DE10208688A1

DE10208688A1 - Tauchmotorpumpe

Info

Publication number: DE10208688A1
Application number: DE2002108688
Authority: DE
Inventors: Klaus Becker; Horst-Paul Klein; Andrejas Vukovic
Original assignee: ABS Pump Center GmbH
Current assignee: Sulzer Management AG
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2003-09-18
Anticipated expiration: 2022-03-01
Also published as: DE10208688B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Tauchmotorpumpe (1) mit einem Pumpengehäuse (2), umfassend einen Motorteil mit einem in einem Motorgehäuse (4) angeordneten Elektromotor (5) und einem Hydraulikteil mit einem Pumpenrad (3), wenigstens eine zwischen Motorteil und Hydraulikteil angeordnete Zwischenkammer (8), die von der Motorwelle (6) durchsetzt ist, ein das Motorgehäuse (4) umschließendes Mantelgehäuse (15), das von einer Kühlflüssigkeit durchströmt ist und eine Kühlflüssigkeitspumpe. Die Tauchmotorpumpe (1) nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass das Mantelgehäuse (15) und die Zwischenkammer (8) über etwa diametral gegenüberliegend angeordnete Vor- und Rücklauföffnungen (14, 13) und ohne Zwangsführung der Kühlflüssigkeit zur Vor- und Rücklauftrennung miteinander kommunizieren und dass wenigstens eine Vorlauföffnung (14) als Düsenbohrung ausgebildet ist (Figur 1).

