Umwälzpumpenaggregat für Flüssigkeiten. Gegenstand der Erfindung ist ein Um wälzpumpenaggregat für Flüssigkeiten, bei welchem die umgewälzte Flüssigkeit sowohl auf der Einlass- als auch auf der Auslassseite der Pumpe einem hohen Druck unterworfen ist. Bei solchen Pumpanlagen, beispielsweise mit Zentrifugalpumpen, treten viele Störun gen an den Stopfbüchsen auf, sowohl infolge des hohen Druckes als in gewissen Fällen auch der hohen Drehgeschwindigkeiten.
Die erfindungsgemässe Umwälzpumpe ist dadurch gekennzeichnet, da.ss das Pumpen gehäuse und das Gehäuse eines die Pumpe antreibenden Elektromotors miteinander der art verbunden sind, dass die Flüssigkeit vom Pumpengehäuse ins Motorgehäuse gelangen kann, so dass der ganze Motor im Motor gehäuse von Flüssigkeit umgeben ist, deren Druck gleich dem Druck der durch das Pumpengehäuse strömenden Flüssigkeit ist, zum Zweck, die Anordnung einer den Druckunterschied zwischen dem hohen Druck der sich innerhalb des Pumpen gehäuses befindenden Flüssigkeit und dem niederen Umgebungsdruck aufnehmenden Stopfbüchse und eines solchen Lagers zu vermeiden.
Auf der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegen standes dargestellt.
Fig. 1 ist ein senkrechter Schnitt des Umwälzpumpenaggregates, und Fig. 2 ist ein Teil der Fig.1 in grösserem Massstab.
In der Zeichnung sind der Rotor 1a eines Elektromotors und das Laufrad 2 einer Zen trifugalpumpe auf einer gemeinsamen senk rechten Welle 3 angeordnet und zusammen finit der Welle und dem Stator 1b des Motors im Motorgehäuse 4b bzw. im Pumpengehäuse 4a, die miteinander verbunden sind, einge schlossen, wobei das Laufrad am untern Ende der Welle angeordnet und so ausgebildet ist, dass es das Fluidum, im dargestellten Beispiel Öl, koaxial durch eine linlassleitung 5 am un tern Ende des Pumpengehäuses ansaugt und es radial durch einen Auslass 6 in der Ebene des Laufrades fördert.
Diese Welle 3 ist in zwei Zapfenlagern 7 und 8 gelagert, von wel chen das Zapfenlager 7 zwischen dem Lauf rad und dem Motor und das Zapfenlager 8 auf der entgegengesetzten Seite des Motors liegt. Wie gezeigt, passt das Zapfenlager 7 genau in einen verengten Hals 4d des Motor gehäuses 4b, so dass eine freie Fluidumver- bindung zwischen dem Pumpengehäuse und dem Motorgehäuse nur durch das Lagerspiel gegeben ist. Wenn es gewünscht. wird, kann eine besondere Büchse 9, die genau auf die Welle passt, auch im verengten Hals 4d des Motorgehäuses zwischen dem Lager 7 und dem Laufrad 2 angeordnet sein.
Da das im Pum pengehäuse 4a befindliche Fluidum auch in das Motorgehäuse übertritt und somit in bei den Gehäusen annähernd derselbe Druck herrscht, besteht kein grosses Bestreben, dass das Fluidum durch diese Büehse 9 lind das Lager 7 hindurchgeht; gewöhnlich hat es keine Folgen, wenn eine gewisse Menge hindurch geht.
Die Erfindung kann im Zusammenhang mit dem Umlauf von Wasser in Kesseln mit zwungläufigem Umlauf, wie z. B. der La- Mont-Bauart, benutzt werden. In diesem Fall wird die Pumpe in einen über die Kesselrohre führenden Kreislauf eingeschaltet, so dass so wohl der Einlass als der Auslass unter vollem Kesseldruck steht, welcher sich von 30 bis 100 kg/cm2 erstrecken kann, während der durch die Pumpe erzeugte Driaekunterschied etwa 2,5 kg/cm2 beträgt.
Der Druck auf beiden Seiten des verengten Halses 41 des Gehäuses 4b wird gleich und von der gleichen. Grössenordnung sein wie der Kesseldruck.
