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EP4108927B1 - Cutting head of a pump - Google Patents

Cutting head of a pump Download PDF

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Publication number
EP4108927B1
EP4108927B1 EP22175458.3A EP22175458A EP4108927B1 EP 4108927 B1 EP4108927 B1 EP 4108927B1 EP 22175458 A EP22175458 A EP 22175458A EP 4108927 B1 EP4108927 B1 EP 4108927B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
cutting
cutting head
impeller
pump
edges
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP22175458.3A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP4108927A1 (en
Inventor
Johannes REUSCHEL
Benjamin Wegner
Andreas Zeiss
Thomas Keil
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wilo SE
Original Assignee
Wilo SE
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wilo SE filed Critical Wilo SE
Publication of EP4108927A1 publication Critical patent/EP4108927A1/en
Application granted granted Critical
Publication of EP4108927B1 publication Critical patent/EP4108927B1/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D7/00Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts
    • F04D7/02Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type
    • F04D7/04Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being viscous or non-homogenous
    • F04D7/045Pumps adapted for handling specific fluids, e.g. by selection of specific materials for pumps or pump parts of centrifugal type the fluids being viscous or non-homogenous with means for comminuting, mixing stirring or otherwise treating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D15/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or systems
    • F04D15/0088Testing machines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18Rotors
    • F04D29/22Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/2261Rotors specially for centrifugal pumps with special measures
    • F04D29/2288Rotors specially for centrifugal pumps with special measures for comminuting, mixing or separating
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18Rotors
    • F04D29/22Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/24Vanes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18Rotors
    • F04D29/22Rotors specially for centrifugal pumps
    • F04D29/24Vanes
    • F04D29/242Geometry, shape
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00Details, component parts, or accessories
    • F04D29/40Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/426Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps

