DE10115989A1 - Radial-Strömungsmaschine, insbesondere Umwälzpumpe - Google Patents

Abstract

Die Erfindung beschreibt eine Radial-Strömungsmaschine (1), insbesondere Umwälzpumpe (2) mit einem Pumpengehäuse (6), das einen Saug- und einen Druckkanal (19, 12) ausbildet und mit einem mit dem Pumpengehäuse (6) verbundenen Motorgehäuse (25) eines Antriebsmotors (4), insbesondere Elektro-Naßläufermotor (5), mit im Motorgehäuse (25) angeordnetem Stator (26) und einer Lageranordnung (27, 28) für eine mit einem Rotor (30) versehenen Motorwelle (10). Auf dieser ist auf einem in das Pumpengehäuse (6) ragenden Wellenfortsatz ein Radial-Pumpenlaufrad (8) drehfest angeordnet. Die Motorwelle (10) ist in der Lageranordnung (27, 28) in axialer Richtung verstellbar gelagert. Das Radial-Pumpenlaufrad (8) bildet ein Sperrorgan (55) einer Sperrvorrichtung (54) für eine zwischen dem Saugkanal (19) und dem Druckkanal (12) angeordnete Durchströmöffnung (23).

Description

Die Erfindung betrifft eine Radial-Strömungsmaschine, insbesondere Umwälzpumpe, wie im Oberbegriff des Anspruches 1 beschrieben.

Derartige Radial-Strömungsmaschinen sind als sogenannte Umwälzpumpen bekannt und in vielfachen Einsatz in Installationen für Heizungs- oder Kühlkreisläufen für das Umwälzen eines Mediums wobei sie zur Regelung der Umwälzung des Mediums und zur Abgabe einer Wärme- bzw. Kühlleistung fallweise in Betrieb oder außer Betrieb gesetzt werden. Nachteilig ist dabei, daß im Falle der Außerbetriebsetzung ein durch thermische oder Druckwirkung ver­ ursachtes Durchströmen der Radial-Strömungsmaschine möglich ist und damit vielfach zu­ sätzliche Regelorgane wie elektrisch betätigte Sperrventile oder Rückschlagventile im Kreis­ lauf für das Medium erforderlich werden, um die mit der Außerbetriebsetzung angestrebten Betriebszustände zu erreichen. Dieser zusätzliche Aufwand für elektrisch betätigte Sperrven­ tile etc. ist sowohl vom Installationsaufwand als auch vom Aufwand der Steuerung beacht­ lich. Rückschlagventile erfordern einen sehr genauen hydraulischen Abgleich der Anlage durch Verminderung des Durchflusses. Um einen Mindestdurchfluß zu erreichen, werden herkömmliche Umwälzpumpen meist mit der höchsten Leistungsstufe betrieben. Dieser Be­ triebszustand führt z. B. bei Wärmetauschern durch die verminderte Regelbarkeit des Medi­ umstroms zu einer Leistungsminderung und führt weiters zu einer Verminderung der Stand­ zeit einer derartigen Umwälzpumpe.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Radial-Strömungsmaschine zu schaffen, bei der gleichzeitig mit der Außerbetriebsetzung eine zuverlässige Sperrwirkung zur Verhinderung der Durchströmung erreicht wird.

Diese Aufgabe der Erfindung wird durch die im Kennzeichenteil des Anspruches 1 wiederge­ gebenen Merkmale erreicht. Der überraschende Vorteil dabei ist, daß der Rotor zwei in axia­ ler Richtung voneinander distanzierte und zwischen diesen verstellbare Stellungen für den Betriebszustand und den Stillstand aufweist und mit einer derartigen Verstellung zumindest eine Durchströmöffnung zwischen einem Saugkanal und dem Druckkanal für das strömende Medium geöffnet bzw. in Abhängigkeit vom Betriebszustand der Anlage gesperrt wird. Damit ergeben sich aber auch die Vorteile einer einfachen Regelung der Betriebszustände, ein ver­ kürztes Regelverhalten der hydraulischen Anlagen wie auch eine jeweils angepaßte und damit insgesamt kürzere Laufzeit und eine auf den Anwendungsfall exakt abstimmbare Regelung des Mediumstroms und eine Differenzierung des Mediumstroms für unterschiedliche Kühl- und/oder Wärmekreisläufe in einer derartigen Anlage.

Möglich ist dabei eine Ausbildung nach Anspruch 2, weil dadurch eine betriebssichere und keine weiteren Maschinenelemente erfordernde Sperrvorrichtung erreicht wird.

