DE102007012661B4 - A submersible pump unit - Google Patents
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Abstract
Tauchpumpenaggregat (1) mit einem Antriebsteil (2) und einem mit diesem über ein Tauchrohr (3) verbundenen, mehrstufigen Pumpenteil (4), wobei in dem Pumpenteil wenigstens ein über eine Antriebswelle (6) mit dem Antriebsteil verbundenes Laufräder (5) sowie ein Leiträder (10) angeordnet sind und wobei im Durchtrittsbereich der Antriebswelle in das Pumpenteil eine Wellendichtung vorgesehen ist, wobei das Pumpenteil (4) ein Pumpengehäuse (8) mit wenigstens zwei mehreren gleichen, bereichsweise ineinander greifenden Gehäuseteilen (9) aufweist, wobei sich in zumindest einem Gehäuseteil (9) ein mit der Antriebswelle (6) verbundenes Laufrad (5) sowie ein mit dem Gehäuseteil verbundenes Leitrad (10) als Rückführung befinden und wobei zwischen der Saugseite des Laufrads und seiner Druckseite ein Spalt (37) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenteil (4) ein aus mehreren mit wenigstens zwei gleichen, becherförmigen und stapelbaren Gehäuseteilen (9) gebildetes Pumpengehäuse (8) aufweist, dass diese Gehäuseteile (9) die als einstückige Tiefziehteile ausgebildet sind und einen stufenförmigen Querschnitt haben, ineinander...Submersible pump unit (1) with a drive part (2) and a multi-stage pump part (4) connected to it via an immersion tube (3), wherein in the pump part at least one impeller (5) connected to the drive part via a drive shaft (6) and a Stator wheels (10) are arranged and a shaft seal is provided in the passage area of the drive shaft into the pump part, the pump part (4) having a pump housing (8) with at least two more identical housing parts (9) which interlock in some areas, with at least one a housing part (9) has an impeller (5) connected to the drive shaft (6) and a stator wheel (10) connected to the housing part as a return, and wherein a gap (37) is provided between the suction side of the impeller and its pressure side, characterized that the pump part (4) is a pump set formed from several with at least two identical, cup-shaped and stackable housing parts (9) Housing (8) has that these housing parts (9) which are designed as one-piece deep-drawn parts and have a step-shaped cross-section, ...
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Tauchpumpenaggregat mit einem Antriebsteil und einem mit diesem über ein Tauchrohr verbundenen, mehrstufigen Pumpenteil, wobei in dem Pumpenteil wenigstens ein über eine Antriebswelle mit dem Antriebsteil verbundenes Laufrad sowie ein Leitrad angeordnet sind und wobei im Durchtrittsbereich der Antriebswelle in das Pumpenteil eine Wellendichtung vorgesehen ist, wobei das Pumpenteil ein Pumpengehäuse mit wenigstens zwei gleichen, bereichsweise ineinandergreifenden Gehäuseteilen aufweist, wobei sich in zumindest einem Gehäuseteil ein mit der Antriebswelle verbundenes Laufrad sowie ein mit dem Gehäuseteil verbundenes Leitrad als Rückführung befinden und wobei zwischen der Saugseite des Laufrads und seiner Druckseite ein Spalt vorgesehen ist.The present invention relates to a submersible pump unit with a drive part and a connected thereto via a dip tube, multi-stage pump part, wherein in the pump part at least one connected via a drive shaft to the drive part impeller and a stator are arranged and wherein in the passage region of the drive shaft in the pump part a Shaft seal is provided, wherein the pump part has a pump housing with at least two same, partially intermeshing housing parts, wherein in at least one housing part connected to the drive shaft impeller and a stator connected to the housing part are located as feedback and wherein between the suction side of the impeller and its Pressure side is provided a gap.