Das Zapfenlager 7 wird durch eine Metall hülse 7a gebildet, welche in den verengten Hals 4d des Motorgehäuses passt, welche Hülse innen für die Aufnahme einer Füllung von Weissmetall 7b ausgenommen ist, das die tat sächliche Lagerfläche bildet, welche auf der Oberfläche eines Metallrohres 3a liegt, das auf der Welle fest ist. Bei der gezeigten Anord nung wird die zusätzliche Hülse 9 durch eine Verlängerung der Hülse 7(c gebildet, welche zusätzliche Hülse ein sehr kleines Spiel gegenüber dem Metallrohr 3a besitzt.
Bei der gezeigten Anordnung ist der Mo tor von der Bauart mit einem Käfigrotor la, und es sind die einzelnen Drähte der Wick lung des Stators 1b mit Isolation bedeckt, welche gegen das im Motorgehäuse 4b befind liche Fluidum undurchlässig ist.
Das Zapfenlager 8 wird durch eine -Metall büchse 8a gebildet, die innen für die Auf nahme einer Füllung aus Weissmetall 8b aus genommen ist, welches die Lagerfläche bildet, die auf der Oberfläche eines auf der Welle befestigten Metallrohres 3b liegt. Diese Büchse 8a wird durch eine zylindrische Verlänge rung eines scheibenförmigen Teils 8c gebildet, der, wie gezeigt, am obern Ende des Gehäuses 4b angeordnet ist. Der Oberteil 4c des Ge- häuses 4b ist, wie gezeigt, auf der Oberseite des Gehäuses 4b über dem Teil 8c angeordnet.
Um einen unzulässigen Temperaturanstieg zufolge -#ATärmeströmung von der Pumpe und zufolge im Motor erzeugter Wärme zu ver hindern, sind Mittel für die Kühlung des Fluidums im Motorgehäuse vorgesehen. Bei der dargestellten Anordnung erfolgt dies durch Zirkulation des Fluidums im Motor gehäuse vom obern Ende des Gehäuses durch eine Kühlschlange 12, die in einen Kühl behälter eingetaucht ist, und zurück zu dem untern Ende des Motorgehäuses.
Zu diesem Zweck ist, ein kleines Zentrifugallaufrad 13 auf der Welle 3 in einer Ausnehmung 14 im Oberteil 4e des Gehäuses 4b angeordnet; die ses Laufrad fördert das Fluidum durch einen Kanal 15 im Oberteil 4c des Gehäuses 4b und dann durch die Kühlsehlange 12 zui einem Kanal 16 in der -VNTand des verengten Halses 4d des Gehäuses 4b.
Von diesem Kanal 16 strömt das Fluidum durch einen engen ringförmigen Zwischenraum 17, der, wie ge zeigt, zwisehen der Innenfläche des Halses 41 und der Aussenfläche der Hülse 7a, 9 gebil det ist, und von diesem Zwischenraum strömt es durch einen Ring von Löchern 18 in der Hülse 7a., 9 zu der Oberfläche des Rohres 3a.. Es strömt dann aufwärts zwischen den Lagerfläehen 3a, 7b zum obern Ende des Lagers 7, und von da.
strömt es vom untern zum obern Ende des Motors, teilweise zwischen dem Rotor la und dem Stator 1b und teilweise durch Lö cher 19 im Hülsenglied 11 zui einem ringför migen Zwischenraum 20, der zwischen der Aussenfläche des Hülsengliedes und der In nenfläche des Motorgehäuses 4b gebildet ist, und vom obeiii Ende dieses ringförmigen Zwischenraumes durch senkrechte Schlitze 21 im Hülsenglied. Vom Raum am obern Ende des Motors strömt das Fluidum durch Löcher 22 im scheibenförmigen Teil 8c und dann zwi schen Stegen 23, die aus einem Stück mit.
dem scheibenförmigen Teil bestehen, und durch die zentrale Bohrung im Ring 24, der aus einem Stück mit den Stegen besteht und durch diese abgestützt ist, zum Laufrad 13 zurück. Wie gezeigt, ist. eine Strömung tim den äussern Umfang des Ringes 24 durch einen ihm umgebenden Teil des Gehäuseober teils 4c verhindert.
