DE102011119626A1

DE102011119626A1 - Nassläufer-Motorpumpe

Info

Publication number: DE102011119626A1
Application number: DE102011119626A
Authority: DE
Inventors: Günter Strelow
Original assignee: Wilo SE
Current assignee: Wilo SE
Priority date: 2011-11-29
Filing date: 2011-11-29
Publication date: 2013-05-29
Also published as: CN103998787B; EP2786021A2; WO2013079179A4; WO2013079179A2; CN103998787A; WO2013079179A3; EP2786021B1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nassläufer-Motorpumpe mit einem Spaltrohr, das den Stator von der im Spaltrohr gelagerten, ein Rotorpaket tragenden Motorwelle trennt, die in die Pumpenkammer hineinragt und dort das Pumpen-Laufrad trägt, wobei zwischen einer den Spaltrohrinnenraum von der Pumpenkammer trennenden Trennwand und der Laufradrückseite ein koaxialer Ringraum besteht, von dem durch mindestens einen in der Trennwand befindlichen Strömungsdurchlass die Förderflüssigkeit in den vom Spaltrohr umgebenden Rotorraum fließt, um nach Durchströmen des Rotorraums insbesondere durch den Längshohlraum der Motorwelle in die Pumpenkammer zurückzuströmen, wobei die Rückseite des Pumpen-Laufrades einen koaxialen ringförmigen Vorsprung aufweist, der den rückseitigen, die Motorwelle umgebenden Ringraum von der übrigen Pumpenkammer trennt bis auf mindestens einen, den ringförmigen Vorsprung überwindenden Drosselspalt, durch den Förderflüssigkeit der Pumpendruckseite gedrosselt in den Ringraum fließt und wobei der Ringraum mit der Pumpensaugseite über mindestens eine gedrosselte Öffnung in der Laufradrückwand und/oder in der Wand der Motorhohlwelle verbunden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Nassläufer-Motorpumpe mit einem Spaltrohr, das den Motorstator von der im Spaltrohr gelagerten, ein Rotorpaket tragenden Motorwelle trennt, die in die Pumpenkammer hineinragt und dort das Pumpen-Laufrad trägt.
Übliche Heizungsumwälzpumpen sind aus folgenden Hauptkomponenten aufgebaut: Antriebsmotor, Pumpengehäuse und Laufrad. Der Motor ist in der Regel ein Elektromotor in Nassläuferausführung. Das Laufrad ist vielfach ein Radialläufer und überträgt die Leistung des Motors an das Medium. Bei diesen Nassläuferpumpen wird der Rotor des Elektromotors vom Medium umspült. Der Stator ist vom Medium durch ein Spaltrohr/-topf getrennt. Die Lager des Rotors werden vom Medium geschmiert. Solche Konstruktionen sind wartungsfrei und verfügen über eine sehr lange Lebensdauer, solange das Medium relativ sauber ist. Um sicherzustellen, dass eine Strömung durch den Rotorraum stattfindet, nutzt man z. B. die Druckdifferenz zwischen der Saug- und der Druckseite des Laufrades. Hierzu wird der Rotor des Motors mit einer Wellenbohrung ausgeführt.
In vielen Anwendungsbereichen sind die Medien jedoch mit Partikeln und chemischen Mitteln (Inhibitoren) kontaminiert. Dies macht es erforderlich, die Strömung im Rotorraum auf das für die Funktion des Motors erforderliche Maß zu begrenzen (Lagerschmierung, Kühlung). Zudem ist es erforderlich, abrasive Partikel am Eindringen in den Rotorraum zu hindern.
So ist es aus der EP 1 477 683 A2 bekannt, an der Rückseite des Laufrades Schaufeln anzuordnen, um eine Ansammlung von Partikeln im rückseitigen Raum zu verhindern. Partikel dringen aber weiterhin abhängig von der Pumpenleistung in den Rotorraum ein.
Alle bisher bekannten Lösungen erfüllen diese Aufgabe nur teilweise. Ein wesentlicher Nachteil besteht bei diesen Lösungen darin, dass sich die Durchflussmenge durch den Rotorraum in Abhängigkeit vom Betriebspunkt der Pumpe verändert. Zudem entstehen Strömungen zwischen dem Pumpen- und Rotorraum durch die Volumenänderungen aufgrund von Temperaturwechsel im System.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Strömung durch den Rotorraum auf einen sehr kleinen Wert zu begrenzen, zusätzlich im Wesentlichen abhängig vom Betriebspunkt konstant zu halten und möglichst wenige Partikel in den Rotorraum gelangen zu lassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

– dass zwischen einer den Spaltrohrinnenraum von der Pumpenkammer trennenden Trennwand und der Laufradrückseite ein koaxialer Ringraum besteht, von dem durch mindestens einen in der Trennwand befindlichen Strömungsdurchlass die Förderflüssigkeit in den vom Spaltrohr umgebenden Rotorraum fließt, um nach Durchströmen des Rotorraums insbesondere durch den Längshohlraum der Motorwelle in die Pumpenkammer zurückzuströmen,
– dass die Rückseite des Pumpen-Laufrades einen koaxialen ringförmigen Vorsprung aufweist, der den rückseitigen, die Motorwelle umgebenden Ringraum von der übrigen Pumpenkammer trennt bis auf mindestens einen, den ringförmigen Vorsprung überwindenden Drosselspalt, durch den Förderflüssigkeit der Pumpendruckseite gedrosselt in den Ringraum fließt und
– dass der Ringraum mit der Pumpensaugseite über mindestens eine gedrosselte Öffnung in der Laufradrückwand und/oder in der Wand der Motorhohlwelle verbunden ist.

