Umwälzpumpe mit eingekapseltem Elektromotor und Lagerschmierung durch die umgewälzte Flüssigkeit Die Erfindung bezieht sich auf eine Umwälz- pumpe mit einem vollständig eingekapselten Elektro motor, bei der die umgewälzte Flüssigkeit den Motor läufer überflutet und die Wellenlager des Elektro motors schmiert, z. B. von der Art, wie sie in Heiss- wasser-Heizsystemen Verwendung finden.
Bei derartigen Pumpen-Motoreinrichtungen, die nicht vollständig eingekapselt sind, ist es schwierig, zu verhindern, dass die umgewälzte Flüssigkeit die Stopfbüchsen oder Dichtungen an der Motorpumpen welle durchdringt.
Pumpen der obenerwähnten Art sollen praktisch geräuschlos laufen, die umgewälzte Flüssigkeit muss direkt an die Lager herangebracht werden, ohne dass sie nach aussen treten kann, und insbesondere muss die Luft oder das Gas, das sich im System angesam melt hat, entweichen können, da Ansammlungen gasförmiger Stoffe die umgewälzte Flüssigkeit an der richtigen Schmierung der Motor- und Pumpenlager hindert.
Es ist bereits bekannt, bei derartigen Pumpen anordnungen Gasblasen, die durch die unter Förder- druck stehende Flüssigkeit mitgenommen werden und die eine vollständige Entleerung der Pumpe von Flüssigkeit verursachen können, abzuziehen. Dies geschieht in der Weise, dass im Gehäuse bzw. im Deckel der Pumpe kleine Öffnungen vorgesehen wer den, durch die die Gase in eine Abführleitung ge führt werden. Die oben angeführten Schwierigkeiten werden ge mäss der Erfindung dadurch vermieden, dass ein in eine Kammer ragendes Lager des Elektromotors über Dichtungsmittel so nach aussen abgeschlossen ist, dass nur Gas, aber keine Flüssigkeit entweichen kann.
Der Elektromotor und eine durch diesen angetrie bene Zentrifugalpumpe sind derart im Gehäuse ein geschlossen, dass die umgewälzte Flüssigkeit frei min destens über den Motorläufer fliessen und jederzeit die Lager der Pumpe und der Motorwelle schmieren kann.
Um eine leichte Zugänglichkeit zum Wellen ende zu gestatten, damit bei einer Blockierung der Welle infolge Schmutz oder Rost ein Drehen der Welle von Hand möglich ist, kann für die Kammer, in welcher sich das genannte Wellenende befindet, eine lösbare Deckplatte aus durchsichtigem Material vorgesehen sein. Um das Entweichen von Luft oder Gas, welches sich in dieser Kammer ansammelt und welches die umgewälzte Flüssigkeit daran hindern könnte, diese Kammer auszufüllen und die Lager der Motor- umd Pumpenwelle richtig zu schmieren, kann die durchsichtige Deckplatte über einen Körper aus fa serähnlichem Dichtungsmaterial befestigt werden.
Dieser Dichtungskörper ist vorzugsweise so beschaffen, dass er das Entweichen von Gas aus der Kammer ge stattet, jedoch ein Lecken der umgewälzten Flüssig keit verhindert. Er ist hierzu beispielsweise aus Fa sern hergestellt, welche bei Benetzung mit Wasser oder dergleichen in freiem Zustand aufquellen. Dieses Aufquellen erfolgt so schnell, dass der Faserstoffkör- per bei einer Benetzung mit bestimmter Geschwin digkeit aufquillt und dabei den Ausgang ins Freie schliesst, so dass ein Lecken der Flüssigkeit über den Dichtungskörper hinaus nicht möglich ist.
Gemäss einer Ausführungsform werden Fasern, beispielsweise die bei der Herstellung von Papier oder Karton benützten Zellulosefasern, verwendet und vorher so behandelt, dass beispielsweise durch Vulka nisieren ihre Quellungscharakteristik vermindert wird. Eine übliche Kraftfaser, d. h. eine in ihrer Festigkeit durch spezielle Verfahren verstärkte Faser, ist da- gegen ein Beispiel für eine solche Faser mit nicht reduzierter Quellungscharakteristik. Ihre Herstellung wird später erläutert.
Der Faserstoff-Dichtungskörper und die Fasern werden vorzugsweise so gewählt, dass sie im Verhältnis zum effektiven durch den Dichtungs körper eingenommenen Raum ein vorbestimmtes Volumen aufweisen und dass sie im freien Zustand eine vorbestimmte Quellungsgeschwindigkeit besitzen.
