(19) |
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(11) |
EP 0 112 462 B1 |
(12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
(45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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16.07.1986 Patentblatt 1986/29 |
(22) |
Anmeldetag: 27.10.1983 |
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(51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC)4: F04D 29/22 |
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(54) |
Sich selbst reinigende Zentrifugalpumpe
Self-cleaning centrifugal pump
Pompe centrifuge autonettoyante
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(84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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DE FR GB SE |
(30) |
Priorität: |
01.11.1982 US 438076
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(43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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04.07.1984 Patentblatt 1984/27 |
(71) |
Anmelder: ITT INDUSTRIES, INC. |
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New York, NY 10022 (US) |
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(72) |
Erfinder: |
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- Cantor, Frank John
Cypress
California 90630 (US)
- Horwitz, Robert Perry
Costa Mesa
California 92627 (US)
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(74) |
Vertreter: Gähr, Hans-Dieter, Dipl.-Ing. (FH) et al |
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Alcatel Alsthom
Intellectual Property Department,
Postfach 30 09 29 70449 Stuttgart 70449 Stuttgart (DE) |
(56) |
Entgegenhaltungen: :
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Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe für Flüssigkeiten, insbesondere eine
sich selbst reinigende Pumpe von der Art, wie sie zur hygienischen Herstellung von
Nahrung verwendet wird.
[0002] Viele hygienische Herstellungsverfahren für Nahrung erfordern die Verwendung von
Geräten, die sich selbst reinigen. Dies wird durch eine Reinigungslösung erreicht,
die in dem Gerät zirkuliert, um das Gerät schneller zu reinigen als dies durch Auseinanderbauen
und Säubern des Gerätes erfolgen kann. Elektrisch angetriebene Zentrifugalpumpen werden
oft in diesen Geräten verwendet. In so einer Pumpe ist in der Wandung des Pumpengehäuses
eine Tasche ausgeformt, im allgemeinen an der Stelle, an der die Wellenabdichtung
in der Nähe der Schaufelradnabe montiert ist, in der Partikel in der zu pumpenden
Flüssigkeit sich verfangen können. Wenn eine Reinigungslösung durch so eine Pumpe
zirkuliert, werden die Partikel nicht notwendigerweise ausgespült, mit dem Resultat,
dass der nachfolgende Nahrungsmittelschub, der von der Pumpe eingesaugt wird, dadurch
verunreinigt wird.
[0003] In der US-PS 34 81 273 (Werra) ist eine solche Zentrifugalpumpe für hygienische Herstellungverfahren
der obigen Art beschrieben, in der eckig angeordnete, über den Umfang verteilte Aussparungen
in die Antriebswelle des Schaufelrades und in das Innere der Schaufelradnabe eingeformt
sind. Die Aussparungen bewirken in der zu pumpenden Flüssigkeit eine Turbulenz, die
die Nabentasche und die angrenzenden Teile, wie Schaufelradnabe und rotierende Welle,
vermeintlich spült. Es ist aber bekannt, dass die Ausbildung von eckigen Aussparungen
an der Antriebswelle des Schaufelrades und der Schaufelradnabe eine kostspielige Herstellung
erfordert.
[0004] Es ist deshalb die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Pumpe zu schaffen, die
sich selbst reinigt und geeignet ist für die Verwendung in hygienischen Herstellungverfahren
für Nahrungsmittel, bei der der Bereich der Nabentasche wirksamer ausgespült werden
kann, durch Massnahmen an Teilen der Pumpe, deren Herstellung leichter und billiger
zu bewerkstelligen ist als die bekannten eckigen Aussparungen an der Antriebswelle
des Schaufelrades und in dem Inneren der Schaufelradnabe.
[0005] Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Massnahmen gelöst.
[0006] Dies ergibt den Vorteil, dass innerhalb der Tasche eine Turbulenz erzeugt wird, die
die eingedrungenen Partikel verwirbelt und durch die in die Tasche vermehrt eintretende
Flüssigkeit die Partikel aus der Tasche wieder ausgespült werden. Dadurch wird eine
Selbstreinigung erzeugt, so dass das Auseinanderbauen der Pumpe, zum Zwecke der Reinigung,
nicht mehr notwendig ist.