Möglich sind dabei vorteilhafte Ausgestaltungen, wie in den Ansprüchen 3 bis 5 beschrieben, wodurch ein sicheres Absperren der Strömungsverbindung erreicht wird und auch eine hohe Anzahl von Schaltvorgängen die Verläßlichkeit der Vorrichtung nicht beeinträchtigen.

Vorteilhaft sind auch Ausbildungen nach den Ansprüchen 6 und 7, weil dadurch die Fertigung vereinfacht und für hohe Stückzahlen einer Serienproduktion ausgelegt ist.

Es sind aber auch Ausbildungen nach den Ansprüchen 8 bis 10 vorteilhaft, weil dadurch ge­ gebenenfalls standardgemäße Pumpengehäuse durch einen zusätzlichen Produktionsvorgang mit einer Sperrvorrichtung bestückt werden können, wobei die dazu erforderlichen Einsatz­ elemente kostengünstig gefertigt werden können.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen beschreiben die Ansprüche 11 bis 14, weil dadurch eine bedarfsgerechte Kühlung des Antriebsmotors erreicht wird und gleichzeitig Störungen an der Sperrvorrichtung im gesperrten Zustand durch verschiedene Druckniveaus zwischen der Saug- und Druckseite verhindert werden.

Gemäß vorteilhafter Weiterbildungen, wie in den Ansprüchen 15 und 16 beschrieben, wird eine zusätzliche Verstellmechanik und/oder werden zusätzliche Steuerelemente eingespart und damit eine wirtschaftliche Ausgestaltung der Radial-Strömungsmaschine erreicht.

Möglich ist weiters eine Ausbildung nach Anspruch 17, weil dadurch der Wirkungsgrad einer mit einer derartigen Sperrvorrichtung versehenen Radial-Strömungsmaschine nicht beein­ trächtigt wird.

Es ist auch eine Ausbildung nach Anspruch 18 vorteilhaft, wodurch die durch die Feder­ anordnung aufzubringende Verstellkraft für den Läufer auch bei auftretenden Druckunter­ schieden und Druckschwankungen aufgrund unterschiedlicher Betriebszustände gering ge­ halten werden kann und die Federanordnung nur eine Steuerfunktion für die grundsätzliche hydraulische Funktion zu übernehmen hat.

Schließlich sind aber auch Ausbildungen, wie in den Ansprüchen 19 und 20 beschrieben, von Vorteil, da dadurch ein rascher Druckaufbau zur Beaufschlagung der hydraulischen Wirkflä­ che des Rotors erreicht wird.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der in den Figuren gezeigten Ausführungsbeispiele näher erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Radial-Strömungsmaschine im Betriebszustand in An­ sicht, geschnitten;

Fig. 2 die erfindungsgemäße Radial-Strömungsmaschine bei Stillstand in Ansicht, ge­ schnitten;

Fig. 3 eine Detailansicht der Sperrvorrichtung der erfindungsgemäßen Radial-Strö­ mungsmaschine in Ansicht, geschnitten;

Fig. 4 eine Detailansicht der Motorwelle mit einer Ventilanordnung, geschnitten;

Fig. 5 eine andere Ausbildung der erfindungsgemäßen Radial-Strömungsmaschine in Ansicht, geschnitten;

Fig. 6 eine Detailansicht der Motorwelle im Endbereich mit Überströmkanälen.

Einführend sei festgehalten, daß in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen wer­ den, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf glei­ che Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen wer­ den können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z. B. oben, un­ ten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unter­ schiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige, erfinderische oder erfindungsge­ mäße Lösungen darstellen.

In den Fig. 1 bis 3 ist eine Radial-Strömungsmaschine 1, z. B. eine Umwälzpumpe 2, darge­ stellt, wobei in der Fig. 1 diese im Betriebszustand und in der Fig. 2 bei Stillstand gezeigt ist und Fig. 3 einen Detailausschnitt aus Fig. 1 in vergrößerter Darstellung wiedergibt.

