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Die Erfindung bezieht sich auf eine Axialpumpe, insbesondere zum Fördern von Metallschmelzen, mit einem in die Schmelze od. dgl. eintauchenden Pumpenrohr und einer innerhalb des Pumpenrohres verlaufenden Pumpenwelle, wobei die einen schaufel bestückten Pumpenrotor tragende Pumpenwelle im rotorseitigen Endbereich gelagert ist.
Bei den gebräuchlichen Axialpumpen wird bisher c. de Pumpenwelle an ihrem aus dem meist schraubenförmig gestalteten Pumpenrotor vorragenden Ende direkt oder über einen im Durchmesser vergrösserten Lagerkörper in einem stirnseitig angeordneten Gleitlager des Pumpenrohres radial gelagert, wobei im Pumpenrohr zwischen dem stirnseitigen Wellenlager und dem Pumpenrotor Ansaugöffnungen für das Fördermedium vorgesehen sein müssen.
Diese bisher axial dem Pumpenrotor vorgeordnete Wellenlagerung zusammen mit den seitlichen Ansaugöffnungen macht eine starke Umlenkung des Fördermediums im Ansaugbereich erforderlich, was eine entsprechende Störung der Strömung und somit eine deutliche Verschlechterung der Pumpenleistung, insbesondere hinsichtlich der Fördergenauigkeit verursacht.
Eine Führung des Fördermediums in axialen Kanälen an der dadurch zwangsläufig sehr klein zu haltenden Lagerung vorbei, ergibt wegen der unvermeidbaren Drosselverluste keinerlei Verbesserung, sondern bringt zudem noch wegen dieser notwendi-
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gerweise sehr kleinen Lagerabmessungen weitere schwerwiegende Nachteile in diesem Bereich mit sich. Um nämlich das relative Lagerspiel innerhalb der für einen einwandfreien Betrieb erforderlichen Grenzen zu halten, sind sehr enge Fertigungstoleranzen zu beachten. Ausserdem ist ein Lager mit einem vergleichsweise kleinen Durchmesser stärkerem Verschleiss ausgesetzt, der wiederum das Lagerspiel ungünstig verändert, so dass diese innerhalb des Förderstroms angeordneten Lagerungen sehr störungsanfällig sind.
Dies führt in weiterer Folge zu einem unruhigen Lauf und oft sogar zu einem Ausfall der Pumpe und zu zusätzlichen Störungen in der Förderleistung, was besonders die Einsatzmöglichkeiten solcher Pumpen als Dosierpumpen stark einschränkt, für die eine hohe Wiederholgenauigkeit der Förderleistung entscheidend ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, diese Mängel zu beseitigen und eine Axialpumpe der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die sich durch eine einwandfreie, stabile, laufruhige und unempfindliche Lagerung der Pumpenwelle sowie durch optimale Strömungsverhältnisse auszeichnet und sich wegen ihrer Wartungsfreundlichkeit, Verschleissunempfindlichkeit und fein dosierbaren Förderleistung bestens zur Schmelzenförderung und speziell auch zur Schmeizendosierung eignet.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass der, vorzugsweise als Propeller ausgebildete, Pumpenrotor einen koaxialen, die Rotorschaufeln aussen umschliessenden Lagerring aufweist, der unter Freihaltung eines Lagerspaltes mit einem innenseitigen Lagerabschnitt des Pumpenrohres in Form eines Gleitlagers zur Pumpenwellenlagerung zusammenwirkt. Es entsteht eine Gleitlagerung mit in bezug auf die Pumpenrohrabmessungen grösstmöglichem Lagerdurchmesser und somit grösstmöglicher Tragfähigkeit, wobei das in den Lagerspalt eindringende Fördermedium selbst als Schmiermittel den tragenden Schmierfilm für das Gleitlager bildet.
Die relativ grossen Abmessungen ermöglichen bei gleichem relativem Lagerspiel grössere Fertigungstoleranzen und bewirken auch, nicht zuletzt wegen der bei gleicher Drehzahl wesentlich höheren Umfangsgeschwindigkeit im Lager, eine wesentlich höhere Unempfindlichkeit gegen Verschleiss, wobei durch den aussenliegenden Lagerring, der nun das bisher innenliegende Lager ersetzt, die Strömung im Ansaugbereich der Pumpe in keiner Weise mehr gestört wird. Diese Lageranordnung verlängert somit die Lebensdauer der
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Pumpenwellenlagerung erheblich, führt zu einer einfachen, robusten und wartungsfreundlichen Bauweise und ergibt eine erhöhte dynamische Stabilität, was sich auch in einer erhöhten Fördergenauigkeit auswirkt.