[0007] Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen enthalten.
[0008] Die Erfindung wird anhand eines Beispiels beschrieben. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 eine Pumpe nach der vorliegenden Erfindung, in Seitenansicht und der Länge
nach geschnitten dargestellt,
Fig. 2 einen Querschnitt entlang der Linien 2-2 von Fig. 1, in dem die Schlitze in
der Antriebswelle der Pumpe gut zu sehen sind, in Draufsicht, und
Fig. 3 einen vergrössert dargestellten Auschnitt aus der der Länge nach geschnittenen
Seitenansicht nach Fig. 1, bei dem die Antriebswelle der Pumpe gegenüber der Darstellung
nach Fig. 1 um 90° gedreht ist.
[0009] Die in Fig. 1 dargestellte Zentrifugalpumpe 10 wird in Anlagen zur hygienischen Herstellung
von Nahrungsmitteln verwendet. Die Pumpe 10 besteht aus einem Gehäuse 12, das einen
zentralen Einlass 14 und einen ausladenden Auslass 16 aufweist, der an der Schnecke
18 des Gehäuses 12 angeformt ist. Eine zurückliegende Platte 20 schliesst den rückwärtigen
Teil des Gehäuses 12. Das Gehäuse 12 und die zurückliegende Platte 20 sind mit einem
Adapterring 22 durch eine ringförmige Klammer 24 verbunden. Der Adapterring 22 ist
an dem Gehäuse 25 eines Motors 26 befestigt.
[0010] Ein Stumpf der Antriebswelle 28 ist an der Motorwelle 30 durch einen Keil 32, der
innerhalb einer Keilnut 34 in der Motorwelle 30 und innerhalb einer korrespondierenden
Keilnut 36, die in die Innenfläche des Wellenstumpfes 28 eingeformt ist, befestigt.
Eine Anzahl Schrauben 38 halten den Keil 32 in der in die Keilnut 34 eingeschobenen
Lage.
[0011] Das vordere Ende des Wellenstumpfes 28 tritt durch eine Mittelbohrung 40 in der zurückliegenden
Platte 20 hindurch. Das Schaufelrad 42 der Pumpe 10 wird an dem Wellenstumpf 28 durch
eine Mutter 44 und eine Unterlegscheibe 46 gehalten. Ein stationär angeordneter keramischer
Dichtungsring 48 ist in einer Senkbohrung 50 montiert, die in die rückwärtige Seite
der Platte 20 eingebracht ist. Eine Dichtungsscheibe 52 ist zwischen dem Dichtungsring
48 und der Wandung der Senkbohrung 50 angeordnet. Der Dichtungsring 48 und die Dichtungsscheibe
52 werden in der Senkbohrung 50 durch eine Halteplatte 54 in der eingesetzten Stellung
gehalten, die an der Rückseite der zurückgesetzten Platte 20 durch Schrauben 56 gesichert
ist, von denen nur eine dargestellt ist.
[0012] Ein sich mitdrehender Dichtungsring 60 aus Kohlenstoff, der den Wellenstumpf 28 umgibt,
ist hinter dem stationären Dichtungsring 48 angeordnet. Eine gewundene Feder 62 drückt
den Dichtungsring 60 gegen den Dichtungsring 48, so dass die Berührungsfläche 64 zwischen
dem Dichtungsring 60 und dem Dichtungsring 48 abgedichtet wird. Der Dichtungsring
60 ist mit einem sich radial nach innen erstreckenden Flanschteil 66 und mit einem
sich nach aussen erstreckenden Flanschteil 68 versehen. Die innere zylindrische Fläche
70 des Flanschteiles 66 ist in abdichtender Anlage an der Oberfläche des Wellenstumpfes
28. Ein O-Ring 72 ist hinter dem Flanschteil 66 zwischen dem Dichtungsring 60 und
dem Wellenstumpf 28 eingesetzt. Die gewundene Feder 62 ist an dem einen Ende mit einem
abgebogenen Teilstück 74 versehen, das in einer Kerbe 76 eingesetzt ist, die in die
Rückseite des äusseren Flanschteiles 68 des sich mitdrehenden Dichtungsringes 60 eingelassen
ist. Das andere Ende der Feder 62 ist mit einem abgebogenen Teilstück 78 versehen,
das in die Kerbe 80 in dem Wellenstumpf 28 hineinragt. Durch die beiden abgebogenen
Teilstücke 78 und 80 der Feder 62 wird der Dichtungsring 60 durch den Wellenstumpf
28 zum Mitdrehen veranlasst.