Die Umwälzpumpe 2 besteht aus einer Pumpeneinheit 3 und einem mit dieser zu einer Be­ triebseinheit gekuppelten Antriebsmotor 4, z. B. einem Elektro-Naßläufermotor 5. Die Pum­ peneinheit 3 wird gebildet durch ein Pumpengehäuse 6, bevorzugt in gegossener Metallaus­ führung, z. B. Grauguß, Rotguß ete., welches einen Ringraum 7 für ein Radial-Pumpenlaufrad 8 ausbildet, der in radialer Richtung zu einer Mittelachse 9 einer Antriebswelle 10 des An­ triebsmotors 4, die mit einem Fortsatz 11 in das Pumpengehäuse 6 ragt und auf der das Lauf­ rad 8 drehfest befestigt ist. Der das Radial-Pumpenlaufrad 8 umfassende Ringraum 7 eines sich in etwa in tangentialer Richtung anschließenden Druckkanals 12 bildet in einem Endbe­ reich 13 einen rohrförmigen Anschlußbereich 14 des Pumpengehäuses 6 aus. Dieser An­ schlußbereich 14 ist z. B. flanschartig ausgebildet und ist beispielsweise mit einem Außenge­ winde 15 und mit einer Dichtfläche 16 für den Anschluß einer Rohrleitung 17 versehen.

Die Zuleitung eines Strömungsmediums - gemäß Pfeil 18 - zum Radial-Pumpenlaufrad 8 erfolgt über einen Saugkanal 19, der durch das Pumpengehäuse 6 ausgebildet wird und das Strömungsmedium - gemäß Pfeil 18 - aus einer in etwa radialer Richtung verlaufend in eine in bezug auf das Radial-Pumpenlaufrad 8 axialer Richtung umlenkt und diesen durch eine zur Mittelachse 9 konzentrisch verlaufenden Ausströmquerschnitt 20 zuströmt. Der durch das Pumpengehäuse 6 ausgebildete Saugkanal 19 ist ebenfalls in einem in etwa radial abführen­ den Endbereich 21 flanschartig zum Anschluß einer Rohrleitung 22, wie bereits für den Druckkanal 12 beschrieben, ausgebildet.

Das Radial-Pumpenlaufrad 8 ist ein von innen nach außen durchströmtes zweiwandiges Flü­ gelzellenlaufrad, das bei Drehbewegung infolge der Zentrifugalkräfte einen Druck im Strö­ mungsmedium aufbaut. Umfangsseitig bildet das Radial-Pumpenlaufrad 8 eine den Saugkanal 19 mit dem Druckkanal 12 verbindende Durchströmöffnung 23 aus, die sich aus einer Anzahl von Flügelzellen 24 gleichmäßig über den Umfang verteilt ausbildet.

Der im Pumpengehäuse 6 bevorzugt angeflanschte Antriebsmotor 4 wird durch ein Motorge­ häuse 25 gebildet, in dem ein Stator 26 angeordnet ist und das in Lageranordnungen 27, 28, z. B. Gleitlagern 29, einen aus der Antriebswelle 10 mit einem mit dieser drehfest verbunde­ nen Rotor 30 ausbildenden Läufer 31 drehbeweglich und in axialer Richtung um einen maxi­ malen Verstellweg 32 verstellbar gelagert ist, wobei der Verstellweg 32 durch einen in Achs­ richtung gemessenen Abstand 33 zwischen einer dem Pumpengehäuse 6 zugewandten Stirn­ fläche 34 des Rotors 30 und einer dieser zugewandten Anlauffläche 35 einer das pumpenseiti­ ge Gleitlager 29 im Motorgehäuse 25 aufnehmenden Lagerschildplatte 36 gebildet wird. Die axiale Verstellung des Läufers 31 erfolgt in Abhängigkeit des sich im Betriebszustand auf­ bauenden Magnetfeldes zwischen dem Stator 26 und dem Rotor 30, wobei der Läufer 31 bei Auftreten des Magnetfeldes entgegen der Steuerwirkung einer Federanordnung 37 aus seiner Anschlagstellung im Ruhezustand, bei der die Stirnfläche 34 an der Anlauffläche 35 anliegt - also die Stellung zwischen Rotor 30 und Stator 26, wie dies der Fig. 2 besser zu entnehmen ist -, seitlich divergierende Lagen einnimmt. Die Federanordnung 37 wird z. B. durch eine die An­ triebswelle 10 in einer Ausnehmung 38 des Rotors 30 umgebenden Spiraldruckfeder 39 ge­ bildet, die sich gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von reibungsreduzierenden Anlauf­ scheibenpaketen 40 am Rotor 30 und am vom Pumpengehäuse 6 in entgegengesetzter Rich­ tung angeordneten Gleitlager 29 abstützt.