Definitions

  • the invention relates to a cutting head of a pump for liquids loaded with solids for interaction with a cutting ring, with a cutting head base body assigned to an impeller of the pump, on the circumferential surface of which a plurality of cutting segments are provided, each of which has axially extending cutting head cutting edges for comminuting the solids, each of which extends radially away from the cutting head base body.
  • Admixtures of solids in liquids such as wastewater can clog pumps or pipes.
  • so-called cutting units are used, which are located in front of the suction area of the pumps in order to chop up the solids contained in the liquid.
  • Cutting devices known from the state of the art often have a fixed part, called a cutting surface or cutting element, and a rotating part, called a cutting head.
  • a cutting surface or cutting element Depending on the application of the cutting device, circular, conical or cylindrical cutting surfaces can be used.
  • the cutting surfaces also called cutting screens, have openings through which the liquid flows to an impeller of the pump. If the cutting surface is flat or conical, it is called a cutting plate.
  • a cylindrical cutting surface is called a cutting ring.
  • EP 0120178 A1 describes a centrifugal pump for liquids containing solids such as scraps of fabric or other elongated objects, comprising a pump housing with an inlet opening and a rotating impeller, the impeller being provided with cutting devices which are provided with axially extending grooves of the inlet opening work together so that a cutting effect is created between both parts.
  • This pump has a cutting head with cutting edges of different lengths.
  • WO 2012173488 A1 describes a liquid ring screw pump with an integrated grinder or shredder, comprising a pump housing with an inlet and an outlet and a rotatable helical screw rotor within the pump housing, the helical screw rotor being provided with the grinder or shredder at one end, namely at the inlet end of the pump housing.
  • US 7841550 B1 describes a cutting arrangement for positioning at the inlet end of a centrifugal pump used for pumping liquids and slurries containing solids, including various types of waste, and for cutting the solids into smaller pieces, which can then be processed for disposal. While the cutting effect of such cutters is good, at least when new, the cutters themselves can become clogged, blocked by solids, or solids can become lodged in front of the pump's suction area, thereby closing off the suction area.
  • a cutter installed upstream of the pump usually has a negative effect on the pump's efficiency and characteristic curve due to the effect it has on the inflow into the pump.
  • a pump for liquid loaded with solids with an impeller and a cutting head for interacting with a cutting ring, with a cutting head base body assigned to an impeller of the pump, on the circumferential surface of which a plurality of cutting segments are provided, each of which has axially extending cutting head cutting edges for comminuting the solids, which each extend radially away from the cutting head base body and each extend from a liquid inlet side of the cutting head opposite the impeller essentially axially in the direction of the impeller, wherein at least two of the cutting head cutting edges have axial extensions of different lengths.
  • a key point of the proposed solution is that the different lengths of the cutting head cutting edges result in a higher and thus better pump characteristic. While the longer cutting head cutting edge can interact with the blades of the impeller, the shorter cutting head cutting edge also acts on the solid material, thereby achieving a better cutting result and less clogging of the pump. An even better cutting result can be achieved if, for example, one third of the cutting head cutting edges are longer to interact with the blades of the impeller and two thirds of the cutting head cutting edges are shorter. Preferably, to create rotational symmetry, at least two cutting head cutting edges are shorter and a multiple of these are longer.
  • a pump is generally a fluid machine that uses a rotary motion and dynamic forces to convey mainly liquids as a medium.
  • the pump is preferably designed as a centrifugal pump.
  • a centrifugal pump in addition to a tangential acceleration of the liquid, the medium, centrifugal force occurring in radial flow is used for conveying, so that such pumps are also referred to as centrifugal pumps.
  • the pump can preferably be used for a hydraulic system in a building, for example as a sewage pump.
  • a housing of a motor of the pump can be arranged above a pump housing in which the fluid supplied by the motor via the motor shaft driven impeller is provided for conveying the fluid, wherein the housing of the motor can be fixedly connected to the pump housing and/or designed as a single piece.
  • the motor shaft projects from the housing of the motor into the pump housing on a drive side and/or the impeller is fixedly connected to the motor shaft on the drive side.
  • the liquid preferably comprises water or another liquid medium such as waste water.
  • the fluid can comprise solids such as impurities of any kind, in particular faeces, sediments, dirt, sand, or even smaller pieces of wood, brushwood, textiles or rags or the like.
  • the housing of the motor and/or the pump housing is preferably made of metal, in particular cast iron or stainless steel, and/or plastic.
  • the cutting ring is preferably designed with a disk-like cutting head base body with an opening through which the cutting head is guided.
  • the cutting head base body can preferably be connected to the impeller of the pump, for example by screwing it.
  • the cutting head can also be designed as one piece with the impeller, for example from a metal or a plastic.
  • the cutting segments preferably extend radially away from the cutting head base body and/or are arranged at regular intervals and/or designed as one piece with the cutting head base body.
  • the axially extending cutting head cutting edges are preferably provided radially on the outside of the cutting segments and preferably cooperate with cutting teeth of the cutting ring to chop up the solid material.
  • the at least two cutting head cutting edges extend from the liquid inlet side in the direction of the impeller. If the pump has more than two cutting head cutting edges, all cutting head cutting edges extend from the liquid inlet side in the direction of the impeller. Particularly preferably, at least one cutting head cutting edge extends over the entire extent between the liquid inlet side and the opposite side associated with the impeller.
  • the axially extending The cutting head cutting edge preferably does not extend to the side associated with the impeller and is shortened accordingly.
  • the cutting segments extend from the cylindrical peripheral surface, preferably in a triangular manner in an axial plan view, to the radial edge of the cutting head.
  • the different lengths of the axial extension are preferably ⁇ 30%, 40%, 50%, 60% or 70%.
  • axial means in particular that, for example, a draft angle can be included and/or the cutting head cutting edges can extend pivoted by 3%, 5% or 10% from the axial.
  • the cutting head cutting edge can be designed in the form of a serrated edge. A shorter cutting head cutting edge is preferably provided between two longer cutting head cutting edges.
  • a first part of the cutting head cutting edges extends from the liquid inlet side essentially over the entire axial extent of the cutting head and a second part of the cutting head cutting edges extends from the liquid inlet side only over a part of the entire axial extent of the cutting head.
  • the second part can, for example, only extend over half of the first part.
  • the second part extends over a part such that the second part of the cutting head cutting edges cannot interact with the blades of the impeller.
  • the other part of the second part of the axial extension is designed to be free of cutting head cutting edges.
  • the cutting head preferably has a smaller radial outer diameter than in the region in which cutting head cutting edges are provided.
  • the cutting segment tapers in the other part of the second part of the axial extension towards a side of the cutting head facing the impeller, in particular in the form of a drop.
  • the cutting segment tapers in particular in its radial extension from the cutting head cutting edge towards the circumferential surface of the cutting head base body.
  • the cutting segment preferably merges smoothly, in particular linearly, into the cutting head base body, whereby flow optimization is achieved.
  • the cutting head has a circumferential cylinder-like collar on its side axially facing the impeller, which ends flush with the cutting head cutting edges in terms of its radial outer diameter.
  • the collar preferably falls away, in axial sectional view, in the manner of a circular segment or exponentially from the side facing the impeller towards the cutting head base body.
  • the collar which is in particular designed like a collar, tapers in diameter away from its side facing the impeller and merges into the cutting head base body in particular in a flowing manner.
  • the collar has the same radial diameter as the cutting head cutting edges or cutting segments and/or is designed in one piece with the cutting head cutting edges or cutting segments that extend over the entire axial extent and/or are longer and/or merges into them in a flowing manner.
  • the cutting head base body is designed in a cylinder-like manner, the cutting segments extend radially away from the cylinder-like peripheral surface and the cutting head cutting edges protrude up to the outer diameter of the cutting head, in particular the collar. If the first part of the cutting head cutting edges extends from the liquid inlet side essentially over the entire axial extent of the cutting head, this preferably means that the cutting head cutting edges extend up to the collar.
  • the cutting head is preferably connected to the impeller in a force-fitting and/or form-fitting manner.
  • the cutting segments in particular in a radial plan view, extend in the direction of rotation of the cutting head non-linearly, in particular concavely and/or in the shape of a circular segment, radially away from the cutting head base body to the respective cutting head cutting edge and/or in the direction of rotation of the cutting head linearly radially away from the cutting head base body to the cutting head cutting edge.
  • the non-linear, in particular concavely and/or in the shape of a circular segment in the direction of rotation of the cutting head enables flow optimization and thus an improvement in the efficiency of the pump.
  • the cutting segments and/or the cutting head cutting edges are bevelled on the liquid inlet side of the cutting head opposite the impeller, in particular all the way around the cutting head.
  • the bevelling for example at an angle of 15°, allows further flow optimization to be achieved.
  • the pump has a cutting ring provided in a fixed position on the pump with a plurality of cutting teeth which cooperate with the cutting head cutting edges to crush the captured solid material.
  • Such a pump enables better flow in the inlet area of the impeller, which results in a higher pump characteristic curve, since disruption of the flow between the blades or the blade channels formed by them is reduced compared to designs known from the prior art.
  • the cutting head cutting edges of different lengths described above better retain solids of larger diameters until they are sufficiently crushed by the external cutting ring, so that a better cutting result and a lower risk of clogging is achieved.
  • Fig. 1 shows a pump in a partial sectional view according to a preferred embodiment of the invention.
  • the pump designed as a sewage submersible motor pump, has a cutting mechanism upstream of an impeller 3 comprising a cutting head 1 and a cutting ring 2, which in Figs. 2 to 4 are shown.
  • the cutting ring 2 and impeller 3 of the pump do not necessarily have to be designed as described below. This means that the cutting ring 2 and impeller 3 can be designed differently than described below.
  • the partial sectional view of the Fig. 1 shows a part of a pump housing 4 of the pump, above which a housing (not shown) for a motor of the pump is provided during regular operation of the pump.
  • the motor drives the impeller 3 via a motor shaft (not shown), through which liquid loaded with solids can be sucked in from a suction side 5 formed below the pump housing 4.
  • the terms axial and radial used below each refer to the axial extension of the motor shaft.
  • the cutting head 1 is fixedly connected to the impeller 3, in particular in a force-fitting and/or form-fitting manner by means of a cutting head screw 6, and rotates accordingly with the impeller 3 during operation of the pump.
  • the cylinder-like cutting ring 2 enclosing the cutting head 1 is, in contrast, fixedly connected to the pump housing 4 by means of a plurality of cutting ring screws 7.
  • a radial seal is provided between the cutting ring 2 and the impeller 3.
  • the cutting head 1 projects into the suction side 5, so that liquid sucked in from the suction side 5 first flows through a gap provided between the cutting head 1 and the cutting ring 2, and is then conveyed through the impeller 3.
  • the rotary movement of the cutting head 1 relative to the cutting ring 2 causes solids contained in the liquid to be broken down before they reach the impeller 3.
  • Fig. 2 shows the cutting head 1 of the pump in two perspective views according to the preferred embodiment of the invention.
  • the cutting head 1 On the left, the cutting head 1 is shown in a perspective top view from the suction side 5, while on the right the cutting head 1 is shown in a perspective top view from the side associated with the impeller 3.
  • the cutting head 1 has a cylinder-like, rotationally symmetrical cutting head base body 8 made of metal, through which a bore 9 extends axially for receiving the cutting head screw 6 for fastening to the impeller 3.
  • Cutting segments 11 arranged at regular intervals are provided on the peripheral surface 10 of the cutting head base body 8 and are designed as one piece with the cutting head base body 8.
  • the cutting segments 11 each extend radially away from the cutting head base body 8.
  • all cutting head base bodies 8 extend axially in the direction of the impeller 3 from a liquid inlet side 12 of the cutting head 1 opposite the impeller 3 and facing the suction side 5, thus forming axially extending cutting head cutting edges 13.
  • the cutting segments 11 or their cutting head cutting edges 13 arranged 180° opposite each other on the left and right in the left figure extend axially of equal length, namely from the liquid inlet side 12 of the cutting head 1 facing the suction side 5 to essentially the opposite side 14 facing the impeller 3, the two Cutting segments 11 or their cutting head cutting edges 13 do not extend axially from the liquid inlet side 12 to the side 14.
  • two cutting head cutting edges 13 each have a different axial extension than the other two cutting head cutting edges 13, since a first part of the cutting head cutting edges 13 extends from the liquid inlet side 14 essentially or over the entire axial extension of the cutting head 1 and a second part of the cutting head cutting edges 13 extends from the liquid inlet side 14 only over a part of the entire axial extension of the cutting head 1.
  • the second part of the cutting segments 11 is shortened by approximately half compared to the first part, with the cutting segments 11 arranged opposite one another being identical.
  • the shortened part of the cutting segments 11 of the axial extension is free of cutting head cutting edges 13.
  • the shortened cutting segments 11 have a constant radial diameter up to approximately half the axial extension of the cutting head 1 and then taper in a drop-shaped manner towards the side 14 facing the impeller 3.
  • the cutting head 1 On its side 14 axially facing the impeller 3, the cutting head 1 has a circumferential cylinder-like collar 15 which is designed in one piece with the cutting head base body 8 and which, in terms of its radial outer diameter, is flush with the cutting head cutting edges 13.
  • the collar 15 tapers in its diameter from the side 14 towards the liquid inlet side 12, merging evenly into the cutting head base body 8.
  • the cutting segments 11 Facing the direction of rotation of the cutting head 1, the cutting segments 11 extend concavely radially away from the cutting head base body 8 towards the respective cutting head cutting edge 13. In contrast, facing away from the direction of rotation of the cutting head 1, the cutting segments 11 extend linearly radially away from the cutting head base body 8 towards the cutting head cutting edge 13. The same applies to the drop-shaped taper of the shortened cutting segments 11.
  • the cutting segments 11 and the cutting head cutting edges 13 are beveled on the liquid inlet side 12 of the cutting head 1 opposite the impeller 3, as can be seen from Fig. 2 can be seen.
  • the above-described cutting head 1 with its cutting head cutting edges 13 can interact with the cutting ring 2 provided stationary on the pump and having a plurality of cutting teeth 16 as described below.
  • Fig. 3 shows a cutting ring 2 of the pump in two perspective views (above) and in a sectional view (below) according to the preferred embodiment of the invention.
  • the cutting ring 2 has a ring-like cutting ring base body 18 forming an opening 17.
  • the cutting head 1 is guided through the opening 17.
  • the cutting ring 2 is fixed in place to the pump housing 4 of the pump by means of three cutting ring screws 7 grouped around the opening 17 in the axial extension of the impeller 3.
  • a plurality of cutting teeth 16 with respective inner cutting edges 19 oriented axially in the direction of the impeller 3 and outer cutting edges 19 oriented in the direction of the suction side 5 of the pump away from the impeller 3 are provided, wherein the cutting edges 19 interact with the cutting head cutting edges 13 of the cutting head 1 when the cutting head 1 rotates.
  • Three cutting teeth 16 extend axially away from the cutting ring base body 18 in the direction of the impeller 3 inwards into the pump housing 4 and three cutting teeth 16 extend in the direction of the suction side 5 outwards from the pump housing 4, as in Fig. 1 indicated. Likewise, four, eight, twelve or more cutting teeth 16 can be provided, which are oriented alternately outwards and inwards. In the axial extension, an inner cutting edge 19 and an outer cutting edge 17 are formed around the opening 17 between a tip of an outer cutting tooth 16 and a tip of an inner cutting tooth 16.
  • the outwardly extending cutting teeth 16 are shown in the sectional view below in the Fig. 3 below the disk-like cutting ring base body 18, while the inwardly extending cutting teeth 16 are shown in the sectional view above the cutting ring base body 18.
  • the perspective illustration at the top right in Fig. 3 corresponds to this representation and shows the view on the Cutting ring 2 seen from the suction side 5, while the perspective illustration at the top left shows the view of the cutting ring 2 seen from the pump housing 4.
  • a material recess 20 extending radially outward in the direction of rotation of the impeller 4 is introduced behind the cutting edge 19.
  • Such a material recess 20 is also introduced in the inwardly extending cutting teeth 16. This means that the outer diameter of the cutting teeth 16 extending in a ring shape around the opening 17 in a wave-like or sinusoidal manner around the opening in plan view is the same, while the inner diameter in the area of the material recess 20 is larger than an area of the cutting teeth 16 without a material recess.
  • a pocket-like axial depression 22 extending radially outward is introduced into the cutting ring base body 18 in a valley 21 between at least two outwardly extending cutting teeth 16.
  • pocket-like axial depressions 22 are introduced into both the valleys 21 between the outwardly and inwardly extending cutting teeth 16.
  • the depressions 22 extend from the valley bottom radially outward, deepening so that the cutting ring base body 18 is flattened radially outward in the valley 21.
  • the material recesses 20 and valleys 21 are provided on all cutting teeth 16 or between them and can be produced by milling or by a corresponding casting mold of a metal cutting ring 2.
  • the outer cutting edge 19 of a valley 21 between two outwardly extending cutting teeth 16 and the inner cutting edge 19 of a valley 21 between two inwardly extending cutting teeth 16 overlap in the axial direction. In this way, there is no radially circumferential collar on a cutting surface of the cutting ring 2 formed by the cutting edges 19 that is not interrupted by a cutting edge 19. In the direction of rotation of the impeller 3, a cutting angle of the cutting edge 19 flattens outwards from the cutting ring base body 18 to a tip of the cutting tooth 16.
  • a cutting angle of the outer cutting teeth 16 or the outer cutting edges 19, facing the cutting head cutting edges 13, is 55°, whereby the cutting angle of the inner cutting teeth 16 is 52.5°. In the direction of rotation of the impeller 3, the cutting angle is flatter and is 20° on the outside and 10° on the inside.
  • Each cutting tooth 16 projects outwards from the cutting ring base body 18 by at least 17 mm, whereby the inner cutting teeth 16 extend further axially away from the cutting ring base body 16 than the outer cutting teeth 16.
  • the cutting teeth 16 are also radially “sharpened”, namely flattened on the outside by 37° and on the inside by 33° compared to the disk-like cutting ring base body 16 towards the opening 17. Other cutting angles and dimensions are also conceivable.
  • Fig. 4 shows a closed two-channel impeller 3 and the cutting head 1 of the pump in a perspective half-open view on the left and in a half-open plan view on the right according to the preferred embodiment of the invention.
  • the cutting head 1 is further provided with the Fig. 4 not shown impeller 3 stationary in axial extension of the same for interaction with the also in Fig. 4 not shown cutting ring 2.
  • the cutting head 1 is designed as previously described with cutting head base body 8 with the plurality of cutting segments 11, each with axially extending cutting head cutting edges 13 for comminuting the solid material, wherein cutting head cutting edges 13 extend radially away from the cutting head base body 8.
  • the disk-like impeller 3 has, in the usual way, two helical blades 23, each of which extends from an inlet edge 24 facing the cutting head 1 at a central impeller opening 25 to the outer radial edge of the impeller, as shown in Fig. 4 can be seen particularly on the right.
  • the blades 23 are axially enclosed on the one hand by a radially extending support disk 26 on the motor side with a hub (not shown) for receiving the motor shaft of the pump and on the other hand by a radially extending cover disk 27 on the suction side, so that the axially extending blades 23 are provided between the support disk 26 and cover disk 27 arranged parallel to one another.
  • the impeller 3 is open radially between the support disk 26, cover disk 27 and two adjacent blades 23 in a rectangular manner in a lateral plan view.
  • the cutting head cutting edges 13 are arranged at a distance from the inlet edges 24. Furthermore, the inlet edges 24 are provided spaced radially outwards from the inner edge of the impeller opening 25. In addition, the cutting head cutting edges 13 are arranged radially ahead in the direction of rotation of the impeller 3 and in particular radially overlapping the inlet edges 24, as indicated by the angle ⁇ in Fig. 4 indicated on the right. In other words, the entry edges 24 of the impeller 3 and cutting head cutting edges 13 do not lie on a radial line.
  • the angle ⁇ is, for example, ⁇ 2.5°, 5° or 10° and in particular ⁇ ⁇ 2.5°, 5°, 10°, 15°, 20°, 30° or 45°.
  • the cutting head cutting edges 13 and the entry edges 24 extend parallel to one another. Radially overlapping means in particular that the entry edges are at least partially arranged at the same axial height and/or at least partially in a common radial plane as the cutting head cutting edges. Preferably, the axial extent of the cutting head cutting edges is greater than the axial extent of the entry edges.
  • the cutting head 1 leading through the impeller opening 25 has four cutting head cutting edges 13. Of the four cutting head cutting edges 13, however, only the cutting head cutting edges 13 of the non-shortened cutting segments 11 interact with the blades 23.
  • the shortened cutting segments 11 are provided on the suction side in front of the blades 23, so that there is no transfer of the cutting head cutting edges 13 of the shortened cutting segments 11 with the blades 23.
  • the impeller 3 expediently has four blades 23.
  • a cylindrical sealing gap (not shown) is provided between the suction side 5 of the impeller 3 and the pump housing 4. A further seal is formed in that the cutting ring 2 at least partially encloses the impeller to form a conical sealing gap.
  • cutting head 1 cutting ring 2 wheel 3 pump housing 4 suction side 5 cutting head screw 6 cutting ring screw 7 cutting head body 8 drilling 9 peripheral surface 10 cutting segment 11 liquid inlet side 12 cutting head cutting edge 13 Page 14 federal government 15 cutting tooth 16 opening 17 cutting ring base body 18 cutting edge 19 material recess 20 valley 21 deepening 22 shovel 23 leading edge 24 impeller opening 25 support disc 26 cover plate 27

