EP3303844B1

EP3303844B1 - Laufrad für eine kreiselpumpe und kreiselpumpe

Info

Publication number: EP3303844B1
Application number: EP16726585.9A
Authority: EP
Inventors: Markus Pawlik; Ulli ZIMMER
Original assignee: GEA Tuchenhagen GmbH
Current assignee: GEA Tuchenhagen GmbH
Priority date: 2015-06-03
Filing date: 2016-06-02
Publication date: 2019-09-18
Anticipated expiration: 2036-06-02
Also published as: ES2756602T3; DE102016110224B4; CN107995939B; WO2016193387A1; PL3303844T3; DE102016110224A1; EP3303844A1; US20180163741A1; CN107995939A

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufrad für eine Kreiselpumpe nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie eine Kreiselpumpe nach dem Oberbegriff des Anspruchs 12.
Kreiselpumpen sind im Stand der Technik bekannt und werden seit vielen Jahren erfolgreich in der Prozessindustrie eingesetzt. Prozessindustrie umfasst insbesondere die Getränketechnik, Lebensmitteltechnik, Pharmazie und Biochemie.
Solche Kreiselpumpen besitzen im Grundaufbau ein Gehäuse, welches mit einem Einlass, einem Auslass, und einer im Gehäuse in Fluidverbindung mit Einlass und Auslass vorgesehenen Kammer versehen ist. In der Kammer ist ein Laufrad drehbar aufgenommen.
In der Patentliteratur wurden bereits viele Aspekte von Kreiselpumpen betrachtet, darunter die Gestaltung dieses Laufrades.
Aus der NL 275 238 A ist beispielsweise bekannt, auf der Rückseite des Laufrades Schaufeln vorzusehen, die der Druckregulierung des Mediums auf der Rückseite des Laufrades dienen. Eine weitergehende Wirkung wird nicht diskutiert und scheint nicht gegeben.
Es sind Anwendungen in den eingangs genannten Einsatzfeldern für Kreiselpumpen bekannt, in denen Medien mit faserigen und festen Bestandteilen gepumpt werden.
Eine Art Kreiselpumpen, die in solchen Anwendungen einsetzbar ist, ist so gestaltet, dass Fasern und feste Bestandteile zerkleinert werden können. Die US 7 118 327 B2 schlägt eine solche Kreiselpumpe vor, in der auf der Rückseite des Laufrades hervorstehende Strukturen vorgesehen sind, die in Strukturen kämmen, die am Gehäuse vorgesehen sind.
Die WO 2011/139223 A1 greift diesen Gedanken auf und schlägt ein etwas andere Lösung vor. Die Rückseite des Laufrades ist hier mit einer Mehrzahl von Vorsprüngen versehen. Diese addierte radiale Ausdehnung der Vorsprünge liegt in einem Intervall von +/-10%, +/-25% bis zu +/-40% des Radius des Laufrades. Diese Lösung funktioniert ohne Ineinanderkämmen von Strukturen.
Aus JP H-01 149592 U ist ein Laufrad für eine Kreiselpumpe bekannt, das in einer Kammer drehbar aufnehmbar ist, so dass zwischen einer Rückseite des Laufrades und einer Gehäusewand ein Spalt vorgesehen ist. An dem Laufrad sind mehrere Schaber angeordnet.
Aus US 2010/061841 A1 ist eine Schaumpumpe bekannt, bei der ein zusätzlicher Auslass der Kammer zum Reinigen und Spülen vorgesehen ist.
Aus US 2014/0178190 A1 ist weiterhin eine Zentrifugalpumpe bekannt, bei der Schaufelschlitze zwischen einer Schaufel und einer Rückenplatte eines Laufrades zum Erreichen einer homogenen Gas-Flüssigkeitsmischung vorgesehen sind.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kreiselpumpe und ein Laufrad für eine Kreiselpumpe vorzustellen, durch die auf konstruktiv einfache Weise eine höhere Verträglichkeit für Medien gegeben ist, die Ablagerungen bilden können.
Diese Aufgabe wird gelöst durch ein Laufrad für eine Kreiselpumpe mit den Merkmalen des ersten Anspruchs sowie einer Kreiselpumpe mit den Merkmalen des zwölften Anspruchs. Die abhängigen Ansprüche geben vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung an.