Dies versetzt, wie nun einem Vergleich der Fig. 1 und 2 zu entnehmen ist, den Läufer 31 in eine Betriebsstellung, sobald der Stator 26 elektrisch beaufschlagt ist, da in diesem Fall der Läufer 31 durch das Magnetfeld in eine übereinstimmende Lage mit dem Stator 26 entgegen der Wirkung der Spiraldruckfeder 39 verstellt wird. Sobald das Magnetfeld durch Außerbe­ triebsetzung der Zuführung der elektrischen Energie wegfällt, kommt es infolge der Steuer­ wirkung der Spiraldruckfeder 39 zu einer Verstellung des Läufers 30 in Richtung des Pum­ pengehäuses 6 um den maximalen Verstellweg 32. In dieser Position kommt es weiters zu einem dichtenden Abschluß zwischen der Stirnfläche 34, des Rotors 30 und einer die Anlauf­ fläche 35 ringförmig umfassenden Dichtungsanordnung 41. Diese Dichtungsanordnung 41 besteht aus einem elastisch verformbaren Material, z. B. O-Ring, Lippenring etc., der die An­ lauffläche 35 in Richtung der Stirnfläche 34 des Rotors 30 im unbelasteten Zustand überragt.

Diese Verstellung des Läufers 31 um den maximalen Verstellweg 32 bewirkt weiters die axiale Verstellung des Radial-Pumpenlaufrades 8, welches auf dem in das Pumpengehäuse 6 ragenden Fortsatz 11 der Antriebswelle 10 befestigt ist.

Wie nun besser der Fig. 3 zu entnehmen, ist im Pumpengehäuse 6 koaxial zu dem dem Radi­ al-Pumpenlaufrad (8) zugewandten Ausströmquerschnitt 20 des Saugkanals 19 ein in Rich­ tung des Radial-Pumpenlaufrades 8 vorragender ringförmiger Vorsprung 42 angeordnet, der eine zylindrisch ausgebildete Innenaufnahme 43 für das Radial-Pumpenlaufrad 8 ausbildet, mit einem Innendurchmesser 44 geringfügig größer als ein Durchmesser 45 des Radial-Pum­ penlaufrades 8 im Bereich der Flügelzellen 24. Begrenzt werden die Flügelzellen 24 auf ihrer dem Antriebsmotor 4 zugewandten Seite von einer Wandscheibe 46 des Radial-Pumpen­ laufrades 8, die den Durchmesser 45 überragt, wodurch ein Außendurchmesser 47 größer ist, als der Innendurchmesser 44 der Innenaufnahme 43. Eine Tiefe 48 der Innenaufnahme 43 ist geringfügig größer als eine lichte Weite 49 der Flügelzellen 24 einschließlich einer Dicke 50 einer weiteren, die Flügelzellen 24 in Richtung des Saugkanals 19 begrenzenden Seitenwand 51 des Radial-Pumpenlaufrades 8.

Der Vorsprung 42 weist der Wandscheibe 46 zugewandt eine ringförmig umlaufende Dicht­ fläche 52 auf, die mit einer Seitenfläche 53 der Wandscheibe 46 eine Sperrvorrichtung 54 der Durchströmöffnung 23 für das strömende Medium ausbildet, sobald die Radial-Strömungs­ maschine 1 außer Betrieb gesetzt, d. h. in den Ruhezustand versetzt wird, d. h. das Magnetfeld unterbrochen ist und der Läufer 31 in die in Fig. 2 dargestellte Lage infolge der Steuerkraft der Federanordnung 37 verstellt worden ist. In diesem dargestellten Ausführungsbeispiel bil­ det somit das Radial-Pumpenlaufrad 8 mit der Wandscheibe 46 ein Sperrorgan 55 der Sperr­ vorrichtung 54 für die Durchströmöffnung 23 aus, womit in der in Fig. 2 dargestellten Ruhe­ stellung des Läufers 31 die Strömungsverbindung zwischen dem Saugkanal 19 und dem Druckkanal 12 unterbrochen ist.

Damit wird ein unbeabsichtigtes Weiterströmen des Mediums durch Einflüsse, z. B. durch Thermozirkulation oder Druckdifferenz in einem hydraulischen Kreislauf, der mehrere unter­ schiedliche Systeme, wie z. B. Heiz-, Solar, Kühlsystem etc. umfaßt, und damit auch in der Gesamtinstallation mehrere Umwälzpumpen 2 angeordnet sind, die unterschiedliche Betriebs­ zustände haben können, wirksam unterbunden.

