DE102011121149A1 - Wet runner pump with prechamber - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft eine Nassläuferpumpe (1) mit einem Stator (3) und einem durch ein Spaltrohr (2) von diesem getrennten Rotor (5, 6), der eine Rotorwelle (5) und ein Rotorpaket (6) umfasst und in einem durch das Spaltrohr (2) gebildeten Rotorraum (4) drehbar gelagert ist. Die Rotorwelle (5) trägt an einem axialen Ende ein in einer Pumpenkammer (15) angeordnetes Laufrad (7) zur Förderung einer Flüssigkeit, und das Spaltrohr (2) weist an seinem laufradseitigen Ende einen sich im Wesentlichen radial nach außen erstreckenden Flansch (8) auf. Zwischen dem Flansch (8) und der Rotorwelle (5) ist ein Lagerträger (9) mit einem Lager (10) zur Lagerung der Rotorwelle (5) angeordnet und von dem Spaltrohr (2) gehalten. Ferner liegt zwischen dem Laufrad (7) und dem Flansch (8) eine Vorkammer (11), die zum Laufrad (7) hin durch ein Trennelement (12, 12a, 12b) begrenzt ist, wobei die Vorkammer (11) über Kanäle (13, 14, 34) mit dem Rotorraum (4) kommunizierend verbunden ist.The invention relates to a wet runner pump (1) having a stator (3) and a rotor (5, 6) separated by a split tube (2) and comprising a rotor shaft (5) and a rotor core (6) Canned tube (2) formed rotor space (4) is rotatably mounted. The rotor shaft (5) carries at one axial end an impeller (7) arranged in a pump chamber (15) for conveying a liquid, and the can (2) has at its impeller end a substantially radially outwardly extending flange (8). on. Between the flange (8) and the rotor shaft (5) a bearing support (9) with a bearing (10) for supporting the rotor shaft (5) is arranged and held by the split tube (2). Furthermore, between the impeller (7) and the flange (8) there is an antechamber (11) which is delimited towards the impeller (7) by a separating element (12, 12a, 12b), the prechamber (11) being connected via channels (13 , 14, 34) communicating with the rotor space (4).
Description
Die Erfindung betrifft eine Nassläuferpumpe mit einem Stator und einem durch ein Spaltrohr von diesem getrennten Rotor, der eine Rotorwelle und ein Rotorpaket umfasst und in einem durch das Spaltrohr gebildeten Rotorraum drehbar gelagert ist, wobei die Rotorwelle an einem axialen Ende ein in einer Pumpenkammer angeordnetes Laufrad zur Förderung einer Flüssigkeit trägt und das Spaltrohr an seinem laufradseitigen Ende einen sich im Wesentlichen radial nach außen erstreckenden Flansch aufweist, wobei zwischen dem Flansch und der Rotorwelle ein Lagerträger mit einem Lager zur Lagerung der Rotorwelle angeordnet und von dem Spaltrohr gehalten ist.The invention relates to a wet-running pump with a stator and a rotor separated by a split tube from this, comprising a rotor shaft and a rotor core and is rotatably mounted in a rotor space formed by the gap tube, the rotor shaft at one axial end disposed in a pump chamber impeller contributes to the promotion of a liquid and the split tube at its impeller end has a substantially radially outwardly extending flange, wherein between the flange and the rotor shaft, a bearing support with a bearing for supporting the rotor shaft is arranged and held by the split tube.
Bei Nassläuferpumpen dreht der Rotor in einer Flüssigkeit, die in der Regel dem Fördermedium entspricht, so dass es zum einen zu einem Flüssigkeitsaustausch zwischen der im Rotorraum befindlichen Flüssigkeit und dem geförderten Medium kommt und dadurch gleichzeitig ein Wärmeaustausch und damit eine Kühlung des Rotors erreicht wird. Zum anderen schmiert die Flüssigkeit im Rotorraum die Lager, die als Gleitlager ausgebildet sind. In der Regel wird Wasser gefördert und im Rotorraum verwendet.In wet-runner pumps, the rotor rotates in a liquid which generally corresponds to the fluid to be pumped, so that there is a fluid exchange between the liquid in the rotor chamber and the pumped medium and at the same time a heat exchange and thus cooling of the rotor is achieved. On the other hand, the fluid in the rotor chamber lubricates the bearings, which are designed as plain bearings. As a rule, water is pumped and used in the rotor space.
Bei stark mit Partikeln kontaminierten Fördermedien können sich diese Partikel, beispielsweise magnetische Eisen- oder Rostpartikel, Schmier- oder Zusatzstoffe, im Rotorraum einlagern und zu Verschleiß und sogar zu einem Blockieren des Rotors und der Lagerung führen. Aus diesem Grunde könnte der Rotorraum grundsätzlich flüssigkeitsdicht von der Pumpenkammer und dem geförderten Medium getrennt werden. Dies würde jedoch dazu führen, dass kein Flüssigkeitsaustausch mehr zwischen Rotorraum und Pumpenkammer stattfinden kann und damit eine geringe Kühlung des Rotorraums stattfindet. Es ist daher von Vorteil, wenn eine Flüssigkeitszirkulation durch den Rotorraum stattfindet.For heavily contaminated with particles fluids, these particles, such as magnetic iron or rust particles, lubricants or additives, store in the rotor space and lead to wear and even to a blocking of the rotor and storage. For this reason, the rotor space could be separated in principle liquid-tight from the pump chamber and the pumped medium. However, this would mean that no fluid exchange between the rotor chamber and the pump chamber can take place and thus a small cooling of the rotor space takes place. It is therefore advantageous if a liquid circulation takes place through the rotor space.