Ein derartiges Tauchpumpenaggregat ist bereits aus der
In diesem Zusammenhang ebenfalls zu erwähnen sind die
Das deutsche Gebrauchsmuster
Tauchpumpenaggregate werden unter anderem beispielsweise in Verbindung mit sogenannten Badthermostaten eingesetzt, wo sie zur Umwälzung von zu temperierenden Flüssigkeiten dienen. Dabei können sehr unterschiedliche Temperaturen auftreten, beispielsweise Temperaturen von –60°C bis +150°C, mit denen das Tauchpumpenaggregat belastet wird. Problematisch ist hierbei insbesondere das Dichtungsmaterial, das im Bereich der Pumpe eingesetzt wird. Als Material für die Dichtungen kann PTFE eingesetzt werden, bei Temperaturen über etwa 250°C ist jedoch die oberste Einsatztemperatur erreicht.Submersible pump units are used, for example, in connection with so-called bath thermostats, where they serve for the circulation of liquids to be tempered. In this case, very different temperatures may occur, for example, temperatures of -60 ° C to + 150 ° C, with which the submersible pump unit is loaded. The problem here is in particular the sealing material, which is used in the pump. PTFE can be used as the material for the seals, but at temperatures above about 250 ° C, the upper service temperature is reached.
Außerdem ist problematisch, dass sich bei solchen Tauchpumpenaggregaten auftretende, unsymmetrische Radialkräfte besonders nachteilig auswirken, da das Pumpenteil über ein vergleichsweise langes Tauchrohr mit dem Antriebsteil verbunden ist. Resultierende Radialkräfte, die zu unerwünschten Schwingungen führen können, treten verstärkt bei hohen Förderleistungen auf.In addition, it is problematic that occur in such submersible pump units, asymmetric radial forces particularly disadvantageous, since the pump part is connected via a comparatively long dip tube with the drive part. Resulting radial forces, which can lead to unwanted vibrations occur increasingly at high flow rates.
Weiterhin sind Axialkräfte unvermeidbar, welche die Lagerung der Welle in axialer Richtung belasten. Besonders bei mehrstufigen Pumpen entstehen entsprechend hohe Axialkräfte.Furthermore, axial forces are unavoidable, which load the bearing of the shaft in the axial direction. Particularly with multistage pumps, correspondingly high axial forces occur.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Tauchpumpenaggregat zu schaffen, das in einem hohen Temperaturbereich einsetzbar ist, bei dem zumindest geringe Radialkräfte auftreten und das kostengünstig herstellbar ist.Object of the present invention is to provide a submersible pump unit which can be used in a high temperature range, in which at least small radial forces occur and which is inexpensive to produce.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird vorgeschlagen, dass das Pumpenteil ein Pumpengehäuse mit wenigstens zwei gleichen, becherförmigen und stapelbaren Gehäuseteilen aufweist, die bereichsweise ineinander greifen und in diesen Bereichen, unmittelbar dicht aneinander liegen, dass sich in zumindest einem Gehäuseteil ein mit der Antriebswelle verbundenes Laufrad sowie ein mit dem Gehäuseteil verbundenes Leitrad als Rückführung befinden und dass zwischen der Saugseite des Laufrads und seiner Druckseite ein Dichtspalt vorgesehen ist, der zwischen der saugseitigen, eine Deckscheibe bildenden Laufradseite und einem sich im wesentlichen über die Fläche der Deckscheibe erstreckenden Gehäuseteil gebildet ist.To solve this problem, it is proposed that the pump part has a pump housing with at least two identical, cup-shaped and stackable housing parts which engage in some areas and in these areas, directly close to each other, that in at least one housing part connected to the drive shaft impeller and a stator connected to the housing part are located as a return and that between the suction side of the impeller and its pressure side, a sealing gap is provided which is formed between the suction side, a cover disc forming impeller side and a substantially over the surface of the cover plate extending housing part.
