DE112013001933T5

DE112013001933T5 - Turbulenzelement, System und Fluidfördervorrichtung zum Schutz einer Dichtungsgruppe

Info

Publication number: DE112013001933T5
Application number: DE201311001933
Authority: DE
Inventors: Jeremy William Smith; William Edward Gray
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: Transportation IP Holdings LLC
Priority date: 2012-04-03
Filing date: 2013-02-22
Publication date: 2014-12-24
Also published as: WO2013151630A3; US20130255804A1; CN104350285B; US9157448B2; CN104350285A; DE112013001933T8; WO2013151630A2

Abstract

Es werden verschiedene Systeme und Vorrichtungen für ein Turbulenzelement für einen ringförmigen Dichtungshohlraum in einer Fluidfördervorrichtung geschaffen. In einem Beispiel weist das Turbulenzelement eine Innenfläche auf, die so angeordnet ist, dass sie mit einer Dichtungsbaugruppe im ringförmigen Dichtungshohlraum zusammenwirkt, um einen Innenkanal zu definieren. Das Turbulenzelement weist ferner eine Außenfläche auf, die so angeordnet ist, dass sie mit einem Gehäuse zusammenwirkt, um einen Außenkanal im ringförmigen Dichtungshohlraum zu definieren. Das Turbulenzelement weist außerdem eine Vorderfläche, die sich zwischen der Innenfläche und der Außenfläche erstreckt, und ein hintere Fläche auf, die von der Vorderfläche beabstandet ist und sich zwischen der Innenfläche und der Außenfläche erstreckt. Das Turbulenzelement ist so gestaltet, dass es einen Fluidstrom im ringförmigen Dichtungshohlraum stört und die Bildung einer Lufttasche angrenzend an die Dichtungsbaugruppe hemmt.

Description

GEBIET
Ausführungsformen des hier offenbarten Gegenstands betreffen Fluidfördervorrichtungen. Andere Ausführungsformen betreffen Turbulenzelemente und Dichtungsschutzsysteme für Fluidfördervorrichtungen.
STAND DER TECHNIK
Fluidfördervorrichtungen, beispielsweise Kreiselpumpen, können in einer Reihe von Anwendungen verwendet werden, um Fluid durch ein System zu bewegen. Eine Kreiselpumpe beinhaltet ein rotierendes Laufrad, das ein entlang seiner Rotationsachse strömendes Fluid empfängt und das Fluid durch einen Auslass radial auswärts beschleunigt oder treibt. In bestimmten Kreiselpumpen wird eine mechanische Dichtung an der Stelle verwendet, wo die rotierende Welle, die das Laufrad trägt, durch ein stationäres Gehäuse hindurch geht. In manchen Beispielen kann die mechanische Dichtung in einem Dichtungshohlraum angeordnet sein, der vom Laufrad, einem Abschnitt des stationären Gehäuses und einer Durchführungsplatte definiert wird.
Im Normalbetrieb strömt ein Teil des Fluids, das von der Kreiselpumpe bewegt wird, in den Dichtungshohlraum und kommt mit der mechanischen Dichtung in Kontakt. Ein solches Fluid kann dadurch für eine Schmierung und Kühlung der mechanischen Dichtung sorgen. In manchen Fällen können jedoch die Fliehkräfte, die vom Laufrad im Dichtungshohlraum erzeugt werden, Fluid von der mechanischen Dichtung wegziehen, und eine oder mehrere Lufttaschen können sich angrenzend an die mechanische Dichtung bilden. Die Bildung solcher Lufttaschen kann eine Reibung und Temperaturen der mechanischen Dichtungskomponenten lokal erhöhen, wodurch ein verstärkter Verschleiß dieser Komponenten und dementsprechend eine Verkürzung der Standzeit der Dichtung bewirkt wird. Diese verstärkte Wärme kann auch andere Regionen der Pumpe beeinträchtigen, beispielsweise eine bleibende Druckverformung von elastomeren O-Ringen bewirken, was zu Undichtigkeit und Versagen in angrenzenden Bereichen führt.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
In einer Ausführungsform wird ein Turbulenzelement für einen ringförmigen Dichtungshohlraum in einer Fluidfördervorrichtung geschaffen. Das Turbulenzelement weist eine Innenfläche auf, die so angeordnet ist, dass sie mit einer Dichtungsbaugruppe im ringförmigen Dichtungshohlraum zusammenwirkt, um einen Innenkanal zwischen der Innenfläche und der Dichtungsbaugruppe zu definieren. Das Turbulenzelement weist eine Außenfläche auf, die so angeordnet ist, dass sie mit einem Gehäuse zusammenwirkt, um einen Außenkanal im ringförmigen Dichtungshohlraum zu definieren. Das Turbulenzelement weist außerdem eine Vorderfläche, die sich zwischen der Innenfläche und der Außenfläche erstreckt, und ein hintere Fläche auf, die von der Vorderfläche beabstandet ist und sich zwischen der Innenfläche und der Außenfläche erstreckt.
In einer Ausführungsform stört das Turbulenzelement den Fluidstrom im ringförmigen Dichtungshohlraum, um die Bildung einer Lufttasche angrenzend an die Dichtungsbaugruppe zu hemmen. Das Turbulenzelement kann lösbar mit einer Durchführungsplatte verbunden sein, wodurch eine zweckmäßige Entfernung und/oder Anpassung der Position des Turbulenzelements möglich ist. In manchen Beispielen kann der Innenkanal des Turbulenzelements eine variable Innenkanaltiefe aufweisen, und der Außenkanal des Turbulenzelements kann eine variable Außenkanaltiefe aufweisen. Auf diese Weise kann eine verbesserte Strömungsstörwirkung erzeugt werden. In anderen Beispielen können zwei oder mehr Turbulenzelemente im ringförmigen Dichtungshohlraum vorgesehen sein. Vorteilhafterweise kann die Schaffung von zwei oder mehr Turbulenzelementen gewünschte Strömungsstöreigenschaften für eine bestimmte Dichtungsbaugruppe ermöglichen.
Man beachte, dass die obige kurze Beschreibung als vereinfachte Einführung einer Auswahl von Konzepten gedacht ist, die in der ausführlichen Beschreibung näher beschrieben sind. Sie ist nicht dazu gedacht, die wichtigen oder essenziellen Merkmale des beanspruchten Gegenstands zu nennen, dessen Bereich einzig und allein von den Ansprüchen definiert wird, die auf die ausführliche Beschreibung folgen. Ferner ist der beanspruchte Gegenstand nicht auf Implementierungen beschränkt, die irgendwelche von den Nachteilen lösen, die oben oder in irgendeinem Teil der Offenbarung angegeben sind.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die vorliegende Erfindung erschließt sich besser aus der Lektüre der folgenden Beschreibung nicht-beschränkender Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die begleitende Zeichnung, worin nachstehend:
1 ein schematisches Diagramm einer Ausführungsform eines Schienenfahrzeugs mit einer Fluidfördervorrichtung und einem Dichtungsschutzsystem und einem zugehörigen Turbulenzelement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist.
2 eine beschnittene, in etwa maßstabsgetreue Darstellung einer Ausführungsform einer Kreiselpumpe, die ein Dichtungsschutzsystem und ein zugehöriges Turbulenzelement aufweist, gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist.
3 eine perspektivische, in etwa maßstabsgetreue Darstellung eines Abschnitts der Kreiselpumpe von 2 ist, die eine Ausführungsform des an einer Durchführungsplatte installierten Turbulenzelements zeigt.
4 eine detaillierte beschnittene, in etwa maßstabsgetreue Darstellung eines Abschnitts der Kreiselpumpe von 2 ist, die eine Ausführungsform des Turbulenzelements zeigt, das in einem ringförmigen Dichtungshohlraum angeordnet ist.
5 eine Querschnittsansicht des Turbulenzelements von 4 entlang einer Linie 5-5 von 4 zeigt.
6 eine Seitenansicht des in 5 dargestellten Turbulenzelements zeigt.
7 eine teilweise beschnittene Ansicht einer Ausführungsform zeigt, die zwei Turbulenzelemente zeigt, die an einander entgegengesetzten Seiten einer Dichtungsbaugruppe angeordnet sind.
8 eine perspektivische, in etwa maßstabsgetreue Darstellung einer Ausführungsform eines Turbulenzelements zeigt, das an einer Durchführungsplatte einer Fluidfördervorrichtung installiert ist.
9 eine perspektivische, in etwa maßstabsgetreue Darstellung einer Ausführungsform von zwei Turbulenzelementen zeigt, die an einer Durchführungsplatte einer Fluidfördervorrichtung installiert sind.
10 eine perspektivische, in etwa maßstabsgetreue Darstellung einer Ausführungsform von drei Turbulenzelementen zeigt, die an einer Durchführungsplatte einer Fluidfördervorrichtung installiert sind.
11 eine perspektivische, in etwa maßstabsgetreue Darstellung einer Ausführungsform von vier Turbulenzelementen zeigt, die an einer Durchführungsplatte einer Fluidfördervorrichtung installiert sind.
12 eine perspektivische, in etwa maßstabsgetreue Darstellung einer Ausführungsform von vier Paaren von Turbulenzelementen zeigt, die an einer Durchführungsplatte einer Fluidfördervorrichtung installiert sind.
13 eine perspektivische, in etwa maßstabsgetreue Darstellung einer Ausführungsform von zwei Turbulenzelementen zeigt, die an einer Durchführungsplatte einer Fluidfördervorrichtung installiert sind.