Die Erfindung umfasst ein Laufrad für eine Kreiselpumpe mit einem Gehäuse, einem Einlass, einem Auslass, einer im Gehäuse in Fluidverbindung mit Einlass und Auslass vorgesehenen Kammer, wobei das Laufrad in der Kammer derart drehbar aufnehmbar ist, dass zwischen einer Rückseite des Laufrades und einer Gehäusewandung ein Spalt vorgesehen ist. Die Rückseite des Laufrades weist wenigstens einen Schaber auf, welcher an einer ersten Stelle und einer zweiten Stelle stoffschlüssig mit dem Laufrad verbundenen ist, wobei erste Stelle und zweite Stelle einen Abstand zueinander aufweisen. Dieses Laufrad ist dadurch gekennzeichnet, dass in diesem Abstand, ein reinigbarer Zwischenraum zwischen Schaber und Rückseite des Laufrades geschaffen ist. Dieser Schaber beseitigt bei Drehung des Laufrades Ablagerung, die sich beispielsweise bei stehendem Laufrad gebildet hat. Das unschädliche Maß ist erreicht, wenn so viel Ablagerung beseitigt ist, dass eine ungebremste Drehung des Laufrades erreicht ist. Die stoffschlüssige Verbindung des Schabers ermöglicht es, ein standardmäßiges Laufrad kostengünstig für Anwendung der Kreiselpumpe mit feststoffbilden Medien aufzurüsten. Anstelle von Spezialteilen mit geringen Stückzahlen ist die Verwendung in großer Stückzahl gefertigter Standardteile als Grundlage möglich. Durch die Verbindung von Schaber und Laufrad an zwei Stellen ist Schaffung großflächiger Stoffschlüsse, beispielsweise durch Schweißen, unnötig. Dies vereinfacht die Herstellung und verhindert bei thermischen Verfahren Verspannung und Verzug des Laufrades durch Wärmeeintrag. Der Zwischenraum zwischen Schaber und Laufrad ist zwischen den Verbindungsstellen so bemessen, dass Reinigungsfluid, welches mit anwendungstypischem Druck in die Kreiselpumpe eingeführt wird, Medienrückstände zuverlässig beseitigt.
Die Kreiselpumpe besitzt ein Gehäuse, an welchem ein Einlass und ein Auslass angeordnet sind. Innerhalb des Gehäuses ist in Fluidverbindung mit Einlass und Auslass eine Kammer vorgesehenen, in welcher ein Laufrad drehbar aufgenommen ist. Zwischen einer Rückseite des Laufrades und einer Gehäusewandung ist ein Spalt ausgebildet. Ablagerung des gepumpten Mediums in diesem Spalt wird auf ein unschädliches Maß verringert, indem die Rückseite des Laufrades wenigstens einen Schaber aufweist, welcher an einer ersten Stelle und einer zweiten Stelle stoffschlüssig mit dem Laufrad verbundenen ist, wobei erste Stelle und zweite Stelle einen Abstand zueinander aufweisen und in diesem Abstand ist ein reinigbarer Zwischenraum zwischen Schaber und Rückseite des Laufrades geschaffen. Dieser Schaber beseitigt bei Drehung des Laufrades Ablagerung, die sich beispielsweise bei stehendem Laufrad gebildet hat. Das unschädliche Maß ist erreicht, wenn eine solche Menge der Ablagerung beseitigt ist, dass eine Drehung des Laufrades ohne bremsenden Kontakt mit Ablagerung erreicht ist. Die stoffschlüssige Verbindung des Schabers ermöglicht es, ein standardmäßiges Laufrad kostengünstig für Anwendung der Kreiselpumpe mit feststoffbilden Medien aufzurüsten. Anstelle von Spezialteilen mit geringen Stückzahlen ist die Verwendung in großer Stückzahl gefertigter Standardteile als Grundlage möglich. Durch die Verbindung von Schaber und Laufrad an zwei Stellen ist Schaffung großflächiger Stoffschlüsse, beispielsweise durch Schweißen, unnötig. Dies vereinfacht die Herstellung und verhindert bei thermischen Verfahren Verspannung und Verzug des Laufrades durch Wärmeeintrag. Der Zwischenraum zwischen Schaber und Laufrad ist zwischen den Verbindungsstellen so bemessen, dass Reinigungsfluid, welches mit anwendungstypischem Druck in die Kreiselpumpe eingeführt wird, Medienrückstände zuverlässig beseitigt. Vorteilhaft ist der Zwischenraum so bemessen, dass die Anforderungen zur Reinigbarkeit, die in den Richtlinien der "European Hygienic Engineering & Design Group", den "EHEDG Guidelines" formuliert sind, erfüllt werden. Die Anforderungen sind im Dokument 2 "A method for the assessment of in-place cleanability of food processing equipment" in der dritten Ausgabe ISBN 0 907503 17 9 ausgeführt.
