LU102840B1 - Schneidring für mit Feststoff belastete Flüssigkeit einer Pumpe - Google Patents

Abstract

Gegenstand der Erfindung ist ein Schneidring (2) für mit Feststoff belastete Flüssigkeit einer Pumpe, mit einem eine Öffnung (17) ausbildenden Schneidringgrundkörper (18) zum Zusammenwirken mit einem Schneidkopf (1), welcher Schneidring (2) mit der Pumpe in axialer Verlängerung eines Laufrades (3) der Pumpe ortsfest verbindbar ist, wobei an dem Schneidringgrundkörper (18) um die Öffnung (17) herum eine Mehrzahl Schneidzähne (16) mit jeweiligen wenigstens äußeren in Richtung einer Saugseite (5) der Pumpe weg von dem Laufrad (3) orientierten Schneidkanten (19) vorgesehen sind, sich die Schneidzähne (16) von dem Schneidringgrundkörper (18) axial weg wenigstens in Richtung der Saugseite (5) nach außen erstrecken, und wenigstens in den sich nach außen erstreckenden Schneidzähnen (16) jeweils eine sich radial nach außen erstreckende Materialaussparung (20) eingebracht ist, und/oder in einem Tal (21) zwischen zwei sich wenigstens nach außen erstreckenden Schneidzähnen (16) eine sich radial nach außen erstreckende axiale Vertiefung (22) in den Schneidringgrundkörper (18) eingebracht ist.

Description

' LU102840 Schneidring für mit Feststoff belastete Flüssigkeit einer Pumpe Technisches Gebiet Die Erfindung betrifft einen Schneidring für mit Feststoff belastete Flüssigkeit einer Pumpe, mit einem eine Öffnung ausbildenden Schneidringgrundkörper zum Zusammen- wirken mit einem Schneidkopf, welcher Schneidring mit der Pumpe in axialer Verlänge- rung eines Laufrades der Pumpe ortsfest verbindbar ist, wobei an dem Schneidring um die Öffnung herum eine Mehrzahl Schneidzähne mit jeweiligen wenigstens äußeren in Richtung einer Saugseite der Pumpe weg von dem Laufrad orientierten Schneidkanten vorgesehen sind, und sich die Schneidzähne von dem Schneidringgrundkörper axial weg wenigstens in Richtung der Saugseite nach außen erstrecken.

Hintergrund der Erfindung 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. 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, ke- gelförmige oder zylindrische Schneidflächen eingesetzt werden. Die Schneidflächen, auch Schneidsieb genannt, weisen Öffnungen auf, durch die die Flüssigkeit hin zu einem Laufrad der Pumpe strômt. Bei ebener oder kegelfôrmiger Ausprägung der Schneidfläche spricht man von einer Schneidplatte. Eine zylindrische Ausprägung der Schneidfläche wird als Schneidring bezeichnet.

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

; 2 LU102840 Ansaugbereich verschließen. Zudem wirkt sich ein der Pumpe vorgeschaltete Schneid- werk aufgrund der Beeinflussung der Zuströmung in die Pumpe in der Regel negativ auf den Wirkungsgrad und die Kennlinie der Pumpe aus.

Beschreibung der Erfindung Ausgehend von dieser Situation ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Schneidring für mit Feststoff belastete Flüssigkeit einer Pumpe bereitzustellen, welcher gegenüber den aus dem Stand der Technik bekannten Lösungen betriebssicherer ist, ei- nen Wartungsaufwand reduziert und zugleich einen hohen hydraulischen Wirkungsgrad der Pumpe ermöglicht.