14 eine perspektivische, in etwa maßstabsgetreue Darstellung einer Ausführungsform von vier Turbulenzelementen zeigt, die an einer Durchführungsplatte einer Fluidfördervorrichtung installiert sind.
15 eine perspektivische, in etwa maßstabsgetreue Darstellung einer Ausführungsform von zwei Turbulenzelementen zeigt, die an einer Durchführungsplatte einer Fluidfördervorrichtung installiert sind.
16 eine perspektivische, in etwa maßstabsgetreue Darstellung einer Ausführungsform von acht Turbulenzelementen zeigt, die an einer Durchführungsplatte einer Fluidfördervorrichtung installiert sind.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Die folgende Beschreibung betrifft verschiedene Ausführungsformen von Dichtungsschutzsystemen für eine Dichtungsbaugruppe in einer Fluidfördervorrichtung, wo die Dichtungsschutzsysteme eines oder mehrere Turbulenzelemente aufweisen, die in einem ringförmigen Dichtungshohlraum angeordnet sind. In manchen Ausführungsformen sind die Dichtungsschutzsysteme und Turbulenzelemente für eine Wasserpumpe in einem Maschinenkühlsystem einer Verbrennungskraftmaschine in einem Fahrzeug, beispielsweise einem Schienenfahrzeug, gestaltet. In anderen Ausführungsformen können die Dichtungsschutzsysteme und Turbulenzelemente für andere Fluidfördervorrichtungen und zur Verwendung mit anderen Maschinen bzw. Motoren und/oder Fahrzeugen ausgelegt sein.
1 zeigt ein schematisches Diagramm eines Beispiels für ein Schienenfahrzeug, in dem die Dichtungsschutzsysteme und Turbulenzelemente verwendet werden können. 2 zeigt eine beschnittene Darstellung einer Ausführungsform einer Kreiselpumpe, die ein Dichtungsschutzsystem und ein zugehöriges Turbulenzelement gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufweist. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Teils der Kreiselpumpe von 2, in der eine Ausführungsform eines Turbulenzelements an einer Durchführungsplatte der Pumpe installiert ist.
4 zeigt eine detaillierte beschnittene, in etwa maßstabsgetreue Darstellung eines Abschnitts der Kreiselpumpe von 2, die eine Ausführungsform eines Turbulenzelements zeigt, das in einem ringförmigen Dichtungshohlraum angeordnet ist. 5 zeigt eine Querschnittsansicht des Turbulenzelements von 4 entlang einer Linie 5-5 von 4. 6 zeigt eine Seitenansicht des in 5 dargestellten Turbulenzelements. 7 zeigt eine teilweise beschnittene Ansicht einer Ausführungsform, die zwei Turbulenzelemente zeigt, die an einander entgegengesetzten Seiten einer Dichtungsbaugruppe angeordnet sind. 8–16 zeigen perspektivische Darstellungen eines oder mehrerer Turbulenzelemente, die an einer Durchführungsplatte einer Fluidfördervorrichtung installiert sind.
Es sei klargestellt, dass die hierin beschriebenen Methoden in einer Reihe verschiedener Fluidfördervorrichtungen angewendet werden können, welche in verschiedenen Anwendungen verwendet werden können. In manchen Beispielen können die hierin beschriebenen Methoden in Kreiselpumpen verwendet werden, die in Kühlungssystemen verschiedener Motorarten und mit verschiedenen motorgetriebenen Systemen verwendet werden können. Einige dieser Motorsysteme können stationär sein, während andere auf semi-mobilen oder mobilen Plattformen stehen können. In manchen Beispielen können semi-mobile Plattformen zwischen Betriebsperioden umgestellt werden, beispielsweise auf Tiefladern montiert werden. In anderen Beispielen können mobile Plattformen selbstfahrende Fahrzeuge beinhalten. Solche Fahrzeuge können beispielsweise Bergbauausrüstung, Boote bzw. Schiffe, Straßentransportfahrzeuge, Geländefahrzeuge (OHV) und Schienenfahrzeuge beinhalten. Um die Darstellung klarer zu machen, wird eine Lokomotive als Beispiel für eine mobile Plattform genommen, die ein System trägt, das eine Ausführungsform der Erfindung enthält.
Vor einer weiteren Erörterung der hierin beschriebenen Methoden wird ein Beispiel für eine Plattform offenbart, bei der die Dichtungsschutzsysteme und Turbulenzelemente für einen Motor in einem Fahrzeug, beispielsweise einem Schienenfahrzeug, gestaltet sein können. 1 zeigt ein Blockdiagramm einer Ausführungsform eines Fahrzeugsystems 100 (z. B. eines Lokomotivensystems), das hierin als Schienenfahrzeug 108 dargestellt ist und das so gestaltet ist, dass es über mehrere Räder 110 auf einer Schiene fährt 102. Wie dargestellt, weist das Schienenfahrzeug 108 einen Motor bzw. eine Maschine 104, beispielsweise eine Verbrennungskraftmaschine auf. In anderen nicht-beschränkenden Ausführungsformen kann die Maschine 104 eine stationäre Maschine, beispielsweise in einer Kraftwerksanwendung, oder eine Maschine in einem Schiff oder einem Antriebssystem für andere nicht für die Straße bestimmte Fahrzeuge sein wie oben angegeben.
Das Fahrzeugsystem 100 weist ein Maschinenkühlsystem 150 auf. Das Maschinenkühlsystem 150 weist einen Tank 158 auf, der ein Kühlmittel, beispielsweise Wasser enthalten kann. Eine Pumpe 166, beispielsweise eine Kreiselpumpe, wälzt das Kühlmittel durch die Maschine 154 104 um, um von der Maschine abgegebene Wärme zu absorbieren und um das erwärmte Kühlfluid an einen Wärmetauscher, beispielsweise einen Kühlkörper 154, abzugeben. In einem Beispiel ist die Pumpe 166 mit der Kurbelwelle 106 des Motors 104 verzahnt und wird von dieser angetrieben. In diesem Beispiel kann die Pumpe 166 eine drehzahlvariable Pumpe sein, die je nach der Drehzahl der Kurbelwelle 106 mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten arbeitet.
Ein Lüfter 162 kann mit dem Kühlkörper 154 verbunden sein, um einen Luftstrom durch den Kühlkörper aufrechtzuerhalten, während die Maschine 104 arbeitet und das Fahrzeug 108 langsam fährt oder hält. In manchen Beispielen kann die Lüfterdrehzahl durch eine (nicht dargestellte) Steuereinheit gesteuert werden. Kühlmittel, das vom Kühlkörper 152 gekühlt worden ist, tritt in den Tank 158 ein. Das Kühlmittel kann dann von der Pumpe 166 zurück zum Motor 104 oder zu einer anderen Komponente des Fahrzeugsystems gepumpt werden, beispielsweise zu einem Abgasrückführungskühler (AGR-Kühler).
Wie in 1 dargestellt ist, kann die Maschine 104 angesaugte Luft zur Verbrennung von einer Ansaugleitung 112 erhalten. Die Ansaugleitung 112 erhält Luft aus der Umgebung von einem (nicht dargestellten) Luftfilter, das Luft aus der Umgebung des Schienenfahrzeugs 108 filtert. Abgas, das aus der Verbrennung in der Maschine 104 entsteht, kann einer Abgasleitung 116 zugeführt werden. Abgas strömt durch die Abgasleitung 116 und aus einem (nicht dargestellten) Abgaskamin des Schienenfahrzeugs 108. Ein Teil des Abgases kann auch durch eine AGR-Leitung 134 und in den AGR-Kühler 138 strömen, wo es gekühlt und zur Ansaugleitung 112 zurückgeführt wird.
Das Fahrzeugsystem 100 kann auch einen Turbolader 120 aufweisen, der zwischen der Ansaugleitung 112 und der Abgasleitung 116 angeordnet ist. Der Turbolader 120 erhöht die Luftbeladung mit Außenluft, die in die Ansaugleitung 112 gesaugt wird, um für eine größere Ladungsdichte während der Verbrennung zu sorgen, um die Leistungsausgabe und/oder den Wirkungsgrad des Maschinenbetriebs zu erhöhen. Der Lader 120 kann einen (nicht dargestellten) Verdichter aufweisen, der zumindest zum Teil durch eine (nicht dargestellte) Turbine angetrieben wird.
In einem Beispiel ist die Maschine 104 ein Dieselmotor, der Luft und Dieseltreibstoff durch Verdichtungszündung verbrennt. In anderen nicht-beschränkenden Ausführungsformen kann die Maschine 104 Treibstoff, der Benzin, Kerosin, Biodiesel oder andere Erdöldestillate ähnlicher Dichte beinhaltet, durch Verdichtungszündung (und/oder Fremdzündung) verbrennen.