Zusätzlich zu dem Schaber kann die Verträglichkeit der Kreiselpumpe gegen feststoffbildende Medien in einer Weiterbildung durch eine weitere Maßnahme erhöht werden. Die Kreiselpumpe besitzt einen Einlass, einen Auslass, ein Gehäuse, welches von einem Boden und einem Deckel gebildet wird, eine im Gehäuse in Fluidverbindung mit Einlass und Auslass vorgesehenen Kammer, ein in der Kammer drehbar aufgenommenes Laufrad und einen zwischen einer Rückseite des Laufrades und einer Gehäusewandung vorgesehenen Spalt. Die Medienverträglichkeit wird erhöht, indem zwischen Deckel und Boden ein Abstandselement angeordnet und mit Deckel und Boden verbunden ist, und dass eine axiale Weite des Spaltes mindestens so groß wie eine axiale Stärke des Abstandselements ist. Das Abstandselement ist in seiner axialen Stärke so bemessen, dass die Entstehung einer Ablagerung auf der Gehäusewandung nicht sofort zu einem Zuwachsen des Spaltes und damit Blockade des Laufrades führen. Eine bestehende Kreiselpumpe kann durch nachträgliches Einfügen eines Abstandselements und gegebenenfalls Austauschen anderer Bauelemente, beispielsweise einer verlängerten Welle, umgerüstet und für feststoffbildende Medien verträglicher gemacht werden. In der Herstellung sind nur wenige zusätzliche, einfach herstellbare Bauteile notwendig, so dass diese Lösung sehr kostengünstig ist.
Anhand der nachfolgenden Abbildungen sollen die Erfindung, ihre Weiterbildungen und die Darstellung der Vorteile vertieft werden.
Es zeigen:

Fig. 1:: Seitlicher Anblick einer Kreiselpumpe;
Fig. 2:: Schnitt durch eine Kreiselpumpe mit einem Laufrad in erster Bauform;
Fig. 3:: Detailansicht des Gehäuses mit einem Abstandselement zwischen Bauteilen des Gehäuses;
Fig. 4:: Ansicht eines Laufrades in einer zweiten Bauform;
Fig. 5:: Ansicht eines Laufrades in einer dritten Bauform;
Fig. 6:: Ansicht eines Laufrades in einer vierten Bauform;
Fig. 7:: Ansicht eines Laufrades in einer fünften Bauform;
Fig. 8:: Ansicht eines Laufrades in einer sechsten Bauform;
Fig. 9:: Ansicht eines Laufrades in einer siebten Bauform;
Fig. 10:: Ansicht eines Laufrades in einer achten Bauform;
Fig. 11:: Ansicht eines Laufrades in einer neunten Bauform;
Fig. 12:: Ansicht eines Laufrades in einer zehnten Bauform.

In Fig. 1 ist eine Kreiselpumpe 1 in einem seitlichen Draufblick gezeigt. Die Kreiselpumpe 1 umfasst ein Gehäuse 2, welches mit einem Einlass 3 und einem Auslass 4 versehen ist. Einlass 3 und Auslass 4 sind mit einer nicht gezeigten Fluidführungsanordnung, beispielsweise einem Rohrleitungssystem, verbindbar ausgeführt. Das Gehäuse 2 der Kreiselpumpe 1 wird von einer Laterne 5 getragen, wobei die Laterne 5 eine Verbindung zu einer Motoranordnung schafft. Die Motoranordnung, in der Regel einen Elektromotor umfassend, befindet sich unter eine Abdeckung 6 und ruht auf Füßen 7. Das Gehäuse 2 ist mehrteilig aufgebaut, wobei die Teile lösbar miteinander verbunden sind, um eine einfache Wartung, beispielsweise Reinigung, zu ermöglichen. Um die lösbare Verbindung zu ermöglichen, sind ein Deckelflansch 8 und ein Bodenflansch 9 vorgesehen, die mittels Schrauben 10 lösbar verbunden sind.
Die Kreiselpumpe 1 ist in Fig. 2 in einer Schnittdarstellung gezeigt. Das Gehäuse 2 umfasst einen Deckel 11 mit dem Deckelflansch 8 und einen Boden 12 mit dem Bodenflansch 9. Deckelflansch 8 und Bodenflansch 9 sind sich mittelbar und oder mittelbar berührend angeordnet und durch geeignete Sicherungsmittel miteinander verbunden, im gezeigten Beispiel mit den Schrauben 10. Deckel 11 und Boden 12 begrenzen eine Kammer 13, in der ein Laufrad 14 drehbar aufgenommen ist. Das Laufrad kann in halboffener Bauweise gestaltet sein, indem auf einem scheibenförmigen Grundkörper 15 eine Schaufel 16 oder Mehrzahl Schaufeln 16 auf einer dem Einlass 3 zugewandten Seite des scheibenförmigen Grundkörpers 15 angeordnet ist.
Das Laufrad 14 ist um eine Drehachse R drehbar in fliegender Anordnung von einer Pumpenwelle 17 unterstützt, die ihrerseits auf einer Motorwelle 18 drehfest befestigt ist. Mit einer Passfeder 19, die in Pumpenwelle 17 und Motorwelle 18 eingreifend angeordnet ist, kann eine Verdrehsicherheit der Wellen gegeneinander bewirkt werden. Die Pumpenwelle 17 durchsetzt beim Übergang in die Kammer 13 eine Dichtungsanordnung, die als Gleitringdichtung gestaltet ist und beispielsweise einen auf der Pumpenwelle 17 angebrachten rotierenden Gleitring 20 und einen im Gehäuse angeordneten stehenden Gleitring 21 umfasst. Diese Dichtungsanordnung kann auch als gespülte Gleitringdichtung gestaltet sein, beispielsweise nach Bauart der DE 203 16 570 U1 .