Der vorerwähnte Faserdichtungskörper hat, wenn er im wesentlichen trocken ist, untereinander in Ver bindung stehende Poren, welche geschlossen werden, wenn der Körper Flüssigkeit aufnimmt und er zwi schen den Wänden einer Ausnehmung oder einer an deren Begrenzung eingeschlossen ist. In einer bevor zugten Ausführungsform können die Fasern des Dich tungskörpers in zueinander parallelen Schichten ver laufen, in welchen die Fasern frei gerichtet sind. Die Fasern sind so angeordnet, dass sie im wesentlichen quer zum Durchlauf der Flüssigkeit im System ge richtet sind.
In der Zeichnung ist eine beispielsweise Ausfüh rungsform des Erfindungsgegenstandes dargestellt.
Es zeigt: Fig. 1 einen Schnitt durch eine Umwälzpumpe mit in einem Gehäuse eingekapseltem Motor und Pumpe, Fig. 2 in grösserem Massstab einen Schnitt durch eine Dichtung und Kammer der Pumpe der Fig. 1 und Fig. 3 eine Ansicht in Richtung 3-3 der Fig. 1. In der Zeichnung bezeichnet 10 einen Sockel mit einem Einlass 11 einer Laufradkammer 12 und einem Auslass 13. Ein Laufrad 14 ist in der Kammer 12 angeordnet und weist eine Nabe 15 auf, welche auf ein Ende einer Welle 16 aufgesetzt ist.
Radial an geordnete Rippen 18 tragen ein Lagerorgan 19 in der Mitte des Motorsockels 17 und gewährleisten einen freien Durchgang für Flüssigkeit durch die Öffnungen zwischen den Rippen. Im Bauteil 19 ist ein Lager 20 für die Welle 16 angeordnet, und da die umgewälzte Flüssigkeit ständig die Nabe 19 umfliesst, ist für eine genügende Schmierung des Lagers 20 durch die umgewälzte Flüssigkeit gesorgt. Das Ge häuse, in dem Motor und Pumpe eingeschlossen sind, wird von dem rohrförmigen Organ 23, der Haube 21 und dem Sockel 17 gebildet, die durch Schrauben 22 zusammengehalten sind.
Eine Statorwicklung 24 ist im vorliegenden Bei spiel wasserdicht und isolierend in einem Harzkörper 25 gelagert. Das rohrförmige Organ 23 nimmt den Stator und den Harzkörper auf, so dass dieser isolie rende Harzkörper eigentlich einen Bestandteil der flüssigkeitsdichten Umhüllung für das Laufrad 14, die Welle 16 und den Stator 24 bildet. Die Haube 21 ist mit einem Gesenk 27 versehen, das ein Lager 28 für das der Nabe 15 gegenüberliegende Ende der Welle 16 trägt.
Das Ende der Welle 16 ist mit einer Aus- nehmung 29 für ein Werkzeug, beispielsweise mit einem Schlitz für einen Schraubenzieher versehen, damit die Welle 16 von Hand mit dem Werkzeug gedreht werden kann, falls das Laufrad 14 durch Fremdkörper im System blockiert sein sollte.
Um eine jederzeit genügende Schmierung des Lagers 28 zu gewährleisten, ist in der inneren periphe ren Oberfläche des Lagers 28 eine Nut 30 gebildet. Diese erstreckt sich nicht über die ganze Länge des Lagers 28, und die Wandung 30' am Ende dieser Nut hindert die Flüssigkeit daran, über das Lager 28 hinaus zu fliessen, was im folgenden näher erläutert wird.
Die Haube 21 weist eine Ausnehmung auf, die eine Kammer 31 bildet und die das äussere Ende der Welle 16 umgibt. Diese Kammer ist mit einem durch sichtigen Deckel 32 über eine Dichtung geschlossen, die ein Entweichen von sich in der Kammer an sammelndem Gas gestattet, ohne dass Flüssigkeit aus dem System entweichen kann. Beidseitig des durch sichtigen Deckels 32 sind ringförmige Dichtungs körper 33 und 34 angeordnet. Der Ring 33 liegt an einer in der Gehäusekappe 21- gebildeten Schulter 35 an, während eine Halteplatte 36 den Ring 34 durch gekragte Schrauben 37 gegen den Deckel 32 drückt. Die Schrauben 37 bilden einen schmalen Durchgang zwischen ihrem Kopf und der Halteplatte 36.