Das Schienenfahrzeug 108 kann ferner eine (nicht dargestellte) Regler- bzw. Steuereinrichtung aufweisen, um verschiedene Komponenten in Bezug auf das Fahrzeugsystem 104 zu regeln bzw. zu steuern. In einem Beispiel weist die Regler- bzw. Steuereinrichtung ein Computer-Steuersystem auf. Die Regler- bzw. Steuereinrichtung kann ferner computerlesbare Speichermedien aufweisen, die Code enthalten, um eine On-Board-Überwachung und -Regelung des Betriebs des Schienenfahrzeugs zu ermöglichen. Die Regler- bzw. Steuereinrichtung leitet zwar die Regelung und Steuerung des Fahrzeugsystems 104, kann aber auch so gestaltet sein, dass sie Signale von einer Reihe von Motorsensoren empfängt, um Betriebsparameter und Betriebsbedingungen zu bestimmen, und um dementsprechend verschiedene Motorstellglieder zu steuern, um den Betrieb des Schienenfahrzeugs zu regeln. Zum Beispiel kann die Steuereinrichtung 148 Signale von verschiedenen Motorsensoren empfangen, unter anderem Motordrehzahl, Motorlast, Kühlmitteltemperatur, Ladedruck, Abgasdruck, Umgebungsdruck, Abgastemperatur usw. Dementsprechend kann die Steuereinrichtung den Motor 104 dadurch steuern, dass sie Befehle an verschiedene Komponenten, wie einen Kühlkörper 154, einem Pumpe 166, Antriebsmotoren, Wechselstromgenerator, Zylinderventile, Drosselklappe usw. sendet.
2 ist eine beschnittene Ansicht einer Kreiselpumpe 204, die eine Dichtungsbaugruppe 206 und ein Dichtungsschutzsystem 208 und ein zugehöriges Turbulenzelement 212 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufweist. 2 ist in etwa maßstabsgetreu. Wie in 2 dargestellt ist, tritt Fluid allgemein in einer axialen Richtung entlang einer Mittelachse 220 in einen Einlass 216 der Pumpe 204 ein. Eine Welle 224 ist dem Einlass nachgelagert und parallel zu und koaxial mit der Mittelachse 220 rotierbar angeordnet. Ein rotierbares Element, beispielsweise ein Laufrad 228, ist mit der Welle 224 verbunden und rotierbar in einem Gehäuse 232 der Pumpe 204 angeordnet. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben ist, weist das Gehäuse 232 einen ringförmigen Dichtungsabschnitt 234 auf, der allgemein rings um die Dichtungsbaugruppe 206 und das Dichtungsschutzsystem 208 angeordnet ist.
Wie in 2 dargestellt ist, weist die Welle 224 ein angetriebenes Ende 236 auf, das mit einem Zahnrad 240 verbunden ist. In einem Beispiel wird das Zahnrad 240 von einer Kurbelwelle eines Motors, beispielsweise der Kurbelwelle 106 des Motors 104 angetrieben, wie oben mit Bezug auf 1 beschrieben ist. Man beachte, dass das Zahnrad 240 auf jede geeignete Weise angetrieben werden kann, beispielsweise über einen Riemen, ein angetriebenes Zahnrad usw. Ein Abtriebsende 244 der Welle 224 ist entgegengesetzt zum angetriebenen Ende 236 angeordnet. Das Abtriebsende 244 der Welle 224 erstreckt sich durch eine Durchführungsplatte 248 und durch die Dichtungsbaugruppe 206 und ist mit dem Laufrad 228 verbunden, um eine Rotation des Laufrads zu bewirken.
Wie nachstehend ausführlicher beschrieben ist, weist das Dichtungsschutzsystem 208 die Durchführungsplatte 248 auf, die rings um die Welle 224 angeordnet ist. Die Dichtungsbaugruppe 206 weist ein erstes Ende auf, das an die Durchführungsplatte 248 angrenzt und das außerdem rings um die Welle 224 angeordnet ist. Die Dichtungsbaugruppe 206 weist außerdem ein zweites Ende auf, das dem ersten Ende entgegengesetzt ist und an eine Innenfläche 246 des Laufrads 228 angrenzt. Die Durchführungsplatte 248, die Innenfläche 246 des Laufrads 228, die Dichtungsbaugruppe 206 und der ringförmige Dichtungsabschnitt 234 des Gehäuses 232 wirken zusammen, um einen ringförmigen Dichtungshohlraum 252 zu bilden.
Wenn das Zahnrad 240 angetrieben wird, wird eine Rotation der Welle 224 und des Laufrads 228 bewirkt. Fluid, das entlang der Mittelachse 200 in den Einlass 216 eintritt, wird durch das rotierende Laufrad 228 durch einen Auslass 256, der fluidtechnisch mit dem Einlass 216 verbunden ist, radial auswärts bewegt. Wie von Pfeilen 260 dargestellt ist, strömt ein Teil des Fluids, das vom Laufrad 228 bewegt wird, hinter das Laufrad und entlang von dessen Innenfläche 246 in den ringförmigen Dichtungshohlraum 252. Unter manchen Betriebsbedingungen kann der Fluidstrom 260 den ringförmigen Dichtungshohlraum 252 im Wesentlichen ausfüllen. Unter anderen Betriebsbedingungen kann es sein, dass der Fluidstrom 260 den ringförmigen Dichtungshohlraum 252 nur zum Teil ausfüllt. Wie oben angegeben, kann solch ein Fluid im ringförmigen Dichtungshohlraum 252 mit der Dichtungsbaugruppe 206 in Kontakt kommen und für eine Schmierung und Kühlung der Komponenten der Dichtungsbaugruppe sorgen.
Fluid innerhalb des ringförmigen Dichtungshohlraums 252 kann auch Fliehkräften ausgesetzt werden, die vom Laufrad 228 erzeugt werden. Diese Kräfte können darauf hinwirken, Fluid von der Dichtungsbaugruppe 206 weg zu ziehen, was zur Bildung einer oder mehrerer Lufttaschen angrenzend an die Dichtungsbaugruppe 206 führen kann. Wie oben angegeben, können solche Lufttaschen die Reibung und die Temperaturen der Dichtungsbaugruppe lokal 206 erhöhen, wodurch ein verstärkter Verschleiß dieser Komponenten bewirkt wird und die Standzeit der Dichtungsbaugruppe 206 möglicherweise verkürzt wird.
Um die genannten Probleme zu lösen und wie in 3–6 dargestellt, weist das Dichtungsschutzsystem 208 ein Turbulenzelement 212 auf, das innerhalb des ringförmigen Dichtungshohlraums 252 angeordnet ist. 3 zeigt eine perspektivische, in etwa maßstabsgetreue Ansicht des in 2 dargestellten Turbulenzelements 212, das auf einer Durchführungsplatte 248 angeordnet ist. Man beachte, dass 3 die Welle 224 ohne das Laufrad 228 zeigt, um die Darstellung zu vereinfachen. In einem Beispiel kann das Laufrad 228 während des Betriebs der Pumpe 204 in der Richtung des Pfeils R rotieren, wodurch dementsprechend eine Fluidströmungsrichtung innerhalb des ringförmigen Dichtungshohlraums 252 in der Richtung des Wirkungspfeils R erzeugt wird. Wie in 4 dargestellt ist, ist das Turbulenzelement 212 zwischen der Dichtungsbaugruppe 206 und dem ringförmigen Dichtungsabschnitt 234 des Gehäuses 232 an der Durchführungsplatte 248 angebaut. Somit, und wie nachstehend ausführlicher beschrieben wird, ist ein Vorteil, der bei der Umsetzung von einigen Ausführungsformen der beschriebenen Systeme und Vorrichtungen verwirklicht werden kann, der, dass das Turbulenzelement den Fluidstrom innerhalb des ringförmigen Dichtungshohlraums 252 stört, um die Bildung einer Lufttasche angrenzend an die Dichtungsbaugruppe 206 zu hemmen.
Die Dichtungsbaugruppe 206 weist ein erstes Ende 402, das an die Durchführungsplatte 248 angrenzt, und ein zweites, entgegengesetztes Ende 404 auf, das an das Laufrad 228 angrenzt. Wie in 4 dargestellt ist, kann die Dichtungsbaugruppe 206 in einem Beispiel eine Manschette 406 aufweisen, welche rings um die Welle 224 angeordnet ist. Ein elastomerer Manschetten-O-Ring 408 kann in einer ringförmigen O-Ring-Rastung in der Manschette 406 zurückgehalten werden. Ein Gegenring 410 umringt die Manschette 406 und ist zwischen der Manschette und einer sich axial erstreckenden Oberfläche 414 der Durchführungsplatte 248 angeordnet. Ein elastomerer Gegenring-O-Ring 418 kann in einer ringförmigen Gegenring-O-Ring-Rastung 422 in der Manschette 410 zurückgehalten werden.
Weiterhin mit Bezugnahme auf 4 liegt ein ringförmiges Dichtungselement 426 am Gegenring 410 an und ist von einem Trägerelement 430 aufgenommen. Das ringförmige Dichtungselement 426 kann über das Trägerelement 430 von einem elastischen Element 434, beispielsweise einer Feder, gegen eine Gegenfläche 428 des Gegenrings 410 gedrängt werden. Ein Halterungsteil 438 ist an einem distalen Ende der Manschette 406 unverlierbar angebracht und weist eine sich axial erstreckende Fläche 442 auf, die einen Teil des elastischen Elements 434 zwischen der sich axial erstreckenden Fläche und der Manschette 406 festhält. Das Halterungsteil 438 weist ferner eine Außenfläche 446 auf, die sich vom distalen Ende der Manschette 406 radial erstreckt und eine Arbeitshöhe 450 der Dichtungsbaugruppe 206 definiert. In einem Beispiel kann die Arbeitshöhe 450 der Dichtungsbaugruppe 206 ein axialer Abstand zwischen der Gegenfläche 428 des Gegenrings 410 und der Außenfläche 446 des Halterungsteils 438 sein. Wie nachstehend ausführlicher beschrieben ist, kann sich das Turbulenzelement 212 in einem Beispiel axial von der Durchführungsplatte 248 bis auf einen Abstand erstrecken, der kleiner ist als die Arbeitshöhe 450 der Dichtungsbaugruppe 206.