Zwischen einer Gehäusewandung 23, die am Boden 12 ausgebildet ist, und einer Rückseite 22 des Laufrades 14, welche der Gehäusewandung 23 zugewandt ist, ist ein Spalt 24 mit einer Spaltweite S ausgebildet. In Anwendungen der Kreiselpumpe 1, in denen feststoffbildende Medien in die Kammer 13 gelangen, können sich Feststoffe auf der Gehäusewandung 23 und/oder der Rückseite 22 ablagern. Der Lauf des Laufrades 14 wird erschwert oder unmöglich gemacht, wenn diese Ablagerungen die Spaltweite S aufgebraucht haben. Auf der Rückseite 22 ist daher ein Schaber 25 oder eine Mehrzahl solcher Schaber 25 angeordnet, die so gestaltet sind, dass Ablagerung von Feststoff auf der Gehäusewandung 23 durch Schaben soweit verringert wird, dass der Spalt 24 frei genug ist, eine freie Drehung des Laufrades 14 zuzulassen.
Alternativ oder zusätzlich zu dem Schaber 25 kann ein Abstandselement 26 zwischen Deckel 11 und Boden 12, vorteilhaft zwischen Deckelflansch 8 und Bodenflansch 9, vorgesehen sein. Mit diesem kann die Kreiselpumpe 1 für Anwendungen umgerüstet werden, in denen Feststoffbildung im Spalt 24 zu erwarten ist oder beobachtet wird. die Spaltweite S wird durch dieses Abstandselement 26 über das Standardmaß hinaus vergrößert. Zwischen dem Abstandselement 26 und dem Deckel 11 ist eine erste Dichtung 27 vorgesehen. Eine zweite Dichtung 28 befindet sich zwischen Boden 12 und dem Abstandselement 26. Erste Dichtung 27 und zweite Dichtung 28 bewirken eine sichere Abdichtung der Kammer 13 gegen die Umgebung 29 der Kreiselpumpe 1. Vorteilhaft sind die Dichtung 27 und 28 nach hygienischen Standards gestaltet und gefasst, beispielsweise der DIN 11864.
Die Kammer 13 kann einen Umfangskanal 30 aufweisen, der sich in axialer Richtung als zylindrischer Fortsatz in Richtung zur Motoranordnung erstreckt. Er kann in Umfangsrichtung als Spiralkanal gestaltet sein. Die Dichtungen 27 und 28 sowie das Abstandselement 26 können als räumliche Begrenzung dieses Umfangskanals 30 angeordnet sein.
Die Fig. 3 zeigt eine explodierte Darstellung des Gehäuses 2 mit dem Abstandselement 26. Das Abstandselement 26 ist als Ring mit einer zentralen Ringöffnung 31 ausgeformt. Durch diese Ringöffnung 31 taucht ein Abschnitt des Bodens 12 hindurch.
An einer dem Deckelflansch 8 zugewandten Seite des Abstandselements 26 ist eine die Ringöffnung 31 umgebende erste Nut 32 vorgesehen. Diese Nut dient zur Aufnahme der ersten Dichtung 27. Eine zweite Nut 33 ist, ebenfalls die Ringöffnung 31 umgebend, auf einer dem Bodenflansch 9 zugewandten Seite des Abstandselements 26 ausgeformt. Sie wirkt mit einer dritten Nut 34 zusammen, die am Bodenflansch 9 ausgebildet ist, indem zweite und dritte Nut 33 und 34 zusammen die zweite Dichtung 28 aufnehmen. Die dritte Nut 34 ist so gestaltet, dass sie eine Dichtung den hygienischen Anforderungen entsprechend aufnimmt, wenn Deckelflansch 8 und Bodenflansch 9 ohne das Abstandselement 26 direkt miteinander verbunden sind.
Der Deckelflansch 8 besitzt einen Kragen 35, der sich in einer axialen Richtung zum Boden hin erstreckt. Der Kragen weist auf seiner radial innenliegenden Seite eine erste Innenfläche 36 auf. Diese ist eingerichtet, mit einer Randfläche 37 des Bodenflansches 9 zusammenzuwirken. Wird die Kreiselpumpe 1 ohne Abstandselement 26 zusammengebaut, greift der Kragen 35 um den Bodenflansch 9 und erste Innenfläche 36 und Randfläche 37 bewirken in diesem Fall eine Zentrierung von Deckel 11 und Boden 12 zueinander.