Landscapes

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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

Die Erfindung betrifft einen Schneidkopf einer Pumpe für mit Feststoff belastete Flüssigkeit zum Zusammenwirken mit einem Schneidring, mit einem einem Laufrad der Pumpe zugeordneten Schneidkopfgrundkörper, an dessen Umfangsfläche eine Mehrzahl Schneidsegmente vorgesehen sind, die jeweils axial verlaufende Schneidkopfschneidkanten zum Zerkleinern des Feststoffes aufweisen, die sich jeweils radial weg von dem Schneidkopfgrundkörper erstrecken.The invention relates to a cutting head of a pump for liquids loaded with solids for interaction with a cutting ring, with a cutting head base body assigned to an impeller of the pump, on the circumferential surface of which a plurality of cutting segments are provided, each of which has axially extending cutting head cutting edges for comminuting the solids, each of which extends radially away from the cutting head base body.

Hintergrund der ErfindungBackground of the invention

Beimengungen von Feststoffen in Flüssigkeiten wie Abwasser können Pumpen oder Rohrleitungen verstopfen. Um solche Verstopfungen zu verhindern, werden sogenannte Schneidwerke eingesetzt, welche sich vor einem Ansaugbereich der Pumpen befinden, um die in der Flüssigkeit enthaltenen Feststoffe zu zerkleinern.Admixtures of solids in liquids such as wastewater can clog pumps or pipes. To prevent such blockages, so-called cutting units are used, which are located in front of the suction area of the pumps in order to chop up the solids contained in the liquid.

Aus dem Stand der Technik bekannte Schneidwerke weisen oftmals einen feststehenden Teil, Schneidfläche oder Schneidelement genannt, und einem rotierenden Teil auf, Schneidkopf genannt. Je nach Einsatzgebiet des Schneidwerks können kreisförmige, kegelförmige oder zylindrische Schneidflächen eingesetzt werden. Die Schneidflächen, auch Schneidsieb genannt, weisen Öffnungen auf, durch die die Flüssigkeit hin zu einem Laufrad der Pumpe strömt. Bei ebener oder kegelförmiger Ausprägung der Schneidfläche spricht man von einer Schneidplatte. Eine zylindrische Ausprägung der Schneidfläche wird als Schneidring bezeichnet.Cutting devices known from the state of the art often have a fixed part, called a cutting surface or cutting element, and a rotating part, called a cutting head. Depending on the application of the cutting device, circular, conical or cylindrical cutting surfaces can be used. The cutting surfaces, also called cutting screens, have openings through which the liquid flows to an impeller of the pump. If the cutting surface is flat or conical, it is called a cutting plate. A cylindrical cutting surface is called a cutting ring.

EP 0120178 A1 beschreibt eine Zentrifugalpumpe für Flüssigkeiten, in denen Feststoffe wie Stofffetzen oder andere längliche Gegenstände enthalten sind, die ein Pumpengehäuse mit einer Einlassöffnung und ein rotierendes Schaufelrad aufweist, wobei das Schaufelrad mit Schneidevorrichtungen versehen ist, die mit axial sich erstreckenden Nuten der Einlassöffnung so zusammenarbeiten, dass eine Schneidewirkung zwischen beiden Teilen besteht. In dieser Pumpe ist ein Schneidkopf mit unterschiedlich langen Schneidkopfschneidkanten vorgesehen. EP 0120178 A1 describes a centrifugal pump for liquids containing solids such as scraps of fabric or other elongated objects, comprising a pump housing with an inlet opening and a rotating impeller, the impeller being provided with cutting devices which are provided with axially extending grooves of the inlet opening work together so that a cutting effect is created between both parts. This pump has a cutting head with cutting edges of different lengths.

WO 2012173488 A1 beschreibt eine Flüssigkeitsring-Schraubenpumpe mit einem integrierten Mahlwerk oder Zerkleinerer, die ein Pumpengehäuse mit einem Einlass und einem Auslass und einen drehbaren schraubenförmigen Schneckenrotor innerhalb des Pumpengehäuses umfasst, wobei der schraubenförmige Schneckenrotor an einem Ende, und zwar an dem Einlassende des Pumpengehäuses, mit dem Mahlwerk oder dem Zerkleinerer versehen ist. WO 2012173488 A1 describes a liquid ring screw pump with an integrated grinder or shredder, comprising a pump housing with an inlet and an outlet and a rotatable helical screw rotor within the pump housing, the helical screw rotor being provided with the grinder or shredder at one end, namely at the inlet end of the pump housing.

US 7841550 B1 beschreibt eine Schneidanordnung zur Positionierung am Einlassende einer Kreiselpumpe, die zum Pumpen von Flüssigkeiten und Schlämmen, die Feststoffe enthalten, einschließlich verschiedener Arten von Abfällen, verwendet wird, und zum Zerkleinern der Feststoffe, die anschließend zur Entsorgung verarbeitet werden können. Während die Schneidwirkung solche Schneidwerke jedenfalls im Neuzustand gut ist, können die Schneidwerke selbst verstopfen, durch die Feststoffe blockiert werden oder es können sich Feststoffe vor dem Ansaugbereich der Pumpe festsetzen und dadurch den Ansaugbereich verschließen. Zudem wirkt sich ein der Pumpe vorgeschaltete Schneidwerk aufgrund der Beeinflussung der Zuströmung in die Pumpe in der Regel negativ auf den Wirkungsgrad und die Kennlinie der Pumpe aus. US 7841550 B1 describes a cutting arrangement for positioning at the inlet end of a centrifugal pump used for pumping liquids and slurries containing solids, including various types of waste, and for cutting the solids into smaller pieces, which can then be processed for disposal. While the cutting effect of such cutters is good, at least when new, the cutters themselves can become clogged, blocked by solids, or solids can become lodged in front of the pump's suction area, thereby closing off the suction area. In addition, a cutter installed upstream of the pump usually has a negative effect on the pump's efficiency and characteristic curve due to the effect it has on the inflow into the pump.

Beschreibung der ErfindungDescription of the Invention

Ausgehend von dieser Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schneidkopf für mit Feststoff belastete Flüssigkeit einer Pumpe bereitzustellen, welcher gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen betriebssicherer ist, einen Wartungsaufwand reduziert und zugleich einen hohen hydraulischen Wirkungsgrad der Pumpe ermöglicht.Based on this situation, it is an object of the present invention to provide a cutting head for liquids of a pump loaded with solids, which is more reliable in operation than the solutions known from the prior art, reduces maintenance costs and at the same time enables a high hydraulic efficiency of the pump.

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.The object of the invention is solved by the features of the independent claim. Advantageous embodiments are specified in the subclaims.

Demnach wird die Aufgabe gelöst durch eine Pumpe für mit Feststoff belastete Flüssigkeit mit einem Laufrad und einem Schneidkopf zum Zusammenwirken mit einem Schneidring, mit einem einem Laufrad der Pumpe zugeordneten Schneidkopfgrundkörper, an dessen Umfangsfläche eine Mehrzahl Schneidsegmente vorgesehen sind, die jeweils axial verlaufende Schneidkopfschneidkanten zum Zerkleinern des Feststoffes aufweisen, die sich jeweils radial weg von dem Schneidkopfgrundkörper und sich jeweils von einer dem Laufrad gegenüberliegenden Flüssigkeitseintrittsseite des Schneidkopfes im Wesentlichen axial in Richtung Laufrad erstrecken, wobei wenigstens zwei der Schneidkopfschneidkanten unterschiedlich lange axiale Erstreckungen aufweisen.Accordingly, the object is achieved by a pump for liquid loaded with solids, with an impeller and a cutting head for interacting with a cutting ring, with a cutting head base body assigned to an impeller of the pump, on the circumferential surface of which a plurality of cutting segments are provided, each of which has axially extending cutting head cutting edges for comminuting the solids, which each extend radially away from the cutting head base body and each extend from a liquid inlet side of the cutting head opposite the impeller essentially axially in the direction of the impeller, wherein at least two of the cutting head cutting edges have axial extensions of different lengths.

Ein wesentlicher Punkt der vorgeschlagenen Lösung liegt darin, dass durch die unterschiedlich langen Schneidkopfschneidkanten eine höhere und derart bessere Pumpenkennlinie erreicht wird. Während die längere Schneidkopfschneidkante mit Schaufeln des Laufrades zusammenwirken kann, wirkt die kürzere Schneidkopfschneidkante zusätzlich auf den Feststoff ein, wodurch ein besseres Schneidergebnis und eine geringere Verstopfung der Pumpe erreicht wird. Ein noch besseres Schneidergebnis lässt sich erreichen, wenn beispielsweise ein Drittel der Schneidkopfschneidkanten länger zum Zusammenwirken mit den Schaufeln des Laufrades ausgeführt sind und zwei Drittel der Schneidkopfschneidkanten kürzer ausgeführt sind. Bevorzugt sind zur Ausbildung einer Rotationssymmetrie wenigstens zwei Schneidkopfschneidkanten kürzer ausgeführt und ein Vielfaches davon länger ausgeführt.A key point of the proposed solution is that the different lengths of the cutting head cutting edges result in a higher and thus better pump characteristic. While the longer cutting head cutting edge can interact with the blades of the impeller, the shorter cutting head cutting edge also acts on the solid material, thereby achieving a better cutting result and less clogging of the pump. An even better cutting result can be achieved if, for example, one third of the cutting head cutting edges are longer to interact with the blades of the impeller and two thirds of the cutting head cutting edges are shorter. Preferably, to create rotational symmetry, at least two cutting head cutting edges are shorter and a multiple of these are longer.