Demnach wird die Aufgabe gelöst durch einen Schneidring für mit Feststoff belastete ı5 Flüssigkeit einer Pumpe, mit einem eine Öffnung ausbildenden Schneidringgrundkörper zum Zusammenwirken mit einem Schneidkopf, welcher Schneidring mit der Pumpe in axialer Verlängerung eines Laufrades der Pumpe ortsfest verbindbar ist, wobei an dem Schneidringgrundkörper um die Öffnung herum eine Mehrzahl Schneid- zähne mit jeweiligen vorzugsweise inneren axial in Richtung des Laufrades und wenigs- tens äußeren in Richtung einer Saugseite der Pumpe weg von dem Laufrad orientierten Schneidkanten vorgesehen sind, sich die Schneidzähne von dem Schneidringgrundkörper axial weg vorzugsweise teils in Richtung des Laufrades nach innen und teils wenigstens in Richtung der Saugseite nach außen erstrecken, und wenigstens in den sich nach außen erstreckenden Schneidzähnen jeweils eine sich radial nach außen erstreckende Materialaussparung eingebracht ist, und/oder in einem Tal zwischen zwei sich wenigstens nach außen erstreckenden Schneid- zähnen eine sich radial nach außen erstreckende axiale Vertiefung in den Schneidring- grundkörper eingebracht ist.

Ein wesentlicher Punkt der vorgeschlagenen Lösung liegt darin, eine sich radial nach außen erstreckende Materialaussparung vorzusehen und/oder eine sich radial nach außen erstreckende axiale Vertiefung vorzusehen. Durch diese Maßnahmen erfahren Feststoffe, welche sich eventuell am Außendurchmesser des Schneidkopfes festsetzen und im Be-

; 3 LU102840 trieb mitrotieren, in jeder axialen Ebene des durch Schneidkopf und Schneidring gebilde- ten Schneidwerkes eine Schneidwirkung. Insbesondere durch die Materialaussparung wird die Schneidfläche verringert, wodurch die Reibung verringert wird, so dass weniger Drehmoment benötigt wird und sich die Pumpe betriebssicherer sowohl im Anlauf wie auch im regulären Betrieb betreiben lässt. Diese Durchdringung der Schneidkanten ins- besondere wird durch die vorzugsweise taschenartig gestaltete sich außen erstreckende axiale Vertiefung erreicht, welche sich radial nach außen in den Schneidringgrundkörper eingebracht ist. Die Taschen sind bevorzugt jeweils zwischen den Schneidzähnen und in Form von axialen Vertiefungen ausgeprägt. Im Betrieb können derart die Schneidkopf schneidkanten des rotierenden Schneidkopfes an einer zylindrischen Umfangsfläche an den Schneidkanten des stehenden Schneidrings vorbeistreichen. Zusammengefasst wird durch den vorgeschlagenen Schneidring eine bessere und ungehinderte Zuströmung zum Pumpeneintritt und eine höhere Filterwirkung erreicht.

ı5 Als Pumpe wird im Allgemeinen eine Strömungsmaschine bezeichnet, die eine Drehbe- wegung und dynamische Kräfte zur Förderung überwiegend von Flüssigkeiten als Medi- um nutzt. Bevorzugt ist die Pumpe als Kreiselpumpe ausgestaltet. Bei einer Kreiselpum- pe wird neben einer tangentialen Beschleunigung der Flüssigkeit, des Mediums, in radia- ler Strömung auftretende Fliehkraft zur Förderung genutzt, so dass solche Pumpen eben- so als Zentrifugalpumpen bezeichnet werden. Bevorzugt lässt sich die Pumpe für eine hydraulische Anlage eines Gebäudes verwenden, beispielsweise als Abwasserpumpe. 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 Mo- torwelle angetriebenes Laufrad zum Fördern des Fluid vorgesehen ist, wobei das Gehäu- se 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 orts- fest mit der Motorwelle verbunden.

Die Flüssigkeit umfasst bevorzugt Wasser oder ein sonstiges flüssiges Medium wie bei- spielsweise Abwasser. Das Fluid kann Feststoffe wie beispielsweise Verunreinigungen jeglicher Art, insbesondere Fäkalien, Sedimente, Dreck, Sand, oder auch kleinere Holz-, Ze

' 4 LU102840 Gestriipp-, Textilien- oder Lappenteile oder dergleichen umfassen. Bevorzugt ist das Ge- häuse des Motors und/oder das Pumpengehäuse aus Metall, insbesondere aus Gusseisen oder konturEdelstahl, und/oder aus Kunststoff gestaltet.