Die Dichtungsringe 33, 34 sind aus Fasern her gestellt, die beispielsweise mittelmässig gekocht und geschlagen werden,- wobei eine Platte auf einer Ent wässerungsmaschine angefertigt wird. Die Fasern sind vorzugsweise in parallelen Schichten angeordnet und vorteilhafterweise innerhalb jeder Schicht belie big orientiert.
Faserkörper, welche für diese Art Dichtungsringe geeignet sind, haben eine scheinbare Dichte (entsprechend dem Schüttgewicht bei Pulver sorten) zwischen 0,8 und 1,4 und eine anfängliche Quellungsgeschwindigkeit während der ersten Minute von mehr als 20 /o, wenn sie mit Wasser in Berüh rung gebracht werden und wenn der Faserkörper sich frei dehnen kann. Bei einer als geeignet befundenen Faser beträgt die anfängliche Quellungsgeschwindig- keit 201/o in der ersten Minute. Die gleiche Faser quillt innerhalb 5 Minuten bis 7011/o auf. Diese Faser ist eine in der obenerwähnten Art erzeugte Kraftfaser.
Die Quellungsgeschwindigkeit muss nicht notwendiger weise linear verlaufen, sie sollte aber in der ersten Minute gross sein. Sie ist natürlich abhängig vom wahren Volumen der Faser.
Die Faserverdichtungskörper 33 und 34 müssen, wenn sie erstmals angebracht werden, nicht notwen digerweise hermetisch dichten. Sobald sie aber mass geworden sind, quellen sie auf und verhindern ein Entweichen der Flüssigkeit im System nach aussen. Bevor sie mass werden, lassen die Ringe 33, 34 jedoch das Entweichen von Luft oder Gas zu, das sich in der Kammer 31 gegebenenfalls angesammelt und das, falls es nicht entweichen kann, die Flüssigkeit im System daran hindern würde, das Lager 28 genügend zu schmieren. Da die Flüssigkeitsströmung in die Kammer 31, die durch die Wandung 30' am Ende der Nut 30 gebildet wird, behindert ist, können die Dich tungsringe 33 und 34 aufquellen und die Öffnung 34 abdichten, bevor Flüssigkeit darauf ausfliesst.
Sich in der Kammer 31 ansammelndes Gas hingegen kann entweichen.
Circulation pump with encapsulated electric motor and bearing lubrication by the circulated liquid The invention relates to a circulation pump with a fully encapsulated electric motor, in which the circulated liquid floods the motor runner and lubricates the shaft bearings of the electric motor, eg. B. of the type used in hot water heating systems.
With such pump-motor devices that are not completely encapsulated, it is difficult to prevent the circulating liquid from penetrating the stuffing boxes or seals on the motor-pump shaft.
Pumps of the above-mentioned type should run practically noiselessly, the circulated liquid must be brought directly to the bearings without it being able to come out, and in particular the air or the gas that has accumulated in the system must be able to escape because it accumulates gaseous substances prevent the circulating liquid from properly lubricating the motor and pump bearings.
It is already known in such pump arrangements to withdraw gas bubbles which are carried along by the liquid under delivery pressure and which can cause the pump to be completely emptied of liquid. This is done in such a way that small openings are provided in the housing or in the cover of the pump, through which the gases are led into a discharge line. The above-mentioned difficulties are avoided according to the invention in that a bearing of the electric motor protruding into a chamber is sealed off from the outside by sealing means so that only gas, but no liquid, can escape.
The electric motor and a centrifugal pump driven by it are enclosed in the housing in such a way that the circulated liquid can flow freely at least over the motor rotor and lubricate the bearings of the pump and the motor shaft at any time.
To allow easy access to the end of the shaft, so that if the shaft is blocked due to dirt or rust, the shaft can be turned by hand, a removable cover plate made of transparent material can be provided for the chamber in which said shaft end is located . In order to prevent the escape of air or gas which collects in this chamber and which could prevent the circulated liquid from filling this chamber and to properly lubricate the bearings of the motor and pump shafts, the transparent cover plate can be attached via a body made of fiber-like sealing material will.
This sealing body is preferably designed in such a way that it allows gas to escape from the chamber, but prevents the circulated liquid from leaking. For this purpose, it is made, for example, of fibers which swell in a free state when wetted with water or the like. This swelling takes place so quickly that the fibrous body swells when wetted at a certain speed and thereby closes the exit to the open, so that the liquid cannot leak beyond the sealing body.
According to one embodiment, fibers, for example the cellulose fibers used in the manufacture of paper or cardboard, are used and treated beforehand in such a way that their swelling characteristics are reduced, for example by vulcanization. A common kraft fiber, i. H. on the other hand, a fiber reinforced in its strength by special processes is an example of such a fiber with non-reduced swelling characteristics. Their manufacture will be explained later.