[0013] Die Nabe 82 des Schaufelrades 42 weist einen sich nach rückwärts erstreckenden ringförmigen
Teil 84 auf, der in die Bohrung 40 der zurückliegenden Platte 20 hineinragt. Der Abstand
zwischen der Wandung der Bohrung 40 und der äusseren Umfangsfläche des an der Rückseite
der Nabe 82 sich befindlichen ringförmigen Teiles 84, der kleine Abstand zwischen
dem inneren, stationären Dichtungsring 48 und dem Wellenstumpf 28 und der Abstand
vor dem Flanschteil 66 des sich mitdrehenden Dichtungsringes 60 unterhalb der abdichtenden
Berührungsfläche 64 bilden eine Tasche 86 oder einen abgeschlossenen Raum mit nur
einem Zugang in dem Material von aussen sich verfangen kann, wenn nicht genügend Flüssigkeit
in diesen Bereich fliesst.
[0014] Gemäss der Erfindung sind nun Mittel vorgesehen, die innerhalb der Tasche 86 eine
Turbulenz erzeugen und die in die Tasche 86 eingedrungenen Partikel wieder ausspülen,
so dass die Pumpe sich selbst reinigen kann, wodurch die Notwendigkeit des Auseinanderbauens
der Pumpe zum Zwecke der Reinigung vermieden wird.
[0015] Um in der Tasche 86 eine Turbulenz zu erzeugen und dadurch irgendwelche Partikel
zu entfernen, die sich darinnen verfangen haben, sind ein paar diametral sich gegenüberliegende
und axial erstreckende Schlitze 88 in der Antriebswelle 30 oder in dem Wellenstumpf
28 vorgesehen. Diese Schlitze 88 erstrecken sich von einer zurückliegenden Schulter
90 am Wellenstumpf 28 nach rückwärts bis zum Flanschteil 66 des sich mitdrehenden
Dichtungsringes 60 richtungsmässig unterhalb der abdichtenden Berührungsfläche 64
zwischen dem Dichtungsring 60 und dem Dichtungsring 48.
-
[0016] Um die Tasche 86 ausspülen zu können, sind weiterhin eine Vielzahl von sich axial
erstreckenden Bohrungen oder Öffnungen 96 in dem Bereich der Ummantelung 98 der Nabe
82 des Schaufelrades 42, in der die Flügel 100 befestigt sind, gerade innerhalb der
inneren Kanten der Flügel 100 des Schaufelrade 42 vorgesehen. Die Öffnungen 96 sind
vorzugsweise im gleichen Abstand und um den Umfang der Nabe 82 des Schaufelrades 42
verteilt. Beispielsweise können rund um den Umfang der Nabe 82 des Schaufelrades 42
fünf Öffnungen 96 verteilt sein. Auch die Flügel 100 des Schaufelrades 42 erstrecken
sich in Richtung der Platte 20 an der hinteren Seite der Ummantelung 98 der Nabe 82
des Schaufelrades 42 als herausstehende Teile 102 der Flügel 100 des Schaufelrades
42 in die Tasche 86. Die Öffnungen 96 und die herausstehenden Teile 102 der Flügel
100 des Schaufelrades 42 bewirken zusammen einen zirkulierenden Fluss der Flüssigkeit
durch die Tasche 86 und in Richtung der durch die Öffnungen 96 in Fig. 1 dargestellten
Pfeile. Auf diese Weise wird die Tasche 86 wirkungsvoll gereinigt. Die hohe Geschwindigkeit
des Flüssigkeitsstromes durch das restliche Gehäuse 12 reisst die Partikel aus dem
Pumpengehäuse heraus und treibt sie durch den angrenzenden Auslass 16. Durch die Kombination
von axialen Schlitzen 88 in dem Wellenstumpf 28 zusammen mit den Öffnungen 96 in der
Ummantelung 98 der Nabe 82 des Schaufelrades 42 und die über die Ummantelung 98 hervorstehenden
Teile 102 der Flügel 100, wird ein Selbreinigungssystem für die Pumpe 10 geschaffen.
