Umwälzpumpe Die vorliegende Erfindung betrifft eine Umwälz- pumpe, insbesondere für Zentralheizungssysteme.
Bei bekannten Umwälzpumpen ist in einem Mo torraum ein Spaltrohrmotor angeordnet, dessen Ro tor sich mit einem im Umwälzraum angeordneten Förderrad auf einer gemeinsamen Welle befindet. Das Spaltrohr des Motors dichtet dabei den Stator- raum gegen den Rotorraum ab, welcher mit dem Umwälzraum direkt verbunden. ist und durch welchen ein Teil des umzuwälzenden Mediums hindurch strömt.
Die Nebenströmung des Mediums durch den Rotorraum beaufschlagt dabei das rotorseitige Wel lenlager, wobei dieses Lager mittels des Mediums geschmiert wird, während das förderrad'seitige Wel lenlager vom Medium der Hauptströmung im Um- wälzraum geschmiert wird.
Nachteilig bei diesen Umwälzpumpen ist, dass sich beispielsweise bei Verwendung von Wasser die Verunreinigungen des Wassers, wie Sandkörner, Schweissperlen oder Gussstaub, welche das Wasser aus Röhren, Heizkörpern und Kessel herausspült, an den Wellenlagern absetzen, so d'ass diese infolge der erhöhten Reibung durch die Schmutzteilchen zwi schen den Gleitflächen stark abgenützt werden und ein Auswechseln von Welle und Lager in relativ kur zer Zeit nötig wird.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Schaffung einer Umwälzpumpe, bei welcher die Ver unreinigung der Lager bei deren Schmierung mittels des umzuwälzenden Mediums vermieden wird.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass Mittel vorgesehen sind, die den Rotorraum vom Umwälzraum trennen, dass weitere Mittel vor gesehen sind, durch welche in einem Nebenströ- mungskreis die Strömung des Mediums in vorgege bener Richtung gesteuert wird, und dass Filtermittel in diesem Nebenströmungskrais angeordnet sind, welche das Medium vor Eintritt in die Wellenlager reinigen.
Eine beispielsweise Ausführungsform der erfin dungsgemässen Umwälzpumpe wird anhand der Zeichnung, welche eine Umwälzpumpe im Axial- schnitt in schematischer Darstellung zeigt, nachfolgend näher erläutert: Das Gehäuse der Umwälzpumpe besteht aus Ge häuseteilen 1 und 2, welche durch Schrauben 3 mit- einander verbunden sind. Zwischen den Verbindungs stellen der beiden Gehäuseteile befindet sich ein Dich tungsring 3a, der den Austritt von Wasser verhindert, welches das Gehäuseinnere durchströmt.
Im Gehäuse teil 1 ist ein Spaltrohrmotor mit einem Stator 4, einem Spaltrohr 5 und einem Rotor 6, welcher sich auf einer Welle 7 befindet, angeordnet. Das Spaltrohr dichtet den vom Wasser durchflossenen Rotorraum 6a gegen den Statorraum 4a ab. Für die Lagerung der Welle 7 ist am Gehäuseteil 1 eine Lagerschale 8 mit einem Radiallager 9 und einem Drucklager 10 und in einer nach innen gerichteten Nabe 11 am Gehäuseteil 2 ein Radiallager 12 angeordnet.
Zwischen den Gehäuseschalen 1 und 2 ist ein Filterträger 13 angeordnet, welcher mit seiner na- benförmigen Ausbildung 14, die von der Welle 7 durchsetzt ist, in den vom Spaltrohr 5 umschlossenen Rotorraum hineinragt.
Der Filterträger 13 schliesst den von der Gehäuseschale 2 gebildeten Umwälz- raum gegen den Rotorraum ab, wobei die gegen den Umwälzraum gerichtete stirnseitige, scheibenförmige Begrenzungsfläche 15 des Filterträgers 13 eine glatte Oberfläche und die gegen die Gehäuseschale 1 wei sende Fläche 16 des Filterträgers 13 radial verlau fende Rippen 17 aufweist.
Angenähert am motorsei- tigen Ende des Filterträgers 13 ist eine Trennscheibe 18 angeordnet, welche sich mit ihrem inneren Durch- messen auf der nabenförmigen Ausbildung 14 ab stützt und mit ihrem äusseren Durchmesser flüssig keitsdicht am Spaltrohr 5 anliegt.
Trennscheibe 18, die äussere Mantelfläche der nabenförmigen Ausbildung 14 des Filterträgers 13 und das Spaltrohr 5 begrenzen eine zwischen Mo torraum und Umwälzraum liegende Kammer, die durch ein rohrförmiges, anorganisches Element 19, welches als Filter dient, in eine äussere Kammer 20 und eine innere Kammer 21 unterteilt wird.