Als Pumpe wird im Allgemeinen eine Strömungsmaschine bezeichnet, die eine Drehbewegung und dynamische Kräfte zur Förderung überwiegend von Flüssigkeiten als Medium nutzt. Bevorzugt ist die Pumpe als Kreiselpumpe ausgestaltet. Bei einer Kreiselpumpe wird neben einer tangentialen Beschleunigung der Flüssigkeit, des Mediums, in radialer Strömung auftretende Fliehkraft zur Förderung genutzt, so dass solche Pumpen ebenso als Zentrifugalpumpen bezeichnet werden. Bevorzugt lässt sich die Pumpe für eine hydraulische Anlage eines Gebäudes verwenden, beispielsweise als Abwasserpumpe.A pump is generally a fluid machine that uses a rotary motion and dynamic forces to convey mainly liquids as a medium. The pump is preferably designed as a centrifugal pump. In a centrifugal pump, in addition to a tangential acceleration of the liquid, the medium, centrifugal force occurring in radial flow is used for conveying, so that such pumps are also referred to as centrifugal pumps. The pump can preferably be used for a hydraulic system in a building, for example as a sewage pump.

Im regulären Betrieb der Pumpe kann ein Gehäuse eines Motors der Pumpe oberhalb eines Pumpengehäuses angeordnet sein, in welchem das von dem Motor über die Motorwelle angetriebenes Laufrad zum Fördern des Fluid vorgesehen ist, wobei das Gehäuse des Motors mit dem Pumpengehäuse ortsfest verbunden und/oder einteilig gestaltet sein kann. Bevorzugt ragt die Motorwelle an einer Antriebsseite aus dem Gehäuse des Motors in das Pumpengehäuse hinein und/oder ist an der Antriebsseite das Laufrad ortsfest mit der Motorwelle verbunden.During regular operation of the pump, a housing of a motor of the pump can be arranged above a pump housing in which the fluid supplied by the motor via the motor shaft driven impeller is provided for conveying the fluid, wherein the housing of the motor can be fixedly connected to the pump housing and/or designed as a single piece. Preferably, the motor shaft projects from the housing of the motor into the pump housing on a drive side and/or the impeller is fixedly connected to the motor shaft on the drive side.

Die Flüssigkeit umfasst bevorzugt Wasser oder ein sonstiges flüssiges Medium wie beispielsweise Abwasser. Das Fluid kann Feststoffe wie beispielsweise Verunreinigungen jeglicher Art, insbesondere Fäkalien, Sedimente, Dreck, Sand, oder auch kleinere Holz-, Gestrüpp-, Textilien- oder Lappenteile oder dergleichen umfassen. Bevorzugt ist das Gehäuse des Motors und/oder das Pumpengehäuse aus Metall, insbesondere aus Gusseisen oder Edelstahl, und/oder Kunststoff gestaltet.The liquid preferably comprises water or another liquid medium such as waste water. The fluid can comprise solids such as impurities of any kind, in particular faeces, sediments, dirt, sand, or even smaller pieces of wood, brushwood, textiles or rags or the like. The housing of the motor and/or the pump housing is preferably made of metal, in particular cast iron or stainless steel, and/or plastic.

Der Schneidring ist bevorzugt mit einem scheibenartigen Schneidkopfgrundkörper mit einer Öffnung gestaltet, durch die der Schneidkopf hindurchgeführt ist. Bevorzugt ist der Schneidkopfgrundkörper mit dem Laufrad der Pumpe verbindbar, beispielsweise verschraubbar. Ebenso kann der Schneidkopf einstückig mit dem Laufrad ausgestaltet sein, beispielsweise aus einem Metall oder einem Kunststoff. Die Schneidsegmente erstrecken sich bevorzugt radial von dem Schneidkopfgrundkörper weg und/oder sind in regelmäßigen Abständen angeordnet und/oder einstückig mit dem Schneidkopfgrundkörper ausgestaltet. Bevorzugt radial außen an den Schneidsegmenten sind die sich axial erstreckenden Schneidkopfschneidkanten vorgesehen, die zum Zerkleinern des Feststoffes bevorzugt mit Schneidzähnen des Schneidrings zusammenwirken. Durch eine Rotationsbewegung der Motorwelle kann beispielsweise ein von der Schneidkopfschneidkanten des Schneidkörpers erfasstes Textil als Feststoff in Eingriff mit den Schneidzähnen gelangen, so dass das Textil zerkleinert wird und in der Folge die Pumpe nicht verstopfen kann.The cutting ring is preferably designed with a disk-like cutting head base body with an opening through which the cutting head is guided. The cutting head base body can preferably be connected to the impeller of the pump, for example by screwing it. The cutting head can also be designed as one piece with the impeller, for example from a metal or a plastic. The cutting segments preferably extend radially away from the cutting head base body and/or are arranged at regular intervals and/or designed as one piece with the cutting head base body. The axially extending cutting head cutting edges are preferably provided radially on the outside of the cutting segments and preferably cooperate with cutting teeth of the cutting ring to chop up the solid material. By rotating the motor shaft, for example, a textile caught by the cutting head cutting edges of the cutting body can come into engagement with the cutting teeth as a solid material, so that the textile is chopped up and as a result the pump cannot clog.

Es ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass sich die wenigstens zwei Schneidkopfschneidkanten von der Flüssigkeitseintrittsseite in Richtung Laufrad erstrecken. Weist die Pumpe mehr als zwei Schneidkopfschneidkanten auf, so erstrecken sich alle Schneidkopfschneidkanten von der Flüssigkeitseintrittsseite in Richtung Laufrad. Besonders bevorzugt erstreckt sich wenigstens eine Schneidkopfschneidkante über die gesamte Erstreckung zwischen Flüssigkeitseintrittsseite und der gegenüberliegenden dem Laufrad zugeordneten Seite. Die demgegenüber sich axial unterschiedlich lang erstreckende Schneidkopfschneidkante erstreckt sich bevorzugt nicht bis hin zu der dem Laufrad zugeordneten Seite und ist entsprechend eingekürzt. Die Schneidsegmente erstrecken sich von der insbesondere zylindrischen Umfangsfläche bevorzugt in axialer Draufsicht dreieckartig hin zum radialen Rand des Schneidkopfes. Die unterschiedlich lange axiale Erstreckung beträgt bevorzugt ≥ 30%, 40%, 50%, 60% oder 70%. Im Wesentlichen axial bedeutet insbesondere, dass beispielsweise eine Ausformschräge umfasst sein kann und/oder sich die Schneidkopfschneidkanten um 3%, 5% oder 10% von der Axialen verschwenkt erstrecken können. Ferner kann die Schneidkopfschneidkante in Form eines Wellenschliffs gestaltet sein. Bevorzugt ist eine kürzere Schneidkopfschneidkante zwischen zwei längeren Schneidkopfschneidkanten vorgesehen.According to the invention, the at least two cutting head cutting edges extend from the liquid inlet side in the direction of the impeller. If the pump has more than two cutting head cutting edges, all cutting head cutting edges extend from the liquid inlet side in the direction of the impeller. Particularly preferably, at least one cutting head cutting edge extends over the entire extent between the liquid inlet side and the opposite side associated with the impeller. The axially extending The cutting head cutting edge preferably does not extend to the side associated with the impeller and is shortened accordingly. The cutting segments extend from the cylindrical peripheral surface, preferably in a triangular manner in an axial plan view, to the radial edge of the cutting head. The different lengths of the axial extension are preferably ≥ 30%, 40%, 50%, 60% or 70%. Essentially axial means in particular that, for example, a draft angle can be included and/or the cutting head cutting edges can extend pivoted by 3%, 5% or 10% from the axial. Furthermore, the cutting head cutting edge can be designed in the form of a serrated edge. A shorter cutting head cutting edge is preferably provided between two longer cutting head cutting edges.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung erstreckt sich ein erster Teil der Schneidkopfschneidkanten von der Flüssigkeitseintrittsseite im Wesentlichen über die gesamte axiale Erstreckung des Schneidkopfes und erstreckt sich ein zweiter Teil der Schneidkopfschneidkanten von der Flüssigkeitseintrittsseite nur über einen Teil der gesamten axialen Erstreckung des Schneidkopfes. Der zweite Teil kann sich beispielsweise nur zur Hälfte des ersten Teils erstrecken. Bevorzugt erstreckt sich der zweite Teil über ein Teil derart, dass der zweite Teil der Schneidkopfschneidkanten nicht mit den Schaufeln des Laufrades zusammenwirken kann.According to a preferred development, a first part of the cutting head cutting edges extends from the liquid inlet side essentially over the entire axial extent of the cutting head and a second part of the cutting head cutting edges extends from the liquid inlet side only over a part of the entire axial extent of the cutting head. The second part can, for example, only extend over half of the first part. Preferably, the second part extends over a part such that the second part of the cutting head cutting edges cannot interact with the blades of the impeller.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist der andere Teil des zweiten Teils der axialen Erstreckung Schneidkopfschneidkanten-frei ausgeführt. In dem Schneidkopfschneidkanten-freien Bereich weist der Schneidkopf bevorzugt einen geringeren radialen Außendurchmesser als in dem Bereich auf, in dem Schneidkopfschneidkanten vorgesehen sind.According to another preferred development, the other part of the second part of the axial extension is designed to be free of cutting head cutting edges. In the region free of cutting head cutting edges, the cutting head preferably has a smaller radial outer diameter than in the region in which cutting head cutting edges are provided.

Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung verjüngt sich das Schneidsegment in dem anderen Teil des zweiten Teils der axialen Erstreckung hin zu einer dem Laufrad zugewandten Seite des Schneidkopfes insbesondere in Tropfenform. Das Schneidsegment verjüngt sich insbesondere in seiner radialen Erstreckung von der Schneidkopfschneidkante hin zur Umfangsfläche des Schneidkopfgrundkörpers. Bevorzugt geht das Schneidsegment fließend, insbesondere linear, in den Schneidkopfgrundkörper über, wodurch eine Strömungsoptimierung erreicht wird.According to a further preferred development, the cutting segment tapers in the other part of the second part of the axial extension towards a side of the cutting head facing the impeller, in particular in the form of a drop. The cutting segment tapers in particular in its radial extension from the cutting head cutting edge towards the circumferential surface of the cutting head base body. The cutting segment preferably merges smoothly, in particular linearly, into the cutting head base body, whereby flow optimization is achieved.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung weist der Schneidkopf an seiner axial dem Laufrad zugewandten Seite einen umlaufenden zylinderartigen Bund auf, der hinsichtlich seines radialen Außendurchmessers bündig mit den Schneidkopfschneidkanten abschließt. Der Bund fällt bevorzugt, in axialer Schnittansicht, kreissegmentartig oder exponentialartig von der dem Laufrad zugewandten Seite hin zum Schneidkopfgrundkörper ab. Besonders bevorzugt verjüngt sich der insbesondere kragenartig ausgestaltete Bund weg von seiner dem Laufrad zugewandten Seite in seinem Durchmesser und geht in den Schneidkopfgrundkörper insbesondere fließend über. Bevorzugt weist der Bund den gleichen radialen Durchmesser wie die Schneidkopfschneidkanten bzw. Schneidsegmente auf und/oder ist mit den sich über die gesamte axiale Erstreckung erstreckenden und/oder längeren Schneidkopfschneidkanten bzw. Schneidsegmenten einstückig ausgeführt und/oder geht fließend in diese über.According to another preferred development, the cutting head has a circumferential cylinder-like collar on its side axially facing the impeller, which ends flush with the cutting head cutting edges in terms of its radial outer diameter. The collar preferably falls away, in axial sectional view, in the manner of a circular segment or exponentially from the side facing the impeller towards the cutting head base body. Particularly preferably, the collar, which is in particular designed like a collar, tapers in diameter away from its side facing the impeller and merges into the cutting head base body in particular in a flowing manner. Preferably, the collar has the same radial diameter as the cutting head cutting edges or cutting segments and/or is designed in one piece with the cutting head cutting edges or cutting segments that extend over the entire axial extent and/or are longer and/or merges into them in a flowing manner.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist der Schneidkopfgrundkörper zylinderartig gestaltet, erstrecken sich die Schneidsegmente von der zylinderartigen Umfangsfläche radial weg und ragen die Schneidkopfschneidkanten bis an den Außendurchmesser des Schneidkopfes, insbesondere des Bundes, heran. Wenn sich der erste Teil der Schneidkopfschneidkanten von der Flüssigkeitseintrittsseite im Wesentlichen über die gesamte axiale Erstreckung des Schneidkopfes erstreckt, bedeutet dies bevorzugt, dass sich die Schneidkopfschneidkanten bis zu dem Bund erstrecken. Bevorzugt ist der Schneidkopf kraft- und/oder formschlüssig mit dem Laufrad verbunden.According to another preferred development, the cutting head base body is designed in a cylinder-like manner, the cutting segments extend radially away from the cylinder-like peripheral surface and the cutting head cutting edges protrude up to the outer diameter of the cutting head, in particular the collar. If the first part of the cutting head cutting edges extends from the liquid inlet side essentially over the entire axial extent of the cutting head, this preferably means that the cutting head cutting edges extend up to the collar. The cutting head is preferably connected to the impeller in a force-fitting and/or form-fitting manner.

Nach einer weiteren bevorzugten Weiterbildung erstrecken sich die Schneidsegmente, insbesondere in radialer Draufsicht, in Drehrichtung des Schneidkopf zugewandt nichtlinear, insbesondere konkav und/oder kreissegmentartig, radial von dem Schneidkopfgrundkörper weg zur jeweiligen Schneidkopfschneidkante und/oder in Drehrichtung des Schneidkopf abgewandt linear radial von dem Schneidkopfgrundkörper weg zu der Schneidkopfschneidkante. Durch die nichtlineare insbesondere konkav und/oder kreissegmentartige Ausgestaltung in Drehrichtung des Schneidkopfes lässt sich eine Strömungsoptimierung und derart Verbesserung des Wirkungsgrades der Pumpe erreichen.According to a further preferred development, the cutting segments, in particular in a radial plan view, extend in the direction of rotation of the cutting head non-linearly, in particular concavely and/or in the shape of a circular segment, radially away from the cutting head base body to the respective cutting head cutting edge and/or in the direction of rotation of the cutting head linearly radially away from the cutting head base body to the cutting head cutting edge. The non-linear, in particular concavely and/or in the shape of a circular segment in the direction of rotation of the cutting head enables flow optimization and thus an improvement in the efficiency of the pump.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung sind die Schneidsegmente und/oder die Schneidkopfschneidkanten an der dem Laufrad gegenüberliegenden Flüssigkeitseintrittsseite des Schneidkopfes abgeschrägt, insbesondere umlaufend um den Schneidkopf herum. Durch die Abschrägung, beispielsweise in einem Winkel von 15°, lässt sich eine weitere Strömungsoptimierung erreichen.According to another preferred development, the cutting segments and/or the cutting head cutting edges are bevelled on the liquid inlet side of the cutting head opposite the impeller, in particular all the way around the cutting head. The bevelling, for example at an angle of 15°, allows further flow optimization to be achieved.

Bevorzugt weist die Pumpe einen ortsfest an der Pumpe vorgesehenen Schneidring mit einer Mehrzahl Schneidzähnen auf, welche mit den Schneidkopfschneidkanten zum Zerkleinern des erfassten Feststoffes zusammenwirken.Preferably, the pump has a cutting ring provided in a fixed position on the pump with a plurality of cutting teeth which cooperate with the cutting head cutting edges to crush the captured solid material.

Eine solche Pumpe ermöglicht eine bessere Anströmung im Eintrittsbereich des Laufrades, woraus eine höhere Pumpenkennlinie resultiert, da gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Ausgestaltungen eine Störung der Anströmung zwischen den Schaufeln bzw. den durch diesen gebildeten Schaufelkanälen reduziert wird. Durch die zuvor beschriebenen unterschiedlich langen Schneidkopfschneidkanten werden Feststoffe größeren Durchmessers besser zurückgehalten, bis dass diese von dem außen liegenden Schneidring ausreichend zerkleinert sind, so dass ein besseres Schneidergebnis und eine geringere Verstopfungsgefahr erreicht wird.Such a pump enables better flow in the inlet area of the impeller, which results in a higher pump characteristic curve, since disruption of the flow between the blades or the blade channels formed by them is reduced compared to designs known from the prior art. The cutting head cutting edges of different lengths described above better retain solids of larger diameters until they are sufficiently crushed by the external cutting ring, so that a better cutting result and a lower risk of clogging is achieved.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenShort description of the drawings

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert.The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawings using preferred embodiments.

In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1
eine Pumpe in einer Teilschnittansicht gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2
einen Schneidkopf der Pumpe in zwei perspektivischen Ansichten gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 3
einen Schneidring der Pumpe in zwei perspektivischen Ansichten (oben) sowie in einer Schnittansicht (unten) gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung, und
Fig. 4
ein Laufrad und den Schneidkopf der Pumpe in einer perspektivischen Ansicht (links) und in einer Draufsicht (rechts) gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung.
The drawings show
Fig. 1
a pump in a partial sectional view according to a preferred embodiment of the invention,
Fig. 2
a cutting head of the pump in two perspective views according to the preferred embodiment of the invention,
Fig. 3
a cutting ring of the pump in two perspective views (above) and in a sectional view (below) according to the preferred embodiment of the invention, and
Fig. 4
an impeller and the cutting head of the pump in a perspective view (left) and in a plan view (right) according to the preferred embodiment of the invention.

Detaillierte Beschreibung der AusführungsbespieleDetailed description of the implementation examples

Fig. 1 zeigt eine Pumpe in einer Teilschnittansicht gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Pumpe, ausgeführt als Abwasser-Tauchmotorpumpe, weist ein einem Laufrad 3 vorgeschaltetes Schneidwerk umfassend einen Schneidkopf 1 und einen Schneidring 2 auf, die in Figs. 2 bis 4 gezeigt sind. Schneidring 2 und Laufrad 3 der Pumpe müssen nicht notwendigerweise wie nachfolgend beschrieben gestaltet sein. Das bedeutet, dass Schneidring 2 und Laufrad 3 anders als nachfolgend beschrieben gestaltet sein können. Fig. 1 shows a pump in a partial sectional view according to a preferred embodiment of the invention. The pump, designed as a sewage submersible motor pump, has a cutting mechanism upstream of an impeller 3 comprising a cutting head 1 and a cutting ring 2, which in Figs. 2 to 4 are shown. The cutting ring 2 and impeller 3 of the pump do not necessarily have to be designed as described below. This means that the cutting ring 2 and impeller 3 can be designed differently than described below.

Die Teilschnittansicht der Fig. 1 zeigt einen Teil eines Pumpengehäuses 4 der Pumpe, oberhalb welchem im regulären Betrieb der Pumpe ein nicht gezeigtes Gehäuse für einen Motor der Pumpe vorsehen ist. Der Motor treibt über eine nicht gezeigte Motorwelle das Laufrad 3 an, durch welches mit Feststoff belastete Flüssigkeit von einer unterhalb des Pumpengehäuses 4 ausgebildeten Saugseite 5 ansaugbar ist. Insofern sind die nachfolgend verwendeten Begriffe axial und radial jeweils auf die axiale Erstreckung der Motorwelle bezogen.The partial sectional view of the Fig. 1 shows a part of a pump housing 4 of the pump, above which a housing (not shown) for a motor of the pump is provided during regular operation of the pump. The motor drives the impeller 3 via a motor shaft (not shown), through which liquid loaded with solids can be sucked in from a suction side 5 formed below the pump housing 4. In this respect, the terms axial and radial used below each refer to the axial extension of the motor shaft.

Der Schneidkopf 1 ist ortsfest insbesondere kraft- und/oder formschlüssig mittels einer Schneidkopfschraube 6 mit dem Laufrad 3 verbunden, und dreht sich während des Betriebs der Pumpe entsprechend mit dem Laufrad 3 mit. Der zylinderartige, den Schneidkopf 1 einfassenden Schneidring 2 ist demgegenüber ortsfest mit dem Pumpengehäuse 4 mittels einer Mehrzahl Schneidringschrauben 7 verbunden. Zwischen Schneidring 2 und Laufrad 3 ist eine radiale Abdichtung vorgesehen. Der Schneidkopf 1 ragt in die Saugseite 5 hinein, so dass angesaugte Flüssigkeit von der Saugseite 5 zunächst durch einen zwischen Schneidkopf 1 und Schneidring 2 vorgesehen Spalt strömt, um danach durch das Laufrad 3 gefördert zu werden. Durch die Drehbewegung des Schneidkopfes 1 relativ zu dem Schneidring 2 werden in der Flüssigkeit enthaltene Feststoffe zerkleinert werden, bevor diese das Laufrad 3 erreichen.The cutting head 1 is fixedly connected to the impeller 3, in particular in a force-fitting and/or form-fitting manner by means of a cutting head screw 6, and rotates accordingly with the impeller 3 during operation of the pump. The cylinder-like cutting ring 2 enclosing the cutting head 1 is, in contrast, fixedly connected to the pump housing 4 by means of a plurality of cutting ring screws 7. A radial seal is provided between the cutting ring 2 and the impeller 3. The cutting head 1 projects into the suction side 5, so that liquid sucked in from the suction side 5 first flows through a gap provided between the cutting head 1 and the cutting ring 2, and is then conveyed through the impeller 3. The rotary movement of the cutting head 1 relative to the cutting ring 2 causes solids contained in the liquid to be broken down before they reach the impeller 3.

