DE102012012443A1 - Motor centrifugal pump with a mechanical seal - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Motorkreiselpumpe mit einer Motorwelle, die den Motorenrotor und an einem Ende das Pumpenlaufrad trägt und zusammen mit dem Motorenrotor in einem Spaltrohr oder Spalttopf liegt, um vom Fördermedium umspült zu sein, wobei die Motorwelle durch mindestens ein Radiallager geführt ist, wobei der Innenraum des Spaltrohres/-topfes zum Pumpenraum hin durch eine Gleitringdichtung abgeschlossen ist, die eine die Welle umschließende, mit dem Motoren- und/oder Pumpengehäuse direkt oder indirekt verbundene, feststehende Ringscheibe aufweist, an der eine auf der Welle drehfest angeordnete Wellenringscheibe mit einer ringförmigen Kontaktfläche anliegt, um mit der Ringscheibe ein Axiallager zu bilden.The invention relates to a motor centrifugal pump with a motor shaft which carries the motor rotor and at one end the pump impeller and is located together with the motor rotor in a canned or split pot to be lapped by the medium to be conveyed, wherein the motor shaft is guided by at least one radial bearing, wherein the Interior of the split tube / pot to the pump room through is completed by a mechanical seal having a shaft enclosing, with the motor and / or pump housing directly or indirectly connected, fixed annular disc, on which a rotatably mounted on the shaft shaft ring disc with an annular Contact surface abuts to form a thrust bearing with the annular disc.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Motorkreiselpumpe mit einer Motorwelle, die den Motorenrotor und an einem Ende das Pumpenlaufrad trägt und zusammen mit dem Motorenrotor in einem Spaltrohr oder Spalttopf liegt, um vom Fördermedium umspült zu sein, wobei die Motorwelle durch mindestens ein Radiallager geführt ist.The invention relates to a motor centrifugal pump with a motor shaft which carries the motor rotor and at one end the pump impeller and is located together with the motor rotor in a canned or split pot to be lapped by the medium to be conveyed, wherein the motor shaft is guided by at least one radial bearing.
  • Bei Nassläuferpumpen wird der Rotor des Elektromotors vom Medium umspült. Der Stator ist vom Medium durch ein Spaltrohr/-topfgetrennt. Die Lager des Rotors werden vom Medium geschmiert. Solche Konstruktionen sind wartungsfrei und verfügen über eine lange Lebensdauer, solange das Medium relativ sauber ist. Um sicherzustellen, dass eine Strömung durch den Rotorraum stattfindet, wird die Druckdifferenz zwischen der Saug- und der Druckseite des Laufrades genutzt. Hierzu wird der Rotor des Motors mit einer Wellenbohrung ausgeführt.In wet runner pumps, the rotor of the electric motor is surrounded by the medium. The stator is separated from the medium by a split tube / pot. The bearings of the rotor are lubricated by the medium. Such constructions are maintenance free and have a long life, as long as the medium is relatively clean. To ensure that a flow through the rotor space takes place, the pressure difference between the suction and the pressure side of the impeller is used. For this purpose, the rotor of the motor is designed with a shaft bore.
  • 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 insbesondere bezüglich der Lagerschmierung und der Kühlung zu begrenzen. Zudem ist es erforderlich, abrasive Partikel am Eindringen in den Rotorraum zu hindern. Es sind Lösungen bekannt, bei denen auch Gleitringdichtungen zum Einsatz kommen. Für die Aufnahme der axialen Kräfte ist bei diesen Pumpen immer zusätzlich ein Axiallager eingebaut.In many applications, however, the media are contaminated with particles and chemical agents (inhibitors). This makes it necessary to limit the flow in the rotor space to the level required for the function of the engine, in particular with respect to the bearing lubrication and the cooling. In addition, it is necessary to prevent abrasive particles from entering the rotor space. Solutions are known in which mechanical seals are used. For the absorption of the axial forces, a thrust bearing is always additionally installed in these pumps.