Allgemein ist der Rotorraum der heißeste Ort in einer Nassläuferpumpe, weil ein Großteil der im Stator erzeugten Abwärme über das Spaltrohr in den Rotorraum abgegeben wird. Werden Kunststoffkomponenten im Rotorraum verwendet, beispielsweise ein Lager oder Lagerschild aus Kunststoff, wird die im Motor entstehenden Wärme aufgrund der kunststoffspezifischen Isolationseigenschaften unzureichend an das im Pumpengehäuse fließende Medium abgeführt. Ab einer Temperatur von ca. 60°C kommt des Weiteren hinzu, dass vermehrt Kalkausfällung auftritt, sofern der Rotorraum konventionell mit Wasser gefüllt ist. Je nach Härtegrad des Wassers, fällt mehr oder weniger Kalk aus. Es wäre daher auch aus diesem Grunde wünschenswert, den Flüssigkeitsaustausch zwischen Rotorraum und Fördermedium so gering wie möglich zu halten.In general, the rotor space is the hottest place in a wet-running pump, because a large part of the waste heat generated in the stator is discharged via the can into the rotor space. If plastic components are used in the rotor space, for example, a bearing or bearing plate made of plastic, the resulting heat in the motor due to the plastic-specific insulation properties is insufficient dissipated to the flowing medium in the pump housing. From a temperature of about 60 ° C is also added that more lime precipitation occurs, as long as the rotor space is filled conventionally with water. Depending on the hardness of the water, more or less lime precipitates. It would therefore be desirable for this reason, to keep the liquid exchange between the rotor space and the medium as low as possible.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Nassläuferpumpe bereitzustellen, bei der zum einen eine ausreichende und effiziente Wärmeabfuhr der im Rotorraum befindlichen Wärme an das geförderte Medium bei gleichzeitiger Minimierung des Flüssigkeitsaustauschs erfolgt und gleichzeitig die Gefahr der Einlagerung von Feststoffpartikeln und der Kalkausfällung vermieden oder zumindest minimiert ist.It is therefore the object of the present invention to provide a wet-running pump in which sufficient and efficient heat removal of the heat in the rotor space to the conveyed medium is achieved while minimizing the liquid exchange, while at the same time avoiding or at least minimizing the risk of the incorporation of solid particles and lime precipitation is minimized.
Diese Aufgabe wird durch die Nassläuferpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend näher erläutert.This object is achieved by the wet-running pump with the features of
Erfindungsgemäß wird eine Nassläuferpumpe mit einem Stator und einem durch ein Spaltrohr von diesem getrennten Rotor, der eine Rotorwelle und ein Rotorpaket umfasst und in einem durch das Spaltrohr gebildeten Rotorraum drehbar gelagert ist, vorgeschlagen, wobei die Rotorwelle an einem axialen Ende ein in einer Pumpenkammer angeordnetes Laufrad zur Förderung einer Flüssigkeit trägt und das Spaltrohr an seinem laufradseitigen Ende einen sich im Wesentlichen radial nach außen erstreckenden Flansch aufweist, zwischen dem Flansch und der Rotorwelle ein Lagerträger mit einem Lager zur Lagerung der Rotorwelle angeordnet und von dem Spaltrohr gehalten ist, und zwischen dem Laufrad und dem Flansch eine Vorkammer, die zum Laufrad hin durch ein Trennelement begrenzt ist, wobei die Vorkammer über Kanäle mit dem Rotorraum kommunizierend verbunden ist.According to the invention, a wet-running pump with a stator and a rotor separated by a split tube from this rotor, which comprises a rotor shaft and a rotor package and is rotatably mounted in a rotor space formed by the can, is proposed, wherein the rotor shaft disposed at one axial end in a pump chamber Carries impeller to promote a liquid and the can has at its impeller end a substantially radially outwardly extending flange between the flange and the rotor shaft, a bearing support with a bearing for supporting the rotor shaft and is held by the can, and between the Impeller and the flange an antechamber which is limited to the impeller through a separating element, wherein the antechamber is communicatively connected via channels with the rotor space.
Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist es, eine vergleichsweise große Vorkammer zwischen dem Rotorraum und der Pumpenkammer vorzusehen, d. h. hinter dem Laufrad und vor dem Flansch, so dass die starken Turbulenzen der Strömung in der Pumpenkammer nicht in die Vorkammer gelangen können. In der Vorkammer ist vielmehr eine weitgehend beruhigte Strömung gegenüber der Pumpenkammer. Dies wird durch das Trennelement erreicht, das die Vorkammer von der Pumpenkammer räumlich trennt, so dass der Rotorraum von den durch das Laufrad verursachten Verwirbelungen getrennt ist. Des Weiteren ist diese Vorkammer/Beruhigungskammer zum Rotorraum durch den Lagerträger und das darin aufgenommene Lager getrennt, so dass zwischen der Vorkammer und dem Rotorraum über Kanäle ein ausreichender Flüssigkeitsaustausch stattfindet und damit der nötige Wärmeaustausch gewährleistet ist.The core idea of the present invention is to provide a comparatively large prechamber between the rotor space and the pump chamber, i. H. behind the impeller and in front of the flange, so that the strong turbulence of the flow in the pump chamber can not get into the antechamber. In the prechamber is rather a largely calm flow relative to the pump chamber. This is achieved by the separator which spatially separates the prechamber from the pump chamber so that the rotor space is separated from the swirl caused by the impeller. Furthermore, this prechamber / settling chamber is separated from the rotor space by the bearing carrier and the bearing received therein, so that a sufficient exchange of liquid takes place between the prechamber and the rotor space via channels and thus the necessary heat exchange is ensured.