Was 5 und 6 betrifft, so zeigt 5 eine Querschnittsdarstellung des Turbulenzelements 212 von 4 entlang der Linie 5-5 von 4. 6 zeigt eine Seitenansicht des in 5 dargestellten Turbulenzelements. In diesem Beispiel kann das Turbulenzelement 212 einen Block mit einer oberen Oberfläche 502 und einer dazu entgegengesetzten parallelen unteren Oberfläche 506 umfassen. Eine Innenfläche 510 kann sich zwischen der oberen Oberfläche 502 und der unteren Oberfläche 506 erstrecken und kann ein bogenförmiges Profil aufweisen. In einem Beispiel kann das bogenförmige Profil der Innenfläche 510 einen Krümmungsradius A von etwa 4,29 cm aufweisen. In anderen Beispielen kann die Innenfläche 510 einen anderen Krümmungsradius gemäß der Gestaltung und den Abmessungen einer entsprechenden Dichtungsanordnung, eines entsprechenden Laufrads und anderer Komponenten einer Fluidfördervorrichtung aufweisen. Wie auch in 3 dargestellt ist, kann die Innenfläche 510 mit der Dichtungsbaugruppe 206 im ringförmigen Dichtungshohlraum 252 zusammenwirken, um einen Innenkanal 514 zwischen der Innenfläche und der Dichtungsbaugruppe zu definieren. Wie am besten aus 3 ersichtlich ist, kann der Innenkanal 514 in diesem Beispiel ein bogenförmiges Profil aufweisen, das dem bogenförmigen Profil der Innenfläche 510 des Turbulenzelements 212 im Wesentlichen entspricht.
Das Turbulenzelement 212 weist eine Außenfläche 518 auf, die von der Innenfläche 510 beabstandet ist und die ebenfalls ein bogenförmiges Profil hat. In einem Beispiel kann das bogenförmige Profil der Außenfläche 518 einen Krümmungsradius B von ungefähr 9,37 cm aufweisen. In anderen Beispielen kann die Außenfläche 518 einen anderen Krümmungsradius gemäß der Gestaltung und den Abmessungen einer entsprechenden Dichtungsanordnung, eines entsprechenden Laufrads und anderer Komponenten einer Fluidfördervorrichtung aufweisen. Eine Vorderfläche 520 erstreckt sich zwischen der Innenfläche 510 und der Außenfläche 518. Eine hintere Fläche 526 ist von der Vorderfläche 520 beabstandet und erstreckt sich ebenfalls zwischen der Innenfläche 510 und der Außenfläche 518. Die Innenfläche 510, die Außenfläche 518, die Vorderfläche 520 und die hintere Fläche 526 erstrecken sich jeweils zwischen der oberen Oberfläche 502 und der unteren Oberfläche 506, um eine Dicke D des Turbulenzelements 212 zu definieren. In einem Beispiel kann die Dicke D ungefähr 3,0 cm betragen. In anderen Beispielen kann das Turbulenzelement 212 eine andere Dicke D gemäß der Gestaltung und den Abmessungen einer entsprechenden Dichtungsanordnung, eines entsprechenden Laufrads und anderer Komponenten einer Fluidfördervorrichtung aufweisen.
Wie wiederum in 3 dargestellt ist, kann die Außenfläche 518 in einem Beispiel mit dem ringförmigen Dichtungsabschnitt 234 des Gehäuses 232 zusammenwirken, um im ringförmigen Dichtungshohlraum 252 zwischen der Außenfläche und dem ringförmigen Dichtungsabschnitt des Gehäuses einen Außenkanal 530 zu bilden. Wie am besten aus 3 ersichtlich ist, kann der Außenkanal 530 in diesem Beispiel ein bogenförmiges Profil aufweisen, das dem bogenförmigen Profil der Außenfläche 518 des Turbulenzelements 212 im Wesentlichen entspricht.
In diesem Beispiel kommt ein Teil des Fluids, das im ringförmigen Dichtungshohlraum 252 in der Richtung des Wirkungspfeils strömt, mit der Vorderfläche 520 des Turbulenzelements 212 in Kontakt. Andere Teile des Fluids werden durch den Innenkanal 514 und den Außenkanal 530 und über die obere Oberfläche 502 des Turbulenzelements um das Turbulenzelement 212 herum gelenkt. Vorteilhafterweise kann das Turbulenzelement 212 bei dieser Gestaltung den Fluidstrom im ringförmigen Dichtungshohlraum 252 stören, um die Bildung einer Lufttasche angrenzend an die Dichtungsbaugruppe 206 zu hemmen und dabei auch zu ermöglichen, dass ein Teil des Fluidstroms kontinuierlich durch den Innenkanal 514 strömt und mit der Dichtungsbaugruppe in Kontakt kommt. Der Strömungsweg, der vom Außenkanal 530 bereitgestellt wird, kann auch den Aufbau eines übermäßigen Drucks in Bereichen verhindern, die an die Vorderfläche 520 angrenzen.
Wie wiederum in 5 dargestellt ist, kann die obere Oberfläche des Turbulenzelements 212 einen ersten Bereich definieren, der von der Innenfläche 510, der Außenfläche 518, der Vorderfläche 520 und der hinteren Fläche 526 begrenzt wird. Ein zweiter Bereich, der dem ringförmigen Dichtungshohlraum 252 entspricht, kann als ringförmiger Bereich definiert sein, der durch eine Bewegung der Vorderfläche 520 des Turbulenzelements 212 um einen Krümmungsradius A um 360 Grad durch den ringförmigen Dichtungshohlraums erzeugt wird, um einen ringförmigen Bereich zu erzeugen. In manchen Beispielen ist der erste Bereich, der von der oberen Oberfläche 502 des Turbulenzelements 212 definiert wird, nicht größer als ein Prozent des zweiten, ringförmigen Bereichs, der dem ringförmigen Dichtungshohlraum 252 entspricht. In konkreteren Beispielen kann der Prozentanteil zwischen etwa 5,0% und 20% liegen, und in anderen Beispielen zwischen etwa 10% und 15%, und in einem Beispiel bei etwa 12,5%. Auf diese Weise kann bei der Umsetzung mancher Ausführungsformen in die Praxis ein Vorteil dahingehend verwirklicht werden, dass eine ausreichende Zirkulation von Fluid im ringförmigen Dichtungshohlraum 252 und angrenzend an die Dichtungsbaugruppe 206 aufrechterhalten werden kann, während gleichzeitig für eine Strömungsstörung gesorgt wird, um die Bildung einer oder mehrerer Lufttaschen angrenzend an die Dichtungsbaugruppe 206 zu hemmen.
In anderen nicht-beschränkenden Ausführungsformen kann das Turbulenzelement 212 lösbar mit der Durchführungsplatte 248 verbunden sein. Mit Bezug auf 3–5 kann das Turbulenzelement 212 in einem Beispiel eine erste Öffnung 534 aufweisen, und die Durchführungsplatte 248 kann eine zweite Öffnung 538 aufweisen. Ein Befestigungselement 542 kann sich durch die erste Öffnung 534 und die zweite Öffnung 538 erstrecken, um das Turbulenzelement 212 lösbar mit der Durchführungsplatte 248 zu verbinden. Das Turbulenzelement 212 kann auch eine dritte Öffnung 546 aufweisen, und die Durchführungsplatte 248 kann eine (nicht dargestellte) vierte Öffnung aufweisen. Ein zweites Befestigungselement 554 kann sich durch die dritte Öffnung 546 und die vierte Öffnung erstrecken, um das Turbulenzelement 212 lösbar mit der Durchführungsplatte 248 zu verbinden.
In manchen Beispielen können die erste Öffnung 534 und die zweite Öffnung 546 auf einem gemeinsamen Krümmungsradius E angeordnet sein. In einem konkreteren, nicht-beschränkenden Beispiel kann der Krümmungsradius E etwa 8,26 cm betragen, und die erste Öffnung 534 und die zweite Öffnung 546 können entlang des Krümmungsradius E über einen Winkel F von etwa 22,5 Grad voneinander beabstandet sein. In diesem Beispiel kann die Mitte der ersten Öffnung 534 entlang des Krümmungsradius E über einen Winkel G von etwa 10,0 Grad von der Vorderfläche 520 beabstandet sein. Ebenso kann die Mitte der zweiten Öffnung 546 entlang des Krümmungsradius E über einen Winkel G von etwa 10,0 Grad von der hinteren Fläche 526 beabstandet sein. Mit Bezug auf dieses nicht-beschränkende Beispiel ist ein Vorteil, der verwirklicht werden kann, eine bessere Herstellbarkeit des Turbulenzelements 212.
Vorteilhafterweise kann das Turbulenzelement durch lösbares Verbinden des Turbulenzelements 212 mit der Durchführungsplatte 248 zweckmäßigerweise zur Reparatur oder Wartung von der Durchführungsplatte entfernt werden. Außerdem kann das Turbulenzelement 212 in anderen nicht-beschränkenden Ausführungsformen entfernt und durch ein anderes Turbulenzelement ersetzt werden, das beispielsweise eine andere Gestaltung aufweist. Es sei auch darauf hingewiesen, dass in noch anderen nicht-beschränkenden Ausführungsformen das Turbulenzelement 212 an der Durchführungsplatte 248 angeschweißt oder auf andere Weise nicht-lösbar verbunden werden kann oder an einer separaten Befestigungsplatte befestigt werden kann, die anschließend an der Durchführungsplatte befestigt wird. In noch anderen nicht-beschränkenden Ausführungsformen können auch dünne Platten, die an der Durchführungsplatte 248 angeschweißt werden, oder eine separate Befestigungsplatte, die anschließend mit der Durchführungsplatte verbolzt wird, verwendet werden.