  • Aufgabe der Erfindung ist es, bei einer Motorkreiselpumpe der eingangs genannten Art das Eindringen von Partikeln in den Rotorraum zu verhindern. Dabei sollen die Herstellungskosten gering gehalten werden.The object of the invention is to prevent the entry of particles into the rotor chamber in a motor centrifugal pump of the type mentioned. The manufacturing costs should be kept low.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Innenraum des Spaltrohres/-topfes zum Pumpenraum hin durch eine Gleitringdichtung abgeschlossen ist, die eine die Welle umschließende, mit dem Motoren- und/oder Pumpengehäuse direkt oder indirekt verbundene, feststehende Ringscheibe aufweist, an der eine auf der Welle drehfest angeordnete Wellenringscheibe mit einer ringförmigen Kontaktfläche anliegt, um mit der Ringscheibe ein Axiallager zu bilden.This object is achieved in that the interior of the can / pot to the pump room through is completed by a mechanical seal having a shaft enclosing, directly or indirectly connected to the motor and / or pump housing, fixed annular disc, at the one arranged on the shaft rotatably mounted wave washer with an annular contact surface to form a thrust bearing with the annular disc.
  • Die Gleitringdichtung wird so ausgebildet, dass sie gleichzeitig die Funktion des Axiallagers der Pumpe übernimmt. Um beide Funktionen sicherzustellen, ist es erforderlich, dass die Gleitpartner im Betrieb immer aufeinander gleiten. Außer einem Schmierspalt darf kein zusätzlicher Spalt entstehen. Die magnetische Kraft des Motors und die hydraulischen Kräfte der Pumpe sind hierzu so aufeinander abgestimmt, dass diese Funktion sichergestellt ist. Hierzu wird auch vorgeschlagen, dass die Kontaktfläche der Wellenscheibe eine innere ringförmige, ununterbrochene Ringkontaktfläche aufweist, mit der die Wellenringscheibe an der feststehenden Ringscheibe dichtend anliegt.The mechanical seal is designed so that it simultaneously assumes the function of the thrust bearing of the pump. In order to ensure both functions, it is necessary for the sliding partners to always slide on one another during operation. Apart from a lubrication gap, no additional gap may arise. The magnetic force of the motor and the hydraulic forces of the pump are coordinated with each other so that this function is ensured. For this purpose, it is also proposed that the contact surface of the wave washer has an inner annular, uninterrupted ring contact surface, with which the shaft ring disc sealingly bears against the stationary annular disc.
  • Hierbei ist darauf zu achten, dass das Axiallager ausreichend dimensioniert und mit Schmierflüssigkeit versorgt wird. Dies wird dadurch gelöst, dass die Wellenringscheibe in dem an der inneren Ringkontaktfläche außen angrenzenden Ringbereich Ausnehmungen aufweist, durch die Flüssigkeit zur inneren Ringkontaktfläche zur Schmierung gelangt. Der Axiallagerbereich kann genutet sein und ggf. mit Schmieröffnungen in einer Axiallagernut versehen werden.It must be ensured that the thrust bearing is sufficiently dimensioned and supplied with lubricating fluid. This is achieved in that the shaft ring disc has recesses in the ring region adjoining the inner ring contact surface on the outside, through which fluid passes to the inner ring contact surface for lubrication. The thrust bearing region can be grooved and possibly provided with lubrication openings in a thrust bearing groove.
  • Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass die Ausnehmungen sich zum äußeren Rand der Wellenringscheibe hin öffnen. Hierbei können die Ausnehmungen radiale Nuten sein.It is preferably proposed that the recesses open to the outer edge of the wave washer out. In this case, the recesses may be radial grooves.
  • Eine weitere Verbesserung der Schmierung wird erreicht, wenn die Wellenringscheibe mindestens einen Durchlass insbesondere mindestens eine Bohrung aufweist, durch die Flüssigkeit von der Scheibenrückseite zur inneren Ringkontaktfläche gelangt.A further improvement of the lubrication is achieved if the shaft ring disc has at least one passage, in particular at least one bore through which fluid passes from the disc rear side to the inner ring contact surface.
