BETÖRE THE EUROPEAN PATENT OFFICE POSTSCHECK MÜNCHEN NR. 6 9148-800 · BANKKONTO HYPOBANK MDMCHIN (BLZ 70Ί2Ο0 4ΟΙ KTO. 60 60 2S 73 78 SWIFT HYPO DE MMAPPROVED BY THE EUROPEAN PATENT OFFICE · PROFESSIONAL REPRIStNTATIVIS CONVEY THE EUROPEAN PATENT OFFICE POSTSCHECK MUNICH NO. 6 9148-800 BANK ACCOUNT HYPOBANK MDMCHIN (BLZ 70Ί2Ο0 4ΟΙ KTO. 60 60 2S 73 78 SWIFT HYPO DE MM

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des Wassers zwischen dem Gehäuse und der Welle entstehen Kräfte, die gegen die Schaufeln oder Auskehlungen der Welle wirken, welche die Welle drehen.of the water between the housing and the shaft creates forces that act against the blades or flutes of the shaft act, which rotate the shaft.

Es ist ferner aus der US-PS 536,925 eine Pumpe bekannt, bei der praktisch das ganze zu fördernde Fluid, in diesem Falle Luft, durch den Rotor und nicht durch den Stator gefördert wird.It is also known from US-PS 536,925 a pump at which practically all of the fluid to be conveyed, in this case air, is conveyed through the rotor and not through the stator.

Entsprechendes gilt für eine aus der US-PS 1 608 547 bekannte Pumpe.The same applies to one known from US Pat. No. 1,608,547 Pump.

Wenn die bekannten Pumpen zur Förderung von Suspensionen verwendet werden, die abrasive Materialien, wie z.B. Kohle, enthalten, besteht eines der Hauptprobleme in dem starken Verschleiß, der durch das abrasive Material verursacht wird, das während des Betriebes mit beträchtlicher Geschwindigkeit umlaufende Förderrad trifft. Die hohen Drehzahlen des Förderrades oder Rotors verursachen beim Auftreffen der Feststoffe aber nicht nur einen hohen Verschleiß am Rotor sondern bewirken auch eine Zerkleinerung des geförderten Feststoffmaterials, so daß dessen Teilchengröße verringert wird, was für den vorgesehenen Verwendungszweck nachteilig sein kann.When the known pumps are used for pumping suspensions containing abrasive materials such as coal, one of the main problems is the heavy wear, caused by the abrasive material that revolves at considerable speed during operation Conveyor wheel meets. The high speeds of the feed wheel or rotor cause the solids to hit but not only cause high wear on the rotor but also cause the conveyed solid material to be comminuted, so that its particle size is reduced, which can be disadvantageous for the intended use.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verfahren und Einrichtungen anzugeben, bei denen diese Nachteile vermieden werden, also insbesondere der Verschleiß verringert und eine Zerkleinerung der Feststoffe in der geförderten Suspension weitgehend verringert wird.The present invention is based on the object of specifying methods and devices in which these disadvantages can be avoided, so in particular the wear and tear and a comminution of the solids in the conveyed suspension are reduced is largely reduced.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren und bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 bzw. 6 gelöst.In the case of a method and a device of the type mentioned at the outset, this task is achieved by the characterizing features of claim 1 and 6 respectively solved.

Die erfindungsgemäße Pumpe arbeitet anders als die bekannten Pumpen, da die suspendierten Teilchen in den äußeren Teilen der Pumpe und nicht durch den rotierenden Bereich gefördertThe pump according to the invention works differently than the known ones Pumping because the suspended particles are conveyed in the outer parts of the pump and not through the rotating area