Die Kanäle können im Lagerträger und/oder zwischen dem Lagerträger und dem Spaltrohr und/oder zwischen dem Lager und dem Lagerträger liegen. Über das Trennelement, dessen Innenwandfläche von der zirkulierenden Flüssigkeit überströmt ist, wird dann die Wärme an das geförderte Fluid in der Pumpenkammer abgegeben.The channels can be located in the bearing carrier and / or between the bearing carrier and the can and / or or lie between the bearing and the bearing carrier. The heat is then transferred to the pumped fluid in the pump chamber via the separating element, whose inner wall surface is overflowed by the circulating liquid.
Ein weiterer Vorteil der Vorkammer besteht darin, dass sich im Rotorraum befindliche oder gegebenenfalls entstehende Partikel, beispielsweise durch Kalkausfällung oder aufgrund Verschleißes, in der Vorkammer sammeln. Wird die Pumpe ausgeschaltet, fallen sie zu Boden und sammeln sich im unteren Bereich der Vorkammer.Another advantage of the pre-chamber is that in the rotor chamber or possibly resulting particles, for example, by lime precipitation or due to wear collect in the antechamber. When the pump is switched off, they fall to the bottom and collect in the lower part of the prechamber.
Vorzugsweise ist die Vorkammer zumindest während des Betriebs der Nassläuferpumpe zur Pumpenkammer hin abgeschlossen. Dies verhindert das Eindringen von Partikeln aus dem Fördermedium in den Rotorraum.Preferably, the pre-chamber is closed at least during operation of the wet-running pump to the pump chamber. This prevents the penetration of particles from the fluid into the rotor space.
In einer alternativen Ausführungsvariante kann in dem Trennelement zumindest ein Filterelement angeordnet sein. Auf diese Weise kann ein Flüssigkeitsaustausch zwischen der Vorkammer und der Pumpenkammer erfolgen, so dass die Wärmeabfuhr weiter verbessert wird, gleichzeitig aber auch die Pumpenkammer frei von Partikeln aus dem Fördermedium gehalten wird. Vorzugsweise können mehrere solcher Filterelemente in dem Trennelement angeordnet sein. Sie können symmetrisch entlang eines konzentrischen Kreises des Trennelements liegen. Dabei ist es von Vorteil, sie aufgrund einer besseren Entlüftung der Vorkammer und/oder des Rotorraums radial weit außen anzuordnen. Die Filterelemente können schwammartige Filterkörper, netzartige Gewebe oder durch entsprechend der zu filternden Partikel klein dimensionierte Öffnungen gebildet sein, die in das Trennelement eingesetzt (Filterkörper), an diesen gehalten (netzartiges Gewebe) oder in dieses eingebracht (Öffnungen) sind. In einer vorteilhaften Weiterbildung kann das Trennelement selbst eine netzartige Struktur aufweisen und ein Filterelement bilden.In an alternative embodiment, at least one filter element can be arranged in the separating element. In this way, an exchange of liquid between the antechamber and the pump chamber can take place, so that the heat dissipation is further improved, but at the same time the pump chamber is kept free of particles from the pumped medium. Preferably, a plurality of such filter elements may be arranged in the separating element. They can lie symmetrically along a concentric circle of the separating element. It is advantageous to arrange them radially far outside due to better ventilation of the pre-chamber and / or the rotor chamber. The filter elements may be formed by sponge-like filter bodies, net-like fabrics or by small sized openings corresponding to the particles to be filtered, which are inserted into the separating element (filter body), held on this (net-like tissue) or introduced into this (openings). In an advantageous development, the separating element may itself have a net-like structure and form a filter element.
Vorzugsweise ist die Vorkammer radial nach außen durch eine rohrabschnittförmige Außenwand begrenzt, die an einem axialen Ende mit dem Flansch verbunden ist und die an ihrem anderen axialen Ende das Trennelement trägt, an diesem anliegt oder in dieses übergeht. Das Trennelement kann demgemäß als formstabiles Teil, insbesondere einstückig mit der Außenwand ausgebildet sein. Alternativ kann es flexibel sein, beispielsweise wenn es die vorgenannte netzartige Struktur aufweist. In diesem Fall kann es auf das andere axiale Ende der Außenwand aufgelegt, insbesondere aufgespannt sein, so dass es das Trennelement trägt. In einer weiteren Alternativ kann das Trennelement derart ausgebildet sein, dass es an dem anderen axialen Ende der Außenwand zur Anlage kommt, d. h. an diesem anliegt, insbesondere im Betrieb der Pumpe, wie nachfolgend noch erläutert wird.Preferably, the pre-chamber is bounded radially outwardly by a tubular outer wall which is connected at one axial end to the flange and which carries at its other axial end of the separating element, abuts this or passes into this. The separating element can accordingly be designed as a dimensionally stable part, in particular integrally with the outer wall. Alternatively, it may be flexible, for example, if it has the aforementioned reticulated structure. In this case, it can be placed on the other axial end of the outer wall, in particular clamped so that it carries the separating element. In a further alternative, the separating element can be designed such that it comes to rest on the other axial end of the outer wall, d. H. is applied to this, in particular during operation of the pump, as will be explained below.