Description

Die Erfindung betrifft eine Tauchmotorpumpe mit einem Pumpengehäuse, umfassend einen Motorteil mit einem in einem Motorgehäuse angeordneten Elektromotor und einem Hydraulikteil mit einem Pumpenrad, wenigstens eine zwischen Motorteil und Hydraulikteil angeordnete Zwischenkammer, die von der Motorwelle durchsetzt ist, ein das Motorgehäuse umschließendes Mantelgehäuse, das von einer Kühlflüssigkeit durchströmt ist und eine Kühlflüssigkeitspumpe.
Tauchmotorpumpen der eingangs genannten Art sind bereits seit längerer Zeit bekannt. Eine Tauchmotorpumpe der eingangs genannten Art wurde beispielsweise von der Anmelderin unter der Typenbezeichnung ABS-AF vertrieben. Hierbei handelte es sich um eine Tauchmotorpumpe mit einem geschlossenen Kühlkreislauf.
Werden Tauchmotorpumpen vollständig getaucht betrieben, ist eine Kühlung des das Pumpenrad treibenden Elektromotors in der Regel nicht erforderlich, da das zu pumpende Medium für eine hinreichende Kühlung sorgt. Insbesondere bei größeren und leistungsstärkeren Tauchmotorpumpen kommt es nicht selten vor, dass nur der Hydraulikteil der Pumpe getaucht ist, während das Motorgehäuse aus dem zu pumpenden Medium heraussteht. In diesem Falle wäre ohne Kühlflüssigkeit nicht für eine hinreichende Kühlung des Elektromotors gesorgt.
Bekannt sind Tauchmotorpumpen sowohl mit offenen als auch mit geschlossenen Kühlsystemen. Bei den bekannten Tauchmotorpumpen mit geschlossenem Kühlsystem ist in der Regel das Motorgehäuse von einem mit Kühlflüssigkeit durchströmten Mantelgehäuse umgeben. Die von der Kühlflüssigkeit aufgenommene Motorwärme wird über Wärmetauschflächen an den Hydraulikteil der Tauchmotorpumpe abgegeben. Bei einem offenen Kühlsystem wird die Mantelfläche des Motorgehäuses mit dem zu pumpenden Medium umströmt, was allerdings insbesondere bei Einsatz der Tauchmotorpumpe als Abwasser- oder Schmutzwasserpumpe mit dem Nachteil behaftet ist, dass sich in dem zu pumpenden Medium befindliche Trübstoffe innerhalb des Pumpengehäuses absetzen und eine entsprechende Verunreinigung der Tauchmotorpumpe mit sich bringen. Bei bekannten Tauchmotorpumpen mit offenem Kühlsystem wird das zu pumpende Medium über eine zusätzliche Beschaufelung des Pumpenrades in das das Motorgehäuse umgebende Mantelgehäuse gepumpt.
Bei der eingangs erwähnten Tauchmotorpumpe Typ ABS-AF ist in einer zwischen Hydraulikteil und Motorteil vorgesehenen Zwischenkammer eine elektrische Hilfspumpe angeordnet, mit der die Kühlflüssigkeit in einem geschlossenen Kreislauf gepumpt wird. Es ist verhältnismäßig aufwendig, eine zusätzliche elektrische Hilfspumpe vorzusehen, sowohl hinsichtlich der Beschaltung derselben als auch hinsichtlich deren Unterbringung in dem Gehäuse der Tauchmotorpumpe.
Bei allen bekannten Tauchmotorpumpen, sowohl bei solchen mit offenem Kühlflüssigkeitskreislauf als auch mit geschlossenem Kühlflüssigkeitskreislauf sind Mittel zur Zwangsführung der Kühlflüssigkeit vorgesehen, um einen Kurzschluss von Vorlauf und Rücklauf innerhalb des Mantelgehäuses zu verhindern. Durch einen solchen Kurzschluss zwischen Vorlauf und Rücklauf wird die Wirksamkeit der Kühlung stark beeinträchtigt. Solche Mittel zur Zwangsführung der Strömung innerhalb des Pumpengehäuses sind verhältnismäßig aufwendig. Zur Realisierung von Zwangsführungen sind zusätzliche Dichtungsmaßnahmen erforderlich.
Eine bekannte Maßnahme zur Zwangsführung und Vorlauf - Rücklauftrennung der Kühlflüssigkeit ist es beispielsweise, innerhalb des Mantelgehäuses für den Kühlflüssigkeitsvorlauf ein Steigrohr vorzusehen, dessen Auslauf in dem in Einbaulage der Tauchmotorpumpe oberen Bereich des Mantelgehäuses mündet. Auf diese Art und Weise soll sichergestellt werden, dass das Mantelgehäuse der Tauchmotorpumpe vollständig von Kühlflüssigkeit durchströmt ist und dass keine Strömungstotzonen innerhalb desselben entstehen. Eine solche Maßnahme wird allgemein als konstruktiv aufwendig empfunden.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, eine Tauchmotorpumpe der eingangs genannten Art hinsichtlich des Kühlsystems konstruktiv zu vereinfachen.
