НАСОС ДЛЯ СТОЧНЫХ ВОД
SEWAGE PUMP

[01] Изобретение относится к насосу для сточных вод с признаками, определенными в преамбуле пункта 1 формулы изобретения.
[02] Например, EP 2 660 473 A1 раскрывает насос для сточных вод, имеющий герметизирующую конструкцию между впускной стороной и стороной нагнетания насоса, состоящую из двух уплотнений с промежуточной камерой или камерой на стороне рабочего колеса соответственно между ними. Первое уплотнение размещено вблизи всасывающего отверстия рабочего колеса, тогда как второе уплотнение обеспечено на расстояния от первого уплотнения на противоположной стороне камеры на стороне рабочего колеса по направлению к выпускной стороне или стороне нагнетания рабочего колеса. В такой герметизирующей конструкции существует проблема в том, что грязь, такая как частицы или волокна, могут забиваться внутри камеры на стороне рабочего колеса.
[03] Задача изобретения состоит в улучшении насоса для сточных вод, имеющего герметизирующую конструкцию с камерой на стороне рабочего колеса, так чтобы забивание грязи внутри камеры на стороне рабочего колеса могло быть исключено.
[04] Эта задача достигается насосом для сточных вод, имеющим признаки, определенные в пункте 1 формулы изобретения. Предпочтительные варианты выполнения раскрыты в зависимых пунктах формулы изобретения, следующем описании и на сопровождающих чертежах.
[05] Насос для сточных вод согласно изобретению содержит рабочее колесо и окружающий корпус насоса. Рабочее колесо выполнено с возможность вращения внутри корпуса насоса. Корпус насоса образует впускной отверстие или впускной канал (на впускной стороне) и выпускной канал, в котором впускной канал заканчивается во впускном отверстии рабочего колеса, и выпускной канал продолжается от стороны нагнетания или выпускной стороны рабочего колеса. Выпускной канал образует спиральный канал, окружающий рабочее колесо. Имеется герметизирующая конструкция, имеющая камеру на стороне рабочего колеса между впускной стороной и выпускным каналом, то есть стороной всасывания и выпускной стороной или стороной нагнетания рабочего колеса. Упомянутая камера на стороне рабочего колеса или промежуточная камера образована между стенкой окружающего корпуса насоса и периферической стенкой рабочего колеса. Камера на стороне рабочего колеса имеет первое уплотнение между рабочим колесом и корпусом насоса по направлению к или смежно с впускной стороной рабочего колеса, и второе уплотнение между рабочим колесом и корпусом насоса по направлению к или смежно со стороной нагнетания рабочего колеса. Первое и второе уплотнения расположены на расстоянии в осевом направлении вдоль оси вращения рабочего колеса. Камера на стороне рабочего колеса образована между этими двумя уплотнениями.
[06] Более того, рабочее колесо предпочтительно соединено с приводным двигателем посредством приводного вала, соединенного с рабочим колесом или выполненным заодно с рабочим колесом. Приводной двигатель может являться электродвигателем, соединенным с насосом для сточных вод посредством подходящего соединения, или может являться встроенным электродвигателем насоса для сточных вод согласно изобретению.
[07] Согласно изобретению первое уплотнение снабжено переносящим средством, которое выполнено так, что оно переносит грязь из камеры на стороне рабочего колеса к впускной стороне рабочего колеса. Это означает, что переносящее средство выполнено так, что оно переносит грязь, которая могла попасть в камеру на стороне рабочего колеса, из камеры на стороне рабочего колеса к впускной стороне рабочего колеса, то есть впускному отверстию или впускному каналу. Здесь грязь будет перемещаться вместе с перекачиваемой текучей средой через рабочее колесо по направлению к каналу нагнетания или выпускному каналу. Согласно изобретению второе уплотнение также снабжено переносящим средством, которое выполнено так, что оно переносит грязь из камеры на стороне рабочего колеса по направлению к стороне нагнетания рабочего колеса. Это означает, что переносящее средство во втором уплотнении выполнено или образовано соответственно так, что грязь или частицы, которые попали в камеру на стороне рабочего колеса, переносятся из камеры на стороне рабочего колеса к стороне нагнетания насоса, то есть в спиральный канал, окружающий рабочее колесо. Затем, частицы или грязь перемещаются из корпуса насоса текучей средой, текущей через канал нагнетания или выпускной канал. Таким образом, согласно изобретению в обоих уплотнениях на двух противоположных осевых концевых сторонах камеры на стороне рабочего колеса обеспечены переносящие средства, тогда как переносящие средства действуют в противоположных направлениях, так что грязь или частицы могут быть удалены посредством обоих уплотнений из камеры на стороне рабочего колеса в смежные каналы для текучей среды, либо на впускной стороне смежно с первым уплотнением, либо на стороне нагнетания смежно со вторым уплотнением. Благодаря такой конструкции может быть достигнуто улучшенное удаление грязи из камеры на стороне рабочего колеса, и забивание грязи внутри камеры на стороне рабочего колеса может быть исключено.