Es folgen nun Beschreibungen anderer nicht-beschränkender Ausführungsformen eines oder mehrerer Turbulenzelemente, die in Verbindung mit dem Dichtungsschutzsystem 208 und der Kreiselpumpe 204, die oben beschrieben und in 1–6 dargestellt sind, verwendet werden können. Das eine oder die mehreren Turbulenzelemente sind angebaut an einer Durchführungsplatte, beispielsweise der Durchführungsplatte 248, dargestellt, wobei die anderen Komponenten des Dichtungsschutzsystems 208 und der Kreiselpumpe 204 der Übersichtlichkeit halber nicht dargestellt sind. Wie oben angegeben, kann das eine bzw. die können die mehreren Turbulenzelemente lösbar mit der Durchführungsplatte 248 verbunden, an die Durchführungsplatte geschweißt oder auf andere Weise nicht-lösbar damit verbunden werden oder an einer separaten Befestigungsplatte befestigt werden, die anschließend an der Durchführungsplatte befestigt wird.
Wie in 7 dargestellt ist, können in einer nichtbeschränkenden Ausführungsform ein erstes Turbulenzelement 702 und ein zweites Turbulenzelement 706 auf einander entgegengesetzten Seiten der Welle 224 vorgesehen sein. In einem Beispiel können das erste Turbulenzelement 702 und das zweite Turbulenzelement 706 die Form und die Abmessungen des oben beschriebenen Turbulenzelements 212 aufweisen. In anderen Beispielen kann eines oder können beide von dem ersten Turbulenzelement 702 und dem zweiten Turbulenzelement 706 eine Form und/oder Abmessungen aufweisen, die sich von denen des Turbulenzelements 212 unterscheiden.
Wie in 7 dargestellt ist, kann das erste Turbulenzelement 702 einen ersten Innenkanal 710 definieren, der einen ersten Innendurchmesser 714 in Bezug auf die Mittelachse 220 der Welle 224 aufweist (wie in 2 dargestellt). Der erste Innenkanal 710 kann auch einen ersten Außendurchmesser 718 mit Bezug auf die Mittelachse 220 aufweisen. In einem Beispiel kann das zweite Turbulenzelement 706 einen zweiten Innenkanal 722 aufweisen, der einen zweiten Innendurchmesser 726 in Bezug auf die Mittelachse 220 der Welle 224 aufweist, wobei der zweite Innendurchmesser dem ersten Innendurchmesser 714 im Wesentlichen gleich ist. Der zweite Innenkanal 722 kann auch einen zweiten Außendurchmesser 730 in Bezug auf die Mittelachse 220 aufweisen, wobei der zweite Außendurchmesser dem ersten Außendurchmesser 718 im Wesentlichen gleich ist. Vorteilhafterweise kann die Gestaltung des ersten Turbulenzelements 702 und des zweiten Turbulenzelements 706 auf der Durchführungsplatte 248 eine verstärke Strömungsstörung innerhalb des ringförmigen Dichtungshohlraums 252 erzeugen, um die Bildung von Lufttaschen angrenzend an die Dichtungsbaugruppe 206 noch besser zu vermeiden.
8 zeigt eine andere nicht-beschränkende Ausführungsform, die ein Turbulenzelement aufweist, das einen länglichen, im Wesentlichen rechteckigen Block 802 umfasst. Eine Innenfläche 806 des Blocks 802 ist von einem Innenrand 810 der Durchführungsplatte 248 beabstandet, um einen Innenkanal 414 zwischen der Innenfläche und der Dichtungsbaugruppe 206 (nicht dargestellt) zu definieren. Die Innenfläche 806 kann in einer Ebene ausgerichtet sein, die im Wesentlichen senkrecht ist zu einer oberen Fläche 250 der Durchführungsplatte 248. Es ist eine Linie 812 dargestellt, die sich axial durch die Mitte der Durchführungsplatte 248 und im Wesentlichen senkrecht zur oberen Oberfläche 250 der Durchführungsplatte erstreckt. Die Ebene der Innenfläche 806 kann auch im Wesentlichen senkrecht sein zu einer Linie 808, die sich radial von der Linie 812 aus erstreckt.
Eine Außenfläche 818 des Blocks 802 ist von einem Außenrand 822 der Durchführungsplatte 248 beabstandet, um einen Außenkanal 826 zwischen der Außenfläche und dem ringförmigen Dichtungsabschnitt 234 des Gehäuses 232 (nicht dargestellt) zu definieren. Wie die Innenfläche 806 kann auch die Außenfläche in einer Ebene ausgerichtet sein, die im Wesentlichen senkrecht ist zur oberen Fläche 250 der Durchführungsplatte 248. Die Ebene der Außenfläche 818 kann auch im Wesentlichen senkrecht sein zur Linie 808. Vorteilhafterweise kann diese Gestaltung des Turbulenzelements 802 auf der Durchführungsplatte 248 für eine Strömungsstörung innerhalb des ringförmigen Dichtungshohlraums 252 sorgen, um dafür zu sorgen, dass die Bildung von Lufttaschen angrenzend an die Dichtungsbaugruppe 206 vermieden wird.
9 zeigt eine andere nicht-beschränkende Ausführungsform, die ein erstes Turbulenzelement 902 und ein zweites Turbulenzelement 906 aufweist, die sich auf einander entgegengesetzten Seiten der Durchführungsplatte 248 befinden. Sowohl das erste Turbulenzelement 902 als auch das zweite Turbulenzelement 906 weisen einen Aufbau und eine Geometrie auf, die dem länglichen, im Wesentlichen rechtwinkligen Block 802, der in 8 dargestellt ist, ähnlich ist. Das erste Turbulenzelement 902 weist eine Innenfläche 910 auf, die von einem Innenrand 914 der Durchführungsplatte 248 beabstandet ist, um einen Innenkanal 918 zwischen der Innenfläche und der Dichtungsbaugruppe 206 (nicht dargestellt) zu definieren. Eine Außenfläche 922 des ersten Turbulenzelements 902 ist von einem Außenrand 926 der Durchführungsplatte 248 beabstandet, um einen Außenkanal 930 zwischen der Außenfläche und dem ringförmigen Dichtungsabschnitt 234 des Gehäuses 232 (nicht dargestellt) zu definieren.
Ebenso ist eine Innenfläche 934 des zweiten Turbulenzelements 906 von einem Innenrand 938 der Durchführungsplatte 248 beabstandet, um einen Innenkanal 942 zwischen der Innenfläche und der Dichtungsbaugruppe 206 zu definieren. Eine Außenfläche 946 des zweiten Turbulenzelements 902 ist von einem Außenrand 950 der Durchführungsplatte 248 beabstandet, um einen Außenkanal 954 zwischen der Außenfläche und dem ringförmigen Dichtungsabschnitt 234 des Gehäuses 232 zu definieren. In einem Beispiel können die beiden Innenflächen 910 und 934 in Ebenen ausgerichtet sein, die im Wesentlichen senkrecht sind zur oberen Fläche 250 der Durchführungsplatte 248. Es ist eine Linie 962 dargestellt, die sich axial durch die Mitte der Durchführungsplatte 248 und im Wesentlichen senkrecht zur oberen Oberfläche 250 der Durchführungsplatte erstreckt. Die Ebenen der beiden Innenflächen 910 und 934 können auch im Wesentlichen senkrecht sein zu Linien 908 bzw. 958, die sich radial von der Linie 962 aus erstrecken.
Wie die Innenflächen 910 und 934 können die beiden Außenflächen 922 und 946 in Ebenen ausgerichtet sein, die im Wesentlichen senkrecht sind zur oberen Fläche 250 der Durchführungsplatte 248. Die Ebenen der beiden Außenflächen 922 und 946 können auch im Wesentlichen senkrecht sein zu Linien 908 bzw. 958. Vorteilhafterweise kann diese Gestaltung des ersten Turbulenzelements 902 und des zweiten Turbulenzelements 906 auf der Durchführungsplatte 248 für eine Strömungsstörung innerhalb des ringförmigen Dichtungshohlraums 252 bewirken, welche die Bildung von Lufttaschen angrenzend an die Dichtungsbaugruppe 206 vermeidet. Durch Anordnen des ersten Turbulenzelements 902 und des zweiten Turbulenzelements 906 auf einander entgegengesetzten Seiten der Durchführungsplatte 248 kann diese Gestaltung außerdem eine im Wesentlichen symmetrische Turbulenz in Bereichen erzeugen, die an die einander entgegengesetzten Seiten angrenzen. Vorteilhafterweise kann eine solche symmetrische Turbulenz entsprechende Lasten, die vom zirkulierenden Fluid an das rotierende Laufrad 228 angelegt werden, ausgleichen.