Der Schneidringgrundkôrper ist bevorzugt ringartig und/oder aus Metall, insbesondere aus einem Hartmetall gestaltet. In die insbesondere kreisrunde Offnung ist der Schneid- kopf einsetzbar, sodass durch Rotieren des Schneidkopfes Schneidkopfschneidkanten mit Schneidkanten des Schneidrings zum Zerkleinern des Feststoff zusammenwirken kén- nen. Bevorzugt sind die Mehrzahl Schneidzähne mit jeweiligen inneren axial in Richtung des Laufrades und/oder äußeren in Richtung der Saugseite der Pumpe weg von dem Laufrad orientierten Schneidkanten vorgesehen, wobei sich die Schneidzähne von dem Schneidringgrundkôrper axial weg teils in Richtung des Laufrades nach innen und teils in Richtung der Saugseite nach außen erstrecken. Die Schneidzähne gruppieren sich bevor- zugt zylinderartig um die Offnung herum. Die Materialaussparung und/oder die Vertie- fung kann nachträglich eingearbeitet werden, beispielsweise durch Fräsen, oder bereits beim Herstellen des Schneidrings, beispielsweise mittels einer entsprechend gestalteten Gussform, eingebracht werden. Bevorzugt ist ein Innendurchmesser im Bereich der Ma- terialaussparung größer als in dem Bereich, in dem keine Materialaussparung vorgesehen ist. Die Schneidkanten sind bevorzugt frei von der Materialaussparung ausgebildet. Wei- ter bevorzugt folgt eine Kontur der Materialaussparung insbesondere parallel einer Kon- tur der Schneidkante. Dadurch ergibt sich eine gleichmäßig breite und damit auch gleichmäßig stabile Schneidfläche. Ferner kann innenseitig an den Schneidring ein Schneidringbund vorgesehen sein, der von den Schneidringgrundkörper sich axial ver- jüngend in die inneren Schneidzähne übergeht. Bevorzugt ist in allen Schneidzähnen eine sich radial nach außen erstreckende Materialaussparung eingebracht, und/oder ist in allen Tälern jeweils eine sich radial nach außen erstreckende axiale Vertiefung eingebracht. Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist der Schneidring die Materialaussparung auf, wobei die Materialaussparung in Drehrichtung des Laufrades hinter der Schneidkan- te vorgesehen ist. Bevorzugt ist die Schneidkante ohne Materialaussparung gebildet und derart entsprechend stabil und widerstandsfähig auch hinsichtlich größerer Feststoffe. Andererseits lässt sich durch die Materialaussparung in dem Bereich des Schneidzahns in

; 5 LU102840 Drehrichtung hinter der Schneidkante der Schneidzahn materialoptimiert und insofern kostengünstig gestalten. Nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung sind innere und äußere Schneidzähne vorgesehen und überlappen sich die äußere Schneidkante eines Tals zwischen zwei sich nach außen erstreckenden Schneidzähnen und die innere Schneidkante eines Tals zwi- schen zwei sich nach innen erstreckenden Schneidzähnen axial. Bei einer derartigen Ausgestaltung ist an einer durch die Schneidkanten gebildeten Schneidfläche des Schneidrings kein radial umlaufender Bund ausgebildet, der nicht von einer Schneidkan- te unterbrochen ist. Feststoffe, welche sich am Außendurchmesser des Schneidkopfes festsetzen und im Betrieb mitrotieren, erfahren dadurch in jeder axialen Ebene des durch Schneidring und Schneidkopf gebildeten Schneidwerkes eine Schneidwirkung. Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung sind innere und äußere Schneidzähne vorgesehen und erstrecken sich die inneren und äußeren Schneidkanten axial wellenartig oder sinusartig um die Öffnung herum und/oder ist der Schneidringgrundkörper in dem Tal radial nach außen abgeflacht. Dazu erstrecken sich die inneren und äußeren Schneid- kanten bevorzugt in Richtung der Normalen des Schneidringgrundkörpers jeweils nach innen und außen. Bevorzugt korrespondiert jedes Tal axial zu einem entgegengesetzt an dem Schneidringgrundkörper vorgesehenen Schneidzahn und/oder einer Aussparung, sodass beispielsweise an den Schneidringgrundkörper innen ein Tal und/oder eine Aus- sparung vorgesehen ist und außen sich ein Schneidzahn erstreckt. Bevorzugt ist der Schneidringgrundkörper an der Seite in dem Tal radial nach außen abgeflacht, an welcher das Tal zwischen zwei benachbarten Schneidzähnen eingefasst ist.

Nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung sind innere und äußere Schneidzähne vorgesehen und ist in axialer Erstreckung zwischen einer Spitze eines äußeren Schneidzahns und einer Spitze eines inneren Schneidzahns um die Öffnung herum je- weils die innere Schneidkante und die äußere Schneidkante ausgebildet. Die Öffnung kann umlaufend durch eine Schneidkante eingefasst sein. Bevorzugt erstrecken sich die innere Schneidzähne im eingebauten Zustand axial bis über einen zylindrischen Bund am Schneidkopf.

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; 6 LU102840 Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung flacht sich in Drehrichtung des Laufra- des eine Steigung der Schneidkante von dem Schneidringgrundkörper nach außen hin zu einer Spitze des Schneidzahns ab. Mit anderen Worten sind insbesondere außenliegenden Schneidzähne bevorzugt derart gestaltet, dass der Schnittwinkel nach außen hin stets fla- cher wird. Grobe Feststoffe erfahren dadurch zwar eine gewisse Schnittwirkung am Ende der Zähne, können jedoch ungehindert wieder abgleiten. Kleinere beziehungsweise aus- reichend vorzerkleinerte Feststoffe dringen hingegen tiefer in das durch Schneidring und Schneidkopf gebildete Schneidwerk ein und werden durch den steiler werdenden Schnittwinkel zuverlässig zerkleinert und passieren das Schneidwerk in Richtung Lauf- rad. Innere und äußere Schneidzähne können gleiche oder unterschiedliche Schnittwinkel aufweisen. Nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung sind innere und äußere Schneidzähne vorgesehen und sind zwei, drei, vier, sechs oder acht Schneidzähne vorgesehen, die ab- ı5 wechselnd nach außen und innen orientiert sind. Ebenso können mehr Schneidzähne vor- gesehen sein. Bevorzugt korrespondiert die Anzahl der nach außen gerichteten Schneid- zähne mit der Anzahl sich in diesem Bereich erstreckende Schneidsegmente des Schneidwerk, wobei jedoch ebenso andere Verhältnisse möglich sind.

Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung ist der Schneidringgrundkörper schei- benartig gestaltet und erstrecken sich die Schneidzähne von der Grundfläche axial weg. Bevorzugt ist der Schneidring aus einem Metall, insbesondere einem Hartmetall gestaltet. Die Schneidkanten können verstärkt ausgeführt sein. Ebenso ist denkbar, dass die Schneidkanten und/oder die Schneidzähne auswechselbar gestaltet sind, sodass nach Verschleiß derselben diese austauschbar sind.

Nach einer anderen vorteilhaften Weiterbildung ist die Steigung der Schneidkante in Drehrichtung des Laufrades steiler als die Steigung entgegen der Drehrichtung, so dass die Steigung der Schneidkante, die mit dem Schneidkopf zusammenwirkt, flacher ist. In Drehrichtung des Laufrades ist die Steigung der Schneidkante bevorzugt außen 20° und innen 10°. Die Steigung und der ein Schnittwinkel der äußeren Schneidkanten beträgt entgegen der Drehrichtung, also an der mit dem Schneidkopf zusammenwirkenden Seite, bevorzugt 55°, während der Schnittwinkel der inneren Schneidkanten demgegenüber