[08] Переносящее средство может быть выполнено различными способами. Переносящее средство предпочтительно приводится в движение или приводится в действие вращением рабочего колеса. Предпочтительно переносящее средство выполнено в виде направляющего средства, направляющего частицы или грязь через уплотнение из камеры на стороне рабочего колеса в соответствующем направлении, определенном выше. Благодаря перемещению по меньшей мере части направляющего средства путем вращения рабочего колеса на частицы и/или грязь может действовать усилие в направлении, поперечном вращению, так что они перемещаются переносящим или направляющим средством через уплотнение из камеры на стороне рабочего колеса. Согласно дополнительному предпочтительному варианту выполнения направляющее средство может быть выполнено в виде наклонной направляющей. Такая наклонная направляющая может перемещаться вместе с рабочим колесом в направлении вращения и таким образом прикладывать усилие на частицы, подлежащие перемещению через уплотнение, поперечно вращению. Предпочтительно направляющая наклонена относительно периферической линии вокруг оси вращения рабочего колеса под острым углом, предпочтительно менее 12°.
[09] Согласно предпочтительному варианту выполнения второе уплотнение образовано первой кольцевой уплотняющей поверхностью и противостоящей второй кольцевой уплотняющей поверхностью, причем упомянутая первая уплотняющая поверхность имеет спиральную канавку в качестве переносящего средства. Спиральная канавка выполняет функцию направляющей, направляющей частицы или грязь через уплотнение в поперечном направлении путем вращения рабочего колеса. Таким образом грязь или частицы перемещаются по уплотнению, когда соприкасаются со спиральной канавкой. Соответствующее перемещение может быть обеспечено либо вращением спиральной канавки вместе с рабочим колесом, либо вращательным движением грязи. Вращательное движение грязи может быть вызвано трением или потоком текучей среды в соответствующем направлении, вызванным вращением рабочего колеса. Согласно первому предпочтительному варианту выполнения первая кольцевая уплотняющая поверхность, имеющая спиральную канавку, расположена на корпусе насоса и обращена по направлению к рабочему колесу. В альтернативном варианте выполнения эта первая кольцевая уплотняющая поверхность может быть расположена на рабочем колесе и обращена наружу по направлению к окружающему корпусу насоса. Соответственно, вторая кольцевая уплотняющая поверхность может быть расположена либо на рабочем колесе, либо, в случае, когда первая кольцевая уплотняющая поверхность расположена на рабочем колесе, расположена на окружающем корпусе насоса.