  • In einer Variante ist die Wirkrichtung des Axiallagers in Richtung Pumpe gegeben. Alternativ ist die Wirkrichtung des Axiallagers in Richtung Motor. Um auch das pumpenseitige Radiallager vor Partikel zu schützen, befindet sich bei beiden Varianten diese Kombination aus Gleitringdichtung und Axiallager auf der Pumpenraumseite.In one variant, the effective direction of the thrust bearing is given in the direction of the pump. Alternatively, the effective direction of the thrust bearing in the direction of the engine. In order to also protect the pump-side radial bearing from particles, this combination of mechanical seal and axial bearing is located on the pump chamber side in both variants.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschrieben. Es zeigenEmbodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail below. Show it
  • 1 einen axialen Schnitt durch die Motorkreiselpumpe, 1 an axial section through the engine centrifugal pump,
  • 2 in vergrößerter Darstellung einen Schnitt durch die Wellenringscheibe der Gleitringdichtung in einer ersten Ausführung, 2 in an enlarged view a section through the shaft washer of the mechanical seal in a first embodiment,
  • 3 die Gleitringdichtung mit alternativ ausgeführten Ausnehmungen am Rand der Wellenringscheibe, 3 the mechanical seal with alternatively executed recesses at the edge of the shaft washer,
  • 4 die Wellenringscheibe mit zusätzlichen Durchlässen/Bohrungen, 4 the shaft washer with additional passages / holes,
  • 5 eine Seitenansicht der Wellenringscheibe. 5 a side view of the wave washer.
  • Die Motorkreiselpumpe weist eine Kreiselpumpe auf mit einem Pumpengehäuse 1, das einen Pumpenraum 2 mit Einlass 3 und Auslass 4 besitzt und in dem ein Laufrad 5 gelagert ist, das auf dem Ende einer Motorwelle 6 befestigt ist.The engine centrifugal pump has a centrifugal pump with a pump housing 1 that has a pump room 2 with inlet 3 and outlet 4 owns and in which an impeller 5 is mounted on the end of a motor shaft 6 is attached.
  • Die Motorwelle 6 ist als Hohlwelle in einem Spalttopf 7 durch zwei Radiallager 8, 9 gelagert. Das der Pumpe abgewandte Radiallager 8 ist im geschlossenen Ende des Spalttopfs 7 befestigt und das der Pumpe und dem Laufrad 5 zugewandte Radiallager 9 liegt innerhalb einer Buchse 10, die sich zum Pumpenlaufrad hin zu einem Flansch 10a erweitert, der zwischen dem Pumpenraum 2 und dem Flansch 7a des Spalttopfes liegt. Die Motorwelle 6 trägt innerhalb des Spalttopfes 7 den Motorenrotor 11. Der Spalttopf 7 ist außen vom Motorenstator 12 umgeben.The motor shaft 6 is as a hollow shaft in a containment shell 7 through two radial bearings 8th . 9 stored. The radial bearing facing away from the pump 8th is in the closed end of the containment shell 7 attached and that of the pump and the impeller 5 facing radial bearings 9 lies within a socket 10 extending towards the pump impeller towards a flange 10a extended, between the pump room 2 and the flange 7a the containment shell is located. The motor shaft 6 carries inside the split pot 7 the motor rotor 11 , The containment shell 7 is outside of the motor stator 12 surround.
  • In oder an der Buchse 10 und/oder in oder an dem Flansch 10a ist eine feststehende Ringscheibe 13 koaxial befestigt, die die Motorwelle 6 umgibt und mit der Motorwelle 6 einen Ringspalt 14 bildet, wobei die Ringspaltbreite nur so groß ausgeführt ist, dass die Ringscheibe 13 die zylindrische Außenfläche der Motorwelle nicht berührt.In or on the socket 10 and / or in or on the flange 10a is a fixed ring disk 13 Coaxially attached to the motor shaft 6 surrounds and with the motor shaft 6 an annular gap 14 forms, wherein the annular gap width is made only so large that the annular disc 13 the cylindrical outer surface of the motor shaft is not touched.