Bei diesem erfindungsgemäßen Tauchpumpenaggregat sind weder zwischen den einzelnen Gehäuseteilen noch im Bereich des Dichtspaltes zwischen dem Gehäuse und der Laufrad-Deckscheibe Dichtungselemente erforderlich. Somit tritt die Materialproblematik hinsichtlich der sonst verwendeten Dichtungen nicht auf. In den Dichtbereichen zwischen den Gehäuseteilen liegen die Dichtflächen direkt metallisch dichtend aufeinander.In this submersible pump unit according to the invention sealing elements are required neither between the individual housing parts nor in the region of the sealing gap between the housing and the impeller cover disk. Thus, the material problem does not occur with respect to the seals otherwise used. In the sealing areas between the housing parts, the sealing surfaces lie directly against each other in a metallic sealing manner.
Auch im Bereich des Dichtspaltes zwischen dem Gehäuse und der Laufrad-Deckscheibe sind keine Dichtungen vorgesehen. Die für die Entkopplung zwischen Druck- und Saugseite erforderliche Drosselwirkung beziehungsweise Dichtwirkung des Dichtspaltes wird durch seine spezielle Geometrie erreicht. Bei der vorliegenden Erfindung erstreckt sich der Dichtspalt etwa über den gesamten Radius des Laufrads und die Spaltbreite kann vergleichsweise klein gehalten werden. Außerdem stellt sich durch die den Dichtspalt großflächig begrenzenden Flächen ein Reibungspumpeneffekt ein, der einer inneren Durchströmung des Dichtspalts von der Druck- zur Saugseite entgegenwirkt.Also in the region of the sealing gap between the housing and the impeller cover disc no seals are provided. The throttling effect or sealing effect of the sealing gap required for decoupling between the pressure and suction sides is achieved by means of its special geometry. In the present invention, the sealing gap extends approximately over the entire radius of the impeller and the gap width can be kept relatively small. In addition, a friction pumping effect, which counteracts an inner throughflow of the sealing gap from the pressure to the suction side, is established by the surfaces delimiting the sealing gap over a large area.
Versuche haben gezeigt, dass die erfindungsgemäße Pumpe in einem Temperaturbereich von etwa –60°C bis zu etwa 350°C einsetzbar ist. Experiments have shown that the pump according to the invention in a temperature range of about -60 ° C up to about 350 ° C can be used.
Für mehrstufige Pumpenausführungen können durch die gleiche Ausbildung der Gehäuseteile auf einfache Weise beispielsweise dreistufige Pumpen durch Zusammenstecken einer entsprechenden Anzahl von Gehäuseteilen gebildet werden, wobei vorzugsweise ein zusätzliches Gehäuseteil als druckseitiger Sammelraum vorgesehen ist. Bei einer dreistufigen Pumpen sind danach vier Gehäuseteile aufeinander gestapelt. Es ist somit ein Baukastensystem realisiert, wodurch einstufige oder mehrstufige Pumpenausführungen mit praktisch gleichen Teilen entsprechend den jeweiligen Vorgaben aufgebaut werden können.For multi-stage pump designs can be formed by plugging together a corresponding number of housing parts by the same design of the housing parts in a simple manner, for example, with an additional housing part is preferably provided as a pressure-side collecting space. In a three-stage pump four housing parts are then stacked on each other. It is thus realized a modular system, which single-stage or multi-stage pump designs can be constructed with virtually equal parts according to the respective specifications.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Laufrad und auch das als Strömungs-Rückführung dienende Leitrad zwei zueinander beabstandete, plane Ringscheiben mit dazwischen befindlichen Schaufeln aufweist.It is particularly advantageous if the impeller and also the guide wheel serving as a flow return have two spaced-apart, planar annular disks with blades located therebetween.
Neben ihrer Förder- und Leitfunktion dienen die Schaufeln hierbei gleichzeitig auch als Abstandhalter für die beiden Ringscheiben. Separate Abstandhalter sind somit nicht erforderlich, so dass die Herstellung vereinfacht ist. Dazu trägt auch wesentlich bei, dass die Ringscheiben plane Elemente sind, die durch einfaches Ausstanzen kostengünstig herstellbar sind.In addition to their conveying and guiding function, the blades also serve as spacers for the two annular discs. Separate spacers are thus not required, so that the production is simplified. This also contributes significantly to the fact that the annular discs are flat elements which can be produced inexpensively by simple punching.