1. Pumpe für Flüssigkeiten, mit einer Antriebswelle oder einem auf diese aufgesetzten
Wellenstumpf, mit einer daran befestigten Nabe eines Schaufelrades und mit einem Gehäuse,
das als Führungskanal für die zu pumpende Flüssigkeit dient und um die Antriebswelle
oder den Wellenstumpf herum abgedichtet ist, wobei in einer Wandung des Gehäuses an
der Abdichtungsstelle eine Tasche gebildet wird, dadurch gekennzeichnet,
- dass ein axialer Schlitz (88) in die Antriebswelle (30) oder in den auf diese aufgesetzten
Wellenstumpf (28) eingebracht ist, der sich in die Tasche (86) erstreckt,
- dass die Nabe (82) des Schaufelrades (42) mit einer Ummantelung (98) versehen ist,
in der eine Vielzahl von Flügeln (100) so befestigt sind, dass sie mit einem aus der
Ummantelung (98) herausstehenden Teil (102) in Richtung der Tasche (86) ragen,
- und dass eine sich axial erstreckende Bohrung oder Öffnung (96) in der Ummantelung
(98) vorhanden ist, die in die Tasche (86) mündet.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der axiale Schlitz (88) sich
nach rückwärts bis zu einem Dichtungsring (60) erstreckt, der die Antriebswelle (30)
oder den Wellenstumpf (28) umgibt und sich mit diesem dreht.
3. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl
der axialen Schlitze (88) über den Umfang verteilt und voneinander beabstandet in
die Antriebswelle (30) oder den Wellenstumpf (28) eingebracht sind.
4. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Bohrungen
oder Öffnungen (96) über den Umfang der Ummantelung (98) der Nabe (82) verteilt und
voneinander beabstandet sind.
5. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zu spülende Tasche (86)
in dem Gehäuse (12), in der durch den oder die Schlitze (88) Turbulenzen erzeugt werden,
durch die Antriebswelle (30) oder den Wellenstumpf (28), den diese umgebenden sich
mitdrehenden Dichtungsring (60, 64, 66), eine Senkbohrung (50) mit stationär in dieser
angeordneten Dichtungsscheibe (52) und Dichtungsring (48), eine innere Wandung einer
Bohrung (40) und einen Spalt zwischen einer rückwärtigen Platte (20) des Gehäuses
(12) und der Rückseite der Ummantelung (98) der Nabe (82) gebildet wird.
6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die
Schlitze (98) sich bis hinter eine Berührungsfläche (64) zwischen dem Dichtungsring
(48) und dem Dichtungsring (60) erstreckt/erstrecken.
1. A pump for liquids with a drive shaft or shaft end placed thereon, with a hub of
an impeller attached thereto and with a housing which serves as a guide channel for
the liquid to be pumped and is sealed around the drive shaft or shaft end, a pocket
thus being formed in a wall of the housing at the sealing place, characterised in
- that there is made into drive shaft (30) or shaft end (28) placed thereon an axial
slot (88) which extends into the pocket (86),
- that the hub (32) of the impeller (42) is provided with a shroud (98) in which a
plurality of vanes (100) are attached in such a way that they project towards the
pocket (86) with a part (86) which protrudes from the shroud (98),
- and that there is, in the shroud (98), a hole or aperture (96) extending axially
and opening into the pocket (86).