Z. B. können nachfolgende Betriebszustände während des Stillstandes der Radial-Strömungs­ maschine 1, d. h. bei geschlossener Sperrvorrichtung 54, eintreten:

• a) Im Saugkanal 19 entsteht durch Einfluß der Gesamtanlage, z. B. durch weitere Umwälz­ pumpen 2 ein Überdruck, der ein Öffnen der Sperrvorrichtung 54 entgegen der Wirkung der Federanordnung 37 bewirken könnte. Dabei erfolgt ein Druckausgleich über einen in der Motorwelle 10 angeordneten Verbindungskanal 56 sowie über Strömungsventile 57 in Durchlaßrichtung (wie dies in Fig. 4 beschrieben ist). Durch diesen Druckausgleich ent­ steht nun die Schließkraft auf einer zum Sperrorgan 55 entgegengesetzt wirkenden Stirn­ fläche des Rotors 30, an der der Mediumdruck infolge der Dichtanordnung 41 zur Wirkung kommt, der eine kleinere Gegenkraft durch den auf die effektive Fläche des Radial-Pum­ penlaufrades 8 entgegenwirkt und sich damit eine resultierende Kraft in Richtung des Sper­ rens der Durchströmöffnung 23 einstellt.
• b) Ein im Saugkanal 19 anstehender auf die effektive Wirkfläche des Spiral-Pumpenlaufrades 8 wirkender Unterdruck bewirkt eine Verstärkung der Schließkraft. Eine Auswirkung auf die Schließkraft durch den Verbindungskanal 56 ist infolge der noch nachfolgend im Detail beschriebenen Wirkung der Strömungsventile 57 nicht gegeben.
• c) Ein im Druckkanal 12 anstehender Druck beaufschlagt das Sperrorgan 55 in Sperrichtung durch die hydraulisch aktive Fläche, d. h. die Fläche der Wandscheibe 46 abzüglich Stirn­ fläche der Motorwelle 10.

Im Zustand des Betriebes der Radial-Strömungsmaschine 1 stellt sich ein Kühlkreislauf eines Mediumstromes ein, der von der Druckseite, also dem Druckkanal 12 bzw. Ringraum 7 den Rotor umströmt und durch den in der Antriebswelle 10 zentrisch über deren gesamte Länge verlaufend angeordneten Verbindungskanal 56 der Saugseite zugeführt wird. Dieser Kreislauf wird durch die Druckdifferenz zwischen Druckseite und Saugseite in Gang gesetzt und be­ wirkt eine Kühlung bzw. gleichmäßige Temperierung des Antriebsmotors 4.

In der erfindungsgemäßen Ausbildung der Radial-Strömungsmaschine 1 sind, wie nun besser der Fig. 4 zu entnehmen, in dem vom Pumpengehäuse 6 abgewandten Endbereich der An­ triebswelle 10 ausgehend vom Verbindungskanal 56 die in radialer Richtung wirkenden Strömungsventile 57, im gezeigten Ausführungsbeispiel in Form von Rückschlagventilen 58 vorgesehen, die den Verbindungskanal 56 mit einem die Antriebswelle umgebenden Ring­ raum 59 über von dem Verbindungskanal 56 in radialer Richtung führende, durch Bohrungen 60 gebildete Ventilkammern 61 und von diesen ausgehenden, in etwa parallel zum Verbin­ dungskanal 56 verlaufende Bohrungen 62 strömungsverbunden. Diese Strömungsventile 57 weisen federbelastete, kugelförmige Sperrelemente 63 auf, die bei der Drehbewegung der Antriebswelle 10 durch die auf die Sperrelemente 63 einwirkende Fliehkraft entgegen der Federkraft einer Federanordnung 64 die Strömungsverbindung aus der Umgebung der An­ triebswelle 10 in Richtung des die Antriebswelle 10 in Längsrichtung querenden Verbin­ dungskanals 56 und damit zur Saugseite der Umwälzpumpe 2 freigeben. Nach dem Stillsetzen der Umwälzpumpe 2 stellt sich infolge der Federkraft der Federanordnung 37 ein Schließen der Strömungsverbindung und damit eine Unterbrechung des Kühlkreislaufes ein. Tritt im Saugkanal 19 (siehe Fig. 1 bis 3) ein Unterdruck auf, bleiben die Rückschlagventile 58 ge­ sperrt und ist somit eine Druckbeaufschlagung auf die Stirnfläche des Rotors 30 nicht wirk­ sam. Mit der effektiven Fläche des Radial-Pumpenlaufrades 8 und dem Unterdruck im Saug­ kanal 19 ergibt sich eine resultierende Kraft in Schließrichtung des Absperrorgans 55.

Selbstverständlich sind anstelle der dargestellten und fliehkraftabhängigen Strömungsventile 57 andere, z. B. als Klappenventile etc. ausgebildete Ventilausbildungen denkbar.