; 7 LU102840 bevorzugt 52,5° beträgt. In radialer Seitansicht ist jeder Schneidzahn derart bevorzugt dreieckartig gestaltet. Bevorzugt ragt jeder Schneidzahn wenigstens 17 mm nach außen. Die Schneidzähne können ferner radial ‚angeschärft‘ sein, beispielsweise außen mit 37° und innen mit 33° gegenüber dem scheibenartigen Schneidringgrundkörper zur Öffnung hin abgeflacht sein. Gemäß einer anderen bevorzugten Weiterbildung erstreckt sich der innere Schneidzahn weiter als der äußere Schneidzahn axial von dem Schneidringgrund- körper weg. Die Aufgabe der Erfindung wird weiterhin gelöst durch eine Pumpe mit einem Schneid- ring wie zuvor beschrieben und mit einem mit dem Laufrad drehfest verbundenen Schneidkopf mit einer Mehrzahl Schneidkopfschneidzähnen, welche mit den Schneid- kanten zum Zerkleinern des erfassten Feststoffes zusammenwirken. Eine solche Pumpe ermöglicht eine bessere Anströmung im Eintrittsbereich des Laufra- des, woraus eine höhere Pumpenkennlinie resultiert, da gegenüber aus dem Stand der Technik bekannten Ausgestaltungen eine Störung der Anströmung zwischen den Schau- feln bzw. den durch diesen gebildeten Schaufelkanälen reduziert wird. Durch den vorge- schlagenen Schneidring erfahren Feststoffe, die sich am Außendurchmesser des Schneid- kopfes festsetzen und im Betrieb mitrotieren, in jeder axialen Ebene des Schneidwerkes eine Schneidwirkung, so dass ein besseres Schneidergebnis und eine geringere Verstop- fungsgefahr erreicht wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen ; Fig. 1 eine Pumpe in einer Teilschnittansicht gemäß einem bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiel der Erfindung, ee ——

; 8 LU102840 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 Ausfüh- rungsbeispiel 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.

Detaillierte Beschreibung der Ausführungsbespiele ı5 Fig. 1 zeigt eine Pumpe in einer Teilschnittansicht gemäß einem bevorzugten Ausfüh- rungsbeispiel 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.

Schneidkopf 1, Schneidring 2 und Laufrad 3 der Pumpe müssen nicht notwendigerweise wie nachfolgend beschrie- ben gestaltet sein.

Das bedeutet, dass die Pumpe beispielsweise den nachfolgend be- schriebenen Schneidkopf 1 aufweisen kann, jedoch Schneidring 2 und Laufrad 3 anders als nachfolgend beschrieben gestaltet sein können.

Analoges gilt für den Schneidring 2 und das Laufrad 3. Insofern muss bei Ausgestaltung beispielsweise des Schneidrings 2 wie nachfolgend beschrieben der Schneidkopf 1 nicht wie nachfolgend beschrieben ge- staltet sein, was jedoch durchaus möglich ist.

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 nachfol- gend verwendeten Begriffe axial und radial jeweils auf die axiale Erstreckung der Mo- torwelle bezogen. ee ——————————— EE ——

; 9 LU102840 Der Schneidkopf 1 ist ortsfest insbesondere kraft- und/oder formschlüssig mittels einer Schneidkopfschraube 6 mit dem Laufrad 3 verbunden, und dreht sich während des Be- triebs der Pumpe entsprechend mit dem Laufrad 3 mit. Der zylinderartige, den Schneid- kopf 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 Saugsei- te 5 hinein, so dass angesaugte Flüssigkeit von der Saugseite 5 zunächst durch einen zwi- schen 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.

Fig. 2 zeigt den Schneidkopf 1 der Pumpe in zwei perspektivischen Ansichten gemäß dem bevorzugten Ausfithrungsbeispiel der Erfindung. Links ist der Schneidkopf 1 in per- spektivischer Draufsicht von der der Saugseite 5 gezeigt, während rechts der Schneid- kopf 1 in perspektivischer Draufsicht von der dem Laufrad 3 zugeordneter Seite gezeigt ist. Der Schneidkopf 1 weist einen zylinderartigen, rotationssymmetrischen Schneid- kopfgrundkôrper 8 aus Metall auf, durch den sich axial eine Bohrung 9 zur Aufnahme der Schneidkopfschraube 6 zur Befestigung an dem Laufrad 3 erstreckt.

An der Umfangsfläche 10 des Schneidkopfgrundkôrpers 8 sind vier in regelmäßigen Ab- ständen angeordnete Schneidsegmente 11 vorgesehen, die einstückig mit dem Schneid- kopfgrundkôrper 8 gestaltet sind. Die Schneidsegmente 11 erstrecken sich jeweils radial von dem Schneidkopfgrundkôrper 8 weg. Ferner erstrecken sich alle Schneidkopfgrund- kôrper 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.