Es ist ersichtlich, dass durch die Zirkula tion des Öls auf diese Weise nicht nur der Motor, sondern auch die Lager 7 und 8 ge kühlt werden. Eine Schmierung des Lagers 7 durch das zirkulierende Öl ist auch gewähr leistet. Das Lager 8 wird auch durch das Öl in dem Gehäuse genügend geschmiert.
Es ist. ferner zu beachten, dass die Wärme strömung von der Pumpe zum Motor auch durch die Anordnung des verengten Halses 4d niedrig gehalten wird. Die Wärme muss durch Leitung längs dieses verengten Halses und die Lagerteile in diesem hindurchgehen, und da dieser Hals atmosphärischer Luft aus gesetzt ist, wird Wärme an die umgebende Luft abgeführt. Gewünschtenfalls könnte der Hals beträchtlich länger als in der Zeichnung gezeigt hergestellt werden, und/oder es könnte noch ein künstlerischer Luftstrom gegen die sen Hals oder gegen die ganze Oberfläche des Motorgehäuses mittels eines Gebläses ge blasen werden.
Gewünsehtenfalls können alternativ oder zusätzlich Kühlschlangen im Gehäusemantel vorgesehen werden, und besondere Kühlmän tel oder -schlangen können für die Lager vor gesehen sein.
Aus der Figur ist ersichtlich, dass der ganze Rotor, welcher die Welle, den Motor läufer und das Pumpenlaufrad umfasst, durch die Auflage eines Lagerflansches 25, welcher auf dem obern Wellenende starr befestigt ist, auf einem Ring 26 von geeignetem Lager material abgestützt. ist, der in einer Ausneh- mung auf der Oberseite des Oberteils 4c des Gehäuses 4b angeordnet. ist. Ein auf dem Oberteil 4c des Gehäuses 4b angeordneter Deckel<B>'</B>7 ist dazu vorgesehen, diese Lager teile und das obere Wellenende einzuschliessen.
Dieser Deckel 27 besitzt eine zentrale Öff nung, welche normalerweise mittels eines Ven tils 29 abgeschlossen ist. Diese Öffnung und dieses Ventil gestatten, dass Luft entweicht, wenn das Motorgehäuse 4b mit Fluidum von unten gefüllt wird, was gewöhnlich erfolgt, indem einfach Hochdruckflüssigkeit in die Pumpe eingeführt wird, welche rasch zwischen den Lagerflächen und über die vorstehend im Zusammenhang mit der Zirkulation von Flüssigkeit für Kühlzwecke erwähnten Wege nach oben gelangt. Um zu ermöglichen, dass die entweichende Luft die Öffnung erreicht, können Löcher in dem Lagerflansch 25 oder im Ring 26 vorgesehen sein. Das Gehäuse ist. vollständig gefüllt., und so wird dieses Lager durch das Fluidum in dem Gehäuse geschmiert.
Infolge des hohen Betriebsdruckes des Fluidums in dem Gehäuse 4b haben sich ge wisse Abdichtungsschwierigkeiten an den Ein führstellen der Leiter für die Statorcv icklun- gen in das Gehäuse ergeben. Bei der vorlie genden Anordnung sind diese Schwierigkeiten dadurch behoben worden, da.ss jeder Leiter im Bereich, wo er auf die Aussenseite des Gehäuses gelangt, mit einem Flanseh 30 ver sehen wird, welcher durch den Druck im Gehäuse gegen eine Schulter 31 gedrückt wird, die in dem Auslassdurchgang gebildet ist, durch welchen der Leiter hindurchgeht, wodurch eine Abdichtung gebildet wird.
In der Praxis wird dieser Flansch 30 auf einem besonderen Metallängsstück gebildet, welches an seinen zwei Enden mit den Leiterenden auf der Innenseite und Aussenseite des Ge häuses verbunden ist. Das ganze Längsstück ist natürlich durch die Isolation bedeckt, welche tatsächlich die Abdichtungsfläche bildet. Der erwähnte Ausla.ssdurchgang ist in einer Büchse 32 gebildet, die in die Wandung des Gehäuses 4 eingeschraubt ist. Der Teil 33 ist eine Festlegebüchse für den Leiter und ist in das innere Ende der Büchse 32 einge schraubt.