[10] Предпочтительно упомянутая вторая кольцевая уплотняющая поверхность имеет по меньшей мере один вырез в одном периферическом положении и/или по меньшей мере одну спиральную канавку. Такой вырез предпочтительно продолжается по всему уплотнению, то есть от камеры на стороне рабочего колеса до спирального канала, окружающего выпускную сторону рабочего колеса. Такой вырез позволяет поток текучей среды по уплотнению от камеры на стороне рабочего колеса по направлению к стороне нагнетания или выпускной стороне рабочего колеса. Альтернативно, вырез может продолжаться по уплотнению только частично. Более того, вырез или углубление, соответственно, может действовать в качестве средства для измельчения твердых веществ, таких как грязь или частицы или волокна. Таким образом достигается сначала уменьшение размера твердых веществ или волокон при перемещении через уплотнение по направлению к стороне нагнетания рабочего колеса, то есть спиральному каналу или камере, окружающей сторону нагнетания рабочего колеса. Предпочтительно углубление имеет форму половины цилиндра, в частности половины цилиндра круглого сечения. Альтернативно или дополнительно, вторая кольцевая уплотняющая поверхность может быть снабжена по меньшей мере одной спиральной канавкой. В общем, эта спиральная канавка может быть выполнена в виде спиральной канавки на первой кольцевой уплотняющей поверхности, описанной выше. Предпочтительно спиральная канавка на второй кольцевой уплотняющей поверхности закручивается в противоположном направлении по сравнению со спиральной канавкой на первой кольцевой уплотняющей поверхности. Поскольку две спиральные канавки на двух противостоящих кольцевых уплотняющих поверхностях перемещаются друг относительно друга посредством вращения рабочего колеса, грязь, такая как волокна, может переноситься или направляться через уплотнение из камеры на стороне рабочего колеса по направлению к стороне нагнетания рабочего колеса.
[11] По меньшей мере один вырез предпочтительно продолжается по второй кольцевой уплотняющей поверхности поперечно круговому направлению, в частности перпендикулярно направлению вращения. Согласно альтернативному варианту выполнения вырез может быть скошен или наклонен к оси вращения, а не продолжаться параллельно оси вращения. В частности, возможно вырез может быть наклонен в направлении вращения. Вырез предпочтительно может продолжаться по всей уплотняющей поверхности, так что он соединяет обе стороны уплотнения, как описано выше. Альтернативно, вырез может продолжаться по уплотнению только частично.
[12] Более того, в зависимости от конструкции поверхности второго уплотнения, вырез может продолжаться по второй кольцевой уплотняющей поверхности в направлении, параллельном и/или радиальном к оси вращения рабочего колеса. В случае, когда вторая кольцевая уплотняющая поверхность продолжается параллельно оси вращения вырез также предпочтительно продолжается в направлении, параллельном оси вращения. В случае, когда вторая кольцевая уплотняющая поверхность должна продолжаться в направлении, поперечном, предпочтительно перпендикулярном, оси вращения, вырез может продолжаться в радиальном направлении по уплотняющей поверхности. Более того, также будет возможно выполнить второе уплотнение так, что уплотняющие поверхности продолжаются наклоненными к оси вращения под углом между 0 и 90°. Тогда уплотняющая поверхность продолжается в направлении, имеющем компонент в осевом направлении и компонент в радиальном направлении, то есть параллельно и радиально к оси вращения рабочего колеса.
[13] Дополнительно предпочтительно вторая кольцевая уплотняющая поверхность является гладкой поверхностью за исключением по меньшей мере одного выреза. Гладкая поверхность обеспечивает хорошие уплотняющие свойства, поскольку зазоры внутри уплотнения уменьшены. Более того, перемещение грязи, подлежащей переносу через уплотнение, улучшается, поскольку вырез может действовать в качестве толкателя или приводящего в движение средства, перемещающего грязь вдоль противостоящей спиральной канавки в противостоящей кольцевой уплотняющей поверхности.
[14] Согласно дополнительному предпочтительному варианту выполнения рабочее колесо имеет по меньшей мере один радиальный выступ между первым и вторым уплотнением, то есть внутри камеры на стороне рабочего колеса, в котором предпочтительно упомянутый по меньшей мере один вырез расположен на рабочем колесе в положении перед упомянутым выступом в направлении вращения рабочего колеса. Выступ образует асимметричный выступ на поверхности рабочего колеса, обеспечивая волну повышенного давления и таким образом поток через упомянутый вырез из промежуточной камеры или камеры на стороне рабочего колеса в напорную камеру или спиральный канал, окружающий рабочее колесо, соответственно. Таким образом еще больше грязи и твердого материала может быть удалено из камеры на стороне рабочего колеса и от спиральной канавки в напорную камеру или спиральную камеру соответственно.
[15] Вышеупомянутый выступ предпочтительно выполняет функцию противовеса для уравновешивания рабочего колеса. Таким образом выступ может иметь две функции, а именно уравновешивание рабочего колеса и обеспечение волны давления внутри камеры на стороне рабочего колеса.