Hierdurch wird der Druck im Ringraum hinter dem Laufrad unabhängig vom Betriebspunkt der Pumpe nahezu gleich gehalten, so dass die Strömung durch den Rotorraum gering und im Wesentlichen gleichmäßig ist. Die Strömung im Rotorraum ist damit auf das erforderliche Maß begrenzt, so dass im Medium enthaltene Partikel und chemische Mittel nur noch im geringsten Maß in den Rotorraum gelangen. Die Druckdifferenz zwischen dem Eintritt und dem Austritt aus dem Rotorraum ist somit sehr klein und wird konstant gehalten.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass der koaxiale ringförmige Vorsprung die Form einer Zylinderbuchse aufweist, die an der Laufradrückseite angeformt ist. Auch kann der Ringraum auf der dem Spaltrohrinnenraum zugewandten Seite durch einen Dichtring z. B. Floating-Ring begrenzt sein, dessen Außenwand mit der Innenseite des ringförmigen Vorsprungs den Drosselspalt bildet. Hierbei kann der Spaltrohrinnenraum durch eine Trennwand in Form eines flanschförmigen ringförmigen Blechteils abgeschlossen sein, das zwischen dem Spaltrohrflansch und dem Dichtring liegt.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass im Längshohlraum der Motorhohlwelle ein Filterstopfen nahe dem Laufrad liegt. Hierzu wird vorgeschlagen, dass bei einer Anordnung der gedrosselten Öffnung(en) in der Wand der Motorhohlwelle der Filterstopfen in Strömungsrichtung der Hohlwellenströmung vor der/den gedrosselten Öffnung(en) liegt. Auch ist von Vorteil, wenn die Motorhohlwelle in Strömungsrichtung hinter der der/den gedrosselten Öffnung(en) geschlossen ist, sodass nur eine Verbindung zwischen den Öffnungen der Motorhohlwelle besteht.
Zwei Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Motorpumpe sind in der Zeichnung in einem axialen Schnitt dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben, wobei eine gedrosselte Öffnung sowohl in der Rückwand des Laufrades, als auch in der Wandung der Hohlwelle dargestellt ist, und wobei die gedrosselte Öffnung nur im Laufrad oder nur in der Hohlwelle, oder als dritte Ausführung in beiden angeordnet sein kann. Ferner ist in der Zeichnung jeweils nur eine gedrosselte Öffnung im Laufrad und in der Hohlwelle dargestellt. Es können aber auch hiervon mehrere in dem jeweiligen Teil vorgesehen sein.
Die Nassläufer-Motorpumpe weist als Kreiselpumpe ein Laufrad 1 auf, das von einer koaxialen Hohlwelle 2 angetrieben wird, die ein Rotorpaket 3 trägt, das sich innerhalb des Stators 4 des Elektromotors dreht. Das Rotorpaket 3 ist vom Stator durch ein Spaltrohr 5 getrennt, das vom geförderten Medium durchflossen ist, so dass die im Spaltrohr 5 befindlichen Lager 6, 7 geschmiert und gekühlt werden. Das Spaltrohr ist rückseitig geschlossen, so dass auch von einem „Spalttopf” gesprochen werden kann.
Das Spaltrohr 5 bildet auf der dem Laufrad zugewandten Ende einen Spaltrohrflansch 8, an dem eine ringförmige Trennwand 9 in Form eines Blechteils anliegt, um die Pumpenkammer 10 vom Inneren des Spaltrohrs 5 zu trennen. In der Trennwand 9 befindet sich mindestens eine Durchflussöffnung, damit Fördermedium in das Innere des Spaltrohrs 5 gelangt.
Auf der Rückseite des Pumpenlaufrades 1 ist ein ringförmiger Vorsprung 11 koaxial angeformt, so dass innerhalb dieses Vorsprungs sich ein Ringraum 12 bildet, der von der übrigen Pumpenkammer 10 bis auf einen Drosselspalt 13 getrennt ist. Dieser Drosselspalt 13 ist zwischen dem stirnseitigen Ende des ringförmigen Vorsprungs 11 und der Trennwand 9 und/oder zwischen dem ringförmigen Vorsprung 11 und einem dichtenden koaxialen Dichtring 14 gebildet, der die Hohlwelle 2 umgibt und an der Trennwand 9 anliegt. Das vom Ringraum 12 durch die Trennwand 9 in den Spaltrohrinnenraum fließende Medium strömt zuerst an der Innenwand des Spaltrohrs 5 vorbei zum Spaltrohrende, um dort durch Öffnungen 17 in den Längshohlraum 18 der Hohlwelle 2 zu gelangen.
Der ringförmige Vorsprung 11 weist im Wesentlichen die Form einer Zylinderbuchse auf, die an der Laufradrückseite angeformt ist. Durch die Abmessungen des ringförmigen Vorsprungs 11 und insbesondere auch durch die des Dichtrings 14 ist sehr genau die Größe des Drosselspalts 13, der im Wesentlichen ringförmig ist, bestimmbar und damit festsetzbar wie viel Fördermedium vom Ringraum 12 in das Innere des Spaltrohrs 5 hineinströmt.
Der Flüssigkeitsdruck innerhalb des Ringraums 12 wird dadurch verringert, dass in der Rückwand des Laufrades 1 mindestens eine gedrosselte Öffnung 15 und/oder in der Wand der Hohlwelle 2 mindestens eine gedrosselte Öffnung 16 angeordnet ist, durch die im Ringraum 12 befindliche Flüssigkeit zur Saugseite der Pumpe strömt. Damit ist der Flüssigkeitsdruck im Ringraum 12 erheblich geringer als der Druck an der Druckseite der Pumpe und höher als der Druck an der Saugseite der Pumpe. Zudem sind Druck und Strömung im Ringraum 12 verhältnismäßig konstant, so dass Druck und Strömung im Inneren des Spaltrohrs im Wesentlichen unabhängig vom Betriebspunkt der Pumpe konstant gehalten werden.
Am vorderen Ende des Längshohlraums 18 der Hohlwelle 2 befindet sich ein Ventilstopfen 19. Dieser Stopfen ist bei Anordnung der gedrosselten Öffnung 16 in der Hohlwellenwand weiter nach innen versetzt, wie gestrichelt eingezeichnet, so dass bei Anordnung der Öffnung 16 der Filterstopfen 19 in Strömungsrichtung der Hohlwellenströmung vor der gedrosselten Öffnung 16 liegt.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 1477683 A2 [0004]