Die vorstehend beschriebene Konstruktion kann auf verschiedene Arten abgeändert wer den; z. B. können die Pumpe und der Motor statt der Benutzung einer gemeinsamen Welle getrennte Wellen aufweisen, von welchen jede in ihren eigenen Lagern gelagert ist und welche durch eine biegsame oder andere Kupp lung verbunden sind.
Circulation pump unit for liquids. The invention relates to a circulating pump unit for liquids, in which the circulated liquid is subjected to a high pressure on both the inlet and the outlet side of the pump. In such pump systems, for example with centrifugal pumps, there are many Störun conditions on the stuffing boxes, both as a result of the high pressure and in certain cases the high rotational speeds.
The circulating pump according to the invention is characterized in that the pump housing and the housing of an electric motor driving the pump are connected to one another in such a way that the liquid can pass from the pump housing into the motor housing, so that the entire motor in the motor housing is surrounded by liquid, whose pressure is equal to the pressure of the liquid flowing through the pump housing, for the purpose of avoiding the arrangement of a stuffing box and such a bearing which absorbs the pressure difference between the high pressure of the liquid located inside the pump housing and the low ambient pressure.
On the accompanying drawing, an embodiment of the subject invention is shown.
Fig. 1 is a vertical section of the circulation pump unit, and Fig. 2 is a part of Fig. 1 on a larger scale.
In the drawing, the rotor 1a of an electric motor and the impeller 2 of a Zen trifugal pump are arranged on a common vertical right shaft 3 and together finite the shaft and the stator 1b of the motor in the motor housing 4b and in the pump housing 4a, which are connected to each other closed, the impeller being arranged at the lower end of the shaft and designed so that it sucks the fluid, in the example oil, coaxially through an inlet line 5 at the lower end of the pump housing and it sucks radially through an outlet 6 in the plane of the impeller promotes.
This shaft 3 is mounted in two journal bearings 7 and 8, of wel Chen the journal bearing 7 between the running wheel and the motor and the journal bearing 8 is on the opposite side of the motor. As shown, the journal bearing 7 fits exactly into a narrowed neck 4d of the motor housing 4b, so that a free fluid connection between the pump housing and the motor housing is only given by the bearing play. If so desired. a special sleeve 9, which fits exactly on the shaft, can also be arranged in the narrowed neck 4d of the motor housing between the bearing 7 and the impeller 2.
Since the fluid located in the Pum pen housing 4a also passes into the motor housing and thus there is approximately the same pressure in the housings, there is no great effort to ensure that the fluid passes through this bushing 9 and the bearing 7; usually there is no consequence if a certain amount goes through it.
The invention can be used in connection with the circulation of water in boilers with positive circulation such. B. the La-Mont type can be used. In this case, the pump is switched on in a circuit leading through the boiler tubes, so that both the inlet and the outlet are under full boiler pressure, which can range from 30 to 100 kg / cm2, while the pressure difference generated by the pump is about 2 .5 kg / cm2.
The pressure on both sides of the narrowed neck 41 of the housing 4b becomes the same and of the same. Be of the order of magnitude of the boiler pressure.
The journal bearing 7 is formed by a metal sleeve 7a which fits into the narrowed neck 4d of the motor housing, which sleeve is removed inside for receiving a filling of white metal 7b, which actually forms the bearing surface which lies on the surface of a metal tube 3a stuck on the shaft. In the arrangement shown, the additional sleeve 9 is formed by an extension of the sleeve 7 (c, which additional sleeve has a very small clearance with respect to the metal tube 3a.
In the arrangement shown, the motor is of the type with a cage rotor la, and the individual wires of the winding of the stator 1b are covered with insulation which is impermeable to the fluid located in the motor housing 4b.
The journal bearing 8 is formed by a metal sleeve 8a, which is taken from the inside for the acceptance of a filling of white metal 8b, which forms the bearing surface that lies on the surface of a metal tube 3b attached to the shaft. This sleeve 8a is formed by a cylindrical extension of a disk-shaped part 8c which, as shown, is arranged at the upper end of the housing 4b. The upper part 4c of the housing 4b is, as shown, arranged on the top of the housing 4b above the part 8c.
Means for cooling the fluid in the motor housing are provided in order to prevent an unacceptable rise in temperature as a result of the flow of heat from the pump and the heat generated in the motor. In the illustrated arrangement, this is done by circulating the fluid in the motor housing from the top of the housing through a cooling coil 12 which is immersed in a cooling container, and back to the lower end of the motor housing.