Dabei bestehen die Gehäuseteile und das Laufrad sowie das Leitrad vorzugsweise aus Blech, insbesondere aus Edelstahl.In this case, the housing parts and the impeller and the stator preferably made of sheet metal, in particular stainless steel.
Auch die vorgesehene Art des Zusammenfügens jeweils der beiden Ringscheiben sowie der Schaufeln ermöglicht eine wirtschaftliche Herstellung der Laufräder und der Leiträder.The intended type of joining each of the two annular discs and the blades allows an economical production of the wheels and the guide wheels.
Die jeweils zwischen den beiden zueinander beabstandeten Ringscheiben des Leitrades und des Laufrades angeordneten Leit-Schaufeln beziehungsweise Förder-Schaufeln bilden Verbindungselemente für die beiden Ringscheiben und sind form- und vorzugsweise auch stoffschlüssig mit den Ringscheiben verbunden.The respectively between the two spaced-apart annular discs of the stator and the impeller arranged guide blades or conveyor blades form connecting elements for the two annular discs and are positively and preferably also firmly bonded to the annular discs.
Dazu weisen die Leit-Schaufeln und die Förder-Schaufeln an ihren den Ringscheiben zugewandten Seiten Vorsprünge zum formschlüssigen Eingreifen in Durchbrüche der Ringscheiben auf.For this purpose, the guide vanes and the conveyor blades on their sides facing the annular discs projections for positive engagement in openings of the annular discs.
Die Ringscheiben und die zugehörigen Schaufeln können dadurch passgenau zusammengesteckt und somit einfach zusammenmontiert werden. Die formschlüssige Verbindung kann dabei derart gestaltet sein, dass mit dem Zusammenstecken gleichzeitig eine ausreichende, kraftschlüssige Verbindung erzielt wird, ohne dass zusätzliche Sicherungsmaßnahmen erforderlich sind. Beispielsweise kann dies durch einen Presssitz im formschlüssigen Verbindungsbereich erreicht werden. Bedarfsweise kann zusätzlich durch Verformen der Vorsprünge und/oder der Durchbrüche eine Sicherung der Verbindung erfolgen.The annular discs and the associated blades can thereby be accurately fitted together and thus easily assembled. The positive connection can be designed such that with the mating together a sufficient, non-positive connection is achieved without additional security measures are required. For example, this can be achieved by a press fit in the positive connection area. If necessary, can be done in addition by deforming the projections and / or breakthroughs securing the connection.
Weiterhin besteht die Möglichkeit, dass eine stoffschlüssige Verbindung zwischen den Ringscheiben und den Schaufeln durch Schweißen, beispielsweise durch Laserschweißen, Schutzgasschweißen, Strahlschweißen, Widerstandspressschweißen oder dergleichen vorgenommen wird.Furthermore, there is the possibility that a cohesive connection between the annular discs and the blades by welding, for example by laser welding, inert gas welding, beam welding, resistance pressure welding or the like is made.
Sowohl die kraftschlüssige als die stoffschlüssige Verbindung sind zweckmäßigerweise so ausgeführt, dass über die Außenseiten der Ringscheiben plan bleiben und keine Vorsprünge entstehen.Both the non-positive and the cohesive connection are expediently designed so that remain flat over the outer sides of the annular discs and no projections.
Zu einer kostengünstigen Herstellung des Pumpenteils trägt auch bei, dass die becherförmigen Gehäuseteile als einstückige Tiefziehteile ausgebildet sind.For a cost-effective production of the pump part also contributes, that the cup-shaped housing parts are formed as one-piece deep drawn parts.
Eine besonders vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die Anzahl der Förder-Schaufeln des Laufrades kleiner oder gleich ist als die Anzahl der Leit-Schaufeln des Leitrades und dass vorzugsweise pro Laufrad fünf Schaufeln und pro Leitrad sieben Schaufeln vorgesehen sind.A particularly advantageous development of the invention provides that the number of conveying blades of the impeller is less than or equal to the number of guide vanes of the stator and that preferably five impellers per impeller per blade and seven blades are provided.