Der aussenliegende Lagerring muss nicht unbedingt einteilig sein, um die Vorteile der erfindungsgemässen Lageranordnung zu bieten, er kann beispielsweise aus fertigungsoder reinigungstechnischen Gründen durchaus auch in Segmente unterteilt sein.
Das Gleitlager zwischen Lagerring und Lagerabschnitt kann weiters als übliches Zapfenlager mit durchgehend zylinderischen Gleitflächen ausgeführt sein, der Lagerring und/oder der Lagerabschnitt können aber auch profilierte Gleitflächen, beispielsweise mit regelmässig um den Umfang verteilt angeordneten Abflachungen, unterschiedlichen Krümmungsbereichen, Axialnuten od. dgl., aufweisen, so dass das Gleitlager in seiner Wirkung einem Mehrflächengleitlager, einem Staurandgleitlager od. dgl. entspricht und an die jeweiligen Umstände im erforderlichen Ausmass anpassbar ist.
Ein kleiner Teilstrom des Fördermediums, der gleichzeitig als Schmiermittel in der Lagerung den Schmierfilm bildet, strömt durch das Gleitlager in den Ansaugbereich der Pumpe zurück. Diese Rückströmung kann dadurch begrenzt werden, dass im saugseitigen Randbereich des Laufringes und/oder des Lagerbereiches im Pumpenrohr zwischen Laufring und Lagerabschnitt eine Dichtung, insbesondere eine Labyrinthdichtung, eingesetzt ist.
Weist der Lagerabschnitt des Pumpenrohres Abflussöffnungen, insbesondere im Dichtungsbereich, auf, kann die Rückströmung in den Ansaugbereich der Pumpe ohne Beeinträchtigung der Lagerschmierung praktisch eliminiert werden.
Zur Beruhigung des Förderstromes und gegebenenfalls zur Reinigung des Fördermediums können dem Pumpenrotor Leiteinrichtungen und/oder Filtereinrichtungen vorund/oder nachgeordnet sein.
Ist dem lagerringbestückten Pumpenrotor wenigstens ein zusätzlicher, gegebenenfalls lagerringfreier Pumpenrotor zugeordnet, entsteht wahlweise eine ein- oder mehrstu-
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fige Axialpumpe, deren Förderleistung und Strömungsverhältnisse sich gut an die jeweiligen Anforderungen anpassen lassen.
Die Axialpumpe wird meist als Saugpumpe Verwendung finden, bei der der Pumpenrotor mit aufwärts gerichtetem Fördersinn im Pumpenrohr sitzt, wodurch Schmelze aus einem Behälter angesaugt und nach oben über einen Überlauf entleert wird. Es ist aber durchaus auch möglich, den Pumpenrotor mit abwärts gerichtetem Fördersinn in das Pumpenrohr einzusetzen, so dass die Pumpe mittels einer am freien unteren Ende des Pumpenrohres anschliessenden Druckleitung als Druckpumpe zur direkten Füllung einer Giessform u. dgl. dienen kann.
Um die Axialpumpe entsprechend betreiben und dabei vor allem die Fördermenge, Fördergenauigkeit und Fördercharakteristik an die jeweiligen Anforderungen des Förderbetriebes anpassen zu können, ist der Pumpenrotor mit veränderbarer Drehzahl oder mit über eine Förderperiode gesteuertem Drehzahlverlauf antreibbar, wodurch auch die in der Anfangs- und/oder Endphase einer Förderperiode auftretenden bzw. gewünschten Förderverhältnisse berücksichtigt werden können.
Durch den Einsatz von Rotoren mit symmetrischen Propellerprofilen und geeigneter Antriebe und Lagerungen kann die erfindungsgemässe Axialpumpe für Sonderfälle, beispielsweise als reine Umwälzpumpe, auch umsteuerbar ausgestaltet sein.