  • Auf der dem Laufrad 5 zugewandten Seite der Ringscheibe 13 liegt an dieser eine Wellenringscheibe 15 an, die koaxial auf der Motorwelle 6 befestigt ist, so dass sie sich mit der Motorwelle dreht. Die Wellenringscheibe 15 bildet auf ihrer der Ringscheibe 13 zugewandten Seite eine ringförmige Kontaktfläche 16, mit der sie dichtend an der Ringscheibe 13 anliegt unter Bildung eines Flüssigkeitsfilmes zwischen beiden Scheiben 13, 15. Die Scheiben 13 und 15 bilden somit sowohl eine Gleitringdichtung als auch ein Axiallager.On the impeller 5 facing side of the annular disc 13 lies at this one wave ring disk 15 on, coaxial on the motor shaft 6 is fixed so that it rotates with the motor shaft. The wave washer 15 makes on her the ring disk 13 facing side an annular contact surface 16 with which they seal against the annular disc 13 is applied to form a liquid film between the two discs 13 . 15 , The disks 13 and 15 thus form both a mechanical seal and a thrust bearing.
  • Um den Flüssigkeitsfilm zwischen beiden Scheiben 13, 15 ausreichend mit Flüssigkeit zu versorgen, sind im äußeren Rand der Ringkontakffläche 16 der Scheibe 15 Ausnehmungen 17 in Form radialer Nuten in regelmäßigen Abständen über den Umfang eingebracht. Diese Ausnehmungen sind nicht bis zur inneren Öffnung 18 der Wellenringscheibe 15 geführt, sondern bilden mit dieser einen Abstand und damit eine innere ringförmige Ringkontakffläche 19, mit der die Wellenringscheibe 15 an der feststehenden Ringscheibe 13 dichtend und gleitend anliegt.To the liquid film between both discs 13 . 15 to provide sufficient liquid, are in the outer edge of the ring contact surface 16 the disc 15 recesses 17 introduced in the form of radial grooves at regular intervals over the circumference. These recesses are not up to the inner opening 18 the shaft ring disk 15 guided, but form with this a distance and thus an inner annular Ringkontakffläche 19 , with which the ring washer 15 on the stationary ring disk 13 sealing and sliding.
  • Es sind vorzugsweise zwei, vier, sechs oder acht Ausnehmungen 17 angeordnet, die sich jeweils zum äußeren Rand der Wellenringscheibe 15 hin öffnen, damit von außen Flüssigkeit in die Ausnehmungen gelangt und zur Kontaktfläche 19 geführt wird. Hierbei können die Ausnehmungen 17 unterschiedliche Formen aufweisen, wie die 2 bis 4 zeigen. Die Zuführung von Flüssigkeit zur Kontaktfläche 16 wird in einer weiteren Ausführung noch dadurch erhöht, dass die Wellenringscheibe 15 mindestens eine und vorzugsweise zwei oder mehr quer verlaufende insbesondere achsparallele Durchlässe insbesondere Bohrungen 20 aufweist, durch die Flüssigkeit von der Scheibenrückseite zur inneren Ringkontakffläche 19 fließt.It is preferably two, four, six or eight recesses 17 arranged, each extending to the outer edge of the ring washer 15 open so that from the outside fluid enters the recesses and the contact surface 19 to be led. Here are the recesses 17 have different shapes, like the 2 to 4 demonstrate. The supply of liquid to the contact surface 16 is further increased in a further embodiment in that the wave washer 15 at least one and preferably two or more transverse, in particular axially parallel passages, in particular bores 20 through the liquid from the disk back to the inner Ringkontakffläche 19 flows.
  • Im Ausführungsbeispiel liegt die Wellenringscheibe 15 auf der dem Laufrad 5 zugewandten Seite der feststehenden Ringscheibe 13. In einer alternativen, nicht dargestellten Ausführung liegt die Wellenringscheibe 15 auf der dem Laufrad abgewandten Seite der feststehenden Ringscheibe 13. In diesem Fall ist dafür zu sorgen, dass der Rotor auf das Axiallager in entgegengesetzter Richtung axial einwirkt.In the embodiment, the wave washer is located 15 on the impeller 5 facing side of the fixed annular disc 13 , In an alternative embodiment, not shown, the wave washer is located 15 on the side facing away from the impeller of the fixed annular disc 13 , In this case, ensure that the rotor acts axially on the thrust bearing in the opposite direction.