Die Aufgabe wird durch eine Tauchmotorpumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 gelöst, die sich dadurch auszeichnet, dass das Mantelgehäuse und die Zwischenkammer über etwa diametral gegenüberliegend angeordnete Vor- und Rücklauföffnungen und ohne Zwangsführung der Kühlflüssigkeit zur Vor- und Rücklauftrennung miteinander kommunizieren und einen geschlossenen Kühlkreislauf bilden und dass wenigstens eine Vorlauföffnung als Bohrung mit vergleichsweise kleinem Querschnitt oder als Düsenbohrung ausgebildet ist, die einen Eintritt der Kühlflüssigkeit in das Mantelgehäuse mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit bewirkt.
Insbesondere dadurch, dass die Kühlflüssigkeit mit erhöhter Geschwindigkeit in das Mantelgehäuse eingedüst wird, ist eine vollständige Durchströmung desselben gewährleistet, ohne dass hierzu Einbauten zur Zwangsführung von Vorlauf- und Rücklauf beziehungsweise zur Trennung von Vor- und Rücklauf erforderlich wären. Es muss allerdings sichergestellt werden, dass die Kühlflüssigkeit mit verhältnismäßig hoher Strömungsgeschwindigkeit aus der Vorlauföffnung austritt.
Zweckmäßigerweise ist als Kühlflüssigkeitspumpe ein auf der Motorwelle angeordneter Impeller vorgesehen, so dass auf eine elektrische Hilfspumpe verzichtet werden kann.
Vorzugsweise ist die Zwischenkammer in eine Rücklaufkammer und eine Vorlaufkammer unterteilt, die über eine zentrale, von der Motorwelle durchsetzte Durchführung miteinander kommunizieren, wobei der Impeller im engsten Querschnitt der Durchführung angeordnet ist.
Bei einer besonders bevorzugten Variante der Tauchmotorpumpe gemäß der Erfindung sind in der Zwischenkammer Mittel zur Verlangsamung der Kühlflüssigkeitsströmung vorgesehen. Üblicherweise, so auch bei der Tauchmotorpumpe gemäß der Erfindung, wird die Wärmefracht der Kühlflüssigkeit über die Begrenzungswand der Zwischenkammer an den Hydraulikteil der Tauchmotorpumpe abgegeben. Zwecks besseren Wärmeübergangs ist es dann vorteilhaft, die Verweildauer der Kühlflüssigkeit in der Zwischenkammer durch Verlangsamung der Strömung dort zu erhöhen.
Hierzu kann die Vorlaufkammer mit sich etwa radial erstreckenden und erweiternden Strömungskanälen versehen sein, die etwa spiralförmig angeordnet sind. Durch eine radiale Erweiterung der Strömungskanäle wird eine Verringerung des dynamischen Drucks der Kühlflüssigkeit zugunsten des statischen Drucks erzielt.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn der Impeller als axiale Sicherung einer die Zwischenkammer abdichtenden Gleitringdichtung ausgebildet ist.
Besonders zweckmäßig ist es, wenn die dem Hydraulikteil zugewandte Begrenzungswand der Zwischenkammer eine profilierte Oberfläche aufweist. Die Oberfläche der Begrenzungswand kann beispielsweise auf der dem Hydraulikteil zugewandten Seite mit Kühlrippen versehen sein.
Auf derjenigen Seite des Pumpenrades, die der Begrenzungswand der Zwischenkammer zugekehrt ist, kann eine zusätzliche Beschaufelung vorgesehen sein, die mit den Kühlrippen eine verbesserte Wärmeabfuhr bewirkt.
Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Tauchmotorpumpe gemäß der Erfindung,
Fig. 2 einen vergrößerten Ausschnitt aus der Ansicht in Fig. 1, und
Fig. 3 eine Draufsicht auf die untere Begrenzungswand der Zwischenkammer von innen.
Die in der Zeichnung dargestellte Tauchmotorpumpe 1 umfasst ein Pumpengehäuse 2 mit einem darin angeordneten Pumpenrad 3, ein auf das Pumpengehäuse 2 aufgesetztes Motorgehäuse 4 mit einem darin angeordneten Elektromotor 5, der über eine Motorwelle 6 das Pumpenrad 3 antreibt.
Das Motorgehäuse 4 mit dem darin angeordneten Elektromotor 5 sowie die sonstigen zum Betrieb des Elektromotors 5 erforderlichen Einrichtungen wird nachfolgend der Einfachheit halber als Motorteil bezeichnet, das Pumpengehäuse 2 sowie das Pumpenrad 3 werden nachfolgend als Hydraulikteil bezeichnet.
Zwischen dem Motorteil und dem Hydraulikteil der Tauchmotorpumpe 1 sind in Fig. 1 von oben nach unten in Längsrichtung der Motorwelle 6 zunächst eine Lagerkammer 7 und darunter eine Zwischenkammer 8 angeordnet. Die Lagerkammer 7 sowie die Zwischenkammer 8 werden von der Motorwelle 6 durchsetzt, wobei in der Lagerkammer 7 das mit 9 bezeichnete Wellenlager angeordnet ist. Die Lagerkammer 7 ist bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel nicht flüssigkeitsgefüllt. Diese kann aber zur Schmierung der Dichtung des Lagers der Motorwelle 6 ölbefüllt sein. Jedenfalls dient die Lagerkammer 7 nicht nur zur Aufnahme des Wellenlagers 9 sondern vielmehr auch zur Abdichtung und Dichtigkeitskontrolle zwischen dem Motorteil und dem Hydraulikteil der Tauchmotorpumpe 1. Hierzu ist in der Lagerkammer 7 ein Sensor 10 zur Dichtigkeitsüberwachung angeordnet. Wenn Feuchtigkeit in die Lagerkammer 7 eindringt, wird diese von dem Sensor 10 detektiert, der eine Abschaltung des Elektromotors 5 bewirkt und/oder einen Undichtigkeitsalarm auslöst.