Durch eine vergleichsweise große Anzahl insbesondere der spiralförmigen Leitrad-Schaufeln können einerseits resultierende Radialkräfte weitgehend vermieden und andererseits Druckpulsationen sowie Resonanzerscheinungen klein gehalten werden.By a comparatively large number, in particular of the spiral-shaped stator blades, on the one hand resulting radial forces can be largely avoided and, on the other hand, pressure pulsations and resonance phenomena can be kept small.
Für den modularen Aufbau des Pumpenteils ist vorteilhafterweise vorgesehen, dass das in das Pumpenteil ragende, innere Ende einer hülsenförmigen Wellenaufnahme zum Kuppeln mit wenigstens einem Zwischenstück zur Halterung jeweils eines Laufrades ausgebildet ist.For the modular construction of the pump part is advantageously provided that the protruding into the pump part, inner end of a sleeve-shaped shaft receptacle is designed for coupling with at least one intermediate piece for holding in each case an impeller.
Dabei weist zweckmäßigerweise die Wellenaufnahme an ihrem innere Ende und das Zwischenstück an beiden Enden Kupplungselemente zum formschlüssigen Kuppeln miteinander und gegebenenfalls mit einem weiteren Zwischenstück auf.Expediently, the shaft receptacle at its inner end and the intermediate piece at both ends coupling elements for positive coupling with each other and optionally with a further intermediate piece.
Die Zwischenstücke bilden Nabenteile jeweils für ein Laufrad und sind drehfest an die Wellenaufnahme gekuppelt.The spacers form hub parts each for an impeller and are rotatably coupled to the shaft mount.
Die Zwischenstücke können so ausgebildet sein, dass sie selbst eine Wellenverlängerung ab der Wellenaufnahme bilden, so dass bei unterschiedlicher Anzahl von Pumpenstufen nur eine entsprechende Anzahl von Gehäuseteilen und Zwischenstücken aufeinandergesetzt werden müssen.The spacers may be formed so that they themselves a shaft extension from the Form shaft recording, so that with a different number of pump stages only a corresponding number of housing parts and spacers must be placed together.
Bevorzugt können die Zwischenstücke als auf das Wellenende aufsteckbare Hülsen ausgebildet sein. In diesem Fall ist es zweckmäßig, die Wellenlänge auf die größtmögliche Stufenzahl zu dimensionieren und eine Anpassung der Länge des Tauchrohres auf die jeweilige Stufenzahl vorzunehmen.Preferably, the intermediate pieces may be formed as attachable to the shaft end sleeves. In this case, it is expedient to dimension the wavelength to the greatest possible number of stages and to adapt the length of the dip tube to the respective number of stages.
Zusätzliche Ausgestaltungen der Erfindung sind in den weiteren Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend ist die Erfindung mit ihren wesentlichen Einzelheiten anhand der Zeichnungen näher erläutert.Additional embodiments of the invention are set forth in the further subclaims. The invention with its essential details is explained in more detail with reference to the drawings.
Es zeigt:It shows:
Ein Tauchpumpenaggregat
Das Tauchpumpenaggregat
Das Pumpenteil bildet eine mehrstufige Kreiselpumpe in vertikaler Anordnung. Im Ausführungsbeispiel ist das Pumpenteil dreistufig aufgebaut (vgl. auch
Wie gut in den
In den unteren drei Gehäuseteilen
Die einzelnen, becherförmigen Gehäuseteile
Die ineinander gestapelten Gehäuseteile
Aus den
Die in
In
Die Schaufeln, also sowohl die Förder-Schaufeln
Die Anzahl der Förder-Schaufeln
In
Die Laufräder
Das oberste Zwischenstück
Die Wellenaufnahme
Zwischen der jeweils unteren Ringscheibe
Das Pumpengehäuse
Das obere Ende des Tauchrohrs
Die Gehäuseteile
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