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werden. Eine vorteilhafte Pumpe gemäß der Erfindung enthält im wesentlichen ein rohrförmiges Gehäuse, an dessen Innenseite eine spiral- oder wendeiförmige Hohlkehle angebracht oder gebildet ist. Der Abstand und die Länge der Hohlkehle bzw. ihre Steigung sind so gewählt, daß sie praktisch das ganze geförderte Material zwischen oder in den Hohlkehlen in einem spiral- oder wendeiförmigen Weg vom Einlaß zur Pumpe zu deren Auslaß bewegt. Das Ende der Hohlkehle oder Hohlkehlen bildet eine zylindrische öffnung. In dieser öffnung ist eine sie axial durchsetzende Welle montiert, die an ihrer Peripherie eine scherungserzeugende Oberfläche aufweist. Die scherungserzeugende Oberfläche endet im allgemeinen in nahem Abstand von dem Ende der Hohlkehlen. Wenn die Welle rotiert, erzeugt das sie umgebende Fluid eine Scherungsgrenzschicht in der Nähe des Endes der Hohlkehlen, welche ihrerseits eine Bewegung des die Teilchen enthaltenden Fluids in der Hohlkehle bzw. zwischen den sie bildenden Schaufeln oder Rippen und eine Bewegung des Fluids vom Einlaß der Pumpe längs eines wendeiförmigen Weges in der Hohlkehle zum Auslaß der Pumpe bewirkt. Die scherungserzeugende Anordnung kann aus spiral- oder wendeiförmigen Hohlkehlen oder Rippen bestehen, die an der Außenfläche der We]Ie gebildet sind, ferner aus einer Vielzahl von kurzen, geraden Kerben, die entlang des Weges verlaufen, einer Mehrzahl von geraden Schaufeln, oder aus anderen geeigneten Vorrichtungen; es soll lediglich gewährleistet sein, daß die die Scherung erzeugende Anordnung in Längsrichtung einen so großen Strömungswiderstand hat, daß die Rückströmung längs der Welle vernachlässigt werden kann oder zumindest nicht stört.will. An advantageous pump according to the invention essentially comprises a tubular housing on the inside thereof a spiral or helical groove is attached or formed. The distance and length of the fillet or their pitch are chosen so that they practically all of the material conveyed between or in the flutes in a spiral or helical path from the inlet to the Pump moved to its outlet. The end of the fillet or fillets forms a cylindrical opening. In this opening an axially penetrating shaft is mounted which has a shear-generating surface on its periphery. The shear generating surface generally terminates a short distance from the end of the flutes. When the wave rotates, the surrounding fluid creates a shear boundary layer near the end of the flutes, which in turn a movement of the fluid containing the particles in the groove or between the blades or blades forming them Ribs and a movement of the fluid from the inlet of the pump along a helical path in the groove to the outlet of the Pump causes. The shear-generating arrangement can consist of spiral or helical fillets or ribs, which are formed on the outer surface of the We] Ie, further from a plurality of short, straight notches, which along the Path, a plurality of straight blades, or from other suitable devices; it is only intended to guarantee be that the arrangement generating the shear has such a large flow resistance in the longitudinal direction, that the return flow along the shaft can be neglected or at least does not interfere.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.In the following, exemplary embodiments of the invention are explained in more detail with reference to the drawing.

Es zeigen:Show it:

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Fig. 1 eine Seitenansicht einer Pumpe gemäß einer Ausführungsform der Erfindung, bei der das Gehäuse im Längsschnitt und die Welle sowie die die Scherung erzeugende Vorrichtung ungeschnitten dargestellt sind;Fig. 1 is a side view of a pump according to an embodiment of the invention, in which the housing in Longitudinal section and the shaft and the device generating the shear shown uncut are;

Fig. 2 eine Teilansicht einer abgewandelten Ausführungsform einer Welle mit einer scherungserzeugenden Vorrichtung;2 shows a partial view of a modified embodiment of a shaft with a shear-generating one Contraption;

Fig. 3 eine Stirnansicht der Anordnung gemäß Fig. 2, gesehen in Richtung der Pfeile 3-3;3 shows an end view of the arrangement according to FIG. 2, viewed in the direction of arrows 3-3;

Fig. 4 eine Stirnansicht einer Abwandlung der Anordnung gemäß Fig. 2;FIG. 4 shows an end view of a modification of the arrangement according to FIG. 2;

Fig. 5 eine isometrische Ansicht einer Ausführungsform einer Pumpe gemäß der Erfindung, auf die bei der Erläuterung der Arbeitsweise einer solchen Pumpe Bezug genommen wird; ein Teil des Außengehäuses und der Auslaß der Pumpe sind weggeschnitten;5 is an isometric view of an embodiment of a Pump according to the invention, to which reference is made in explaining the operation of such a pump will; part of the outer housing and the outlet of the pump are cut away;

Fig. 6 eine Stirnansicht einer weiteren Ausführungsform einer scherungserzeugenden Vorrichtung und6 is an end view of a further embodiment of a shear generating device and

Fig. 7 eine weitere Ausführungsform einer scherungserzeugenden Vorrichtung mit variabler Ganghöhe.Figure 7 is another embodiment of a variable pitch shear generating device.