Selbstverständlich könnte die Trennscheibe 18 als Filter ausgebildet sein, wobei das rohrförmige Filter 19 in Fortfall käme. Anzustreben ist einfach eine möglichst grosse Filterfläche.
Mit der Welle 7 ist ein Förderrad 22 fest verbun den, dessen Nabe 23 in eine Ausbohrung 24 des Fil terträgers 13 hineinragt und dessen Flügelscheibe 25 mit einer Ausbohrung 26 teilweise die Nabe 11 der Gehäuseschale 2 umschliesst. Das Förderrad 22, welches im Umwälzraum rotiert, befördert das Was ser von einem Saugraum 27 mittels der Flügel 29 in einen Druckraum 28.
Die gegen den Filterträger 13 gerichtete Begrenzungsfläche 30 der Flügelscheibe 25 weist radial verlaufende, schaufelförmige Rippen 31 auf, welche mit geringem Abstand von der Be grenzungsfläche 15 des Filterträgers 13 distanziert sind. Die Rippen 31 sind zudem stufenförmig gegen den Filterträger 13 abgesetzt, wobei der abgesetzte Teil 32 der Rippen 31 durch eine Scheibe 33 be grenzt wird, welche .in eine entsprechende Ausdre- hung 34 des Filterträgers 13 und von der inneren Be grenzungsfläche dieser Ausdrehung distanziert hinein ragt.
Durch die Begrenzungsfläche 30 der Flügel scheibe 25, der Begrenzungsfläche<B>15</B> des Filterträ gers 13 und der sich angenähert in radialer Fortset zung der letzteren befindlichen Scheibe 33 wird ein Unterdruckraum 35 gebildet, in welchem die Rippen 3 i rotieren.
Im Betrieb der Umwälzpumpe stellt sich nun neben dem Umwälzstrom des durchlaufenden Was sers vom Saugraum 27 her durch die Flügelzwischen räume des Förderrades 22 in den Druckraum 28 eine gesteuerte Nebenströmung in einem Nebenströmungs- kreis ein, wie das nachfolgend näher erläutert wird:
Wie die eingezeichneten Strömungspfeile zeigen, dringt vom Druckraum 28 ein Teil des geförderten Wassers durch die Kanäle zwischen den Rippen 17 des Filterträgers in die äussere Kammer 20 vor den Filter 19 und erreicht durch diesen hindurch in ge reinigtem Zustand die innere Kammer 21, wobei das Filter infolge seines Strömungswiderstandes den Druck des Wassers reduziert. Mit vermindertem Druck strömt das Wasser von der inneren Kammer 21 durch eine Anzahl Bohrungen 36 in der Trenn scheibe 18 durch diese hindurch in den Rotorraum 6a, wobei die Strömung durch den Rotor durch zwei axiale Bohrungen 37 im Rotor 6 erfolgt.
Vom Rotorraum 6a gelangt das Wasser in die Lager 9 und 10, wobei sich zwischen den zusammenwirken- den Gleitflächen ein Film bzw. Schmierfilm bildet. Das aus den Lagern ausströmende Wasser, dessen. Druck infolge des Strömungswiderstandes in den La gern nur noch sehr gering ist, gelangt in einen Raum zwischen Wellenende und Bodenfläche der Lager schale 8 und von dort durch eine axiale Ausbohrung 40 in der Welle 7 durch diese hindurch auf die an dere Seite in einen Raum zwischen dem dortigen Wellenende und der Bodenfläche der ausgebohrten Nabe 11. Von diesem Raum aus gelangt das Wasser zwischen den Gleitflächen des Lagers 12 und der Welle 7 hindurch in den Unterdruckraum 35.
Durch die Rotation des Förderrades 22 herrscht nun im Raum 35 ein Unterdruck bezüglich Druck raum 28, wobei die Druckdifferenz zwischen Raum 35 und 28, welche über dem ganzen Förderbereich des Förderrades 22 angenähert konstant bleibt, von der Form der Rippen 31, deren Höhe und deren Ab stand von der Begrenzungsfläche 15 des Filterträgers 13 abhängig ist. Durch die schaufelförmigen Rippen 31 wird das vom Lager 12 her in den Unterdruck raum 35 einfliessende Wasser zurück in den Raum 28 gefördert.
Die durch diesen Nebenströmungskreis fliessende Wassermenge ist somit von der Fördercharakteristik der schaufelförmigen Rippen 31 des Förderrades 22 und den Strömungswiderständen im Nebenströmungs- kreis abhängig. Diese Fördercharakteristik wird den Betriebsverhältnissen entsprechend angepasst.
Gleichzeitig dient der Unterdruck im Raum 35 der Verringerung des Axialschubes, welcher durch das Fördern des Wassers auf die Welle 7 ausgeübt wird, was zur Entlastung der Lager führt.