Das Abstandselement 26 besitzt einen Randabschnitt 38, der als ein axial in Richtung des Bodenflansches 9 versetzter Ring ausformt ist. Durch diesen Versatz ist am Abstandselement 26 eine Außenfläche 39 ausgebildet. Diese Außenfläche 39 bewirkt mit der ersten Innenfläche 36 zusammen eine radiale Ausrichtung, insbesondere eine weitgehende Zentrierung, des Abstandselements 26 in Bezug zum Deckelflansch 8. Auf der dem Bodenflansch 9 zugewandten Seite des Abstandselements 26 ragt der Randabschnitt 38 in axialer Richtung über das Abstandselement 26 hinaus und weist eine zweite Innenfläche 40 auf. Die zweite Innenfläche 40 bewirkt mit der Randfläche 37 zusammen eine im Wesentlichen konzentrische Ausrichtung von Abstandselement 26 und Bodenflansch 9 zueinander.
Die Spaltweite S des Spaltes 24 in axialer Richtung ist mindestens so groß wie eine axiale Stärke D des Abstandselements 26. Vorteilhaft sind Deckel 11, Boden 12 und Abstandselement 26 so gestaltet, dass durch Einbau des Abstandselements 26 die Spaltweite S um die Stärke D erhöht wird. Dies wird durch die Anordnung gemäß Fig. 3 erreicht, bei der das ringscheibenförmige Abstandselement mit seiner Stärke D zwischen den Deckelflansch 8 und den Bodenflansch 9 montierbar ist.
Der Schaber 25 kann Merkmale nach einem oder mehreren der nachfolgenden Gestaltungsarten aufweisen und mit einem Merkmal oder mehreren Merkmalen der Gestaltung der Rückseite 22 des Laufrades 14 kombiniert werden.
In Fig. 4 ist ein Blick auf die Rückseite 422 eines Laufrades 414 gezeigt. Diese ist mit Erhebungen und Vertiefungen strukturiert, beispielsweise durch spanabhebende Bearbeitungsschritte während der Herstellung. Die Strukturierung umfasst kreisförmig angeordnete Umfangsrillen 441, die sich mit kreisförmigen Umfangsstegen 442 in radialer Richtung abwechseln. Die Umfangsstege 442 sind durch Radialrillen 443 unterbrochen, so dass sich die Umfangsstege 442 nur teilumfänglich erstrecken. Die Radialrillen 443 verlaufen geradlinig von einem Mittelpunkt des Laufrades 414 ausgehend, können jedoch auch, wie in nachfolgenden Weiterbildungen gezeigt, gekrümmt ausgeführt sein. Auf den Umfangsstegen 442 ist wenigstens ein Schaber 425 stoffschlüssig angebracht. Sind Laufrad 414 und Schaber 425 aus Edelstahl hergestellt, ist der Stoffschluss vorzugsweise durch Schweißen bewirkt. Der Stoffschluss mit dem Schaber 425 ist auf wenigstens einer ersten und einer zweiten der am weitesten vom Laufrad 414 abstehenden Stellen 444 und 445 der Umfangsstege 442 geschaffen. Der Schaber 425 überbrückt die Umfangsrillen 441. Diese Überbrückung schafft zugleich einen Zwischenraum zwischen Schaber 425 und Laufrad 414. Dieser ist von seinen Abmessungen her so gestaltet, dass die anwendungsspezifischen Hygieneanforderungen erfüllt werden. Dies ist beispielsweise erfüllt, wenn die den Zwischenraum begrenzenden Wände in einem rechten Winkel oder einem größeren Winkel aufeinanderstoßen und der maximale Abstand zwischen Schaber 425 und Laufrad 414 einige Millimeter beträgt. Der Abstand ist vorteilhaft so bemessen, dass die Vorgaben nach dem oben genannten Dokument mit der ISBN 0 907503 17 9 erfüllt sind. Der Schaber 425 erstreckt sich in einer radialen Ausdehnung von einem Bereich nahe einer Nabe 446 des Laufrades 414 radial auswärts und verläuft auf einem in Umfangsrichtung gebogenen Zahn 447 des Laufrades 414. Durch die Biegung des Zahnes 447 ergibt sich eine Biegung des Schabers 425. Der Schaber 425 deckt den Radius des Laufrades 414 vollständig ab.