Fig. 2 zeigt den Schneidkopf 1 der Pumpe in zwei perspektivischen Ansichten gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Links ist der Schneidkopf 1 in perspektivischer Draufsicht von der Saugseite 5 gezeigt, während rechts der Schneidkopf 1 in perspektivischer Draufsicht von der dem Laufrad 3 zugeordneter Seite gezeigt ist. Der Schneidkopf 1 weist einen zylinderartigen, rotationssymmetrischen Schneidkopfgrundkörper 8 aus Metall auf, durch den sich axial eine Bohrung 9 zur Aufnahme der Schneidkopfschraube 6 zur Befestigung an dem Laufrad 3 erstreckt. Fig. 2 shows the cutting head 1 of the pump in two perspective views according to the preferred embodiment of the invention. On the left, the cutting head 1 is shown in a perspective top view from the suction side 5, while on the right the cutting head 1 is shown in a perspective top view from the side associated with the impeller 3. The cutting head 1 has a cylinder-like, rotationally symmetrical cutting head base body 8 made of metal, through which a bore 9 extends axially for receiving the cutting head screw 6 for fastening to the impeller 3.

An der Umfangsfläche 10 des Schneidkopfgrundkörpers 8 sind vier in regelmäßigen Abständen angeordnete Schneidsegmente 11 vorgesehen, die einstückig mit dem Schneidkopfgrundkörper 8 gestaltet sind. Die Schneidsegmente 11 erstrecken sich jeweils radial von dem Schneidkopfgrundkörper 8 weg. Ferner erstrecken sich alle Schneidkopfgrundkörper 8 von einer dem Laufrad 3 gegenüberliegenden der Saugseite 5 zugewandten Flüssigkeitseintrittsseite 12 des Schneidkopfes 1 axial in Richtung des Laufrades 3 und bilden derart axial verlaufende Schneidkopfschneidkanten 13 aus.Four cutting segments 11 arranged at regular intervals are provided on the peripheral surface 10 of the cutting head base body 8 and are designed as one piece with the cutting head base body 8. The cutting segments 11 each extend radially away from the cutting head base body 8. Furthermore, all cutting head base bodies 8 extend axially in the direction of the impeller 3 from a liquid inlet side 12 of the cutting head 1 opposite the impeller 3 and facing the suction side 5, thus forming axially extending cutting head cutting edges 13.

Während sich die in der linken Figur links und rechts um 180° gegenüberliegend angeordneten Schneidsegmente 11 bzw. deren Schneidkopfschneidkanten 13 axial gleich lang erstrecken, nämlich von der der Saugseite 5 zugewandten Flüssigkeitseintrittsseite 12 des Schneidkopfes 1 bis im Wesentlichen hin zu der gegenüberliegenden dem Laufrad 3 zugewandten Seite 14, erstrecken sich die beiden im Abstand von 90° dazwischen angeordneten Schneidsegmente 11 bzw. deren Schneidkopfschneidkanten 13 axial von der Flüssigkeitseintrittsseite 12 nicht bis hin zu der Seite 14. Mit anderen Worten weisen jeweils zwei Schneidkopfschneidkanten 13 gegenüber den beiden anderen Schneidkopfschneidkanten 13 eine unterschiedlich lange axiale Erstreckung auf, da sich ein erster Teil der Schneidkopfschneidkanten 13 von der Flüssigkeitseintrittsseite 14 im Wesentlichen oder über die gesamte axiale Erstreckung des Schneidkopfes 1 erstreckt und sich ein zweiter Teil der Schneidkopfschneidkanten 13 von der Flüssigkeitseintrittsseite14 nur über einen Teil der gesamten axialen Erstreckung des Schneidkopfes 1 erstreckt.While the cutting segments 11 or their cutting head cutting edges 13 arranged 180° opposite each other on the left and right in the left figure extend axially of equal length, namely from the liquid inlet side 12 of the cutting head 1 facing the suction side 5 to essentially the opposite side 14 facing the impeller 3, the two Cutting segments 11 or their cutting head cutting edges 13 do not extend axially from the liquid inlet side 12 to the side 14. In other words, two cutting head cutting edges 13 each have a different axial extension than the other two cutting head cutting edges 13, since a first part of the cutting head cutting edges 13 extends from the liquid inlet side 14 essentially or over the entire axial extension of the cutting head 1 and a second part of the cutting head cutting edges 13 extends from the liquid inlet side 14 only over a part of the entire axial extension of the cutting head 1.

Mit noch anderen Worten ist der zweite Teil der Schneidsegmente 11 gegenüber dem ersten Teil etwa um die Hälfte eingekürzt, wobei die sich gegenliegend angeordneten Schneidsegmente 11 jeweils identisch ausgeführt sind. Der eingekürzte Teil der Schneidsegmente 11 der axialen Erstreckung ist frei von Schneidkopfschneidkanten 13 ausgeführt. Die eingekürzten Schneidsegmente 11 weisen bis etwas zur Hälfte der axialen Erstreckung des Schneidkopfes 1 einen gleichbleibenden radialen Durchmesser auf und verjüngen sich dann hin zu der dem Laufrad 3 zugewandten Seite 14 in ihrem Durchmesser tropfenförmig. An seiner axial dem Laufrad 3 zugewandten Seite 14 weist der Schneidkopf 1 einen umlaufenden zylinderartigen Bund 15 auf, der einteilig mit dem Schneidkopfgrundkörper 8 ausgeführt ist und hinsichtlich seines radialen Außendurchmessers bündig mit den Schneidkopfschneidkanten 13 abschließt. Der Bund 15 verjüngt sich in seinem Durchmesser von der Seite 14 in Richtung Flüssigkeitseintrittsseite 12 in den Schneidkopfgrundkörper 8 gleichmäßig übergehend.In other words, the second part of the cutting segments 11 is shortened by approximately half compared to the first part, with the cutting segments 11 arranged opposite one another being identical. The shortened part of the cutting segments 11 of the axial extension is free of cutting head cutting edges 13. The shortened cutting segments 11 have a constant radial diameter up to approximately half the axial extension of the cutting head 1 and then taper in a drop-shaped manner towards the side 14 facing the impeller 3. On its side 14 axially facing the impeller 3, the cutting head 1 has a circumferential cylinder-like collar 15 which is designed in one piece with the cutting head base body 8 and which, in terms of its radial outer diameter, is flush with the cutting head cutting edges 13. The collar 15 tapers in its diameter from the side 14 towards the liquid inlet side 12, merging evenly into the cutting head base body 8.

Der Drehrichtung des Schneidkopf 1 zugewandt erstrecken sich die Schneidsegmente 11 von dem Schneidkopfgrundkörper 8 konkav radial weg hin zu der jeweiligen Schneidkopfschneidkante 13. Demgegenüber in Drehrichtung des Schneidkopfes 1 abgewandt erstrecken sich die Schneidsegmente 11 linear radial von dem Schneidkopfgrundkörper 8 weg zu der Schneidkopfschneidkante 13. Analoges gilt für die tropfenförmig Verjüngung der eingekürzten Schneidsegmente 11.Facing the direction of rotation of the cutting head 1, the cutting segments 11 extend concavely radially away from the cutting head base body 8 towards the respective cutting head cutting edge 13. In contrast, facing away from the direction of rotation of the cutting head 1, the cutting segments 11 extend linearly radially away from the cutting head base body 8 towards the cutting head cutting edge 13. The same applies to the drop-shaped taper of the shortened cutting segments 11.

Zur weiteren Strömungsoptimierung sind die Schneidsegmente 11 und die Schneidkopfschneidkanten 13 an der dem Laufrad 3 gegenüberliegenden Flüssigkeitseintrittsseite 12 des Schneidkopfes 1 abgeschrägt, wie aus Fig. 2 zu erkennen ist. Zum Zerkleinern des erfassten Feststoffes kann der vorbeschriebene Schneidkopf 1 mit seinen Schneidkopfschneidkanten 13 mit dem ortsfest an der Pumpe vorgesehenen Schneidring 2 aufweisend eine Mehrzahl Schneidzähne 16 wie nachfolgend beschrieben zusammenwirken.For further flow optimization, the cutting segments 11 and the cutting head cutting edges 13 are beveled on the liquid inlet side 12 of the cutting head 1 opposite the impeller 3, as can be seen from Fig. 2 can be seen. To chop the To remove the captured solid matter, the above-described cutting head 1 with its cutting head cutting edges 13 can interact with the cutting ring 2 provided stationary on the pump and having a plurality of cutting teeth 16 as described below.

Fig. 3 zeigt einen Schneidring 2 der Pumpe in zwei perspektivischen Ansichten (oben) sowie in einer Schnittansicht (unten) gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Schneidring 2 weist einen eine Öffnung 17 ausbildenden ringartigen Schneidringgrundkörper 18 auf. Im in Fig. 1 gezeigten eingebauten Zustand ist der Schneidkopf 1 durch die Öffnung 17 hindurch geführt. Wie zuvor beschrieben, ist der Schneidring 2 mittels drei um die Öffnung 17 herum gruppierter Schneidringschrauben 7 in axialer Verlängerung des Laufrades 3 mit dem Pumpengehäuse 4 der Pumpe ortsfest fixiert. Fig. 3 shows a cutting ring 2 of the pump in two perspective views (above) and in a sectional view (below) according to the preferred embodiment of the invention. The cutting ring 2 has a ring-like cutting ring base body 18 forming an opening 17. In Fig. 1 In the installed state shown, the cutting head 1 is guided through the opening 17. As previously described, the cutting ring 2 is fixed in place to the pump housing 4 of the pump by means of three cutting ring screws 7 grouped around the opening 17 in the axial extension of the impeller 3.