Während sich die in der linken Figur links und rechts um 180° gegenüberliegend ange- ordneten 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 zu- re ES

) 10 LU102840 gewandten Seite 14, erstrecken sich die beiden im Abstand von 90° dazwischen angeord- neten Schneidsegmente 11 bzw. deren Schneidkopfschneidkanten 13 axial von der Fliis- sigkeitseintrittsseite 12 nicht bis hin zu der Seite 14. Mit anderen Worten weisen jeweils zwei Schneidkopfschneidkanten 13 gegenüber den beiden anderen Schneidkopfschneid- kanten 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.

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 axia- len 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 tropfenférmig. An seiner axial dem Laufrad 3 zugewandten Seite 14 weist der Schneidkopf 1 einen umlaufenden zylinderatigen Bund 15 auf, der einteilig mit dem Schneidkopfgrundkôrper 8 ausgeführt ist und hinsichtlich seines radialen AuBendurch- messers bündig mit den Schneidkopfschneidkanten 13 abschließt. Der Bund 15 verjüngt sich in seinem Durchmesser von der Seite 14 in Richtung Flüssigkeitseintrittsseite 12 in den Schneidkopfgrundkôrper 8 gleichmäßig übergehend.

Der Drehrichtung des Schneidkopf 1 zugewandt erstrecken sich die Schneidsegmente 11 von dem Schneidkopfgrundkärper 8 konkav radial weg hin zu der jeweiligen Schneid- kopfschneidkante 13. Demgegenüber in Drehrichtung des Schneidkopfes 1 abgewandt erstrecken sich die Schneidsegmente 11 linear radial von dem Schneidkopfgrundkärper 8 weg zu der Schneidkopfschneidkante 13. Analoges gilt für die tropfenformig Verjüngung der eingekürzten Schneidsegmente 11.

Zur weiteren Strômungsoptimierung sind die Schneidsegmente 11 und die Schneidkopf- schneidkanten 13 an der dem Laufrad 3 gegenüberliegenden Flüssigkeitseintrittsseite 12 —_—_—_—_—_—_—_—_—_—_— — —————

’ 11 LU102840 des Schneidkopfes 1 abgeschrägt, wie aus Fig. 2 zu erkennen ist. Zum Zerkleinern des erfassten Feststoffes kann der vorbeschriebene Schneidkopf 1 mit seinen Schneidkopf- schneidkanten 13 mit dem ortsfest an der Pumpe vorgesehenen Schneidring 2 aufweisend eine Mehrzahl Schneidzähne 16 wie nachfolgend beschrieben zusammenwirken.

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 Schneidringgrundkôrper 18 auf. Im in Fig. 1 gezeigten eingebauten Zustand ist Schneid- kopf 1 durch die Öffnung 17 hindurch geführt. Wie zuvor beschrieben, ist der Schneid- ring 2 mittels drei um die Offnung 17 herum gruppierter Schneidringschrauben 7 in axia- ler Verlängerung des Laufrades 3 mit dem Pumpengehäuse 4 der Pumpe ortsfest fixiert. In regelmäBigen Abständen sind an dem rotationssymmetrischen Schneidringgrundkôr- per 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 Schneid- kanten 19 beim Drehen des Schneidkopfes 1 mit den Schneidkopfschneidkanten 13 des- selben zusammenwirken.

Jeweils drei Schneidzähne 16 erstrecken sich von dem Schneidringgrundkôrper 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, zwôlf 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.

Die sich nach außen erstreckenden Schneidzähne 16 sind in der Schnittansicht unten in der Fig. 3 unterhalb des scheibenartigen Schneidringgrundkôrpers 18 dargestellt, wäh- rend die sich nach innen erstreckenden Schneidzähne 16 in der Schnittansicht oberhalb des Schneidringgrundkôrpers 18 dargestellt sind. Die perspektivische Abbildung oben —— "ee AZ

' 12 LU102840 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.

Wenigstens in den sich nach außen erstreckenden Schneidzähnen 16 ist jeweils eine sich radial nach auBen 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 AuBendurchmesser der sich in Draufsicht ringfôrmig 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.