10 zeigt eine andere nicht-beschränkende Ausführungsform, die ein erstes Turbulenzelement 1002, ein zweites Turbulenzelement 1006 und ein drittes Turbulenzelement 1010 aufweist. In einem Beispiel können das erste Turbulenzelement 1002, das zweite Turbulenzelement 1006 und das dritte Turbulenzelement 1010 um den Umfang der Durchführungsplatte 248 herum gleichmäßig beabstandet sein. Anders ausgedrückt können das erste Turbulenzelement 1002, das zweite Turbulenzelement 1006 und das dritte Turbulenzelement 1010 ungefähr in Schritten von 120 Grad um den Umfang der Durchführungsplatte 248 herum voneinander beabstandet sein. Das erste Turbulenzelement 1002, das zweite Turbulenzelement 1006 und das dritte Turbulenzelement 1010 können außerdem jeweils einen Aufbau und eine Geometrie aufweisen, die dem in 8 dargestellten länglichen, im Wesentlichen rechtwinkligen Block 802 ähnlich ist.
In einem Beispiel können das erste Turbulenzelement 1002, das zweite Turbulenzelement 1006 und das dritte Turbulenzelement 1010 jeweils an der oberen Fläche 250 der Durchführungsplatte 248 auf eine Weise ausgerichtet sein, die dem in 8 dargestellten rechtwinkligen Block 802 ähnelt. Genauer können das erste Turbulenzelement 1002, das zweite Turbulenzelement 1006 und das dritte Turbulenzelement 1010 jeweils eine Innenfläche 1014, 1018 bzw. 1022 aufweisen, die von einem entsprechenden Innenrand 1026, 1030 bzw. 1034 der Durchführungsplatte 248 beabstandet ist, um einen Innenkanal 1038, 1042 bzw. 1046 zwischen den Innenflächen und der Dichtungsbaugruppe 206 zu definieren. Ebenso können das erste Turbulenzelement 1002, das zweite Turbulenzelement 1006 und das dritte Turbulenzelement 1010 jeweils eine Außenfläche 1050, 1054 bzw. 1058 aufweisen, die von einem entsprechenden Außenrand 1062, 1066 bzw. 1070 der Durchführungsplatte 248 beabstandet ist, um einen Außenkanal 1074, 1078 bzw. 1082 zwischen den Außenflächen und dem ringförmigen Dichtungsabschnitt 234 des Gehäuses 232 zu definieren.
In einem Beispiel können die drei Innenflächen 1014, 1018 und 1022 in Ebenen ausgerichtet sein, die im Wesentlichen senkrecht sind zur oberen Fläche 250 der Durchführungsplatte 248. Es ist eine Linie 1090 dargestellt, die sich axial durch die Mitte der Durchführungsplatte 248 und im Wesentlichen senkrecht zur oberen Oberfläche 250 der Durchführungsplatte erstreckt. Die Ebenen der drei Innenflächen 1014, 1018 und 1022 können auch im Wesentlichen senkrecht sein zu Linien 1084, 1086 bzw. 1088, die sich radial von der Linie 1090 aus erstrecken.
Wie die Innenflächen 1014, 1018 und 1022 können die drei Außenflächen 1050, 1054 und 1058 in Ebenen ausgerichtet sein, die im Wesentlichen senkrecht sind zur oberen Fläche 250 der Durchführungsplatte 248. Die Ebenen der drei Außenflächen 1050, 1054 und 1058 können auch im Wesentlichen senkrecht sein zu Linien 1084, 1086 bzw. 1088, die sich radial von der Linie 1090 aus erstrecken. Vorteilhafterweise kann diese Gestaltung des ersten Turbulenzelements 1002, des zweiten Turbulenzelements 1006 und des dritten Turbulenzelements 1010 auf der Durchführungsplatte 248 für eine Strömungsstörung innerhalb des ringförmigen Dichtungshohlraums 252 sorgen, welche die Bildung von Lufttaschen angrenzend an die Dichtungsbaugruppe 206 vermeidet. Außerdem kann diese Gestaltung durch die gleichmäßige Beabstandung des ersten Turbulenzelements 1002, des zweiten Turbulenzelements 1006 und des dritten Turbulenzelements 1010 um den Umfang der Durchführungsplatte 248 eine im Wesentlichen symmetrische Turbulenz um die Durchführungsplatte erzeugen. Vorteilhafterweise kann eine solche symmetrische Turbulenz entsprechende Lasten, die vom zirkulierenden Fluid an das rotierende Laufrad 228 angelegt werden, ausgleichen. !
11 zeigt eine andere nicht-beschränkende Ausführungsform, die ein erstes Turbulenzelement 1102, ein zweites Turbulenzelement 1106, ein drittes Turbulenzelement 1110 und ein viertes Turbulenzelement 1114 aufweist. In einem Beispiel können das erste Turbulenzelement 1102, das zweite Turbulenzelement 1106, das dritte Turbulenzelement 1110 und das vierte Turbulenzelement 1114 um den Umfang der Durchführungsplatte 248 herum gleichmäßig beabstandet sein. Anders ausgedrückt können das erste Turbulenzelement 1102, das zweite Turbulenzelement 1106, das dritte Turbulenzelement 1110 und das vierte Turbulenzelement 1114 ungefähr in Schritten von 90 Grad um den Umfang der Durchführungsplatte 248 herum voneinander beabstandet sein. Das erste Turbulenzelement 1102, das zweite Turbulenzelement 1106, das dritte Turbulenzelement 1110 und das vierte Turbulenzelement 1114 weisen jeweils einen Aufbau und eine Geometrie auf, die dem länglichen, im Wesentlichen rechtwinkligen Block 802, der in 8 dargestellt ist, ähnlich ist.
In einem Beispiel können das erste Turbulenzelement 1102, das zweite Turbulenzelement 1106, das dritte Turbulenzelement 1110 und das vierte Turbulenzelement 1114 an der oberen Fläche 250 der Durchführungsplatte 248 jeweils auf eine Weise ausgerichtet sein, die dem in 8 dargestellten rechtwinkligen Block 802 ähnelt. Genauer können das erste Turbulenzelement 1102, das zweite Turbulenzelement 1106, das dritte Turbulenzelement 1110 und das vierte Turbulenzelement 1114 jeweils eine Innenfläche 1118, 1120, 1122 bzw. 1124 aufweisen, die von einem entsprechenden Innenrand 1126, 1128, 1130 bzw. 1132 der Durchführungsplatte 248 beabstandet ist, um einen Innenkanal 1142, 1144, 1146 bzw. 1148 zwischen den Innenflächen und der Dichtungsbaugruppe 206 zu definieren. Ebenso können das erste Turbulenzelement 1102, das zweite Turbulenzelement 1106, das dritte Turbulenzelement 1110 und das vierte Turbulenzelement 1114 jeweils eine Außenfläche 1150, 1152, 1154 bzw. 1156 aufweisen, die von einem entsprechenden Außenrand 1158, 1160, 1162 bzw. 1164 der Durchführungsplatte 248 beabstandet ist, um einen Außenkanal 1166, 1168, 1170 bzw. 1172 zwischen den Außenflächen und dem ringförmigen Dichtungsabschnitt 234 des Gehäuses 232 zu definieren.
In einem Beispiel können die vier Innenflächen 1118, 1120, 1122 und 1124 in Ebenen ausgerichtet sein, die im Wesentlichen senkrecht sind zur oberen Fläche 250 der Durchführungsplatte 248. Es ist eine Linie 1186 dargestellt, die sich axial durch die Mitte der Durchführungsplatte 248 und im Wesentlichen senkrecht zur oberen Oberfläche 250 der Durchführungsplatte erstreckt. Die Ebenen der vier Innenflächen 1118, 1120, 1122 und 1124 können auch im Wesentlichen senkrecht sein zu Linien 1176, 1178, 1180 bzw. 1182, die sich radial von der Linie 1186 aus erstrecken.
Wie die Innenflächen 1118, 1120, 1122 und 1124 können die vier Außenflächen 1150, 1152, 1154 und 1056 in Ebenen ausgerichtet sein, die im Wesentlichen senkrecht sind zur oberen Fläche 250 der Durchführungsplatte 248. Die Ebenen der vier Außenflächen 1150, 1152, 1154 und 1156 können auch im Wesentlichen senkrecht sein zu Linien 1176, 1178, 1180 bzw. 1182. Vorteilhafterweise kann diese Gestaltung des ersten Turbulenzelements 1102, des zweiten Turbulenzelements 1106, des dritten Turbulenzelements 1110 und des vierten Turbulenzelements 1114 auf der Durchführungsplatte 248 für eine Strömungsstörung innerhalb des ringförmigen Dichtungshohlraums 252 sorgen, welche die Bildung von Lufttaschen angrenzend an die Dichtungsbaugruppe 206 vermeidet. Außerdem kann diese Gestaltung durch die gleichmäßige Beabstandung des ersten Turbulenzelements 1102, des zweiten Turbulenzelements 1106, des dritten Turbulenzelements 1110 und des vierten Turbulenzelements 1114 um den Umfang der Durchführungsplatte 248 eine im Wesentlichen symmetrische Turbulenz um die Durchführungsplatte herum erzeugen. Vorteilhafterweise kann eine solche symmetrische Turbulenz entsprechende Lasten, die vom zirkulierenden Fluid an das rotierende Laufrad 228 angelegt werden, ausgleichen.
12 zeigt eine andere nicht-beschränkende Ausführungsform, die vier Paare von Turbulenzelementen beinhaltet. In einem Beispiel weist ein erstes Paar von Turbulenzelementen ein erstes Turbulenzelement 1202 und ein zweites Turbulenzelement 1204 auf, die im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, um eine Lücke 1206 zwischen ihnen zu definieren. Das erste Turbulenzelement 1202 kann radial mit einem dritten Turbulenzelement 1208 auf einer Linie liegen, das an einer entgegengesetzten Seite der Durchführungsplatte 248 angeordnet ist. Das zweite Turbulenzelement 1204 kann radial mit einem vierten Turbulenzelement 1210 auf einer Linie liegen, das an einer entgegengesetzten Seite der Durchführungsplatte 248 angeordnet ist. Das dritte Turbulenzelement 1208 und das vierte Turbulenzelement 1210 umfassen ein zweites Paar Turbulenzelemente und sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet, um eine Lücke 1212 zwischen sich zu definieren.