[16] Согласно дополнительному предпочтительному варианту выполнения изобретения спиральная канавка в первой кольцевой уплотняющей поверхности второго уплотнения закручивается в направлении вращения рабочего колеса, так что канавка поднимается по направлению к стороне нагнетания рабочего колеса. Эта конструкция предпочтительна, если первая кольцевая уплотняющая поверхность, содержащая спиральную канавку, расположена на корпусе насоса. В случае, когда первая кольцевая уплотняющая поверхность, содержащая спиральную канавку, должна быть расположена на рабочем колесе, может быть предпочтительным, если спиральная канавка закручивается в противоположном направлении, то есть так, что канавка поднимается по направлению к камере на стороне рабочего колеса в направлении вращения рабочего колеса. Этот наклон спиральной канавки обеспечивает то, что грязь, такая как волокна или частицы, перемещается вдоль спиральной канавки по направлению к напорной камере, окружающей рабочее колесо.
[17] Более того, настоящее изобретение также относится к конструкции первого уплотнения между рабочим колесом и окружающим корпусом насоса, то есть уплотнения, смежного со стороной всасывания рабочего колеса, предпочтительно окружающей всасывающее отверстие рабочего колеса. Конструкция этого первого уплотнения, как описано далее, может быть использована применительно к конструкции второго уплотнения, как описано выше. Тем не менее, конструкция первого уплотнения, как описано далее, также может быть использована независимо от вышеупомянутой конструкции второго уплотнения. Более того, конструкция первого уплотнения также может быть использована для одинарного уплотнения, то есть уплотнения между рабочим колесом и окружающим корпусом насоса, без промежуточной камеры, то есть без второго уплотнения.
[18] Предпочтительно первое уплотнение образовано первой кольцевой уплотняющей поверхностью на рабочем колесе и противостоящей или противоположной второй кольцевой уплотняющей поверхностью на корпусе насоса. Предпочтительно первая и вторая кольцевые уплотняющие поверхности этого первого уплотнения каждая имеет спиральную канавку. Эти спиральные канавки действуют в качестве направляющих, направляющих или переносящих грязь из камеры на стороне рабочего колеса к стороне всасывания рабочего колеса. Также в этом первом уплотнении перемещение или перенос грязи достигается относительным перемещением двух спиральных желобов при вращении рабочего колеса. Это такой же механизм, как описано в отношении второго уплотнения.
[19] Предпочтительно две спиральные канавки на первой и второй уплотняющих поверхностях первого уплотнения закручиваются в противоположных направлениях. Это приводит к улучшенному перемещению грязи, такой как частицы или волокна, по уплотнению по направлению к стороне всасывания рабочего колеса.
[20] Согласно дополнительному предпочтительному варианту выполнения спиральная канавка на второй кольцевой уплотняющей поверхности упомянутого первого уплотнения закручивается в направлении вращения рабочего колеса, так что канавка поднимается по направлению к стороне всасывания рабочего колеса. Тем самым частицы или волокна, направляемые вдоль спиральной канавки, перемещаются из камеры на стороне рабочего колеса во всасывающий канал на стороне всасывания рабочего колеса.
[21] Как уже описано выше в отношении второго уплотнения, уплотняющие поверхности упомянутого первого уплотнения и/или упомянутого второго уплотнения могут продолжаться в направлении, параллельном или наклонном к оси вращения рабочего колеса. Таким образом поверхности могут быть наклонены под углом между 0 и 90° относительно оси вращения рабочего колеса.
[22] Далее изобретение описано в качестве примера и со ссылкой на сопровождающие чертежи. На чертежах:
фиг.1 полный вид в частичном сечении насоса для сточных вод согласно изобретению, в виде узла погружного насоса,
фиг.2 подробный вид рабочего колеса и уплотняющего кольца первого уплотнения насоса согласно фиг.1 и
фиг.3 сечение корпуса насоса согласно фиг. 1, причем рабочее колесо удалено из корпуса насоса.