In Fig. 5 ist eine leicht abgewandelte Form eines Laufrades 514 gezeigt. Die Rückseite 522 weist auch hier eine Strukturierung in Form von kreisförmigen Umfangsrillen 541 und Umfangsstegen 542 auf, die von sich im Wesentlichen in radialer Richtung erstreckenden Radialrillen 543 in ihrem kreisförmigen Verlauf unterbrochen werden. Die Radialrillen 543 verlaufen geradlinig und können von einer Mitte der Nabe 546 ausgehen. Der Schaber 525 verläuft geradlinig von der Nabe 546 ausgehend und erstreckt sich bis auf einen der Zähne 547. Hierdurch und durch den geradlinigen Verlauf ergibt sich nur eine Erstreckung des Schabers 525 in radialer Richtung des Laufrades 514, die nicht den vollen Radius erreicht. Insbesondere der innere Teil des Laufrades 514 wird abgedeckt. Der Schaber 525 weist auf seiner dem Laufrad 514 zugewandten Seite untere Ausnehmungen 549 auf. Auf seiner dem Laufrad 514 abgewandten Seite sind obere Ausnehmungen 550 angeordnet. Die oberen Ausnehmungen 550 verbessern die Wirkung des Schabers, Ablagerungen im Spalt 24 werden noch besser beseitigt. Die unteren Ausnehmungen 549 vergrößern den Zwischenraum 548 zwischen Schaber 525 und Laufrad 514, so dass diese leichter gereinigt werden kann und die Kreiselpumpe 1 hygienische Anforderungen leichter erfüllt. Der Schaber 525 ist an wenigstens einer ersten Stelle 544 und einer zweiten Stelle 545 stoffschlüssig mit den Kuppen der Umfangsstege 542 verbunden.
Die Ausführung nach Fig. 6 zeigt ein Laufrad 614, das auf seiner Rückseite 622 ebenfalls sich in radialer Richtung abwechselnde und kreisförmige Umfangsrillen 641 und Umfangsstege 642 aufweist. Diese werden unterbrochen von sich in radialer Richtung erstreckenden Radialrillen 643. Der Schaber 625 ist in dieser Ausführung segmentiert gestaltet und umfasst wenigstens ein erstes Segment 651 und ein zweites Segment 652. Jedes der Segmente 651 und 652 ist mit jeweils einer ersten Stelle 644 und einer zweiten Stelle 645 mit zwei, vorzugsweise benachbarten, Umfangsstegen 642 unter Bildung eines Zwischenraumes 648 stoffschlüssig verbunden. Die Segmente 651 und 652 sind in radialer Richtung und Umfangsrichtung zueinander versetzt, um die summierte radiale Abdeckung durch den Schaber 625 zu erhöhen und die Schabwirkung zur Beseitigung von Ablagerungen zu erhöhen. Segmente können sich nahe der Nabe 646 befinden und auf einem Zahn 647 oder mehreren Zähnen 647 angeordnet sein. Die summierte radiale Abdeckung durch die Segmente kann mehr als 60% betragen, um eine gute Wirkung bei kostengünstiger Herstellung erreichen.
In der Ausführungsform nach Fig. 7 besitzt das Laufrad 714 eine glatte Rückseite 722, bei der auf eine Strukturierung wie in den bisher gezeigten Beispielen verzichtet ist. Der Schaber 725, von dem zum Erzielen einer besseren Wirkung und zum vereinfachten Auswuchten des Laufrades 714 mehrere entlang des Umfangs verteilt sein können, erstreckt sich gerade in radialer Richtung. Seine Oberkante 753, die der Rückseite 722 abgewandt ist, ist glatt ohne Erhebungen oder Vertiefungen. Auf der der Oberkante 753 in axialer Richtung gegenüberliegenden Seite besitzt der Schaber 725 wenigstens eine untere Ausnehmung 749, durch die ein Zwischenraum 748 zwischen der Rückseite 722 und dem Schaber 725 geschaffen wird. Dieser Zwischenraum 748 erstreckt sich zwischen einer ersten Stelle 744 und zweiten Stelle 745, an denen ein Stoffschluss zwischen Rückseite 722 und Schaber 725 geschaffen ist. Die radiale Erstreckung des Schabers 725 beginnt in einem Abstand A zur Nabe 746 und reicht bis zu einem der Zähne 747, wobei mehr als Zweidrittel des Radius des Laufrades 714 überdeckt werden, um eine gute Reinigungswirkung zu erzielen. Dabei kann der Schaber 725 einen Freiraum 754 zwischen zwei benachbarten Zähnen 747 überspannen.
Die in Fig. 8 dargestellte Ausführungsform entspricht weitgehend der anhand Fig. 7 erläuterten Ausführungsform. Mit der glatten Rückseite 822 des Laufrads 814 ist ein Schaber 825 stoffschlüssig verbunden. Abweichend von der Ausführungsform nach Fig. 7 ist die Oberkante 853 des Schabers 825 durch obere Ausnehmungen 850 strukturiert ist, beispielsweise wellenartig. Hierdurch wird eine gute Reinigungsleistung erzeugt.