Ebenso weist ein drittes Paar von Turbulenzelementen ein fünftes Turbulenzelement 1216 und ein sechstes Turbulenzelement 1218 auf, die im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet sind, um eine Lücke 1220 zwischen ihnen zu definieren. Das fünfte Turbulenzelement 1216 kann radial mit einem siebten Turbulenzelement 1222 auf einer Linie liegen, das an einer entgegengesetzten Seite der Durchführungsplatte 248 angeordnet ist. Das sechste Turbulenzelement 1218 kann radial mit einem achten Turbulenzelement 1224 auf einer Linie liegen, das an einer entgegengesetzten Seite der Durchführungsplatte 248 angeordnet ist. Das siebte Turbulenzelement 1222 und das achte Turbulenzelement 1224 umfassen ein viertes Paar Turbulenzelemente und sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet, um eine Lücke 1226 zwischen sich zu definieren. Das erste Turbulenzelement 1202, das zweite Turbulenzelement 1204, das dritte Turbulenzelement 1208, das vierte Turbulenzelement 1210, das fünfte Turbulenzelement 1216, das sechste Turbulenzelement 1218, das siebte Turbulenzelement 1222 und das achte Turbulenzelement 1224 können jeweils ebenfalls einen Aufbau und eine Geometrie aufweisen, die dem länglichen, im Wesentlichen rechtwinkligen Block 802, der in 8 dargestellt ist, ähnlich ist. Vorteilhafterweise kann diese Gestaltung von vier Paaren von Turbulenzelementen auf der Durchführungsplatte 248 für eine Strömungsstörung innerhalb des ringförmigen Dichtungshohlraums 252 sorgen, welche die Bildung von Lufttaschen angrenzend an die Dichtungsbaugruppe 206 vermeidet. Außerdem kann die Lücke zwischen den einzelnen Paaren aus Turbulenzelementen für Anwendungen und Gestaltungen bieten, die von einem höheren Maß an Strömungsstörung profitieren können, für eine verstärkte Turbulenz im ringförmigen Dichtungshohlraum 252 sorgen.
13 zeigt eine andere nicht-beschränkende Ausführungsform, die das erste Turbulenzelement 902 und das zweite Turbulenzelement 906 aufweist, die in 9 dargestellt und oben beschrieben sind. In dieser Ausführungsform sind das erste Turbulenzelement 902 und das zweite Turbulenzelement 906 mit Bezug auf die Mitte der Durchführungsplatte 248 angewinkelt. In einem Beispiel ist die Innenfläche 934 des zweiten Turbulenzelements 906 in einer Ebene ausgerichtet, die einen schrägen Winkel 1304 in Bezug auf die Linie 958 bildet, die sich radial von der Linie 962 aus erstreckt. In diesem Beispiel schneidet die Linie 958 den rechten Rand 970 des zweiten Turbulenzelements 906. Der Winkel 1304 kann im Bereich zwischen etwa 91 Grad und 179 Grad und insbesondere zwischen etwa 100 Grad und 169 Grad und noch konkreter zwischen etwa 110 und 159 Grad, und noch konkreter bei etwa 135 Grad liegen. Außerdem kann das Laufrad 228 in Bezug auf dieses nicht-beschränkende Ausführungsform während des Betriebs der Pumpe 204 in der gegensinnigen Richtung des Wirkungspfeils R' rotieren, wodurch dementsprechend eine Fluidströmungsrichtung innerhalb des ringförmigen Dichtungshohlraums 252 in der gegensinnigen Richtung des Pfeils R' erzeugt wird. Vorteilhafterweise lenkt die angewinkelte Gestaltung des ersten Turbulenzelements 902 und des zweiten Turbulenzelements 906 den Fluidstrom zur Dichtungsbaugruppe 206, um dadurch zu verhindern, dass sich Lufttaschen angrenzend an die Dichtungsbaugruppe bilden.
Immer noch unter Bezugnahme auf 13 kann die Innenfläche 934 einen Innenkanal 942' mit variabler Tiefe zwischen der Innenfläche und der Dichtungsanordnung 206 definieren. Auf ähnliche Weise kann die Innenfläche 910 des ersten Turbulenzelements 902 einen Kanal 918' mit variabler Tiefe zwischen der Innenfläche 910 und der Dichtungsanordnung 206 definieren. Man beachte außerdem, dass die Außenkanäle 930' und 954' eine variable Tiefe in Bezug auf den Außenumfang der Durchführungsplatte 248 angrenzend an den jeweiligen Außenkanal aufweisen können. Außerdem können die Außenkanäle 930' und 954' eine variable Tiefe aufweisen, die größer ist als die variable Tiefe der entsprechenden Innenkanäle 918' bzw. 942'. Vorteilhafterweise kann diese Gestaltung des ersten Turbulenzelements 902 und des zweiten Turbulenzelements 906 auf der Durchführungsplatte 248 für bestimmte Anwendungen und Gestaltungen von Dichtungsbaugruppen und entsprechenden Fluidfördervorrichtungen eine Strömungsstörung innerhalb des ringförmigen Dichtungshohlraums 252 erzeugen, welche dafür sorgt, dass die Bildung von Lufttaschen angrenzend an die Dichtungsbaugruppe 206 besser vermieden wird.
14 zeigt eine andere nicht-beschränkende Ausführungsform, die ein erstes Turbulenzelement 1402, ein zweites Turbulenzelement 1406, ein drittes Turbulenzelement 1410 und ein viertes Turbulenzelement 1414 aufweist. In einem Beispiel können das erste Turbulenzelement 1402, das zweite Turbulenzelement 1406, das dritte Turbulenzelement 1410 und das vierte Turbulenzelement 1414 um den Umfang der Durchführungsplatte 248 herum gleichmäßig beabstandet sein. Anders ausgedrückt können das erste Turbulenzelement 1402, das zweite Turbulenzelement 1406, das dritte Turbulenzelement 1410 und das vierte Turbulenzelement 1414 ungefähr in Schritten von 90 Grad um den Umfang der Durchführungsplatte 248 herum voneinander beabstandet sein.
Das erste Turbulenzelement 1402, das zweite Turbulenzelement 1406, das dritte Turbulenzelement 1410 und das vierte Turbulenzelement 1414 können jeweils eine in einem Bogen verlaufende Form mit einem rechtwinkligen Querschnitt aufweisen. In einem Beispiel sind das erste Turbulenzelement 1402 und das dritte Turbulenzelement 1410, wie in 14 dargestellt, auf einer entgegengesetzten Seite der Durchführungsplatte 248 angeordnet und weisen Krümmungen auf, die in Bezug auf die oberen Fläche 250 der Durchführungsplatte in entgegengesetzte Richtungen ausgerichtet sind. Anders ausgedrückt kann das erste Turbulenzelement 1402 eine konvexe Form aufweisen mit einem führenden Rand, der entgegen dem Uhrzeigersinn um die Durchführungsplatte 248 herum ausgerichtet ist, während das dritte Turbulenzelement 1410 eine konvexe Form mit einem führenden Rand aufweisen kann, der im Uhrzeigersinn um die Durchführungsplatte herum ausgerichtet ist. Anders ausgedrückt kann das zweite Turbulenzelement 1406 eine konvexe Form aufweisen mit einem führenden Rand, der im Uhrzeigersinn um die Durchführungsplatte 248 herum ausgerichtet ist, während das dritte Turbulenzelement 1414 eine konvexe Form mit einem führenden Rand aufweisen kann der entgegen dem Uhrzeigersinn um die Durchführungsplatte herum ausgerichtet ist.
In einem Beispiel können das erste Turbulenzelement 1402, das zweite Turbulenzelement 1406, das dritte Turbulenzelement 1410 und das vierte Turbulenzelement 1414 jeweils eine rechtwinklige Innenfläche 1418, 1420, 1422 und 1424 aufweisen. Eine Linie 1444 kann sich axial durch die Mitte der Durchführungsplatte 248 und im Wesentlichen senkrecht zur oberen Oberfläche 250 der Durchführungsplatte erstrecken. Jede von den rechtwinkligen Innenflächen 1418, 1420, 1422 und 1424 kann in einer Ebene ausgerichtet sein, die einen schrägen Winkel 1426, 1428, 1430 und 1432 in Bezug auf Linien 1436, 1438, 1440 bzw. 1442 bildet, die sich radial von der Linie 1444 aus erstrecken. Jeder von den Winkeln 1426, 1428, 1430 und 1432 kann in einem Bereich zwischen etwa 91 Grad und 179 Grad und konkreter zwischen etwa 100 Grad und 169 Grad und noch konkreter zwischen etwa 110 und 159 Grad und noch konkreter bei etwa 135 Grad liegen. Wie ebenfalls in 14 dargestellt ist, kann jede von den Innenflächen 1418, 1420, 1422 und 1424 einen Innenkanal 1450, 1452, 1454 bzw. 1456 zwischen der Innenfläche und der Dichtungsbaugruppe 206 definieren.