Der Unterdruck im Raum 35 bewirkt zudem, dass kein ungefiltertes Wasser durch den Spalt 38 zwischen der nabenförmigen Ausbildung 14 des Fil terträgers 13 und der Welle 7 und den Spalt 39 zwischen Filterträger 13 und Nabe 23 bzw. Trenn scheibe 33 des Förderrades 22 in den Rotorraum und damit zu den Lagern gelangen kann, da infolge der Druckdifferenz zwischen Rotorraum 6a und Un terdruckraum 35 eine dauernde Strömung vom Ro- torraum 6a durch die Spälte 38 und 39 nach dem Raum 35 herrscht.
Wird das Filter durch die Verun reinigungen im Wasser derart verstopft, dass kein Wasser mehr durch diesen hindurchfliesst, so erfolgt im Rotorraum 6a ein Druckabfall gegenüber dem Unterdruckraum 35, so dass sich die Strömung durch die Spälte 38 und 39 umkehrt und das Wasser vom Raum 35 zum Rotorraum 6a strömt, wie die strichpunktierten Strömungspfeile in der Zeichnung veranschaulichen. Es entsteht somit ein weiterer Ne benströmungskreis unter Ausschaltung des Filters, der trotz Verstopfung des Filters die Wasserzufuhr zu den Lagern sichert.
Die Strömung im ersteren Nebenströmungskreis der Umwälzpumpe wäre auch ohne die Förderwir kung der schaufelförmigen Rippen 31 auf der mo- torseitigen Begrenzungsfläche 30 des Förderrades 22 möglich. Bei dieser Ausbildung würde das Wasser ebenfalls vom Druckraum 28 durch die Kanäle des Filterträgers 13 durch Filter 9, Rotorraum 6a und die Lager in den Raum 35 gelangen, welcher dann direkt mit dem Förderraum 27 verbunden sein müsste.
Circulation pump The present invention relates to a circulation pump, in particular for central heating systems.
In known circulating pumps, a canned motor is arranged in a Mo gate space, the Ro tor of which is located on a common shaft with a conveyor wheel arranged in the circulation space. The can of the motor seals the stator space from the rotor space, which is directly connected to the circulation space. and through which part of the medium to be circulated flows through.
The secondary flow of the medium through the rotor space acts on the rotor-side shaft bearing, this bearing being lubricated by means of the medium, while the shaft bearing on the impeller side is lubricated by the medium of the main flow in the circulation space.
The disadvantage of these circulating pumps is that when water is used, for example, the impurities in the water, such as grains of sand, welding beads or casting dust, which the water flushes out of pipes, radiators and boilers, settle on the shaft bearings, so that they are due to the increased friction due to the dirt particles between tween the sliding surfaces are heavily worn and replacing the shaft and bearing in a relatively short time is necessary.
The present invention now aims to create a circulation pump in which the contamination of the bearings is avoided when they are lubricated by means of the medium to be circulated.
The present invention is characterized in that means are provided that separate the rotor space from the circulation space, that further means are provided by which the flow of the medium is controlled in a predetermined direction in a secondary flow circuit, and that filter means in this Side flow circles are arranged, which clean the medium before entering the shaft bearings.
An example embodiment of the circulating pump according to the invention is explained in more detail below with reference to the drawing, which shows a circulating pump in axial section in a schematic representation: The housing of the circulating pump consists of housing parts 1 and 2, which are connected to each other by screws 3. Set between the connection of the two housing parts is a log device ring 3a, which prevents the escape of water which flows through the interior of the housing.
In the housing part 1, a canned motor with a stator 4, a can 5 and a rotor 6, which is located on a shaft 7, is arranged. The can seals the rotor space 6a through which the water flows from the stator space 4a. To support the shaft 7, a bearing shell 8 with a radial bearing 9 and a thrust bearing 10 is arranged on the housing part 1 and a radial bearing 12 is arranged in an inwardly directed hub 11 on the housing part 2.
A filter carrier 13 is arranged between the housing shells 1 and 2, which protrudes with its hub-shaped formation 14 through which the shaft 7 passes into the rotor space enclosed by the can 5.
The filter support 13 closes the circulation space formed by the housing shell 2 from the rotor space, the front, disk-shaped boundary surface 15 of the filter support 13 facing the circulation space having a smooth surface and the surface 16 of the filter support 13 facing the housing shell 1 extending radially has fende ribs 17.
Arranged close to the end of the filter carrier 13 on the motor side is a separating disk 18, which is supported with its inner diameter on the hub-shaped formation 14 and with its outer diameter rests on the can 5 in a liquid-tight manner.