[23] Показанный насос для сточных вод выполнен в виде узла погружного насоса с электродвигателем 2 и с корпусом 4 насоса, соединенным с электродвигателем. В этом примере корпус 4 насоса расположен на нижнем конце приводного двигателя 2 и соединен с электродвигателем 2 зажимным кольцом 6. Корпус 4 насоса на его нижней стороне снабжен центральным отверстием 8, которое образует впускное отверстие или всасывающее отверстие узла насоса. Нагнетательное соединение 10, к которому может быть присоединен выпускной патрубок, продолжается в боковом направлении, радиально оси X вращения. Рабочее колесо 12 расположено во внутреннем пространстве корпуса 4 насоса, которое выполнено в виде спирального корпуса, окружающего рабочее колесо. В этом случае рабочее колесо 12 выполнено в виде одноканального рабочего колеса. Однако возможна другая конструкция рабочего колеса. Внутри корпуса 4 насоса имеется спиральная камера 14, окружающая сторону нагнетания рабочего колеса 12 и соединенная с нагнетательным соединением 10. Спиральная камера 14 образует нагнетательный канал или нагнетательное пространство внутри корпуса 4 насоса.
[24] Между центральным отверстием 8, образующим впускное отверстие или впускную сторону узла насоса, и спиральной камерой 14 расположено составное уплотнение между корпусом 4 насоса и рабочим колесом 12. Это составное уплотнение состоит из двух уплотнений, расположенных на расстоянии друг от друга. Первое уплотнение 16 расположено вблизи впускной стороны рабочего колеса, то есть центрального отверстия 8 корпуса 4 насоса. Второе уплотнение 18 расположено смежно со спиральной камерой 14. Между первым уплотнением 16 и вторым уплотнением 18 обеспечена камера 20 на стороне рабочего колеса или промежуточная камера соответственно. Камера 20 на стороне рабочего колеса является свободным пространством между внешней окружностью рабочего колеса 12 и окружающей стенкой корпуса 4 насоса.
[25] В этом примере первое уплотнение 16 является нижним уплотнением. Это уплотнение образовано уплотнительным кольцом 22, закрепленным внутри корпуса 4 насоса, окружающего центральное отверстие 8. Первое уплотнение 16 образовано первой кольцевой уплотняющей поверхностью 24, образованной на внешней окружности рабочего колеса 12, концентрично с осью X вращения, и второй кольцевой уплотняющей поверхностью 26, обеспеченной на внутренней окружности уплотнительного кольца 22. Когда рабочее колесо 12 вставлено в корпус 4 насоса, как показано на фиг.1, первая кольцевая уплотняющая поверхность 24 на рабочем колесе 12 противостоит второй кольцевой уплотняющей поверхности 26 внутри уплотнительного кольца 22. Первая кольцевая уплотняющая поверхность 24 снабжена первой спиральной канавкой 28, завивающейся или закручивающейся вокруг оси X вращения. Вторая кольцевая уплотняющая поверхность 26 снабжена второй спиральной канавкой 30, также завивающейся или закручивающейся вокруг оси X вращения. Спиральные канавки 28 и 30 расположены так, что они не зацепляются друг с другом, но так, что внешняя окружность первой кольцевой уплотняющей поверхности соприкасается с внутренней периферической поверхностью второй кольцевой уплотняющей поверхности 26 или расположена на расстоянии на величину уплотняющего зазора. Это означает, что предпочтительно вершины двух противостоящих витков, образованных первой спиральной канавкой 28 и второй спиральной канавкой 30 соприкасаются друг с другом или расположены на расстоянии на величину уплотняющего зазора. Первая спиральная канавка 28 и вторая спиральная канавка 30 в этом примере имеют одинаковый шаг, но наклонены в противоположных направлениях. Это означает, что первая спиральная канавка и вторая спиральная канавка завиваются или закручиваются в противоположных направлениях вокруг оси X вращения. Вторая спиральная канавка 30, образующая внешнюю спиральную канавку, закручивается в направлении R вращения рабочего колеса, так что канавки поднимаются по направлению к стороне всасывания рабочего колеса, то есть центральному отверстию 8. Соответственно, первая спиральная канавка 28 на первой кольцевой уплотняющей поверхности 24 завивается так, что канавка поднимается от стороны 32 всасывания рабочего колеса.
[26] Конструкция первого уплотнения 26, как описано выше, также может быть использована в качестве одинарного уплотнения, независимого от второго уплотнения 18, как описано далее.