Ein weiterer Vorteil dieser Strömungsventile 57 besteht in der Wirkung einer gleichzeitigen Entlüftung des Rotorraumes, die bei Inbetriebnahme der Radial-Strömungsmaschine 1 durch die anstehende Saugwirkung über den Verbindungskanal 56 und das fliehkraftbedingte Öff­ nen der Strömungsventile 57 erfolgt.

In der Fig. 5 ist eine andere Ausbildung des Pumpengehäuses 6 der erfindungsgemäßen Radi­ al-Strömungsmaschine 1 mit der Sperrvorrichtung 54 zwischen dem Saugkanal 19 und dem Druckkanal 12 gezeigt. Bei dieser Ausbildung ist im Pumpengehäuse 6 dem Radial-Pumpen­ laufrad 8 zugeordnet ein ringförmiges Einsatzelement 65 in einer zur Mittelachse 9 verlaufen­ den Aufnahme 66, insbesondere über einen Preßsitz, eingesetzt. Das Einsatzelement 65 ragt im Pumpengehäuse 6, insbesondere im Ringraum 7, in Richtung des Radial-Pumpenlaufrades 8 vor und bildet auf diese Weise in technisch äquivalenter Ausbildung den bereits in den vor­ hergehenden Figuren beschriebenen Vorsprung 42, mit der Innenaufnahme 43 für das mit der Antriebswelle 10 und dem Rotor 30 - gemäß einem Doppelpfeil 67 - verstellbare Radial- Pumpenlaufrad 8.

In der gezeigten Stellung, die dem Betriebszustand entspricht und bei der die Strömungsver­ bindung zwischen dem Saugkanal 19 und dem Druckkanal 12 aufrecht ist, befindet sich das Radial-Pumpenlaufrad 8 außerhalb des Bereiches der Innenaufnahme 43 des Einsatzelementes 65. Im Ruhezustand, wenn also der Antriebsmotor 4 nicht mit Energie beaufschlagt ist, kommt es nach Wegfall des Magnetfeldes infolge der Federanordnung 37 zu der bereits in der Fig. 2 beschriebenen Sperrstellung, bei der die als Sperrorgan 55 wirkende Wandscheibe 46 des Radial-Pumpenlaufrades 8 an der ringförmig umlaufenden und in einer zur Mittelachse 9 senkrechten Ebene angeordneten Dichtfläche 52 des Einsatzelementes 65 dichtend anliegt, womit die Strömungsverbindung unterbrochen ist.

Das Einsatzelement 65 kann selbstverständlich in verschiedensten Ausführungen gefertigt sein, wie z. B. als Drehteil, Blechformteil etc. und ermöglicht ein standardgemäßes Pumpen­ gehäuse 6, welches z. B. im Gießverfahren aus Grauguß, Rotguß etc. gefertigt wird, durch einen nachträglichen Produktionsvorgang und Einsetzen des Einsatzelementes 65 z. B. Ein­ pressen, Löten, Kleben etc. erfindungsgemäß mit der Sperrvorrichtung 54 zu versehen.

Anhand der Fig. 5 soll nochmals darauf hingewiesen werden, daß die von der Federanordnung 37 aufzubringende Verstellkraft für den Läufer 31 eine Steuerkraft darstellt, da sich die effek­ tive Schließkraft für das Sperrorgan 55 aufgrund der hydraulischen Druckverhältnisse und der vom Druck beaufschlagten wirksamen und effektiven Flächen, z. B. Rotorstirnfläche 68, und der sich entsprechend einem inneren Durchmesser 69 des Radial-Pumpenlaufrades 8 ergeben­ den Gegendruckfläche. Wesentlich dabei ist, daß eine sich aufgrund eines mittleren Durch­ messers 70 der Dichtanordnung 41 ergebende Fläche größer ist als die sich aufgrund des inne­ ren Durchmessers 69 ergebende effektive Fläche des Radial-Pumpenlaufrades 8.

Wie nun weiters der Fig. 6 und teilweise zur Erläuterung der Fig. 4 zu entnehmen, sind in der Oberfläche der Motorwelle 10 im Bereich der Lageranordnung 27 zumindest zwei am Um­ fang gegenüberliegende nutförmige Vertiefungen als Überströmkanäle 71 vorgesehen. Diese Überströmkanäle 71 bilden eine Strömungsverbindung für das Medium zwischen dem Ring­ raum 59 und Rotorraum und bewirken auch einen raschen Druckaufbau zur Bildung der Schließkraft für den Betriebszustand "Stillsetzen der Umwälzpumpe 2".