Um eine weitgehend abgeschlossene Vorkammer zu erhalten, kann die Außenwand dichtend an dem Flansch anliegen. Dies kann beispielsweise unmittelbar oder mittelbar durch eine Dichtlippe, eine Dichtscheibe oder einen Dichtring erfolgen, die an der Außenwand angeformt ist oder als separates Teil zwischen der Außenwand und dem Flansch liegt.In order to obtain a largely closed pre-chamber, the outer wall can sealingly abut the flange. This can be done for example directly or indirectly by a sealing lip, a sealing washer or a sealing ring, which is integrally formed on the outer wall or as a separate part between the outer wall and the flange.
Vorzugsweise ist die Vorkammer zur Rotorwelle hin zumindest teilweise durch einen Innenring begrenzt, der mit dem Lagerträger verbunden ist und das Trennelement trägt oder in dieses übergeht. Insbesondere kann der Innenring an einem axialen Ende mit dem Lagerträger verbunden sein und an dem anderen axialen Ende das Trennelement tragen oder in dieses übergehen.Preferably, the pre-chamber is limited to the rotor shaft at least partially by an inner ring, which is connected to the bearing carrier and carries the separator or passes into this. In particular, the inner ring may be connected at one axial end to the bearing carrier and carry at the other axial end of the separating element or pass into this.
Des Weiteren kann die Vorkammer zur Rotorwelle hin abgedichtet sein. Auch dies kann unmittelbar oder mittelbar durch eine Dichtlippe, eine Dichtscheibe oder einen Dichtring, vorzugsweise jedoch mittels einer dynamischen Dichtung oder einer Gleitringdichtung erfolgen.Furthermore, the pre-chamber may be sealed towards the rotor shaft. This can also be done directly or indirectly by a sealing lip, a sealing washer or a sealing ring, but preferably by means of a dynamic seal or a mechanical seal.
Bevorzugt ist das Trennelement von einem wärmeleitenden Material, insbesondere aus Metall gebildet. Auch ein wärmeleitender Kunststoff kann verwendet werden. Dies gewährleistet, dass eine effektive Wärmeabgabe über das Trennelement an das Fördermedium in der Pumpenkammer erfolgen kann. Beispielsweise kann das Trennelement aus Blech, Stahl oder Messing bestehen.Preferably, the separating element is formed by a heat-conducting material, in particular of metal. Also, a thermally conductive plastic can be used. This ensures that an effective heat release can take place via the separating element to the pumped medium in the pump chamber. For example, the separating element made of sheet metal, steel or brass.
Es ist des Weiteren von Vorteil, das Trennelement zumindest teilweise durch eine flexible Membran auszubilden. Eine Membran hat den Vorteil, dass sie Druckimpulse aufnehmen kann, die beispielsweise beim Ein- und Ausschalten der Pumpe entstehen, und dass sie für einen Druckausgleich zwischen Rotorraum und Pumpenkammer sorgt. Die Membran kann aus einem elastischen Kunststoffmaterial oder einem Metall bestehen, beispielsweise aus einer Stahlmembran. Diese hat einen höheren Wärmedurchgangskoeffizienten als Kunststoff, so dass eine bessere Wärmeübertragung erreicht wird.It is also advantageous to form the separating element at least partially by a flexible membrane. A membrane has the advantage that it can absorb pressure pulses that occur, for example, when switching on and off the pump, and that it ensures a pressure equalization between the rotor chamber and the pump chamber. The membrane may be made of a resilient plastic material or a metal, for example a steel membrane. This has a higher heat transfer coefficient than plastic, so that a better heat transfer is achieved.
In der Ausführung als Membran kann das Trennelement innen an dem Innenring gehalten sein, beispielsweise an einem Bund des Innenrings fest eingespannt sein. Auch kann die Membran fest an der Außenwand fixiert sein. Es ist jedoch von Vorteil, wenn sie außen lose auf der Stirnseite des zum Laufrad gerichteten axialen Endes der Außenwand aufliegt. Um die Auflagefläche zu erhöhen, kann die Außenwand einen radial nach innen gerichteten Vorsprung aufweisen, auf dem die Membran zur Auflage kommen kann. Da der Druck in der Pumpenkammer größer ist als der Druck im Rotorraum wird die Membran gegen die Stirnseite der Außenwand gedrückt. Ein zusätzliches, vollumfängliches Fixieren der Membran ist damit nicht erforderlich. Ein Fixieren der Membran an der Außenwand an einzelnen Stellen kann jedoch hilfreich sein, insbesondere für die Montage, damit die Membran ihre Position beibehält. Die Membran liegt damit im Betrieb der Pumpe flüssigkeitsdicht aber nicht gasdicht auf der Außenwand auf. Dies gewährleistet, dass Gas aus dem Rotorraum oben entweichen kann, wenn dieser bei der Inbetriebnahme der Pumpe mit Flüssigkeit befüllt wird. Auch kann die Flüssigkeit im Rotorraum bei der Außerbetriebnahme der Pumpe durch den Spalt zwischen der Membran und der Stirnseite der Außenwand unten entweichen.In the embodiment as a membrane, the separating element can be held inside on the inner ring, for example, be firmly clamped to a collar of the inner ring. Also, the membrane can be firmly fixed to the outer wall. However, it is advantageous if it rests loosely on the outside of the end face of the wheel facing axial end of the outer wall. To increase the support surface, the outer wall may have a radially inwardly directed projection on which the membrane can come to rest. As the pressure in the Pump chamber is greater than the pressure in the rotor chamber, the membrane is pressed against the front side of the outer wall. An additional, full-scale fixation of the membrane is therefore not required. However, fixing the membrane to the outer wall at individual locations may be helpful, especially for assembly, to maintain the membrane in position. The membrane is thus liquid-tight in the operation of the pump but not gas-tight on the outer wall. This ensures that gas can escape from the top of the rotor chamber when it is filled with liquid during commissioning of the pump. When the pump is shut down, the fluid in the rotor chamber can also escape through the gap between the diaphragm and the end face of the outer wall at the bottom.