[27] Второе уплотнение 18 состоит из первой кольцевой уплотняющей поверхности 34, образованной в отверстии корпуса 4 насоса, окружающего рабочее колесо 12, и противостоящей второй кольцевой уплотняющей поверхности 36, обеспеченной на внешней окружности рабочего колеса 12. Первая кольцевая уплотняющая поверхность 34 снабжена спиральной канавкой 38, аналогичной спиральной канавке 30, обеспеченной в уплотнительном кольце 22. Однако спиральная канавка 38 завивается в противоположном направлении, так что она в направлении R вращения рабочего колеса 12 поднимается по направлению к стороне нагнетания, то есть спиральной камере 14. Когда рабочее колесо 12 вставлено в корпус 4 насоса, как показано на фиг. 1, вторая кольцевая уплотняющая поверхность 36 противостоит первой кольцевой уплотняющей поверхности 34. Таким образом вершины витков, образованных спиральной канавкой 38, предпочтительно соприкасаются со второй кольцевой уплотняющей поверхностью 36. Вторая кольцевая уплотняющая поверхность 36 в этом варианте выполнения образована в виде гладкой поверхности с одним вырезом 40. Вырез 40 проходит уплотняющую поверхность 36 перпендикулярно круговому направлению, то есть параллельно оси X вращения. Таким образом, вырез 40 соединяет камеру 20 на стороне рабочего колеса со спиральной камерой 14.
[28] В области рабочего колеса 12, образующей внутреннюю стенку камеры 20 на стороне рабочего колеса, обеспечен выступ 42, действующий в качестве противовеса для уравновешивания рабочего колеса. Когда рабочее колесо 12 вращается внутри корпуса 4 насоса, этот выступ 42 создает волну давления внутри камеры 20 на стороне рабочего колеса. Поскольку вырез 40 расположен перед выступом 42 (если смотреть в направлении R вращения), волна давления вызывает поток текучей среды через вырез из камеры 20 на стороне рабочего колеса по направлению к спиральной камере 14.
[29] Когда рабочее колесо 12 вращается внутри корпуса насоса, описанные спиральные канавки действуют в качестве переносящего средства, переносящего грязь, такую как частицы или волокна, из камеры на стороне рабочего колеса. Вследствие противоположного закручивания двух спиральных канавок 30 и 38 в первом уплотнении 16 и втором уплотнении 18, грязь переносится через первое уплотнение 16 по направлению к стороне всасывания, то есть по направлению к центральному отверстию 8 и стороне 32 всасывания рабочего колеса 12. Во втором уплотнении 18 грязь переносится в противоположном направлении по направлению к спиральной камере 14. Перенос волокон или грязи в направлении, поперечном направлению R вращения, вызывается первой спиральной канавкой 28 на первой уплотняющей поверхности 24 первого уплотнения 16 и вырезом 40 во второй кольцевой уплотняющей поверхности 36 второго уплотнения 18. Эти элементы действуют в качестве толкателей или приводящих в движение средств, перемещающих частицы или волокна, поступающие в соответствующее уплотнение в направлении вращения. Когда эти волокна или частицы соприкасаются с внешними спиральными канавками 30 и 38 внутри внешних уплотняющих поверхностей, они перемещаются вдоль спиральной канавки 30 и 38 через соответствующее уплотнение 16, 18 из камеры 20 на стороне рабочего колеса. Одновременно, в частности вырез 40 может действовать в качестве средства для измельчения этих твердых веществ, подлежащих переносу через уплотнение.
Список ссылочных позиций
2 электродвигатель
4 корпус насоса
6 зажимное кольцо
8 центральное отверстие
10 нагнетательное соединение
12 рабочее колесо
14 спиральная камера
16 первое уплотнение
18 второе уплотнение
20 камера на стороне рабочего колеса, промежуточная камера
22 уплотнительное кольцо
24 первая кольцевая уплотняющая поверхность
26 вторая кольцевая уплотняющая поверхность
28 первая спиральная канавка
30 вторая спиральная канавка
32 сторона всасывания
34 первая кольцевая уплотняющая поверхность
36 вторая кольцевая уплотняющая поверхность
38 спиральная канавка
40 вырез
42 выступ, противовес
X ось вращения
R направление вращения.