In regelmäßigen Abständen sind an dem rotationssymmetrischen Schneidringgrundkörper 18 um die Öffnung 17 herum eine Mehrzahl Schneidzähne 16 mit jeweiligen inneren axial in Richtung des Laufrades 3 und äußeren in Richtung der Saugseite 5 der Pumpe weg von dem Laufrad 3 orientierten Schneidkanten 19 vorgesehen, wobei die Schneidkanten 19 beim Drehen des Schneidkopfes 1 mit den Schneidkopfschneidkanten 13 desselben zusammenwirken.At regular intervals on the rotationally symmetrical cutting ring base body 18 around the opening 17, a plurality of cutting teeth 16 with respective inner cutting edges 19 oriented axially in the direction of the impeller 3 and outer cutting edges 19 oriented in the direction of the suction side 5 of the pump away from the impeller 3 are provided, wherein the cutting edges 19 interact with the cutting head cutting edges 13 of the cutting head 1 when the cutting head 1 rotates.

Jeweils drei Schneidzähne 16 erstrecken sich von dem Schneidringgrundkörper 18 axial weg in Richtung des Laufrades 3 nach innen in das Pumpengehäuse 4 hinein und jeweils drei Schneidzähne 16 erstrecken sich in Richtung der Saugseite 5 nach außen aus dem Pumpengehäuse 4 heraus, wie auch in Fig. 1 angedeutet. Ebenso können vier, acht, zwölf oder mehr Schneidzähne 16 vorgesehen sind, die abwechselnd nach außen und innen orientiert sind. In axialer Erstreckung ist zwischen einer Spitze eines äußeren Schneidzahns 16 und einer Spitze eines inneren Schneidzahns 16 um die Öffnung 17 herum jeweils eine innere Schneidkante 19 und eine äußere Schneidkante 17 ausgebildet.Three cutting teeth 16 extend axially away from the cutting ring base body 18 in the direction of the impeller 3 inwards into the pump housing 4 and three cutting teeth 16 extend in the direction of the suction side 5 outwards from the pump housing 4, as in Fig. 1 indicated. Likewise, four, eight, twelve or more cutting teeth 16 can be provided, which are oriented alternately outwards and inwards. In the axial extension, an inner cutting edge 19 and an outer cutting edge 17 are formed around the opening 17 between a tip of an outer cutting tooth 16 and a tip of an inner cutting tooth 16.

Die sich nach außen erstreckenden Schneidzähne 16 sind in der Schnittansicht unten in der Fig. 3 unterhalb des scheibenartigen Schneidringgrundkörpers 18 dargestellt, während die sich nach innen erstreckenden Schneidzähne 16 in der Schnittansicht oberhalb des Schneidringgrundkörpers 18 dargestellt sind. Die perspektivische Abbildung oben rechts in Fig. 3 korrespondiert zu dieser Darstellung und zeigt die Ansicht auf den Schneidring 2 von der Saugseite 5 aus gesehen, während die perspektivische Abbildung oben links die Ansicht auf den Schneidring 2 vom Pumpengehäuse 4 aus gesehen zeigt.The outwardly extending cutting teeth 16 are shown in the sectional view below in the Fig. 3 below the disk-like cutting ring base body 18, while the inwardly extending cutting teeth 16 are shown in the sectional view above the cutting ring base body 18. The perspective illustration at the top right in Fig. 3 corresponds to this representation and shows the view on the Cutting ring 2 seen from the suction side 5, while the perspective illustration at the top left shows the view of the cutting ring 2 seen from the pump housing 4.

Wenigstens in den sich nach außen erstreckenden Schneidzähnen 16 ist jeweils eine sich radial nach außen erstreckende Materialaussparung 20 in Drehrichtung des Laufrades 4 hinter der Schneidkante 19 eingebracht. Eine solche Materialaussparung 20 ist ebenso in den sich nach innen erstreckenden Schneidzähnen 16 eingebracht. Das bedeutet, dass der Außendurchmesser der sich in Draufsicht ringförmig um die Öffnung 17 wellenartig bzw. sinusartig um die Öffnung herum erstrecken erstreckenden Schneidzähne 16 gleich ist, während der Innendurchmesser im Bereich der Materialaussparung 20 gegenüber einem Bereich der Schneidzähne 16 ohne Materialaussparung vergrößert ist.At least in the outwardly extending cutting teeth 16, a material recess 20 extending radially outward in the direction of rotation of the impeller 4 is introduced behind the cutting edge 19. Such a material recess 20 is also introduced in the inwardly extending cutting teeth 16. This means that the outer diameter of the cutting teeth 16 extending in a ring shape around the opening 17 in a wave-like or sinusoidal manner around the opening in plan view is the same, while the inner diameter in the area of the material recess 20 is larger than an area of the cutting teeth 16 without a material recess.

Alternativ oder zusätzlich ist in einem Tal 21 zwischen wenigstens zwei sich nach außen erstreckenden Schneidzähnen 16 eine sich radial nach außen erstreckende taschenartige axiale Vertiefung 22 in den Schneidringgrundkörper 18 eingebracht. Vorliegend sind taschenartige axiale Vertiefungen 22 sowohl in den Tälern 21 zwischen den nach außen als auch den nach innen erstreckenden Schneidzähnen 16 eingebracht. Die Vertiefungen 22 erstrecken sich von der Talsohle radial nach außen vertiefend, so dass der Schneidringgrundkörper 18 in dem Tal 21 radial nach außen abgeflacht ist. Die Materialaussparungen 20 und Täler 21 sind an allen Schneidzähnen 16 bzw. zwischen diesen vorgesehen und können durch Fräsen oder durch eine entsprechende Gussform eines metallenen Schneidrings 2 hergestellt werden.Alternatively or additionally, a pocket-like axial depression 22 extending radially outward is introduced into the cutting ring base body 18 in a valley 21 between at least two outwardly extending cutting teeth 16. In the present case, pocket-like axial depressions 22 are introduced into both the valleys 21 between the outwardly and inwardly extending cutting teeth 16. The depressions 22 extend from the valley bottom radially outward, deepening so that the cutting ring base body 18 is flattened radially outward in the valley 21. The material recesses 20 and valleys 21 are provided on all cutting teeth 16 or between them and can be produced by milling or by a corresponding casting mold of a metal cutting ring 2.

Wie insbesondere aus der Abbildung unten in Fig. 3 zu erkennen, überlappen sich die äußere Schneidkante 19 eines Tals 21 zwischen zwei sich nach außen erstreckenden Schneidzähnen 16 und die innere Schneidkante 19 eines Tals 21 zwischen zwei sich nach innen erstreckenden Schneidzähnen 16 in axialer Richtung. Derart ist an einer durch die Schneidkanten 19 ausgebildeten Schneidfläche des Schneidrings 2 kein radial umlaufender Bund vorhanden, der nicht von einer Schneidkante 19 unterbrochen ist. In Drehrichtung des Laufrades 3 flacht ein Schnittwinkel der Schneidkante 19 von dem Schneidringgrundkörper 18 nach außen hin zu einer Spitze des Schneidzahns 16 ab.As can be seen particularly from the figure below in Fig. 3 As can be seen, the outer cutting edge 19 of a valley 21 between two outwardly extending cutting teeth 16 and the inner cutting edge 19 of a valley 21 between two inwardly extending cutting teeth 16 overlap in the axial direction. In this way, there is no radially circumferential collar on a cutting surface of the cutting ring 2 formed by the cutting edges 19 that is not interrupted by a cutting edge 19. In the direction of rotation of the impeller 3, a cutting angle of the cutting edge 19 flattens outwards from the cutting ring base body 18 to a tip of the cutting tooth 16.

Ein Schnittwinkel der äußeren Schneidzähne 16 bzw. der äußeren Schneidkanten 19, den Schneidkopfschneidkanten 13 zugewandt, beträgt 55°, wobei der Schnittwinkel der inneren Schneidzähne 16 demgegenüber 52,5° beträgt. In Drehrichtung des Laufrades 3 ist der Schnittwinkel flacher und beträgt außen 20° und innen 10°. Jeder Schneidzahn 16 ragt von dem Schneidringgrundkörper 18 wenigstens 17 mm nach außen, wobei sich die inneren Schneidzähne 16 weiter als die äußeren Schneidzähne 16 axial von dem Schneidringgrundkörper 16 weg erstrecken. Die Schneidzähne 16 sind ferner radial ,angeschärft`, nämlich außen mit 37° und innen mit 33° gegenüber dem scheibenartigen Schneidringgrundkörper 16 zur Öffnung 17 hin abgeflacht. Daneben sind andere Schneidwinkel und Dimensionen denkbar.A cutting angle of the outer cutting teeth 16 or the outer cutting edges 19, facing the cutting head cutting edges 13, is 55°, whereby the cutting angle of the inner cutting teeth 16 is 52.5°. In the direction of rotation of the impeller 3, the cutting angle is flatter and is 20° on the outside and 10° on the inside. Each cutting tooth 16 projects outwards from the cutting ring base body 18 by at least 17 mm, whereby the inner cutting teeth 16 extend further axially away from the cutting ring base body 16 than the outer cutting teeth 16. The cutting teeth 16 are also radially "sharpened", namely flattened on the outside by 37° and on the inside by 33° compared to the disk-like cutting ring base body 16 towards the opening 17. Other cutting angles and dimensions are also conceivable.

Fig. 4 zeigt ein geschlossenes zwei-Kanal Laufrad 3 und den Schneidkopf 1 der Pumpe in einer perspektivischen halbgeöffneten Ansicht links und in einer halbgeöffneten Draufsicht rechts gemäß dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der Schneidkopf 1 ist weiterhin mit dem in Fig. 4 nicht gezeigten Laufrad 3 ortsfest in axialer Verlängerung desselben zum Zusammenwirken mit dem ebenso in Fig. 4 nicht gezeigten Schneidring 2 verbunden. Der Schneidkopf 1 ist wie zuvor beschrieben mit Schneidkopfgrundkörper 8 mit der Mehrzahl Schneidsegmente 11 mit jeweils axial verlaufenden Schneidkopfschneidkanten 13 zum Zerkleinern des Feststoffes gestaltet, wobei sich Schneidkopfschneidkanten 13 von dem Schneidkopfgrundkörper 8 radial weg erstrecken. Fig. 4 shows a closed two-channel impeller 3 and the cutting head 1 of the pump in a perspective half-open view on the left and in a half-open plan view on the right according to the preferred embodiment of the invention. The cutting head 1 is further provided with the Fig. 4 not shown impeller 3 stationary in axial extension of the same for interaction with the also in Fig. 4 not shown cutting ring 2. The cutting head 1 is designed as previously described with cutting head base body 8 with the plurality of cutting segments 11, each with axially extending cutting head cutting edges 13 for comminuting the solid material, wherein cutting head cutting edges 13 extend radially away from the cutting head base body 8.