Die dem Hydraulikteil der Tauchmotorpumpe 1 zugewandte Seite der Lagerkammer 7 ist über eine Gleitringdichtung 11 abgedichtet. Die Gleitringdichtung 11 wird von einem auf einer nicht sichtbaren Schulter der Motorwelle 6 angeordneten Impeller 12 gehalten, dessen Funktion nachstehend noch beschrieben wird.
Der Impeller 12 wird von der unterhalb der Lagerkammer 7 angeordneten Zwischenkammer 8 aufgenommen. Letztere ist mit einer Kühlflüssigkeit befüllt. Dies kann Wasser oder ein anderes geeignetes Wärmeträgermedium sein. Die Zwischenkammer 8 kommuniziert über Rücklauf- und Vorlauföffnungen 13, 14 mit einem das Motorgehäuse 4 umgebenden Mantelgehäuse 15, dessen Ringraum den Kühlmantel für das Motorgehäuse 4 beziehungsweise den Elektromotor 5 bildet.
Der auf der Motorwelle 6 gelagerte und mit Pumpendrehzahl betriebene Impeller 12 treibt die Kühlflüssigkeit über die Zwischenkammer 8 durch die Vorlauföffnung 14 in das Mantelgehäuse 15 und zurück durch die Rücklauföffnung 13 wieder in die Zwischenkammer 8. Die Vorlauföffnung 14 ist als Düsenbohrung oder Bohrung mit verhältnismäßig engem Querschnitt ausgebildet, so dass die Kühlflüssigkeit mit hoher Strömungsgeschwindigkeit in das Mantelgehäuse 15 eintreten kann.
Die Zwischenkammer 8 ist mittels eines napfförmigen Einsatzes 16 in eine Rücklaufkammer 17 und eine Vorlaufkammer 18 unterteilt. Der Einsatz 16 hat eine etwa domförmig ausgeprägte Innenwandung 19, die eine mit 20 bezeichnete Durchtrittsöffnung begrenzt. Der Impeller 12 ist im engsten Querschnitt dieser Durchtrittsöffnung 20 angeordnet, dessen Saugseite grenzt an die Rücklaufkammer 17, dessen Druckseite an die Vorlaufkammer 18.
Die mit 21 bezeichnete untere Begrenzungswand der Zwischenkammer 8 bildet die eigentliche Trennung zwischen dem Hydraulikteil und dem Motorteil der Tauchmotorpumpe 1.
Die Außenseite der Begrenzungswand 21 ist von dem zu pumpenden Fluid benetzt. Im Bereich des Durchtritts der Motorwelle 6 ist die Begrenzungswand 21 ebenfalls domförmig ausgeprägt und bildet zusammen mit dem Einsatz 16 einen Ringspalt 22, durch welchen die Kühlflüssigkeit von dem Impeller 12 getrieben wird.
Die Wärmefracht der Kühlflüssigkeit wird über die Begrenzungswand 21 an das zu pumpende Medium beziehungsweise das zu pumpende Fluid abgegeben. Hierzu sind außenseitig der Begrenzungswand 21 Kühlrippen 23 vorgesehen, die mit einer Beschaufelung 24 auf dem Pumpenrad 3 zusammenwirken.
Die Innenseite der Begrenzungswand 21 ist mit etwa radial und spiralförmig angeordneten Führungsrippen 25 versehen, die zusammen mit dem Einsatz 16 teilweise geschlossene Strömungskanäle 26 bilden. Die Strömungskanäle 26 müssen nicht notwendigerweise geschlossen sein, vielmehr können zwischen den Führungsrippen 25 und dem Einsatz 16 Spalte vorgesehen sein, die ein Überströmen der Kühlflüssigkeit ermöglichen. Die Strömungskanäle 26 sind mit einem sich radial auswärts leicht erweiternden Querschnitt versehen, wodurch eine Verlangsamung der Strömung der Kühlflüssigkeit innerhalb der Zwischenkammer 8 und eine Erhöhung der Verweilzeit der Kühlflüssigkeit in der Zwischenkammer 8 bewirkt wird. In der als Düsenbohrung ausgebildeten Vorlauföffnung 14 wird wiederum eine deutliche Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit der Kühlflüssigkeit bewirkt, die turbulent in das Mantelgehäuse 15 eintritt und dieses aufgrund der hohen Strömungsgeschwindigkeit und ihrer Turbulenz vollständig durchströmt.
Wie eingangs bereits erwähnt, wird die Kühlflüssigkeit durch den Impeller 12 über die Zwischenkammer 8 und das Mantelgehäuse 15 in einem geschlossenen Kreislauf getrieben. Bezugszeichenliste 1 Tauchmotorpumpe
2 Pumpengehäuse
3 Pumpenrad
4 Motorgehäuse
5 Elektromotor
6 Motorwelle
7 Lagerkammer
8 Zwischenkammer
9 Wellenlager
10 Sensor
11 Gleitringdichtung
12 Impeller
13 Rücklauföffnung
14 Vorlauföffnung
15 Mantelgehäuse
16 Einsatz
17 Rücklaufkammer
18 Vorlaufkammer
19 Innenwandung
20 Durchtrittsöffnung
21 Begrenzungswand
22 Ringspalt
23 Kühlrippen
24 Beschaufelung
25 Führungsrippen
26 Strömungskanäle