Die in Fig. 1 dargestellte Pumpe enthält ein rohrförmiges Gehäuse 10, dessen Ende mit Flanschen 11 und 12 versehen ist. Die Enden des Gehäuses sind mit Flanschen 15 und 16 von Endstücken 13 bzw. 14 verbunden. Das Endstück 14 bildet einen Einlaß 17 und hat eine öffnung 18, durch die ein Fluid in einen Innenraum 19 des Endstücks 14 eintreten kann. Der Einlaß 17The pump shown in FIG. 1 includes a tubular housing 10, the end of which is provided with flanges 11 and 12. The ends of the housing are flanged 15 and 16 of end pieces 13 or 14 connected. The end piece 14 forms a Inlet 17 and has an opening 18 through which a fluid enters a Interior 19 of the end piece 14 can enter. The inlet 17

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weist einen Flansch 20 auf, mit dem der Einlaß an eine Rohrleitung oder irgendeine andere Quelle für ein zu förderndes Material anschließbar ist. Das Endstück 13 ist mit einem Auslaß 21 versehen, der über eine Öffnung 22 mit einem Innenraum 23 des Endstücks 13 in Verbindung steht und einen Kanal bildet, durch den das geförderte Material zu einer nicht dargestellten Auslaßröhre strömt, die mit dem Auslaß 21 über einen Flansch 2 4 verbunden ist.has a flange 20 with which the inlet to a pipeline or any other source of material to be conveyed can be connected. The end piece 13 is provided with an outlet 21 is provided, which communicates via an opening 22 with an interior 23 of the end piece 13 in connection and a channel forms, through which the conveyed material flows to an outlet tube, not shown, which with the outlet 21 over a flange 2 4 is connected.

Im Inneren des rohrförmigen Gehäuses 10 befindet sich ein rohrförmiger Einsatz 30, der eine Anzahl von spiralförmigen Hohlkehlen bzw. Leitschaufeln oder Rippen 31 bildet. Die wendeiförmigen Rippen 31 können in dem rohrförmigen Einsatz durch Gießen oder Schweißen oder auf irgendeine andere geeignete Weise hergestellt werden. Der rohrförmige Einsatz 30 ist als ein vom rohrförmigen Gehäuse 10 getrenntes Bauteil dargestellt, so daß der Einsatz 30 und die Rippen 31 bequem ersetzt werden können, wenn sie verschlissen sind. Selbstverständlich können die Leitschaufeln oder Rippen 31 unmittelbar am rohrförmigen Gehäuse 10 gebildet sein, wenn der Verschleiß beim Betrieb der Pumpe keine wesentliche Rolle spielt. Die Länge der Rippen 31 und der Abstand zwischen ihnen bzw. ihren Windungen soll ein Volumen begrenzen, das groß genug ist um praktisch das ganze Fluid und Material aufzunehmen, das durch die Pumpe gefördert wird.Inside the tubular housing 10 there is a tubular housing Insert 30 which forms a number of spiral flutes or guide vanes or ribs 31. The helical ribs 31 can pass through in the tubular insert Casting or welding or in any other suitable manner. The tubular insert 30 is as a separate component from the tubular housing 10 is shown so that the insert 30 and ribs 31 can be conveniently replaced can when they are worn out. Of course, the guide vanes or ribs 31 can be located directly on the tubular Housing 10 can be formed when wear during operation of the pump does not play an essential role. The length of the ribs 31 and the distance between them or their turns is intended to limit a volume that is large enough to be practical take up all of the fluid and material conveyed by the pump.

Im rohrförmigen Gehäuse 10 ist eine um eine Achse 33 drehbar gelagerte Welle 32 angeordnet. Die Welle 32 läuft in Lagern 34, welche durch eine Endplatte 35 im Endstück 14 durch eine Endplatte 36 im Endstück 13 gehaltert sind. Die Endplatte 35 hat ein Mittelloch, durch das sich die Welle 32 erstreckt. Zwischen der Endplatte 35 und dem Lager 34 befindet sich eine Dichtung 36, die verhindert, daß Fluid längs der Welle 32 aus der Pumpe austritt. Die Endplatte 36 kann durch einen ein-A shaft 32 rotatably mounted about an axis 33 is arranged in the tubular housing 10. The shaft 32 runs in bearings 34, which are held by an end plate 35 in the end piece 14 through an end plate 36 in the end piece 13. The end plate 35 has a central hole through which shaft 32 extends. Between the end plate 35 and the bearing 34 is a Seal 36 which prevents fluid from leaking out of the pump along shaft 32. The end plate 36 can be