Bevorzugt ist das Trennelement nahe an das Laufrad herangeführt, wobei der Abstand zwischen dem Laufrad und dem Trennelement abhängig von dem Laufraddurchmesser gewählt werden sollte, insbesondere zwischen 0,015 und 0,04 mal Laufraddurchmesser betragen kann. Da hinter dem Laufrad starke Verwirbelungen existieren, die zu hydraulischen Verlusten führen, bewirkt ein vergleichsweise kleiner Spalt zwischen Laufrad und Trennelement eine Verbesserung des Wirkungsgrads durch Reduzierung dieser Verwirbelungen.Preferably, the separating element is brought close to the impeller, wherein the distance between the impeller and the separating element should be selected depending on the impeller diameter, in particular between 0.015 and 0.04 times impeller diameter may be. Since behind the impeller strong turbulence exist that lead to hydraulic losses, causes a comparatively small gap between the impeller and separator an improvement in efficiency by reducing this turbulence.
Bei der erfindungsgemäßen Nassläuferpumpe kann der Lagerträger einstückig mit dem Spaltrohr ausgebildet sein. Dabei kann der Lagerträger samt Spaltrohr vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt werden. Des Weiteren kann der Lagerträger einstückig mit dem Lager ausgebildet sein und so eine Lagerträgerbaugruppe bilden. Auch in diesem Fall kann die Baugruppe aus Lager und Lagerträger vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt sein. Schließlich kann in einer weiteren Ausführungsvariante oder Weiterbildung zusätzlich oder alternativ zu den vorgenannten Varianten das Trennelement oder zumindest der Innenring einstückig mit dem Lagerträger ausgebildet sein. Auch kann das Trennelement einstückig mit dem Innenring, insbesondere aus Kunststoff ausgebildet sein. Dies ist vor allem geeignet, wenn das Trennelement eine formstabile Wand bilden soll, beispielsweise zur Aufnahme der zuvor genannten Filterelemente. Des Weiteren kann das Spaltrohr an seinem dem Laufrad abgewandten axialen Ende einen den Rotorraum verschließenden Boden aufweisen, so dass das Spaltrohr einen sogenannten Spalttopf bildet. Jedes der vorgenannten Merkmale kann zusätzlich oder alternativ zu den anderen genannten Merkmalen bei der erfindungsgemäßen Nassläuferpumpe realisiert sein.In the wet-running pump according to the invention, the bearing carrier may be formed integrally with the gap tube. In this case, the bearing carrier together with the can, preferably made of plastic. Furthermore, the bearing carrier may be formed integrally with the bearing and thus form a bearing carrier assembly. Also in this case, the assembly of bearing and bearing carrier may preferably be made of plastic. Finally, in a further embodiment variant or further development, in addition to or as an alternative to the aforementioned variants, the separating element or at least the inner ring may be formed integrally with the bearing carrier. Also, the separating element may be integrally formed with the inner ring, in particular made of plastic. This is particularly suitable if the partition is to form a dimensionally stable wall, for example for receiving the aforementioned filter elements. Furthermore, the can having at its end facing away from the impeller axial end of the rotor space occlusive bottom, so that the can forms a so-called split pot. Each of the aforementioned features may be implemented in addition to or in addition to the other features mentioned in the inventive wet-running pump.
Die Außenwand kann bevorzugt zur Stabilisierung des Trennelements über radiale Querstege mit dem koaxialen Innenring verbunden sein. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das Trennelement als Membran ausgebildet ist, insbesondere als nicht formstabile Membran. Diese kann dann auf den Querstegen aufliegen durch sie gestützt werden.The outer wall can preferably be connected to stabilize the separating element via radial transverse webs with the coaxial inner ring. This is particularly advantageous if the separating element is designed as a membrane, in particular as a non-dimensionally stable membrane. This can then rest on the transverse webs are supported by them.
Gemäß einem vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann das Trennelement im drucklosen Zustand der Nassläuferpumpe in zumindest einem Teilbereich seiner radial außen liegenden Umfangskante spaltbildend beabstandet zur Außenwand liegen und während des Betriebs der Nassläuferpumpe auf die Außenwand gedrückt sein. Liegt die Ringscheibe an der Außenwand an, wird die Vorkammer durch das Trennelement verschlossen. Ist es im ausgeschalteten Zustand der Pumpe beabstandet zur Außenwand, liegt ein Spalt zwischen dieser und dem Trennelement, so dass je nach Lage dieses Spalts einerseits Gas und/oder andererseits Partikel aus der Vorkammer austreten kann bzw. können, und zudem Flüssigkeit beim Befüllen der Pumpe dort eintreten kann.According to an advantageous aspect of the invention, the separator in the pressureless state of the wet-running pump in at least a portion of its radially outer peripheral edge gap forming spaced to the outer wall and pressed during operation of the wet-running pump on the outer wall. If the annular disc is against the outer wall, the antechamber is closed by the separating element. Is it in the off state of the pump spaced from the outer wall, there is a gap between this and the separator so that depending on the location of this gap on the one hand gas and / or other particles can escape from the antechamber, and also liquid during filling of the pump can occur there.