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 Schneidringgrundkôrper 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 Material- aussparungen 20 und Täler 21 sind an allen Schneidzähnen 16 bzw. zwischen diesen vorgesehen und können durch Fräsen oder durch eine entsprechende Gussform eines me- tallenen Schneidrings 2 hergestellt werden.

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 umlaufen- der Bund vorhanden, der nicht von einer Schneidkante 19 unterbrochen ist. In Drehrich- tung des Laufrades 3 flacht ein Schnittwinkel der Schneidkante 19 von dem Schneidring- grundkörper 18 nach außen hin zu einer Spitze des Schneidzahns 16 ab. —-——""—""""——

' 13 LU102840 Ein Schnittwinkel der äußeren Schneidzähne 16 bzw. der äußeren Schneidkanten 19, den Schneidkopfschneidkanten 13 zugewandt, beträgt 55°, wobei der Schnittwinkel der inne- ren 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 Schneidringgrundkôrper 18 wenigstens 17 mm nach außen, wobei sich die inneren Schneidzähne 16 weiter als die äußeren Schneidzähne 16 axial von dem Schneidringgrundkôrper 16 weg erstrecken.

Die Schneidzähne 16 sind ferner radial ,an- geschärft‘, nämlich außen mit 37° und innen mit 33° gegenüber dem scheibenartigen Schneidringgrundkôrper 16 zur Offnung 17 hin abgeflacht.

Daneben sind andere Schneidwinkel und Dimensionen denkbar.

Fig. 4 zeigt ein geschlossenes zwei-Kanal Laufrad 3 und den Schneidkopf 1 der Pumpe in einer perspektivischen halbgeäffneten Ansicht links und in einer halbgeäôffneten Draufsicht rechts gemäB 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 Schneid- kopfgrundkärper 8 mit der Mehrzahl Schneidsegmente 11 mit insbesondere jeweils axial verlaufenden Schneidkopfschneidkanten 13 zum Zerkleinern des Feststoffes gestaltet, wobei sich Schneidkopfschneidkanten 13 von dem Schneidkopfgrundkôrper 8 radial weg erstrecken.

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 Lauf- radôffnung 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 anderer- seits saugseitig durch sich radial erstreckende Deckscheibe 27 eingefasst, so dass die sich axial erstreckenden Schaufeln 23 zwischen den parallel zueinander angeordneten Trag- scheibe 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 geôffnet. ————"""—————————

; 14 LU102840 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 zu den Eintrittskanten 24 angeordnet, wie durch den Winkel a 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 a beträgt bei- spielsweise < 2,5°, 5° oder 10°. Die Schneidkopfschneidkanten 13 und die Eintrittskan- ten 24 erstrecken sich parallel zueinander. 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 Schneid- kopfschneidkanten 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 alter- nativer Ausgestaltung beispielsweise acht Schneidsegmente 11 vorgesehen sind, weißt 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 aus- gebildet, in dem der Schneidring 2 das Laufrad 2 zur Ausbildung eines konischer Dicht- spalt wenigstens teilweise umschließt.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiels sind lediglich Beispiele, die im Rahmen der Ansprüche auf vielfältige Weise modifiziert und/oder ergänzt werden können. Jedes Merkmal, das für ein bestimmtes Ausführungsbeispiel beschrieben wurde, kann eigen- ständig oder in Kombination mit anderen Merkmalen in einem beliebigen anderen Aus- fithrungsbeispiel genutzt werden. Jedes Merkmal, dass für ein Ausführungsbeispiel einer bestimmten Kategorie beschrieben wurde, kann auch in entsprechender Weise in einem Ausführungsbeispiel einer anderen Kategorie eingesetzt werden. ee —————————————————

; 15 LU102840 Bezugszeichenliste Schneidkopf 1 Schneidring 2 Laufrad 3 Pumpengehäuse 4 Saugseite 5 Schneidkopfschraube 6 Schneidringschraube 7 Schneidkopfgrundkorper 8 Bohrung 9 Umfangsfläche 10 Schneidsegment 11 Flüssigkeitseintrittsseite 12 Schneidkopfschneidkante 13 Seite 14 Bund 15 Schneidzahn 16 Offnung 17 Schneidringgrundkôrper 18 Schneidkante 19 Materialaussparung 20 Tal 21 Vertiefung 22 Schaufel 23 Eintrittskante 24 Laufradôffnung 25 Tragscheibe 26 Deckscheibe 27