Wird die Umwälzpumpe 2 in Betrieb genommen, kommt es zu der bereits beschriebenen Ver­ stellung der Motorwelle 10 in Richtung eines Pfeiles 72 in die in strichlierten Linien gezeigte Stellung der Motorwelle 10. Bei der Ausbildung der Überströmkanäle 71 ist zu beachten, daß ein Überstand 73 um den die Überströmkanäle 71 das Gleitlager 29 in Richtung des Rotors 30 überragen geringfügig kleiner ist als der vorgesehene Verstellweg 32, damit es in dieser Stel­ lung zu einer Unterbrechung der unmittelbaren Strömungsverbindung kommt.

Die Überströmkanäle 71 sind bevorzugt spiralförmig oder in bezug auf die Mittelachse 9 der Motorwelle 10 winkelig verlaufend zwischen den Bereichen der die Ventilkammern 61 aus­ bildenden Bohrungen 60 angeordnet und von der Stirnfläche der Motorwelle 10 in deren Längsrichtung in der Drehrichtung der Antriebswelle 10 entgegengesetzten Richtung winkelig ausgeführt, um einen Gleitfilm im Gleitlager 29 sicher zu stellen. Zweckmäßig ist weiters, wenn eine Querschnittsfläche der Überströmkanäle 71 in Summe etwa einer Querschnittsflä­ che des Verbindungskanals 56 entspricht.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, daß zum besseren Verständnis der Radial-Strömungsmaschine 1 diese bzw. deren Bestandteile teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.

Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Be­ schreibung entnommen werden.

Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1, 2, 3; 4; 5; 6 gezeigten Ausführungen den Ge­ genstand von eigenständigen, erfindungsgemäßen Lösungen bilden. Die diesbezüglichen, er­ findungsgemäßen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.

Bezugszeichenaufstellung

1

Radial-Strömungsmaschine

2

Umwälzpumpe

3

Pumpeneinheit

4

Antriebsmotor

5

Elektro-Naßläufermotor

6

Pumpengehäuse

7

Ringraum

8

Radial-Pumpenlaufrad

9

Mittelachse

10

Motorwelle

11

Fortsatz

12

Druckkanal

13

Endbereich

14

Anschlußbereich

15

Außengewinde

16

Dichtfläche

17

Rohrleitung

18

Pfeil

19

Saugkanal

20

Ausströmquerschnitt

21

Endbereich

22

Rohrleitung

23

Durchströmöffnung

24

Flügelzelle

25

Motorgehäuse

26

Stator

27

Lageranordnung

28

Lageranordnung

29

Gleitlager

30

Rotor

31

Läufer

32

Verstellweg

33

Abstand

34

Stirnfläche

35

Anlauffläche

36

Lagerschildplatte

37

Federanordnung

38

Ausnehmung

39

Spiraldruckfeder

40

Anlaufscheibenpaket

41

Dichtanordnung

42

Vorsprung

43

Innenaufnahme

44

Innendurchmesser

45

Durchmesser

46

Wandscheibe

47

Außendurchmesser

48

Tiefe

49

Weite

50

Dicke

51

Seitenwand

52

Dichtfläche

53

Seitenfläche

54

Sperrvorrichtung

55

Sperrorgan

56

Verbindungskanal

57

Strömungsventil

58

Rückschlagventil

59

Ringraum

60

Bohrung

61

Ventilkammer

62

Bohrung

63

Sperrelement

64

Federanordnung

65

Einsatzelement

66

Aufnahme

67

Doppelpfeil

68

Rotorstirnfläche

69

Durchmesser

70

Durchmesser

71

Überströmkanal

72

Pfeil

73

Überstand

Claims (20)

1. Radial-Strömungsmaschine, insbesondere Radialpumpe, mit einem Pumpengehäuse, das einen Ansaug- und einen Druckkanal ausbildet und mit einem mit dem Pumpengehäuse verbundenen Motorgehäuse eines Antriebsmotors, insbesondere ein Elektro-Naßläufermotor, mit im Motorgehäuse angeordnetem Stator und einer Lageranordnung für eine mit einem Rotor versehene Motorwelle, auf der auf einem in das Pumpengehäuse ragenden Wellenfort­ satz ein Radial-Pumpenlaufrad drehfest angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Mo­ torwelle (10) in der Lageranordnung (27, 28) in axialer Richtung verstellbar gelagert ist und ein Sperrorgan (55) einer Sperrvorrichtung (54) für zumindest eine den Saugkanal (19) mit dem Druckkanal (12) verbindende Durchströmöffnung (23) aufweist.