Vorzugsweise kann derjenige Teilbereich der radial außen liegenden Umfangskante des Trennelements im Stillstand der Pumpe beabstandet zur Außenwand liegen, der bei der Pumpe bezogen auf ihre Einbaulage unten liegt. Die in der Vorkammer umher wirbelnden Partikel sinken dann im ausgeschalteten Zustand der Pumpe zu Boden und können durch den Spalt zwischen Trennelement und Außenwand weiter in die Pumpenkammer sinken, von wo sie beim nächsten Anlauf der Pumpe aus dieser heraus gefördert werden. Um das Absinken der Partikel in die Pumpenkammer zu ermöglichen, kann die Innenseite der Außenwand zumindest in diesem Bereich zum Laufrad hin schräg abfallen. Die Partikel rutschen dann diese Schräge hinunter und fallen in die Pumpenkammer.Preferably, that portion of the radially outer peripheral edge of the separating element at a standstill of the pump are spaced from the outer wall, which is based on their installation position at the bottom of the pump. The particles swirling around in the pre-chamber then sink to the bottom in the switched-off state of the pump and can sink further into the pump chamber through the gap between separating element and outer wall, from where they are conveyed out of the pump the next time the pump starts up. In order to allow the particles to sink into the pump chamber, the inside of the outer wall can drop off at an angle to the impeller, at least in this area. The particles then slide down this slope and fall into the pump chamber.
Zur Durchführung der vorgenannten Bewegung kann das Trennelement eine flexible Ringscheibe sein, insbesondere aus formstabilem Kunststoff oder Blech. Das Blech bzw. der formstabile Kunststoff hat gegenüber einer elastischen Membran den Vorteil, dass es/er bei gleicher Dicke formstabiler ist und außen nicht fixiert werden muss. Des Weiteren vermag es/er höhere Kräfte aufzunehmen und die Wärme aus der Vorkammer besser an die Flüssigkeit in der Pumpenkammer abzugeben. Auf Querstege zwischen Außenwand und Innenring kann dann verzichtet werden, so dass die Flüssigkeit in der Vorkammer das Trennelement zur Wärmeabgabe gut überströmen kann.To carry out the aforementioned movement, the separating element may be a flexible annular disk, in particular made of dimensionally stable plastic or sheet metal. The sheet or the dimensionally stable plastic has the advantage over an elastic membrane that it is dimensionally stable with the same thickness and does not have to be fixed on the outside. Furthermore, it / he can absorb higher forces and better deliver the heat from the antechamber to the liquid in the pump chamber. On transverse webs between the outer wall and inner ring can then be dispensed with, so that the liquid in the antechamber, the separating element for heat dissipation well overflow.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Trennelement im drucklosen Zustand der Nassläuferpumpe nicht nur in einem Teilbereich seiner radial außen liegenden Umfangskante sondern mit seiner gesamten Umfangskante spaltbildend beabstandet zur Außenwand liegt und entsprechend während des Betriebs der Nassläuferpumpe auf die Außenwand gedrückt ist. Hierdurch können unten die Partikel und oben Gas aus der Vorkammer entweichen, ohne das es auf eine Orientierung der Einbaulage des Trennelements in Bezug auf die Einbaulage der Nassläuferpumpe ankommt.It is particularly advantageous if, in the pressureless state of the wet-running pump, the separating element is spaced apart from the outer wall not only in a partial region of its radially outer peripheral edge but also with its entire peripheral edge in a gap-forming manner and accordingly during operation of the wet-running pump on the outer wall is pressed. As a result, below the particles and gas above escape from the antechamber, without it depends on an orientation of the mounting position of the separating element with respect to the installation position of the wet-running pump.
Zusätzlich oder alternativ kann die Innenseite der Außenwand zumindest im unteren Bereich der Vorkammer zum Laufrad hin abfallen. Unter Abfallen ist in diesem Sinne zu verstehen, dass der Abstand zwischen der Innenseite der Außenwand und der Rotationsachse von Laufrad und Pumpenwelle in Richtung des Laufrads vergrößert. Im unteren Bereich der Vorkammer bedeutet in diesem Sinne, dass das Gefälle bezogen auf die Einbaulage der Nassläuferpumpe, d. h. in Richtung der Gravitationskraft unten ist. In einer bevorzugten Weiterbildung kann sich dieses Gefälle vollumfänglich fortsetzen, so dass die Vorkammer rotationssymmetrisch ist. D. h., dass sich die Vorkammer bezüglich ihrer Form zur Pumpenkammer hin öffnet bzw. die Innenseite der Außenwand zum Stator hin konisch verläuft. Dies hat den Vorteil, dass es auch bei der Außenwand nicht auf die Einbaulage der Pumpe ankommt, damit die sich am Boden der Vorkammer sammelnden Partikel nach vorne in die Pumpenkammer abgleiten können.Additionally or alternatively, the inner side of the outer wall may drop off towards the impeller, at least in the lower region of the pre-chamber. Falling is to be understood in this sense that the distance between the inside of the outer wall and the axis of rotation of impeller and pump shaft increases in the direction of the impeller. In the lower part of the prechamber means in this sense that the slope relative to the installation position of the wet runner pump, d. H. in the direction of gravitational force is below. In a preferred development, this gradient can continue in full, so that the antechamber is rotationally symmetrical. In other words, the prechamber opens with respect to its shape towards the pump chamber or the inside of the outer wall runs conically towards the stator. This has the advantage that it does not depend on the installation position of the pump even with the outer wall, so that the particles collecting at the bottom of the prechamber can slide forward into the pump chamber.