Claims (7)

  1. Motorkreiselpumpe mit einer Motorwelle, die den Motorenrotor (11) und an einem Ende das Pumpenlaufrad (5) trägt und zusammen mit dem Motorenrotor in einem Spaltrohr oder Spalttopf (7) liegt, um vom Fördermedium umspült zu sein, wobei die Motorwelle (6) durch mindestens ein Radiallager (8, 9) geführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenraum des Spaltrohres/-topfes (7) zum Pumpenraum hin durch eine Gleitringdichtung (13, 15) abgeschlossen ist, die eine die Welle (6) umschließende, mit dem Motoren- und/oder Pumpengehäuse direkt oder indirekt verbundene, feststehende Ringscheibe (13) aufweist, an der eine auf der Welle (6) drehfest angeordnete Wellenringscheibe (15) mit einer ringförmigen Kontaktfläche (16) anliegt, um mit der Ringscheibe (13) ein Axiallager zu bilden.Motor centrifugal pump with a motor shaft connecting the motor rotor ( 11 ) and at one end the pump impeller ( 5 ) and together with the motor rotor in a canned or containment shell ( 7 ) in order to be surrounded by the pumped medium, the motor shaft ( 6 ) by at least one radial bearing ( 8th . 9 ) is guided, characterized in that the interior of the split tube / pot ( 7 ) to the pump room through a mechanical seal ( 13 . 15 ), which is a wave ( 6 ) enclosing, with the engine and / or pump housing directly or indirectly connected, fixed annular disc ( 13 ), on which one on the shaft ( 6 ) rotatably arranged shaft ring disk ( 15 ) with an annular contact surface ( 16 ) is in contact with the annular disc ( 13 ) to form a thrust bearing.
  2. Motorkreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktfläche (16) der Wellenringscheibe (15) eine innere ringförmige, ununterbrochene Ringkontaktfläche (19) aufweist, mit der die Wellenringscheibe an der feststehenden Ringscheibe (13) dichtend anliegt.Motor centrifugal pump according to claim 1, characterized in that the contact surface ( 16 ) of the wave washer ( 15 ) an inner annular uninterrupted ring contact surface ( 19 ), with which the wave washer on the fixed annular disc ( 13 ) sealingly.
  3. Motorkreiselpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenringscheibe (15) in dem an der inneren Ringkontaktfläche (19) außen angrenzenden Ringbereich Ausnehmungen (17) aufweist, durch die Flüssigkeit zur inneren Ringkontaktfläche (19) zur Schmierung gelangt.Motor centrifugal pump according to claim 2, characterized in that the shaft ring disc ( 15 ) in which on the inner ring contact surface ( 19 ) outside adjacent annular region recesses ( 17 ) through the liquid to the inner ring contact surface ( 19 ) gets to lubrication.
  4. Motorkreiselpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (17) sich zum äußeren Rand der Wellenringscheibe (15) hin öffnen.Motor centrifugal pump according to claim 3, characterized in that the recesses ( 17 ) to the outer edge of the wave washer ( 15 ).
  5. Motorkreiselpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmungen (17) radiale Nuten sind.Motor centrifugal pump according to claim 3 or 4, characterized in that the recesses ( 17 ) are radial grooves.
  6. Motorkreiselpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenringscheibe (15) mindestens einen Durchlass insbesondere mindestens eine Bohrung (20) aufweist, durch die Flüssigkeit von der Scheibenrückseite zur inneren Ringkontakffläche (19) zur Schmierung gelangt.Motor centrifugal pump according to one of claims 2 to 5, characterized in that the Shaft washer ( 15 ) at least one passage, in particular at least one bore ( 20 ) through the liquid from the disk back to the inner Ringkontakffläche ( 19 ) gets to lubrication.
  7. Kreiselmotorpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das pumpenseitige Radiallager (9) Bestandteil des Axiallagers ist, das eine Gleitringdichtung bildet.Centrifugal motor pump according to one of the preceding claims, characterized in that the pump-side radial bearing ( 9 ) Is part of the thrust bearing, which forms a mechanical seal.
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