In Fig. 9 ist Ausführungsform des Laufrades 914 gezeigt, die Merkmale der Ausführung nach Fig. 4 bis Fig. 6 mit Merkmalen der Ausführung nach Fig. 7 kombiniert. Die Rückseite 922 des Laufrades 914 ist in dieser Ausführung durch eingearbeitete kreisförmige Umfangsrillen 941 strukturiert, die sich mit kreisförmigen Umfangsstegen 942 in konzentrischer Folge abwechseln. Gerade ausgeführte Radialrillen 943 unterbrechen Umfangsrillen 941 und Umfangstege 942. Die Radialrillen 943 verlaufen gerade, sind aber gegen die radiale Richtung geneigt. Sie können auch zur radialen Richtung versetzt sein und einer Sekante folgen. Der Schaber 925 besitzt wie in der Ausführung nach Fig. 7 eine glatte Oberkante 953. Auf seiner der Rückseite 922 zugewandten Seite ist wenigstens eine untere Ausnehmung 949 vorgesehen, die sich zwischen einer ersten Stelle 944 und einer zweiten Stelle 945 erstreckt. An den Stellen 944 und 945 ist der Schaber 925 stoffschlüssig mit den Oberkanten zweier Umfangsstege 942 verbunden. Durch die zwischen erster und zweite Stelle 944 und 945 vorgesehene Umfangsrille 941 und der unteren Ausnehmung 949 ist ein Zwischenraum 948 zwischen Schaber 925 und Laufrad 914 geschaffen, der sich besonders gut reinigen lässt. Der Schaber 925 ist gerade geformt und erstreckt sich über einen Teil des Radius des Laufrades 914, vorzugsweise mehr als 50% dieses Radius.
Die Fig. 10 zeigt ein Laufrad 1014, welches in weiten Teilen demjenigen in Fig. 9 entspricht. Insbesondere weist die Rückseite 1022 wenigstens eine Umfangsrille 1041 und einen Umfangssteg 1042 auf. Weiterhin kann wenigstens eine gerade Radialrille 1043 vorgesehen sein, die sich teilweise oder vorteilhaft ganz zwischen Nabe 1046 und einem Zahngrund 1055 erstreckt. Wenigstens ein sich in radialer Richtung erstreckender geradliniger Schaber 1025 ist an einer ersten Stelle 1044 und einer zweiten Stelle 1045 stoffschlüssig mit der Rückseite 1022 verbunden. Zwischen den Stellen 1044 und 1045 weist der Schaber 1025 eine untere Ausnehmung 1049 auf, so dass ein Zwischenraum 1048 zwischen Rückseite 1022 und Schaber 1025 entsteht. Es können weitere untere Ausnehmungen und weitere Stellen mit stoffschlüssiger Verbindung über die Längserstreckung des Schabers 1025 vorgesehen sein. Dieser Zwischenraum 1048 ist durch eine oder mehr als eine Umfangsrille 1041 vergrößert und daher besser reinigbar. Die der Rückseite 1022 abgewandte Oberkante 1053 des Schabers 1025 weist wenigstens eine obere Ausnehmung 1050 auf, welche die Reinigungswirkung des Schabers 1025 verbessert.
In Fig. 11 ist eine sehr kostengünstige und zugleich in Bezug auf Abtrag von Ablagerung hochwirksame Ausführung des Schabers 1125 gezeigt. Der Schaber 1125 ist aus einem Lochblech hergestellt, welches in Streifen zerteilt ist, wobei jeder Streifen einen Schaber 1125 ergibt. Die Teilung des Lochbleches kann auf Höhe der Löcher erfolgen, so dass auf einfache Weise der Zwischenraum 1148 sowie untere Ausnehmungen 1149 und obere Ausnehmungen 1150 entstehen. Das Lochblech kann wie in Fig. 11 dargestellt gebogen sein und mit seiner Krümmung dem Verlauf des Zahnes 1147 folgend stoffschlüssig an wenigstens einer ersten Stelle 1144 und einer zweiten Stelle 1145 angebracht sein. Eine sehr gute Funktion des Schabers 1125 wird beobachtet, wenn er wenigstens 75% des Radius des Laufrades 1114 überdeckt. Die Rückseite 1122 kann glatt oder strukturiert ausgeführt sein, wobei die Strukturierung kostenintensiver ist, jedoch eine bessere Reinigungswirkung besitzt. Die Strukturierung kann in Form von wenigstens einer Umfangsrille 1141 und eines Umfangssteges 1142 ausgeführt sein und kann wenigstens eine Radialrille 1143 umfassen.
Die Ausführung in Fig. 12 zeigt ein Laufrad 1214, welches in seiner Gestaltung von dem anhand Fig. 11 erläuterten Laufrad 1114 durch die Form des Schabers 1225 abweicht. Der Schaber 1225 ist geradlinig ausgeführt und verläuft von der Nabe 1246 bis auf einen Zahn 1247 des Laufrades 1214, dabei wenigsten 75% abdeckend.
Die vorgenannten Schaber 25, 425, 525, 625, 725, 825, 925, 1025, 1125 und 1225 sind vorzugsweise so gestaltet und angeordnet, dass sie bezüglich der Drehachse der Kreiselpumpe 1 ausgewuchtet sind, so dass auf zusätzliche Mittel zum Auswuchten des Laufrades 14, 414, 514, 614, 714, 814, 914, 1014, 1114 und 1214 verzichtet werden kann.