Claims

1. Tauchmotorpumpe mit einem Pumpengehäuse, umfassend einen Motorteil mit einem in einem Motorgehäuse angeordneten Elektromotor und einem Hydraulikteil mit einem Pumpenrad, wenigstens eine zwischen Motorteil und Hydraulikteil angeordnete Zwischenkammer, die von der Motorwelle durchsetzt ist, ein das Motorgehäuse umschließendes Mantelgehäuse, das von einer Kühlflüssigkeit durchströmt ist und eine Kühlflüssigkeitspumpe, dadurch gekennzeichnet, dass das Mantelgehäuse (15) und die Zwischenkammer (8) über etwa diametral gegenüberliegend angeordnete Vor- und Rücklauföffnungen (14, 13) und ohne Zwangsführung der Kühlflüssigkeit zur Vor- und Rücklauftrennung miteinander kommunizieren und einen geschlossenen Kühlkreislauf bilden und dass wenigstens eine Vorlauföffnung (14) als Düsenbohrung ausgebildet ist, die einen Eintritt der Kühlflüssigkeit in das Mantelgehäuse (15) mit erhöhter Strömungsgeschwindigkeit bewirkt.

2. Tauchmotorpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Kühlflüssigkeitspumpe ein auf der Motorwelle (6) angeordneter Impeller (12) vorgesehen ist.

3. Tauchmotorpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenkammer (8) in eine Rücklaufkammer (17) und eine Vorlaufkammer (18) unterteilt ist, die über eine zentrale, von der Motorwelle (6) durchsetzten Durchführung miteinander kommunizieren, und dass der Impeller (12) im engsten Querschnitt der Durchführung angeordnet ist.

4. Tauchmotorpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in der Zwischenkammer (8) Mittel zur Verlangsamung der Kühlflüssigkeitsströmung vorgesehen sind.

5. Tauchmotorpumpe nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorlaufkammer (18) sich etwa radial erstreckende und sich radial erweiternde Strömungskanäle (26) aufweist, die etwa spiralförmig angeordnet sind.

6. Tauchmotorpumpe nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Strömungskanäle (26) nur teilweise geschlossen sind, dass deren seitliche Begrenzungswände durch sich in der Vorlaufkammer (18) erstreckende Führungsrippen (25) gebildet werden und dass die Führungsrippen (25) mit der Kühlflüssigkeit überströmbar sind.

7. Tauchmotorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Impeller (12) als axiale Sicherung einer die Zwischenkammer (8) abdichtenden Gleitringdichtung (11) ausgebildet ist.

8. Tauchmotorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die dem Hydraulikteil zugewandte Begrenzungswand (21) der Zwischenkammer (8) eine profilierte Oberfläche aufweist, vorzugsweise mit Kühlrippen (23) versehen ist.

9. Tauchmotorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpenrad (3) auf seiner der der Begrenzungswand (21) zugekehrten Seite mit einer zusätzlichen Beschaufelung (24) versehen ist.