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fachen O-Ring 38 abgedichtet sein. Die Endplatten 35 und 36 können an den Endstücken 14 bzw. 13 durch Schraubenbolzen 39 befestigt sein.fold O-ring 38 to be sealed. The end plates 35 and 36 can be attached to the end pieces 14 and 13 by screw bolts 39 be attached.

Die Verbindungsflansche 16 und 12 bzw. 11 und 15 sind durch Schraubenbolzen 40 mit Muttern 41 verbunden.The connecting flanges 16 and 12 or 11 and 15 are through Screw bolts 40 connected to nuts 41.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind an der Welle 32 mehrere Schaufeln oder Flügel 42 angebracht, die sich wendelförmig entlang der Welle 32 erstrecken und von der Welle bis in die Nähe der Unter- oder Innenseite der Rippen 31 reichen. Ein solches bevorzugtes Ausführungsbeispiel ist in Fig. 1 dargestellt. Die Schaufeln oder Rippen brauchen jedoch nicht längs der Welle 32 gewendelt zu sein, wie es in Fig. 1 dargestellt ist, sondern können sich in Längsrichtung der Welle 32 erstrecken, wie es in den Fig. 2 und 3 für die beispielsweise vier dargestellten Rippen 45 gezeigt ist, die so an der Welle 32 angebracht sind, daß sie mit rechten Winkeln in bezug aufeinander an den Quadranten längs der Welle vorspringen.In the preferred embodiment of the invention, are on A plurality of blades or vanes 42 are attached to the shaft 32 and extend helically along the shaft 32 and from of the shaft up to the vicinity of the underside or inside of the ribs 31. One such preferred embodiment is shown in FIG. However, the blades or ribs do not need to be coiled along the shaft 32, as is shown in FIG Fig. 1 is shown, but can extend in the longitudinal direction of the shaft 32, as shown in Figs. 2 and 3 for the for example, four illustrated ribs 45 are shown attached to shaft 32 so that they are at right angles protrude with respect to each other at the quadrants along the shaft.

Um die Rückströmung von Fluid zwischen den Flügeln längs der Welle zu verringern, können zwischen den Flügeln 45 Elemente 46, die Strömung behindern, vorgesehen sein. Zwischen den die Strömung' behindernden Elementen 46, die die Form von Kreisscheiben haben können, und der Welle 32 kann eine Öffnung 47 vorgesehen sein, so daß angesammeltes Material durch die Elemente 46 durchgespült werden kann.In order to reduce the backflow of fluid between the blades along the shaft, 45 elements can be placed between the blades 46, which obstruct the flow, may be provided. Between the flow 'obstructing elements 46, which have the shape of Circular disks may have, and the shaft 32 an opening 47 may be provided so that accumulated material through the elements 46 can be flushed through.

Fig. 4 zeigt einen Rotor ähnlich Fig. 2 und 3, der jedoch vier weitere Flügel (also insgesamt acht) enthält. An der Welle können so viele Flügel 4 5 angebracht sein, wie es erforderlich oder zweckmäßig ist, um eine Scherungsgrenzschicht zu erzeugen, wenn die Welle 32 rotiert, und um einen genügenden Strömungswiderstand längs der Welle zwischen den Flügeln zu erreichen,FIG. 4 shows a rotor similar to FIGS. 2 and 3, but which contains four further blades (that is to say a total of eight). On the wave as many wings 4 5 can be attached as is necessary or expedient to create a shear boundary layer, when the shaft 32 rotates, and in order to achieve sufficient flow resistance along the shaft between the blades,

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so daß nur eine begrenzte Menge FluJd zwischen den Flügeln 45 zurückströmt.so that there is only a limited amount of flow between the wings 45 flows back.

Fig. 5 zeigt wieder eine andere Ausführungsform des Pumpenläufers, welcher eine Welle 32 und einen Kern 48 enthält, an dem mehrere wendeiförmige Rippen 49, die mit relativ großer Steigung in Axialrichtung verLaufen, angebracht sind.Fig. 5 shows yet another embodiment of the pump rotor, which includes a shaft 32 and a core 48, on which a plurality of helical ribs 49, which with relative large slope in the axial direction, are attached.