Die Anwendung der Erfindung wurde anhand einer Kreiselpumpe beschrieben, ist jedoch auch in einer selbstansaugenden Kreiselpumpe anwendbar. Eine selbstansaugende Eigenschaft kann durch Vorschalten einer Pumpstufe, beispielsweise einer Flüssigkeitsringpumpstufe, vor dem Einlass und einer Rückführleitung erreicht werden. Solch eine Rückführleitung zwischen einem Ansaugbereich einer Flüssigkeitsringpumpstufe und dem Teil der Kreiselpumpe, in dem gepumptes Fluid unter Druck steht, ist zum Beispiel in der DE 10 2007 032 228 A1 beschrieben.

Claims

Laufrad für eine Kreiselpumpe (1) mit einem Gehäuse (2), einem Einlass (3), einem Auslass (4), einer im Gehäuse (2) in Fluidverbindung mit Einlass (3) und Auslass (4) vorgesehenen Kammer (13), wobei das Laufrad (14, 414, 514, 614, 714, 814, 914, 1014, 1114, 1214) in der Kammer (13) derart drehbar aufnehmbar ist, dass zwischen einer Rückseite (22, 422, 522, 622, 722, 822, 922, 1022, 1122, 1222) des Laufrades (14, 414, 514, 614, 714, 814, 914, 1014, 1114, 1214) und einer Gehäusewandung (23) ein Spalt (24) vorgesehen ist, wobei die Rückseite des Laufrades (14, 414, 514, 614, 714, 814, 914, 1014, 1114, 1214) wenigstens einen Schaber (25, 425, 525, 625, 725, 825, 925, 1025, 1125, 1225) aufweist, welcher an einer ersten Stelle (444, 544, 644, 744, 944, 1044, 1144) und einer zweiten Stelle (445, 545, 645, 745, 945, 1045, 1145) stoffschlüssig mit dem Laufrad (14, 414, 514, 614, 714, 814, 914, 1014, 1114, 1214) verbundenen ist, und wobei erste Stelle (444, 544, 644, 744, 944, 1044, 1144) und zweite Stelle (445, 545, 645, 745, 945, 1045, 1145) einen Abstand zueinander aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass in diesem Abstand, ein reinigbarer Zwischenraum (548, 648, 748, 948, 1048, 1148) zwischen Schaber (25, 425, 525, 625, 725, 825, 925, 1025, 1125, 1225) und Rückseite (22, 422, 522, 622, 722, 822, 922, 1022, 1122) des Laufrades (548, 648, 748, 948, 1048, 1148) geschaffen ist.
Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaber auf einer dem Laufrad zugewandten Seite untere Ausnehmungen (549, 749, 949, 1049, 1149) aufweist.
Laufrad nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Rückseite des Laufrades eine Strukturierung in Form von kreisförmigen Umfangsrillen (441, 541, 641, 941, 1041, 1141) und Umfangsstegen (442, 542, 642, 942, 1042, 1142) aufweist.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine radiale Erstreckung des Schabers in einem Abstand (A) zur Nabe beginnt.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaber so gestaltet und angeordnet ist, dass er bezüglich einer Drehachse (R) der Kreiselpumpe ausgewuchtet ist.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Strukturierung der Rückseite des Laufrades wenigstens eine sich in radialer Richtung erstreckende Radialrille (443, 543, 643, 943, 1043, 1143) umfasst.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaber einen Radius des Laufrades vollständig abdeckt.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaber auf einer dem Laufrad abgewandten Seite obere Ausnehmungen (550, 850, 1050, 1150) aufweist.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaber segmentiert gestalten ist und wenigstens ein erstes Segment (651) und ein zweites Segment (652) umfasst.
Laufrad nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schaber gebogen ausgeführt ist.
Laufrad nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der gebogene Schaber mit seiner Krümmung dem Verlauf eines Zahnes (447, 547, 647, 747, 1147, 1247) des Laufrades folgt.
Kreiselpumpe mit einem Gehäuse (2), einem Einlass (3), einem Auslass (4), und einer im Gehäuse (2) in Fluidverbindung mit Einlass (3) und Auslass (4) vorgesehenen Kammer (13), dadurch gekennzeichnet, dass die Kreiselpumpe das in der Kammer drehbar aufgenommenen Laufrad (14, 414, 514, 614, 714, 814, 914, 1014, 1114, 1214) nach einem der Ansprüche 1 bis 11 umfasst und zwischen der Rückseite (22, 422, 522, 622, 722, 822, 922, 1022, 1122) des Laufrades und einer Gehäusewandung (23) ein Spalt (24) vorgesehen ist.
Kreiselpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) von einem Deckel (11) und einem Boden (12) gebildet wird, wobei zwischen Deckel (11) und Boden (12) ein Abstandselement (26) angeordnet und mit Deckel (11) und Boden (12) verbunden ist, und dass eine axiale Weite (S) des Spaltes mindestens so groß wie eine axiale Stärke (D) des Abstandselements (26) ist.