Separating disk 18, the outer circumferential surface of the hub-shaped formation 14 of the filter carrier 13 and the can 5 delimit a chamber located between the motor space and the circulation space, which is separated into an outer chamber 20 and an inner chamber by a tubular, inorganic element 19, which serves as a filter 21 is divided.
Of course, the separating disk 18 could be designed as a filter, the tubular filter 19 being eliminated. The aim is simply as large a filter area as possible.
With the shaft 7, a conveyor wheel 22 is firmly verbun, the hub 23 of which protrudes into a bore 24 of the Fil carrier 13 and the wing plate 25 with a bore 26 partially encloses the hub 11 of the housing shell 2. The feed wheel 22, which rotates in the circulation space, conveys the water from a suction space 27 by means of the blades 29 into a pressure space 28.
The directed against the filter support 13 boundary surface 30 of the wing disk 25 has radially extending, shovel-shaped ribs 31 which are distanced at a small distance from the boundary surface 15 of the filter support 13 Be. The ribs 31 are also stepped off from the filter support 13, the stepped part 32 of the ribs 31 being bordered by a disc 33 which is spaced into a corresponding recess 34 of the filter support 13 and from the inner boundary surface of this recess protrudes.
By the boundary surface 30 of the wing disk 25, the boundary surface <B> 15 </B> of the Filterträ gers 13 and the approximately radial continuation of the latter located disc 33, a vacuum space 35 is formed in which the ribs 3 i rotate.
When the circulating pump is in operation, in addition to the circulating flow of the water flowing through, from the suction chamber 27 through the spaces between the blades of the feed wheel 22 into the pressure chamber 28, a controlled secondary flow is established in a secondary flow circuit, as will be explained in more detail below:
As the flow arrows shown, some of the pumped water penetrates from the pressure chamber 28 through the channels between the ribs 17 of the filter support into the outer chamber 20 in front of the filter 19 and reaches through this in a cleaned state the inner chamber 21, the filter due to its flow resistance, the pressure of the water is reduced. At reduced pressure, the water flows from the inner chamber 21 through a number of bores 36 in the separating disk 18 through the latter into the rotor space 6 a, the flow through the rotor taking place through two axial bores 37 in the rotor 6.
The water reaches the bearings 9 and 10 from the rotor space 6a, a film or lubricating film forming between the interacting sliding surfaces. The water flowing out of the camps, its. Pressure due to the flow resistance in the La like is only very low, gets into a space between the shaft end and the bottom surface of the bearing shell 8 and from there through an axial bore 40 in the shaft 7 through this on the other side in a space between the shaft end there and the bottom surface of the drilled-out hub 11. From this space, the water passes between the sliding surfaces of the bearing 12 and the shaft 7 into the negative pressure space 35.
As a result of the rotation of the feed wheel 22, there is now a negative pressure in space 35 with respect to pressure space 28, the pressure difference between space 35 and 28, which remains approximately constant over the entire delivery area of the feed wheel 22, depends on the shape of the ribs 31, their height and their height From stood on the boundary surface 15 of the filter support 13 is dependent. Through the shovel-shaped ribs 31, the water flowing into the negative pressure chamber 35 from the bearing 12 is conveyed back into the chamber 28.
The amount of water flowing through this secondary flow circuit is therefore dependent on the conveying characteristics of the paddle-shaped ribs 31 of the conveyor wheel 22 and the flow resistances in the secondary flow circuit. These delivery characteristics are adapted to the operating conditions.
At the same time, the negative pressure in the space 35 serves to reduce the axial thrust which is exerted on the shaft 7 by the conveyance of the water, which leads to the relief of the bearings.
The negative pressure in space 35 also ensures that no unfiltered water through the gap 38 between the hub-shaped formation 14 of the filter carrier 13 and the shaft 7 and the gap 39 between the filter carrier 13 and hub 23 or separating disk 33 of the feed wheel 22 into the rotor space and thus can get to the bearings, since due to the pressure difference between rotor space 6a and vacuum space 35, there is a constant flow from rotor space 6a through gaps 38 and 39 to space 35.
If the filter is clogged by the impurities in the water in such a way that no more water flows through it, a pressure drop occurs in the rotor space 6a compared to the vacuum space 35, so that the flow through the gaps 38 and 39 is reversed and the water from space 35 flows to the rotor space 6a, as the dash-dotted flow arrows in the drawing illustrate. This creates a further Ne benströmungskreis with switching off the filter, which ensures the water supply to the camps despite the clogging of the filter.
The flow in the first secondary flow circuit of the circulating pump would also be possible without the conveying action of the blade-shaped ribs 31 on the motor-side boundary surface 30 of the conveying wheel 22. With this design, the water would also get from the pressure chamber 28 through the channels of the filter carrier 13 through the filter 9, rotor chamber 6a and the bearings into chamber 35, which would then have to be connected directly to the conveying chamber 27.