Für den Rotor können auch andere Konfigurationen verwendet werden, solange die Erzeugung einer ausreichenden Scherungsgrenze an der Grenzschicht zwischen der rotierenden Welle 32 bzw. dem Rotor und den wendeiförmigen Rippen 31 bzw. den zwischen diesen gebildeten Hohlkehlen gewährleistet ist.Other configurations can also be used for the rotor as long as the creation of a sufficient shear limit at the interface between the rotating shaft 32 or the rotor and the helical ribs 31 or between this formed fillets is guaranteed.

Bei der nun folgenden Beschreibung der Arbeitsweise der vorliegenden Pumpe wird auf Fig. 5 Bezu<j genommen. Ein zu förderndes Material, insbesondere eine Dispersion auf einem Fluid und Feststoffen , also insbesondere eine Suspension, tritt durch den Einlaß 17 in die Pumpe ein. Wenn die Welle 32 in Richtung des Pfeiles 50 rotiert, droht sich auch der Kern 48 mit den Rippen 49 in dieser Richtung. Die Rotation der Rippen 4 9 bewirkt eine Bewegung des Wassers oder anderen Fluids in dem Teil der Einrichtung, der sich zwischen dem äußeren Ende der Rippen und dem unteren oder inneren Ende 43 der Rippen 31 befindet. Die Bewegung des Wassers oder Fluids an dieser Stelle erzeugt eine Scherungsgrenze. Diese Scherungsgrenze bewirkt, daß sich das Fluid zwischen den Rippen 31 und dem rohrförmigen Einsatz 30 bewegt. Die Bewegung des Fluids in diesem Bereich erzeugt einen Druckunterschied zwischen dem Einlaß und dem Auslaß. Am Auslaß entsteht ein höherer Druck als am Einlaß und das Material wird daher in den Einlaß und den Innenraum 19 des Endstücks 14 gesaugt, von dem es in Richtung des Pfeiles 55 (Fig. 1) zwischen die Rippen 31 eintritt-und sich wendelförmig längs des äußeren Bereiches bewegt, bis es den Auslaß erreicht, wobei es im wesentlichen in Richtung des Pfei-In the following description of the operation of the present Pump is taken from Fig. 5 with reference to <j. A material to be conveyed, in particular a dispersion on a fluid and solids, in particular a suspension, enters the pump through inlet 17. When the shaft is 32 in Rotates in the direction of arrow 50, the core 48 with the ribs 49 threatens in this direction. The rotation of the ribs 4 9 causes movement of the water or other fluid in the part of the device which is between the outer End of the ribs and the lower or inner end 43 of the ribs 31 is located. The movement of the water or fluid on this Spot creates a shear limit. This shear limit causes the fluid to move between the ribs 31 and the tubular insert 30 moves. The movement of the fluid in this area creates a pressure differential between the inlet and the outlet. There is a higher pressure at the outlet than at the inlet and the material is therefore in the inlet and the Interior 19 of the end piece 14 sucked, from which it is in the direction of the arrow 55 (FIG. 1) enters between the ribs 31 and moves helically along the outer area until it reaches the Reaches outlet, where it is essentially in the direction of the arrow

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les 56 strömt. Das unter hohem Druck stehende Fluid strömt durch den Auslaß 21 und eine an diesen angeschlossene, nicht dargestellte Rohrleitung dann zu dem Ort, zu dem die Suspension gefördert werden soll. Feststoffteilchen, die in den Einlaß 17 eintreten, strömen zusammen mit dem Fluid in Richtung des Pfeiles 55 in den rohrförmigen Einsatz 30 zwischen die Rippen 31. Sollten Feststoffteilchen in den Raum zwischen die Flügel 42 und die Welle 32 eintreten, so werden sie durch die Zentrifugalkraft nach außen in den Zwischenraum zwischen den Rippen 31 und in den rohrförmigen Einsatz 30 gedrückt.les 56 flows. The fluid under high pressure flows through the outlet 21 and one connected to this, not pipeline shown then to the place to which the suspension is to be conveyed. Solid particles in the Entering inlet 17, flow together with the fluid in the direction of arrow 55 in the tubular insert 30 between the ribs 31. Should solid particles be in the space between the vanes 42 and the shaft 32 enter, they are by centrifugal force outward into the space between the ribs 31 and pressed into the tubular insert 30.