Claims

Nassläufer-Motorpumpe mit einem Spaltrohr (5), das den Motorstator (4) von der im Spaltrohr gelagerten, ein Rotorpaket (3) tragenden Motorwelle (2) trennt, die in die Pumpenkammer (10) hineinragt und dort das Pumpen-Laufrad (1) trägt, dadurch gekennzeichnet, – dass zwischen einer den Spaltrohrinnenraumvon der Pumpenkammer (10) trennenden Trennwand (9) und der Laufradrückseite ein koaxialer Ringraum (12) besteht, von dem durch mindestens einen in der Trennwand (9) befindlichen Strömungsdurchlass die Förderflüssigkeit in den vom Spaltrohr (5) umgebenden Rotorraum fließt, um nach Durchströmen des Rotorraums insbesondere durch den Längshohlraum (18) der Motorwelle (2) in die Pumpenkammer (10) zurückzuströmen, – dass die Rückseite des Pumpen-Laufrades (1) einen koaxialen ringförmigen Vorsprung (11) aufweist, der den rückseitigen, die Motorwelle (2) umgebenden Ringraum (12) von der übrigen Pumpenkammer trennt bis auf mindestens einen, den ringförmigen Vorsprung (11) überwindenden Drosselspalt (13), durch den Förderflüssigkeit der Pumpendruckseite gedrosselt in den Ringraum (12) fließt und – dass der Ringraum (12) mit der Pumpensaugseite über mindestens eine gedrosselte Öffnung (15, 16) in der Laufradrückwand und/oder in der Wand der Motorhohlwelle (2) verbunden ist.
Motorpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der koaxiale ringförmige Vorsprung (11) die Form einer Zylinderbuchse aufweist, die an der Laufradrückseite angeformt ist.
Motorpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringraum (12) auf der dem Spaltrohrinnenraum zugewandten Seite durch einen Dichtring (14) begrenzt ist, dessen Außenwand mit der Innenseite des ringförmigen Vorsprungs (11) den Drosselspalt (13) bildet.
Motorpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Spaltrohrinnenraum durch eine Trennwand (9) in Form eines flanschförmigen ringförmigen Blechteils abgeschlossen ist, das zwischen dem Spaltrohrflansch und dem Floatingring (14) liegt.
Motorpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Längshohlraum (18) der Motorhohlwelle (2) ein Filterstopfen (19) nahe dem Laufrad (1) liegt.
Motorpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Anordnung der gedrosselten Öffnung(en) (16) in der Wand der Motorhohlwelle (2) der Filterstopfen (19) in Strömungsrichtung der Hohlwellenströmung vor der/den gedrosselten Öffnung(en) (16) liegt.
Motorpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorhohlwelle (2) in Strömungsrichtung hinter der der/den gedrosselten Öffnung(en) (16) geschlossen ist, sodass nur eine Verbindung zwischen den Öffnungen (16 und 17) der Motorhohlwelle besteht.