2. A pump as claimed in Claim 1, characterised in that the axial slot (88) extends
rearwards to a sealing ring (60) which surrounds the drive shaft (30) or shaft end
(28) and rotates with it.
3. A pump as claimed in Claim or Claim 2, characterised in that a plurality of said
axial slots (88), distributed over the circumference and spaced from each other, are
made in the drive shaft (30) or shaft end (28).
4. A pump as claimed in Claim 1, characterised in that a plurality of holes or apertures
(96) are distributed over the circumference of the shroud (98) of the hub (82) and
spaced from each other.
5. A pump as claimed in Claims 1, characterised in that the pocket (86) in the housing
(12) which is to be rinsed and in which turbulences are produced by the slot or slots
(88) is formed by the drive shaft (30) or shaft end (28), the sealing ring (60, 64,
66) surrounding this and rotating with it, a counterbore (50) with a sealing washer
(52) and sealing ring (48) stationarily arranged therein, an inner wall of a hole
(40) and a gap between a rear plate (20) of the housing (12) and the rear of the shroud
(98) of the hub (82).
6. A pump as claimed in any one of Claims 1 to 5, characterised in that the slot or
slots (98) extend(s) to behind a contact surface (64) between the sealing ring (48)
and the sealing ring (60).
1. Pompe hydraulique comportant un arbre d'entraînement, ou un embout d'arbre monté
sur celui-ci, sur lequel est fixé le moyeu d'une roue à aubes et un carter qui fait
office de canal de guidage pour le fluide sous pression et qui entoure de manière
étanche l'arbre d'entraînement ou l'embout d'arbre, et dans laquelle une poche est
formée dans une paroi du carter à l'endroit de l'étancheité, caractérisé en ce que,
- une fente axiale (88) est creusée dans l'arbre d'entraînement (30) ou dans l'embout
d'arbre (28) monté sur celui-ci, et s'étend dans la poche (86),
- le moyeu (82) de la roue à aubes (42) est muni d'un voile (98) dans lequel sont
fixées une pluralité d'aubes (100) de façon qu'une partie (102) de celles-ci s'étende
depuis l'arrière du voile (98) en direction de la poche (86),
- et en ce qu'il existe un alésage axial, ou une ouverture axiale (96) s'étendant
à travers le voile et débouchant dans la poche (86).
2. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la fente axiale (88) s'étende
vers l'arrière jusqu'à un premier joint d'étanchéité (60) qui entoure l'arbre d'entraînement
(30), ou l'embout d'arbre (28) monté sur celui-ci, et tourne avec ce dernier.
3. Pompe selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte
une pluralité de fentes axiales (88), réparties circonférentiellement et espacées
l'une de l'autre, creusées dans l'arbre d'entraînement (30) ou dans l'embout d'arbre
(28).
4. Pompe selon la revendication 1 caractérisée en ce qu'elle comporte une pluralité
d'alésages, ou d'ouvertures, (96) réparties circonférentiellement dans la voile (98)
de moyeu (82) et espacées l'une de l'autre.
5. Pompe selon la revendication 1, caractérisée en ce que la poche (86) à nettoyer
dans le boîtier (20), dans laquelle des turbulences sont provoquées au moyen de la
ou des fente(s) (88), est délimitée par l'arbre d'entraînement (30), ou l'embout d'arbre
(28), entouré du jointtournant (60, 64, 66) qui tourne avec ce dernier, un contre-alésage
(50) dans lequel sont disposés de manière fixe un second joint d'étanchéité (48) et
une garniture d'étancheité (52), une paroi interne d'un alésage (40), et un espace
entre une plaque arrière (20) du boîtier (12) et la face arrière du voile (98) du
moyeu (82).
6. Pompe selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la ou les fente(s)
(88) s'étend(ent) jusqu'en dessous d'une surface d'étanchéité (64) entre le second
joint d'étanchéité (48) et le premier joint d'étanchéité (60).