Wie in Fig. 5 dargestellt ist, wirkt die Zentrifugalkraft in Richtung eines Pfeiles 60 und bewirkt, daß sich die Feststoffteilchen nach außen bewegen, bis sie auf den rohrförmigen Einsätz 30 auftreffen, falls ein solcher vorhanden ist, oder auf das rohrförmige Gehäuse 10, wenn kein Einsatz 30 vorhanden ist. Die Teilchen 61 werden dann von dem Fluid, das in Richtung des Pfeiles 62 strömt, mitgenommen und dadurch zum Auslaß der Pumpe gefördert.As shown in Fig. 5, the centrifugal force acts in Direction of arrow 60 and causes the solid particles move outwards until they hit the tubular insert 30, if one is present, or on the tubular housing 10 if there is no insert 30 is available. The particles 61 are then entrained by the fluid flowing in the direction of arrow 62 and thereby promoted to the outlet of the pump.

Die in Fig. 1 dargestellte bevorzugte Ausführungsform der Erfindung enthält mehrere wendeiförmige Flügel 42, die an der Welle 32 angebracht sind. Eine wendeiförmige Flügelkonfiguration ist für den Betrieb der Pumpe jedoch nicht zwingend. Es ist lediglich erforderlich, daß die Oberfläche der Welle eine Scherungsgrenzschicht am Ende 43 der Rippen 31 bzw. der zwischen diesen gebildeten Hohlkehlen erzeugt, d.h. daß die Rotation der Welle 32 eine gescherte Grenzfläche an diesem Ort erzeugt, die in der Lage ist, die Fluide zwischen den Rip pen 31 in Bewegung zu setzen.The preferred embodiment of the invention shown in FIG includes a plurality of helical blades 42 attached to shaft 32. A helical wing configuration is not essential for the operation of the pump. It is only necessary that the surface of the shaft a shear boundary layer at the end 43 of the ribs 31 and the creates flutes formed between them, i.e., the rotation of shaft 32 creates a sheared interface thereon Generated place that is able to set the fluids between the Rip pen 31 in motion.

Die an die die Scherung erzeugende Vorrichtung gestellten Bedingungen lassen sich durch verschiedene Konfigurationen erfüllen. Auch ebene, nicht wendeiförmige Flügel, wie sie in den Fig. 2 bis 4 dargestellt sind, arbeiten zufriedenstellend.The conditions imposed on the device producing the shear can be fulfilled through different configurations. Also flat, not helical wings, like those in Figs. 2 to 4 are shown work satisfactorily.

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Das Hauptproblem bei nicht-wendelförmigen Flügeln besteht jedoch darin, daß der Druckunterschied zwischen dem Auslaß und dem Einlaß der Pumpe im allgemeinen so groß ist, daß das Fluid von der Auslaßseite längs der Welle zur Einlaßseite der Pumpe zurückströmt. Diese Rückströmung kann den Wirkungsgrad der Pumpe erheblich beeinträchtigen und verringert auch den Druckunterschied zwischen dem Einlaß und dem Auslaß der Pumpe. Die Rückströmung des Fluids längs des eiwähnten Weges kann jedoch durch Widerstandselemente 46, die senkrecht zur Achse der Welle verlaufen und ein den Flügeln angebracht sind, herabgesetzt werden. Eine zwischen diesen als Strömungswiderstand dienenden Elementen 46 und der Welle 32 belassene öffnung 47 verhindert das Ansammeln von feinen Teilchen, deren Masse nicht ausreicht, um durch die Zentrifugalkraft nach außen geschleudert zu werden.The main problem with non-helical blades is however, that the pressure difference between the outlet and the inlet of the pump is generally so large that the fluid is from the outlet side along the shaft to the inlet side the pump flows back. This backflow can significantly impair and reduce the efficiency of the pump also the pressure difference between the inlet and the outlet of the pump. The return flow of the fluid along the aforementioned Path can, however, through resistance elements 46, which are perpendicular run to the axis of the shaft and attached to the wings are to be reduced. One between these elements 46 serving as flow resistance and the shaft 32 left opening 47 prevents the accumulation of fine particles, whose mass is not sufficient to be thrown outwards by centrifugal force.