Für die Realisierung einer Vorkammer, deren radial begrenzende Außenwand mit ihrer Innenseite zum Laufrad hin abfällt, kann beispielsweise eine einwandige Außenwand konstanter Dicke verwendet werden, die insgesamt zum Stator konisch verläuft. D. h. dass auch die Außenseite der Außenwand zum Stator konisch verläuft. Alternativ kann die Außenwand im axialen Schnitt dreieckig sein, wobei ihre Dicke zum Laufrad hin unter größer werdendem Innenradius der Vorkammer abnimmt. Weiter alternativ kann die Außenwand auch zweiwandig ausgebildet sein, wobei eine innenliegende erste Wand die Vorkammer begrenzt und in ihrer Form der genannten einwandigen Außenwandausführung mit der konstanten Dicke entspricht, wohingegen eine außenliegende zweite Wand achsparallel zur Rotorwelle verläuft. Die innenliegenden erste Wand und die außenliegenden zweite Wand gehen dann an ihrer zum Laufrad gerichteten Stirnseite in einem spitzen Winkel ineinander über.For the realization of a prechamber, whose radially delimiting outer wall with its inner side drops towards the impeller, for example, a single-walled outer wall of constant thickness can be used, which is conical overall to the stator. Ie. that the outside of the outer wall to the stator is conical. Alternatively, the outer wall may be triangular in axial section, wherein its thickness decreases towards the impeller under increasing inner radius of the antechamber. Further alternatively, the outer wall may also be formed with two walls, wherein an inner first wall bounded the antechamber and corresponds in shape to said single-walled outer wall design with the constant thickness, whereas an outer second wall is axially parallel to the rotor shaft. The inner first wall and the outer second wall then go over at their end facing the impeller at an acute angle into one another.
Zur Verbesserung der Wärmeabgabe an die Flüssigkeit in der Pumpenkammer kann das Trennelement Strukturelemente zur Oberflächenerhöhung aufweisen. Derartige Strukturelemente können beispielsweise Rippen, Nuten, Noppen, Sicken oder Vertiefungen sein. Vorzugsweise sind die Strukturelemente zumindest an der zur Vorkammer gerichteten Rückseite des Trennelements vorhanden, da sie an der zur Pumpenkammer gerichteten Vorderseite hydraulische Verluste verursachen. An der Rückseite verbessern die Strukturelemente die Wärmeaufnahme. Soweit an der Vorderseite derartige Strukturelemente zur besseren Wärmeabgabe an- oder ausgeformt sind, sollten sie sich nicht zu weit in Richtung Laufrad erheben, damit die hydraulischen Verluste nicht zu stark sind. Die Strukturelemente können grundsätzlich beliebig geformt sein, sich beispielsweise radial, sekantial, in konzentrischen Kreisen oder schneckenförmig erstrecken.To improve the heat transfer to the liquid in the pump chamber, the separator may have structural elements for surface elevation. Such structural elements may be, for example, ribs, grooves, nubs, beads or depressions. Preferably, the structural elements are present at least on the rear side of the separating element directed towards the prechamber, since they cause hydraulic losses on the front side directed toward the pumping chamber. At the rear, the structural elements improve the heat absorption. As far as such structural elements on the front for better heat dissipation or are formed, they should not rise too far in the direction of impeller, so that the hydraulic losses are not too strong. The structural elements can in principle be arbitrarily shaped, for example, extend radially, secantially, in concentric circles or helically.
Gemäß einer weiteren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Nassläuferpumpe kann der Lagerträger an seinem dem Laufrad zugewandten axialen Ende einen sich zur Außenwand erstreckenden Kragen aufweisen. Dieser trennt die Vorkammer in einen vorderen, zur Pumpenkammer gerichteten Kammerraum, und einen hinteren, der Pumpenkammer abgewandten Kammerraum. Durch diesen Kragen, der ebenfalls wie eine Trennwand wirkt, kann die Strömung in der Vorkammer gezielt geführt werden.According to a further development of the wet-running pump according to the invention, the bearing carrier may have a collar extending toward the outer wall at its axial end facing the impeller. This separates the antechamber into a front, directed to the pump chamber chamber chamber, and a rear, the pump chamber facing away chamber space. Through this collar, which also acts as a partition, the flow in the pre-chamber can be targeted.
Vorzugsweise können die beiden Kammerräume über zumindest eine Öffnung miteinander verbunden sein, so dass die Flüssigkeit von dem einen Kammerraum zum anderen Kammerraum strömen kann. Die zumindest eine Öffnung kann ringförmig sein. Das heißt, dass der Kragen in einem Abstand vor der Innenseite der Außenwand endet. Alternativ können auch mehrere Öffnungen vorhanden sein, wobei der Kragen in diesem Fall einstückig in die Außenwand übergehen kann und die Öffnung in dem Kragen vorgesehen sind. Vorzugsweise liegen die Öffnungen radial weit außen, so dass das Trennelement größtmöglich überströmt wird.Preferably, the two chamber spaces can be connected to each other via at least one opening, so that the liquid can flow from one chamber space to the other chamber space. The at least one opening may be annular. That is, the collar ends at a distance in front of the inside of the outer wall. Alternatively, a plurality of openings may be present, wherein the collar in this case can pass integrally into the outer wall and the opening are provided in the collar. Preferably, the openings are located radially far outside, so that the separating element is overflowed as much as possible.