For this purpose, a small centrifugal impeller 13 is arranged on the shaft 3 in a recess 14 in the upper part 4e of the housing 4b; This impeller conveys the fluid through a channel 15 in the upper part 4c of the housing 4b and then through the cooling rod 12 to a channel 16 in the -VNTand of the narrowed neck 4d of the housing 4b.
From this channel 16 the fluid flows through a narrow annular space 17, which, as shown, is formed between the inner surface of the neck 41 and the outer surface of the sleeve 7a, 9, and from this space it flows through a ring of holes 18 in the sleeve 7a., 9 to the surface of the tube 3a .. It then flows upwards between the bearing surfaces 3a, 7b to the upper end of the bearing 7, and from there.
it flows from the bottom to the top of the motor, partly between the rotor la and the stator 1b and partly through holes 19 in the sleeve member 11 zui a ringför-shaped space 20, which is formed between the outer surface of the sleeve member and the inner surface of the motor housing 4b , and from the obeiii end of this annular space through vertical slots 21 in the sleeve member. From the space at the top of the motor, the fluid flows through holes 22 in the disc-shaped part 8c and then between webs 23, which are made in one piece.
consist of the disk-shaped part, and through the central bore in the ring 24, which consists of one piece with the webs and is supported by them, back to the impeller 13. As shown is. a flow tim the outer circumference of the ring 24 by a surrounding part of the upper housing part 4c prevented.
It can be seen that the circulation of the oil in this way not only cools the motor but also the bearings 7 and 8. A lubrication of the bearing 7 by the circulating oil is also guaranteed. The bearing 8 is also sufficiently lubricated by the oil in the housing.
It is. It should also be noted that the heat flow from the pump to the motor is also kept low by the arrangement of the narrowed neck 4d. The heat must pass by conduction along this narrowed neck and the bearing parts in it, and since this neck is exposed to atmospheric air, heat is dissipated to the surrounding air. If desired, the neck could be made considerably longer than shown in the drawing, and / or an artistic flow of air could be blown against the sen neck or against the entire surface of the motor housing by means of a blower.
If desired, cooling coils can alternatively or additionally be provided in the housing jacket, and special cooling coils or coils can be seen for the bearings.
From the figure it can be seen that the entire rotor, which includes the shaft, the motor runner and the pump impeller, is supported on a ring 26 of suitable bearing material by the support of a bearing flange 25, which is rigidly attached to the upper shaft end. which is arranged in a recess on the top of the upper part 4c of the housing 4b. is. A cover 7 arranged on the upper part 4c of the housing 4b is provided to include these bearing parts and the upper shaft end.
This cover 27 has a central opening, which is normally closed by means of a valve 29 Ven. This opening and this valve allow air to escape when the motor housing 4b is filled with fluid from below, which is usually done by simply introducing high pressure liquid into the pump, which quickly flows between the bearing surfaces and over the above in connection with the circulation of Liquid for cooling purposes mentioned ways passes up. In order to enable the escaping air to reach the opening, holes can be provided in the bearing flange 25 or in the ring 26. The case is. completely filled., and so this bearing is lubricated by the fluid in the housing.
As a result of the high operating pressure of the fluid in the housing 4b, certain sealing difficulties have arisen at the points where the conductors for the stator windings are inserted into the housing. In the case of the present arrangement, these difficulties have been resolved in that each conductor is provided with a flange 30 in the area where it reaches the outside of the housing, which is pressed against a shoulder 31 by the pressure in the housing, formed in the outlet passage through which the conductor passes, thereby forming a seal.
In practice, this flange 30 is formed on a special length of metal which is connected at its two ends to the conductor ends on the inside and outside of the Ge housing. The entire length of the length is of course covered by the insulation which actually forms the sealing surface. The aforementioned Ausla.ssdurchgang is formed in a sleeve 32 which is screwed into the wall of the housing 4. The part 33 is a fixing sleeve for the conductor and is screwed into the inner end of the sleeve 32 is.
The construction described above can be modified in various ways; z. For example, instead of using a common shaft, the pump and motor may have separate shafts, each of which is mounted in its own bearings and which are connected by a flexible or other coupling.