Jede Konfiguration längs der Welle 32 funktioniert, solange sie in der Lage ist, eine ausreichende Scherungsgrenzschicht zu erzeugen und solange die Rückströmung längs der Achse auf tragbare Beträge reduziert wird. Sogar eine extrem rauhe Oberfläche oder ein Kern 48 kann so viel Scherungsenergie erzeugen, daß das System funktioniert.Any configuration along shaft 32 will work so long it is able to create a sufficient shear boundary layer and as long as the return flow is along the axis acceptable amounts is reduced. Even an extremely rough surface or core 48 can generate as much shear energy as that the system works.

Fig. 6 zeigt eLne Abwandlung der Form der in Fig. 3 dargestellten Elemente 45. Durch die Konfiguration gemäß Fig. 6 wird die Bildung von Wirbeln hinter den Spitzen 42 der durch das Fluid rotierenden Flügel 4 5 verringert und dadurch der Wirkungsgrad der Pumpe erhöht.FIG. 6 shows a modification of the shape of the elements 45 shown in FIG the formation of eddies behind the tips 42 of the blades 4 5 rotating through the fluid is reduced, and thereby the efficiency the pump increases.

Fig. 7 zeigt ferner einen Teil 42a von wendeiförmigen Flügeln, deren Steigung oder Ganghöhe sich ändert. Hierdurch wird ebenfalls der Wirkungsgrad der Pumpe erhöht, da die anfängliche Einführung des Fluids und anderen Materials, z.B. vom Innenraum 19 des Endstückes 14 zwischen die Rippen .31 verbessert wird.Fig. 7 also shows a portion 42a of helical wings, whose pitch or pitch changes. This also increases the efficiency of the pump, since the initial Introduction of the fluid and other material, e.g. from the interior 19 of the end piece 14 between the ribs .31 is improved will.

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Ein Merkmal der vorliegenden Pumpe besteht darin, daß die Welle in beiden Richtungen und die Pumpe dementsprechend wahlweise in beiden Richtungen fördern kann. Durch Umkehr der Drehrichtung der Welle wird also der Einlaß 17 zum Auslaß und der Auslaß 21 zum Einlaß. . ■ "A feature of the present pump is that the shaft is bidirectional and the pump accordingly can optionally promote in both directions. By reversing the direction of rotation of the shaft, the inlet 17 becomes the Outlet and outlet 21 to inlet. . ■ "

Die üblichen Lagerabdichtungen und Schub- bzw ^ Axiallager an den beiden Enden der Welle 36 sind zur Vereinfachung der Beschreibung und Zeichnung nicht erläutert worden, sie können in üblicher Weise ausgebildet sein.The usual bearing seals and thrust or axial bearings at the two ends of the shaft 36 have not been explained to simplify the description and drawing, they can be designed in the usual way.

Die vorliegende Pumpe eignet sich insbesondere zum Fördern von Suspensionen, die relativ grobe Feststoffteilchen enthalten, also z.B. für die hydraulische Grubenförderung. Bei der vorliegenden Pumpe wird weitgehend verhindert, daß verschleißerzeugende, abrasive Materialien entlang des mit hoher Drehzahl laufenden Rotors wandern und einen starken Verschleiß an diesem verursachen. Bei bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung ist ein auswechselbarer Einsatz vorgesehen, der leicht ersetzt werden kann, wenn die wendeiförmige Rippe oder Rippen an der Innenseite des Einsatzes so stark abgenutzt sind, daß die Pumpwirkung durch die Rückströmung zu stark beeinträchtigt wird.The present pump is particularly suitable for pumping suspensions that contain relatively coarse solid particles, e.g. for hydraulic pit conveyance. In the present pump is largely prevented that Wear-generating, abrasive materials migrate along the rotor, which runs at high speed, and a strong Cause wear on this. In preferred embodiments of the invention, an exchangeable insert is provided, which can be easily replaced when the helical rib or ribs on the inside of the insert wear out so badly are that the pumping effect is impaired too much by the backflow will.