In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht, und zwar zeigen Fig. 1 das Konstruktionsprinzip einer erfindungsgemässen Axialpumpe im Axial- schnitt, Fig. 2 und 3 eine erfindungsgemässe Axialpumpe im Saug- bzw. Druckpumpenbetrieb an Hand jeweils eines teilgeschnittenen Anlagenschemas und Fig. 4 und 5 zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemässen Axialpumpe je- weils im Axialschnitt.
Eine Axialpumpe 1 zum Fördern von Metallschmelzen weist ein in das Schmeizenbad 2 eines nur angedeuteten Schmelzenofens 3 eintauchendes Pumpenrohr 4 und eine innerhalb des Pumpenrohres 4 verlaufende, über einen Antriebsmotor 5 antreibbare
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Pumpenwelle 6 mit einem schaufel bestückten Pumpenrotor 7 auf, wobei als Pumpen- rotor 7 ein Propeller dient und die Pumpenwelle 6 im rotorseitigen Endbereich des
Pumpenrohres 4 gelagert ist. Der Pumpenrotor 7 ist mit einem die Rotorschaufeln 8 aussen umschliessenden koaxialen Lagerring 9 ausgestattet, der zusammen mit einem innenseitigen Lagerabschnitt 10 des Pumpenrohres 4 ein Gleitlager zur radialen Lagerung der Pumpenwelle 6 bzw. des Pumpenrotors 7 bildet.
Der Lagerabschnitt 10 kann dabei unmittelbar ein Teil der Pumpenrohrwandung, aber auch eine eigene eingesetzte Lagerbüchse sein.
Gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 ist der Pumpenrotor 7 mit aufwärts gerichtetem Fördersinn F in das Pumpenrohr 4 eingesetzt, das an seiner unteren offenen Stirnseite einen Schmelzeneinlauf 11 und oberhalb des Schmelzenbades 2 einen Schmeizenauslauf 12 aufweist, so dass die Axialpumpe 1 als Saugpumpe die Metallschmelze aus dem Schmeizenbad entnimmt und zum Schmelzenauslauf hochfördert.
Gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der Pumpenrotor 7 mit abwärts gerichtetem Fördersinn F in das Pumpenrohr 4 eingesetzt, wobei im Pumpenrohr 4 oberhalb des Pumpenrotors 7 Einströmöffnungen 13 als Schmeizeneinlauf vorgesehen sind und an das Pumpenrohr 4 stimseitig ein Druckrohr 14 zur Schmelzenförderung in einen anderen Schmelzenbehälter 15 od. dgl. anschliesst, so dass hier die Axialpumpe 1 als Druckpumpe Verwendung findet.
Wie in Fig. 4 angedeutet, greift der Lagerring 9 unter Freilassung eines Lagerspaltes 16 in den Lagerabschnitt 10 ein, so dass ein Teilstrom T der Schmelze in den Lagerspalt 16 eindringt und hier als Schmiermittel für das Gleitlager wirkt. Der Lagerabschnitt 10 weist im saugseitigen Randbereich 17 des Lagerringes 9 Abflussöffnungen 18 auf, die den Rückfluss des als Schmiermittel dienenden Schmeizenteilstromes nach aussen ermöglichen, wobei zusätzlich zur Begrenzung der Rückströmung in diesem Randbereich 17 zwischen Lagerring 9 und Lagerabschnitt 10 eine Labyrinthdichtung 19 vorgesehen ist.
Zur Vergleichmässigung des Förderstromes kann dem Pumpenrotor 7 eine Leiteinrichtung 20 vor-bzw., wie strichpunktiert angedeutet, nachgeordnet sein.
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Gemäss dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist dem lagerringbestückten Pumpenrotor 7 ein zusätzlicher lagerringfreier Pumpenrotor 21 zugeordnet, wobei zwischen den beiden Pumpenrotoren ein Leitapparat 22 sitzt, wodurch eine zweistufige Axialpumpe entsteht.
Die erfindungsgemässe Axialpumpe mit ihrer Kombination aus Pumpenrotor und aussenliegendem Lagerring erlaubt eine Pumpenwellenlagerung mit in Relation zum Pumpenrohrdurchmesser grösstmöglichem Lagerdurchmesser und gewährleistet einen einfachen, robusten Aufbau, einen laufruhige Pumpenbetrieb und grosse Förderge- nauigkeit. Darüber hinaus ist diese Lageranordnung äusserst strömungsgünstig und zeichnet sich durch ihre Langlebigkeit und Wartungsfreundlichkeit aus.