In einer vorteilhaften Weiterbildung kann die Vorkammer, insbesondere der vorderer Kammerraum, einen zur Rotorwelle offenen Raumbereich aufweisen. In diesem Raumbereich kann die Rotorwelle ein weiteres Laufrad tragen, das eine zumindest anteilig radial gerichtete Strömung in der Vorkammer bewirkt. Das weitere Laufrad kann ein Flügelrad oder eine Scheibe sein, deren axiale Stirnseite oder Stirnseiten Nuten und/oder Rippen aufweist/aufweisen und das dadurch ebenfalls eine Flüssigkeitsförderung bewirkt. Beispielsweise können diese Nuten oder Rippen schraubenförmig sein. Das Laufrad sollte sehr klein ausgeführt sein, damit eine nur minimale Strömung erzeugt wird. So braucht die Länge der Flügel im Falle eines Flügelrads in radialer Richtung nur zwischen 1/4 und 1/3 des Radius der Rotorwelle zu betragen.In an advantageous development, the antechamber, in particular the front chamber space, may have a space region open to the rotor shaft. In this area, the rotor shaft can carry a further impeller, which causes an at least partially radially directed flow in the pre-chamber. The further impeller may be an impeller or a disk, whose axial end face or end faces has grooves and / or ribs / and thereby also causes a liquid delivery. For example, these grooves or ribs may be helical. The impeller should be made very small, so that only a minimal flow is generated. Thus, the length of the wings in the case of an impeller in the radial direction need only be between 1/4 and 1/3 of the radius of the rotor shaft.
Vorzugsweise ist die Rotorwelle als Hohlwelle mit einer flüssigkeitsdurchströmbaren, vorzugsweis zentralen Bohrung ausgebildet, die an dem dem Laufrad abgewandten Ende der Welle offen ist und in den Rotorraum mündet. In axialer Richtung kann die Rotorwelle eine oder mehrere Querbohrungen aufweisen, durch die Flüssigkeit aus der Rotorwelle in die Vorkammer strömen kann. Bereits diese Querbohrungen bewirken eine Strömung, so dass das vorgenannte weitere Laufrad grundsätzlich nicht notwendig ist. Es kann jedoch zusätzlich verwendet werden.Preferably, the rotor shaft is designed as a hollow shaft with a flüssigkeitsdurchströmbaren, preferably central bore, which is open at the end facing away from the impeller of the shaft and opens into the rotor chamber. In the axial direction, the rotor shaft may have one or more transverse bores through which liquid can flow from the rotor shaft into the prechamber. Already these transverse holes cause a flow, so that the aforementioned further impeller is basically not necessary. However, it can be used additionally.
Sofern als zusätzliches Laufrad ein Flügelrad verwendet wird, können sich dessen Flügel vorteilhafterweise in axialer Richtung bis vor die Bohrung erstrecken, so dass sie beim Drehen der Rotorwelle die Strömung zusätzlich antreiben. Dabei erzeugen sie in der/den Querbohrungen einen Unterdruck, durch den die Flüssigkeit im Rotorraum in die Rotorwelle gesaugt wird. Darüber hinaus fördern sie die Flüssigkeit in der Vorkammer radial nach außen, wobei die Flüssigkeit die Rückseite der Trennwand überströmt und dabei seine Wärme an diese abgeben kann. Selbst wenn jedoch das weitere Laufrad nicht vorhanden wäre, würde sich eine Zirkulation der Flüssigkeit im Rotorraum und in der Vorkammer aufgrund des Temperaturgradienten und der wirkenden Fliehkräfte im Bereich der Querborhung(en) ergeben. Am äußeren Umfangsbereich kann die Flüssigkeit dann von dem vorderen Kammerraum in den hinteren Kammerraum in axialer Richtung einströmen und von dort durch die Kanäle zwischen dem Lagerträger und dem Spaltrohr und/oder dem Lagerträger und dem Lager in den Rotorraum eintreten, wo sich die Flüssigkeit erwärmt und am Ende der Rotorwelle in diese eintritt. Hierdurch wird ein effektiver Kühlkreislauf unterhalten, durch den die Wärme im Rotorraum wirksam an das Trennelement zwischen Vorkammer und Pumpenkammer geführt wird, welches dann die Wärme an das in der Pumpenkammer befindliche Fördermedium abgibt.If an impeller is used as an additional impeller, its wings can advantageously extend in the axial direction to the bore, so that they additionally drive the flow when rotating the rotor shaft. They generate in the / the transverse bores a negative pressure, through which the liquid is sucked in the rotor space in the rotor shaft. In addition, they promote the liquid in the antechamber radially outward, wherein the liquid flows over the back of the partition and thereby release its heat to this. However, even if the other impeller were not present, a circulation of the liquid in the rotor chamber and in the antechamber would result due to the temperature gradient and the centrifugal forces acting in the region of the transverse guide (s). At the outer peripheral region, the liquid can then flow from the front chamber space in the rear chamber space in the axial direction and from there through the channels between the bearing support and the can and / or the bearing support and the bearing in the rotor chamber, where the liquid heats up and at the end of the rotor shaft enters this. As a result, an effective cooling circuit is maintained, through which the heat in the rotor chamber is effectively guided to the separating element between the prechamber and pump chamber, which then emits the heat to the pumping chamber located in the pumped conveying medium.
Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:Further advantages and features of the invention will be explained in more detail with reference to embodiments and the accompanying figures. Show it:
Die Rotorwelle
An der zur Pumpenkammer
Das Trennelement
In der Ausführung gemäß
Des Weiteren ist die Vorkammer
Das Trennelement
Im Betrieb der Nassläuferpumpe
Die Membran
Zur Stabilisierung der Membran
Die Vorkammer
Die Rotorwelle
In axialer Richtung der Rotorwelle
Das Flügelrad
Eine Vergrößerung der laufradseitigen Lageranordnung ist in
In der Ausführungsvariante gemäß
Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass in der Vorkammer
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