2. Radial-Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrorgan (55) durch das Radial-Pumpenlaufrad (8) gebildet ist.

3. Radial-Strömungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Sperrorgan (55) durch eine zu einer Mittelachse (9) der Motorwelle (10) in einer senk­ rechten Ebene verlaufend angeordnete Wandscheibe (46) des Radial-Pumpenlaufrades (8) gebildet ist.

4. Radial-Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandscheibe (46) einen Durchmesser (45) des Radial- Pumpenlaufrades (8) kreisringförmig überragt.

5. Radial-Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß eine kreisringförmige Seitenfläche (53) der Wandscheibe (46) als Dichtfläche (52) ausgebildet ist.

6. Radial-Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpengehäuse (6) mit einem der Dichtfläche (52) des Sperrorganes (55) gegenüberliegenden, den Strömungskanal (23) umfassenden ringförmigen Vorsprung (42) versehen ist.

7. Radial-Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorsprung (42) einstückig am Pumpengehäuse (6) an­ geformt ist und eine ringförmige, dem Sperrorgan (55) gegenüberliegende Dichtfläche (52) ausbildet.

8. Radial-Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der den Strömungskanal (23) umfassende Vorsprung (42) durch ein in einer zur Mittelachse (9) koaxial verlaufenden. Aufnahme (66) über bevorzugt einen Preßsitz gehaltenes ringförmiges Einsatzelement (65) gebildet ist.

9. Radial-Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzelement (65) durch einen Drehteil gebildet ist.

10. Radial-Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Einsatzelement (65) durch einen Blechformteil gebildet ist.

11. Radial-Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (10) in Längsrichtung querend ein zentrisch verlaufender Verbindungskanal (56) angeordnet ist.

12. Radial-Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbindungskanal (56) in einem vom Radial-Pumpen­ laufrad (8) entgegengesetzten Endbereich mit zumindest zwei in der Motorwelle (10) radial verlaufende, durch Bohrungen (60) gebildete Ventilkammern (61) strömungsverbunden ist.

13. Radial-Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Ventilkammern (61) über parallel zum Verbindungska­ nal (56) verlaufende Bohrungen (62) mit einem die Motorwelle (10) umgebenden Ringraum (59) strömungsverbunden ist.

14. Radial-Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß in den radial verlaufenden Ventilkammern (61) der Motor­ welle (10) Strömungsventile (57), insbesondere federkraftbelastete fliehkraftbetätigte Rück­ schlagventile (58) angeordnet sind.

15. Radial-Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Axialverstellung der Motorwelle (10) mit dem Rotor (30) über das im Betriebszustand wirkende Magnetfeld zwischen Stator (26) und Rotor (30) entgegen der Steuerwirkung einer Federanordnung (37) erfolgt.

16. Radial-Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Federanordnung (37) durch eine die Motorwelle (10) umfassende Spiraldruckfeder (39), die in einer Ausnehmung (38) des Rotors (30) angeordnet ist und sich beidseitig an Anlaufscheibenpaketen (40) abstützt, gebildet ist.

17. Radial-Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstellweg (32) des Sperrorgans (55) in axialer Rich­ tung in etwa einer in axialer Richtung verlaufenden Weite (49) des Radial-Pumpenlaufrades (8) beträgt.

18. Radial-Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß einer dem Pumpengehäuse (6) zugewandten Stirnfläche (34) des Rotors (30) ein im Pumpengehäuse (6) bzw. einer ein Lagerelement, z. B. Gleitlager (29), aufnehmenden Lagerschildplatte (36) angeordnete ringförmige Dichtanordnung (41) zugeordnet ist, an die der Rotor (30) nach durch die Steuerwirkung der Federanordnung (37) bedingter Verstellung der Motorwelle (10) in Richtung des Pumpengehäuses (6) etwa im Be­ reich eines einen Rotoraußendurchmesser entsprechenden mittleren Durchmesser (70) der Dichtanordnung (41) dichtend anliegt.

19. Radial-Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Motorwelle (10) in ihrem dem Pumpengehäuse (6) ent­ gegengesetzten Endbereich mit zumindest zwei in der Oberfläche angeordneten spiralförmig verlaufenden Überströmkanälen (71) versehen ist.

20. Radial-Strömungsmaschine nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß eine Querschnittsfläche der Überströmkanäle (71) in Sum­ me etwa einer Querschnittsfläche des Verbindungskanals (56) entspricht.