The fiber material sealing body and the fibers are preferably selected such that they have a predetermined volume in relation to the effective space occupied by the sealing body and that they have a predetermined swelling rate in the free state.
The aforementioned fiber sealing body has, when it is essentially dry, interconnected pores which are closed when the body absorbs liquid and it is enclosed between the walls of a recess or one at its boundary. In a preferred embodiment, the fibers of the sealing body can run in parallel layers ver in which the fibers are freely directed. The fibers are arranged so that they are oriented substantially across the passage of the liquid in the system.
In the drawing, an example Ausfüh approximately form of the subject invention is shown.
It shows: FIG. 1 a section through a circulating pump with a motor and pump encapsulated in a housing, FIG. 2 on a larger scale a section through a seal and chamber of the pump of FIG. 1 and FIG. 3 a view in the direction 3-3 1 in the drawing, 10 denotes a base with an inlet 11 of an impeller chamber 12 and an outlet 13. An impeller 14 is arranged in the chamber 12 and has a hub 15 which is placed on one end of a shaft 16.
Radially arranged ribs 18 carry a bearing member 19 in the center of the motor base 17 and ensure a free passage for liquid through the openings between the ribs. A bearing 20 for the shaft 16 is arranged in the component 19, and since the circulated liquid constantly flows around the hub 19, sufficient lubrication of the bearing 20 is ensured by the circulated liquid. The housing, in which the motor and pump are enclosed, is formed by the tubular member 23, the hood 21 and the base 17 which are held together by screws 22.
A stator winding 24 is stored in a resin body 25 in a waterproof and insulating manner in the present case. The tubular member 23 accommodates the stator and the resin body, so that this insulating resin body actually forms part of the liquid-tight casing for the impeller 14, the shaft 16 and the stator 24. The hood 21 is provided with a die 27 which carries a bearing 28 for the end of the shaft 16 opposite the hub 15.
The end of the shaft 16 is provided with a recess 29 for a tool, for example with a slot for a screwdriver, so that the shaft 16 can be rotated by hand with the tool if the impeller 14 should be blocked by foreign bodies in the system.
In order to ensure sufficient lubrication of the bearing 28 at all times, a groove 30 is formed in the inner peripheral surface of the bearing 28. This does not extend over the entire length of the bearing 28, and the wall 30 'at the end of this groove prevents the liquid from flowing beyond the bearing 28, which is explained in more detail below.
The hood 21 has a recess which forms a chamber 31 and which surrounds the outer end of the shaft 16. This chamber is closed with a transparent cover 32 via a seal which allows gas that collects in the chamber to escape without liquid being able to escape from the system. On both sides of the cover 32 through visible ring-shaped sealing body 33 and 34 are arranged. The ring 33 rests against a shoulder 35 formed in the housing cap 21, while a retaining plate 36 presses the ring 34 against the cover 32 by means of cantilevered screws 37. The screws 37 form a narrow passage between their head and the holding plate 36.
The sealing rings 33, 34 are made of fibers that are boiled and beaten moderately, for example, - a plate is made on a Ent watering machine. The fibers are preferably arranged in parallel layers and are advantageously oriented as desired within each layer.
Fiber bodies, which are suitable for this type of sealing ring, have an apparent density (corresponding to the bulk density of powder types) between 0.8 and 1.4 and an initial swelling rate during the first minute of more than 20 / o when they are in with water Contact can be brought and when the fiber body can stretch freely. With a fiber found to be suitable, the initial swelling rate is 201 / o in the first minute. The same fiber swells to 7011 / o within 5 minutes. This fiber is a Kraft fiber produced in the manner mentioned above.
The speed of swelling does not necessarily have to be linear, but it should be high in the first minute. It is of course dependent on the true volume of the fiber.
The fiber compaction bodies 33 and 34 need not necessarily hermetically seal when they are first attached. But as soon as they have become massive, they swell and prevent the liquid in the system from escaping to the outside. Before they are measured, however, the rings 33, 34 allow the escape of air or gas which may have accumulated in the chamber 31 and which, if it cannot escape, would prevent the liquid in the system from admitting the bearing 28 sufficiently lubricate. Since the flow of liquid into the chamber 31, which is formed by the wall 30 'at the end of the groove 30, is hindered, the sealing rings 33 and 34 can swell and seal the opening 34 before liquid flows out thereon.
On the other hand, gas that collects in the chamber 31 can escape.