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Claims (11)

' 16 LU102840 Patentanspriiche

1. Schneidring (2) fur mit Feststoff belastete Flüssigkeit einer Pumpe, mit einem eine Öffnung (17) ausbildenden Schneidringgrundkörper (18) zum Zusammenwirken mit ei- nem Schneidkopf (1), welcher Schneidring (2) mit der Pumpe in axialer Verlängerung eines Laufrades (3) der Pumpe ortsfest verbindbar ist, wobei an dem Schneidringgrundkörper (18) um die Öffnung (17) herum eine Mehrzahl Schneidzähne (16) mit jeweiligen wenigstens äußeren in Richtung einer Saugseite (5) der Pumpe weg von dem Laufrad (3) orientierten Schneidkanten (19) vorgesehen sind, sich die Schneidzähne (16) von dem Schneidringgrundkôrper (18) axial wenigstens in Rich- tung der Saugseite (5) nach außen erstrecken, und wenigstens in die sich nach außen erstreckenden Schneidzähnen (16) jeweils eine sich radial nach außen erstreckende Materialaussparung (20) eingebracht ist, und/oder in einem Tal (21) zwischen zwei sich wenigstens nach außen erstreckenden Schneidzähnen (16) eine sich radial nach außen erstreckende axiale Vertiefung (22) in den Schneidringgrundkôrper (18) eingebracht ist.

2. Schneidring (2) nach dem vorhergehenden Anspruch, mit der Materialaussparung (20), wobei die Materialaussparung (20) in Drehrichtung des Laufrades (3) hinter der Schneidkante (19) vorgesehen ist.

3. Schneidring (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit inneren und äußeren Schneidzähnen (16), wobei 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) axial überlappen.

4. Schneidring (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit inneren und äußeren Schneidzähnen (16), wobei sich die inneren und äußeren Schneidkanten (19) axial wel- 20 lenartig oder sinusartig um die Öffnung (17) herum erstrecken und/oder der Schneidring- grundkörper (18) in dem Tal (21) radial nach außen abgeflacht ist. ——————————— EEE

; 17 LU102840

5. Schneidring (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit inneren und äußeren Schneidzähnen (16), wobei in axialer Erstreckung zwischen einer Spitze eines äußeren Schneidzahns (16) und einer Spitze eines inneren Schneidzahns (16) um die Öffnung (17) herum jeweils die innere Schneidkante (19) und die äußere Schneidkante (19) aus- gebildet ist.

6. Schneidring (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei sich in Drehrich- tung des Laufrades (3) eine Steigung der Schneidkante (19) von dem Schneidringgrund- körper (18) nach außen hin zu einer Spitze des Schneidzahns (16) abflacht.

7. Schneidring (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit inneren und äußeren Schneidzähnen (16) und mit zwei, drei, vier, sechs oder acht Schneidzähnen (16), die abwechselnd nach außen und innen orientiert sind.

8. Schneidring (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Schneidring- grundkorper (18) scheibenartig gestaltet ist und sich die Schneidzähne (16) von der Grundfläche des Schneidringgrundkôrpers (18) axial weg erstrecken.

9. Schneidring (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei ein Schnittwinkel der Schneidkanten (19) in Drehrichtung des Laufrades (3) flacher als der Schnittwinkel entgegen der Drehrichtung ist.

10. Schneidring (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit inneren und äußeren Schneidzähnen (16), wobei sich der innere Schneidzahn (16) weiter als der äußere Schneidzahn (16) axial von dem Schneidringgrundkôrper (18) weg erstreckt.

11. Pumpe mit einem Schneidring (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche und mit einem mit dem Laufrad (3) drehfest verbundenen Schneidkopf (19) mit einer Mehr- zahl Schneidkopfschneidkanten (13), welche mit den Schneidkanten (19) zum Zerklei- nern des erfassten Feststoffes zusammenwirken.

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