Claims

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DR. DIETER V. BEZOLD DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. "WOLFGANG HEUSLERDR. DIETER V. BEZOLD DIPL. ING. PETER SCHÜTZ DIPL. ING. "WOLFGANG HEUSLER

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Method and device for pumping a liquid

Solid dispersion

Claims

1 .! Method for pumping a liquid fost dispersion characterized by the use of a device substantially similar to its cylindrical housing consists, which has a from this inwardly extending stationary rib and groove arrangement, which has a cylindrical axial cavity limited, and which has an axial element with a shear-generating radial arrangement, which rotates in the cavity, the liquid-solid dispersion tangentially into a first end of the cylindrical Housing is introduced, the liquid-solid dispersion tangentially at the opposite end of the cylindrical housing with increased Pressure is withdrawn and the solids primarily within the stationary helical flute with minimal Contact with the axial element through the cylindrical

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ZUGELASSEN BEIM EUROPÄISCHEN PATENTAMT ■ PROFESSIONAL REPRtSENTATIVIS IUFOHE THE EUROPEAN PATENT OFFICE POSTSCHECK MÖNCHEN NR. 6 91 46 - BOO BANKKf)NTO HYI'OHANK MÜNCIIIN (IUZ 7OO 2OO 4Ol KlO. 60 60 25 73 VB SWIFT HYPO DE MMAPPROVED BY THE EUROPEAN PATENT OFFICE ■ PROFESSIONAL REPRtSENTATIVIS IUFOHE THE EUROPEAN PATENT OFFICE POSTSCHECK MÖNCHEN NO. 6 91 46 - BOO BANKKf) NTO HYI'OHANK MÜNCIIIN (IUZ 7OO 2OO 4Ol KlO. 60 60 25 73 VB SWIFT HYPO DE MM

Housing are promoted by the axial element a Shear boundary layer at the inner end of the helical Flute arrangement is generated.

2. The method according to claim 1, characterized in that the pressure difference between the Inlet and outlet ends of the cylindrical housing Is a function of the length of the cylindrical housing.

3. The method according to claim T or 2, characterized in that an axial flow of the liquid Solid dispersion within the shear boundary layer is hindered.

4. The method according to claim 1, 2 or 3, characterized in that g e that the pitch and depth of the helical groove according to the particle size the solids is chosen.

5. A method for pumping a liquid-solid suspension in a hydraulic delivery line, characterized in that the suspension in a first End of a cylindrical housing is inserted, which has an inwardly facing helical groove inside which ends on a cylindrical surface that inside the helical groove a rotating body is provided, the one at the cylindrical end surface Power of sight creates, which accelerates movement the liquid-solid dispersion caused by the helical groove and that the liquid-solid suspension by a second End of the cylindrical housing is passed with increased pressure in a subsequent delivery line.

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6. Device for conveying a liquid-solid dispersion (Suspension), characterized by

a tubular housing with an axis and an inlet and an outlet end;

a stationary spiral or helical fillet arrangement, which protrudes from an inner wall of the housing and on a cylindrical surface coaxial with the housing axis ends and forms a helical space through which essentially the entire suspension is transported; a shaft assembly supported at the inlet and outlet ends and extending along the axis of the housing; a drive device coupled to the shaft assembly for rotating the shaft assembly and

a shear generating assembly (42; 45; 48, 49) attached to the shaft assembly (32) so that it rotates within a shear interface adjacent to the cylindrical End face of the fillet assembly (31) is concentric, and which has an axial flow of the suspension within hinders the cylindrical end face, but at the same time a flow of the suspension through the helical groove arrangement causes the outlet end (13).

7. Device according to claim 6, characterized in that the shear-generating arrangement a plurality of blades (42, 45) projecting from the shaft (32) and extending along the shaft.

8. Device according to claim 7, characterized in that the wings (45) additionally with at least a flow obstructing element (46) are provided, which is arranged between the blades and transversely extends to the axis (33) of the shaft (32).

ORIGINAL INSPECTEDORIGINAL INSPECTED

9. Device according to claim 6, characterized in that the shear-generating arrangement includes a shaft (32) on a plurality of ribs (49) attached to the shaft and extending toward the end of the stationary ribs (31) extend.

10. Device according to claim 9, characterized in that the ribs by a number of longitudinal grooves formed in the shaft (32) or a body (48) connected to or surrounding the shaft are.

11. The device according to claim 6, characterized in that the shear-generating arrangement a Contains shaft (32) on which a helical rib arrangement

(42) is attached, which extends to the end of the stationary, the Grooves forming ribs (31) extends.

12. Device according to claim 6, characterized in that the pitch of the helical ribs decreases towards the inlet end of the pump (Fig. 7).