Das scheibenartige Laufrad 3 weist nach gängiger Art zwei schneckenartig verlaufende Schaufeln 23 auf, die sich jeweils von einer dem Schneidkopf 1 an einer zentralen Laufradöffnung 25 zugewandten Eintrittskante 24 bis hin zum äußeren radialen Rand des Laufrades erstrecken, wie in Fig. 4 insbesondere rechts zu erkennen ist. Die Schaufeln 23 sind axial einerseits durch eine motorseitige sich radial erstreckende Tragscheibe 26 mit einer nicht gezeigten Nabe zum Aufnehmen der Motorwelle der Pumpe sowie andererseits saugseitig durch sich radial erstreckende Deckscheibe 27 eingefasst, so dass die sich axial erstreckenden Schaufeln 23 zwischen den parallel zueinander angeordneten Tragscheibe 26 und Deckscheibe 27 vorgesehen sind. An dem radial äußeren Rand ist das Laufrad 3 radial zwischen Tragscheibe 26, Deckscheibe 27 und zwei benachbarten Schaufeln 23 in seitlicher Draufsicht rechteckartig geöffnet.The disk-like impeller 3 has, in the usual way, two helical blades 23, each of which extends from an inlet edge 24 facing the cutting head 1 at a central impeller opening 25 to the outer radial edge of the impeller, as shown in Fig. 4 can be seen particularly on the right. The blades 23 are axially enclosed on the one hand by a radially extending support disk 26 on the motor side with a hub (not shown) for receiving the motor shaft of the pump and on the other hand by a radially extending cover disk 27 on the suction side, so that the axially extending blades 23 are provided between the support disk 26 and cover disk 27 arranged parallel to one another. At the radially outer edge, the impeller 3 is open radially between the support disk 26, cover disk 27 and two adjacent blades 23 in a rectangular manner in a lateral plan view.

Wie insbesondere aus Fig. 4 links zu erkennen, sind die Schneidkopfschneidkanten 13 beanstandet zu den Eintrittskanten 24 angeordnet. Ferner sind die Eintrittskanten 24 von dem inneren Rand der Laufradöffnung 25 radial nach außen beabstandet vorgesehen. Zudem sind die Schneidkopfschneidkanten 13 in Drehrichtung des Laufrades 3 radial vorauseilend und insbesondere radial überlappend zu den Eintrittskanten 24 angeordnet, wie durch den Winkel α in Fig. 4 rechts angedeutet. Mit anderen Worten liegen die Eintrittskanten 24 des Laufrades 3 und Schneidkopfschneidkanten 13 nicht auf einer radialen Linie. Der Winkel α beträgt beispielsweise ≤ 2,5°, 5° oder 10° und insbesondere α ≤ 2,5°, 5°, 10°, 15°, 20°, 30° oder 45°. Die Schneidkopfschneidkanten 13 und die Eintrittskanten 24 erstrecken sich parallel zueinander. Radial überlappend bedeutet insbesondere, dass die Eintrittskanten zumindest teilweise auf gleicher axialer Höhe und/oder zumindest teilweise in einer gemeinsamen radialen Ebene wie die Schneidkopfschneidkanten angeordnet sind. Bevorzugt ist die axiale Erstreckung der Schneidkopfschneidkanten größer als die axiale Erstreckung der Eintrittskanten.As is particularly evident from Fig. 4 As can be seen on the left, the cutting head cutting edges 13 are arranged at a distance from the inlet edges 24. Furthermore, the inlet edges 24 are provided spaced radially outwards from the inner edge of the impeller opening 25. In addition, the cutting head cutting edges 13 are arranged radially ahead in the direction of rotation of the impeller 3 and in particular radially overlapping the inlet edges 24, as indicated by the angle α in Fig. 4 indicated on the right. In other words, the entry edges 24 of the impeller 3 and cutting head cutting edges 13 do not lie on a radial line. The angle α is, for example, ≤ 2.5°, 5° or 10° and in particular α ≤ 2.5°, 5°, 10°, 15°, 20°, 30° or 45°. The cutting head cutting edges 13 and the entry edges 24 extend parallel to one another. Radially overlapping means in particular that the entry edges are at least partially arranged at the same axial height and/or at least partially in a common radial plane as the cutting head cutting edges. Preferably, the axial extent of the cutting head cutting edges is greater than the axial extent of the entry edges.

Vorliegend sind wie zuvor ausgeführt zwei Schaufeln 23 vorgesehen, während der durch die Laufradöffnung 25 hin durchgeführte Schneidkopf 1 vier Schneidkopfschneidkanten 13 aufweist. Von den vier Schneidkopfschneidkanten 13 wirken jedoch nur die Schneidkopfschneidkanten 13 der nicht verkürzten Schneidsegmente 11 mit den Schaufeln 23 zusammen. In axialer Richtung sind die verkürzten Schneidsegmente 11 saugseitig vor den Schaufeln 23 vorgesehen, so dass keine Übertragung der Schneidkopfschneidkanten 13 der verkürzten Schneidsegmente 11 mit den Schaufeln 23 gegeben ist. Sofern in alternativer Ausgestaltung beispielsweise acht Schneidsegmente 11 vorgesehen sind, weist das Laufrad 3 zweckmäßigerweise vier Schaufeln 23 auf. Zur radialen Abdichtung des Laufrades 3 ist zwischen der Saugseite 5 des Laufrades 3 und dem Pumpengehäuse 4 ein nicht gezeigter zylindrischer Dichtspalt vorgesehen. Eine weitere Abdichtung wird ausgebildet, in dem der Schneidring 2 das Laufrad zur Ausbildung eines konischer Dichtspalt wenigstens teilweise umschließt.In the present case, as previously stated, two blades 23 are provided, while the cutting head 1 leading through the impeller opening 25 has four cutting head cutting edges 13. Of the four cutting head cutting edges 13, however, only the cutting head cutting edges 13 of the non-shortened cutting segments 11 interact with the blades 23. In the axial direction, the shortened cutting segments 11 are provided on the suction side in front of the blades 23, so that there is no transfer of the cutting head cutting edges 13 of the shortened cutting segments 11 with the blades 23. If, for example, eight cutting segments 11 are provided in an alternative embodiment, the impeller 3 expediently has four blades 23. For radial sealing of the impeller 3, a cylindrical sealing gap (not shown) is provided between the suction side 5 of the impeller 3 and the pump housing 4. A further seal is formed in that the cutting ring 2 at least partially encloses the impeller to form a conical sealing gap.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiels sind lediglich Beispiele, die im Rahmen der Ansprüche auf vielfältige Weise modifiziert und/oder ergänzt werden können.The embodiments described are merely examples which can be modified and/or supplemented in many ways within the scope of the claims.

Bezugszeichenlistelist of reference symbols

Schneidkopfcutting head 11 Schneidringcutting ring 22 Laufradwheel 33 Pumpengehäusepump housing 44 Saugseitesuction side 55 Schneidkopfschraubecutting head screw 66 Schneidringschraubecutting ring screw 77 Schneidkopfgrundkörpercutting head body 88 Bohrungdrilling 99 Umfangsflächeperipheral surface 1010 Schneidsegmentcutting segment 1111 Flüssigkeitseintrittsseiteliquid inlet side 1212 Schneidkopfschneidkantecutting head cutting edge 1313 SeitePage 1414 Bundfederal government 1515 Schneidzahncutting tooth 1616 Öffnungopening 1717 Schneidringgrundkörpercutting ring base body 1818 Schneidkantecutting edge 1919 Materialaussparungmaterial recess 2020 Talvalley 2121 Vertiefungdeepening 2222 Schaufelshovel 2323 Eintrittskanteleading edge 2424 Laufradöffnungimpeller opening 2525 Tragscheibesupport disc 2626 Deckscheibecover plate 2727

Claims (10)

  1. Pump for liquid loaded with solids with a cutting head (1) for interaction with a cutting ring (2) and with an impeller (3), wherein
    the cutting head (1) has a cutting head base body (8) which is assigned to the impeller (3) of the pump, wherein a plurality of cutting segments (11) are provided on a circumferential surface (10) of the cutting head base body (8), the cutting segments (11) each have axially extending cutting head cutting edges (13) for comminuting the solids, the cutting segments (11) each extend radially away from the cutting head base body (8) and the cutting segments (11) each extend from a fluid inlet side (12) of the cutting head (1) arranged opposite the impeller (3) essentially axially in the direction of the impeller (3), and
    at least two of the cutting head cutting edges (13) comprise axial extensions of different lengths.
  2. Pump according to the previous claim, wherein a first part of the cutting head cutting edges (13) extends from the fluid inlet side (12) substantially over an entire axial extension of the cutting head (1) and a second part of the cutting head cutting edges (13) extends from the fluid inlet side (12) only over a part of the entire axial extension of the cutting head (1).
  3. Pump according to the previous claim, wherein the another part of the second part of the axial extension is designed free of cutting head cutting edges (13).
  4. Pump according to any of the previous two claims, wherein the cutting segment (11) taper in particular in tear drop shape in the another part of the second part of the axial extension towards a side (14) of the cutting head (1) facing the impeller (3).
  5. Pump according to any of the previous claims, wherein the cutting head (1) has a circumferential cylindrical collar (15) on its side axially facing the impeller (3), which collar is flush with the cutting head cutting edges (13) with respect to its radial outer diameter.
  6. Pump according to the previous claim, wherein the collar (15) tapers in diameter away from its side facing the impeller (3) and merges into the cutting head base body (8).
  7. Pump according to any of the previous claims, wherein the cutting head base body (8) is cylindrical in shape, the cutting segments (11) extend radially away from the cylindrical circumferential surface (10) and the cutting head cutting edges (13) project up to the outer diameter of the cutting head (1).
  8. Pump according to any of the previous claims, wherein the cutting segments (11) extend at least one of non-linearly radially away from the cutting head base body (8) in direction of rotation of the cutting head (1) towards the respective cutting head cutting edge (13) and linearly radially away from the cutting head base body (8) towards the cutting head cutting edge (13) in direction of rotation of the cutting head (1) away from the cutting head base body (8).
  9. Pump according to any of the previous claims, wherein at least one of the cutting segments (11) and the cutting head cutting edges (13) are beveled on the fluid inlet side (12) of the cutting head (1) opposite the impeller (3).
  10. Pump according to any of the previous claims and with the cutting ring (2) provided stationary on the pump with a plurality of cutting tooth (16) which cooperate with the cutting head cutting edges (13) for comminuting the captured solids.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SE444969B (en) * 1982-10-11 1986-05-20 Flygt Ab Centrifugal pump intended for pumping of liquids containing solid particles
ATE268436T1 (en) * 2002-03-14 2004-06-15 Ksb Ag CENTRIFUGAL PUMP WITH SHREDDING DEVICE
US7841550B1 (en) * 2007-11-20 2010-11-30 Vaughan Co., Inc. Cutter nut and cutter bar assembly
ES2648162T3 (en) * 2011-06-17 2017-12-28 Jets Invest As Screw type liquid ring pump with integrated macerator
CN211397921U (en) * 2019-12-26 2020-09-01 新界泵业(浙江)有限公司 Cutting grinding pump

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