Man beachte außerdem, dass die Außenkanäle 1460, 1462, 1464 und 1466 eine variable Tiefe in Bezug auf den Außenumfang der Durchführungsplatte 248 angrenzend an den jeweiligen Außenkanal aufweisen können. Vorteilhafterweise kann diese Gestaltung des ersten Turbulenzelements 1402, des zweiten Turbulenzelements 1406, des dritten Turbulenzelements 1410 und des vierten Turbulenzelements 1414 auf der Durchführungsplatte 248 bestimmte Strömungsstörungsmuster im ringförmigen Dichtungshohlraums 252 erzeugen, die dafür sorgen, dass für bestimmte Anwendungen und Gestaltungen von Dichtungsbaugruppen und entsprechenden Fluidfördervorrichtungen die Bildung von Lufttaschen angrenzend an die Dichtungsbaugruppe 206 besser vermieden wird.
15 zeigt eine andere nicht-beschränkende Ausführungsform, die ein erstes Turbulenzelement 1502 und ein zweites Turbulenzelement 1506 aufweist, die jeweils eine in einem Bogen verlaufende Form mit einem rechtwinkligen Querschnitt aufweisen. In einem Beispiel können das erste Turbulenzelement 1502 und das zweite Turbulenzelement 1506 Krümmungen aufweisen, die in Bezug auf die obere Fläche 250 der Durchführungsplatte in entgegengesetzten Richtungen ausgerichtet sind. Anders ausgedrückt kann das erste Turbulenzelement 1502 eine konvexe Form aufweisen mit einer führenden Seite 1510, die im Uhrzeigersinn um die Durchführungsplatte 248 herum ausgerichtet ist, während das zweite Turbulenzelement 1506 eine konvexe Form mit eine führende Seite 1514 aufweisen kann, die entgegen dem Uhrzeigersinn um die Durchführungsplatte herum ausgerichtet ist. Außerdem kann zumindest ein Teil der führenden Seite 1510 des ersten Turbulenzelements 1502 zumindest einem Teil der führenden Seite 1514 des zweiten Turbulenzelements 1506 gegenüber liegen, um zwischen ihnen einen Durchlass 1518 zu bilden.
In einem Beispiel kann ein schmaler Abschnitt des Durchlasses 1518 eine Durchlassbreite 1520 aufweisen, die kleiner ist als eine Turbulenzelementbreite 1522 des ersten Turbulenzelements 1502. In einem Beispiel können sowohl das erste Turbulenzelement 1502 als auch das zweite Turbulenzelement 1506 jeweils eine Innenfläche 1526 bzw. 1530 aufweisen. Es ist eine Linie 1550 dargestellt, die sich axial durch die Mitte der Durchführungsplatte 248 und im Wesentlichen senkrecht zur oberen Oberfläche 250 der Durchführungsplatte erstreckt. Jede von den Innenflächen 1526 und 1530 ist in einer Ebene ausgerichtet, die einen schrägen Winkel 1534 bzw. 1538 in Bezug auf Linien 1542 bzw. 1546 bildet, die sich radial von der Linie 1550 aus erstrecken. Jeder von den Winkeln 1534 und 1538 kann in einem Bereich zwischen etwa 91 Grad und 179 Grad und konkreter zwischen etwa 100 Grad und 169 Grad und noch konkreter zwischen etwa 110 und 159 Grad und noch konkreter bei etwa 135 Grad liegen.
Wie ebenfalls in 15 dargestellt ist, kann jede von den Innenflächen 1526 und 1530 einen Innenkanal 1554 bzw. 1558 mit variabler Tiefe zwischen der Innenfläche und der Dichtungsbaugruppe 206 definieren. Man beachte außerdem, dass die Außenkanäle 1562 und 1566 eine variable Tiefe in Bezug auf den Außenumfang der Durchführungsplatte 248 angrenzend an den jeweiligen Außenkanal aufweisen können. Vorteilhafterweise kann diese Gestaltung des ersten Turbulenzelements 1502 und des zweiten Turbulenzelements 1506 auf der Durchführungsplatte 248 für bestimmte Anwendungen und Gestaltungen von Dichtungsbaugruppen und entsprechenden Fluidfördervorrichtungen Strömungsstörungsmuster innerhalb des ringförmigen Dichtungshohlraums 252 erzeugen, die dafür sorgen, dass die Bildung von Lufttaschen angrenzend an die Dichtungsbaugruppe 206 besser vermieden wird.
16 zeigt eine andere nicht-beschränkende Ausführungsform, die mehrere scheibenförmige Turbulenzelemente, beispielsweise Turbulenzelemente 1602, 1606 und 1608 aufweist, die auf der oberen Fläche 250 der Durchführungsplatte 248 angeordnet sind. Wie in 16 dargestellt ist, können die mehreren scheibenförmigen Turbulenzelemente in einem Beispiel verschiedene Durchmesser aufweisen. In anderen Beispielen kann eines oder mehr als eines von den mehreren scheibenförmigen Turbulenzelementen den gleichen Durchmesser aufweisen. Mindestens eines von den scheibenförmigen Turbulenzelementen, beispielsweise das Turbulenzelement 1602, kann einen Innenkanal mit variabler Tiefe, beispielsweise den Kanal 1612, zwischen dem Turbulenzelement und der Dichtungsbaugruppe 206 definieren. In manchen Beispielen können zusätzliche Turbulenzelemente ebenfalls Kanäle mit variabler Tiefe zwischen dem Turbulenzelement und der Dichtungsbaugruppe 206 definieren. Vorteilhafterweise kann diese Gestaltung mehrerer scheibenförmiger Turbulenzelemente auf der Durchführungsplatte 248 für bestimmte Anwendungen und Gestaltungen von Dichtungsbaugruppen und entsprechenden Fluidfördervorrichtungen Strömungsstörungsmuster innerhalb des ringförmigen Dichtungshohlraums 252 erzeugen, die dafür sorgen, dass die Bildung von Lufttaschen angrenzend an die Dichtungsbaugruppe 206 besser vermieden wird.
Eine andere Ausführungsform betrifft ein Turbulenzelement für einen ringförmigen Dichtungshohlraum in einer Fluidfördervorrichtung. Das Turbulenzelement umfasst einen Turbulenzelementkörper (z. B. einen massiven Körper aus Metall, Polymer und/oder anderen Materialien), der so angeordnet ist, dass er mit einer Dichtungsbaugruppe im ringförmigen Dichtungshohlraum zusammenwirkt, um einen Innenkanal zwischen der Innenfläche und der Dichtungsbaugruppe zu definieren. Der Turbulenzelementkörper ist ferner so angeordnet, dass er mit einem Gehäuse zusammenwirkt, um einen Außenkanal im ringförmigen Dichtungshohlraum zu definieren. Das Turbulenzelement dient dazu, den Fluidstrom im ringförmigen Dichtungshohlraum zu stören, um die Bildung einer Lufttasche angrenzend an die Dichtungsbaugruppe zu hemmen. Der Körper des Turbulenzelements kann geformt sein wie an anderer Stelle hierin beschrieben (z. B. 3, 8, 13, 14, 16 und so weiter).
Eine andere Ausführungsform betrifft ein Dichtungsschutzsystem für eine Fluidfördervorrichtung. Das System umfasst eine Dichtungsbaugruppe, eine Welle, die sich durch die Dichtungsbaugruppe hindurch erstreckt, ein Laufrad, das an der Welle angebaut ist, und eine Durchführungsplatte, welche rings um die Welle angeordnet ist. Die Durchführungsplatte, das Laufrad, die Dichtungsbaugruppe und eine Gehäuse wirken zusammen, um einen ringförmigen Dichtungshohlraum zu definieren. Das System umfasst ferner ein Turbulenzelement, das innerhalb des ringförmigen Dichtungshohlraums angeordnet ist und mit der Durchführungsplatte verbunden ist. Das Turbulenzelement umfasst einen Turbulenzelementkörper, der angrenzend an die Dichtungsbaugruppe angeordnet ist und so angeordnet ist, dass er mit der Dichtungsbaugruppe zusammenwirkt, um einen Innenkanal zwischen der Innenfläche und der Dichtungsbaugruppe zu definieren. Der Körper des Turbulenzelements ist ferner angrenzend an das Gehäuse angeordnet (d. h. ein Teil des Körpers erstreckt sich von unmittelbar neben der Dichtungsbaugruppe bis unmittelbar neben dem Gehäuse) und ist so angeordnet, dass er mit dem Gehäuse zusammenwirkt, um einen Außenkanal im ringförmigen Dichtungshohlraum zu definieren. Das Turbulenzelement dient dazu, den Fluidstrom im ringförmigen Dichtungshohlraum zu stören, um die Bildung einer Lufttasche angrenzend an die Dichtungsbaugruppe zu hemmen. Der Körper des Turbulenzelements kann geformt sein wie an anderer Stelle hierin beschrieben (z. B. 3, 8, 13, 14, 16 und so weiter).
Eine andere Ausführungsform betrifft ein Dichtungsschutzsystem für eine Fluidfördervorrichtung. Die Fluidfördervorrichtung weist ein Gehäuse, eine Dichtungsbaugruppe und einen Dichtungshohlraum auf und kann, muss aber nicht, zusätzlich andere Merkmale aufweisen wie hierin an anderer Stelle beschrieben, z. B. eine Welle, die sich durch die Dichtungsbaugruppe erstreckt, ein Laufrad, das an der Welle angebaut ist, und eine Durchführungsplatte, welche rings um die Welle angeordnet ist. Das Dichtungsschutzsystem umfasst eines oder mehrere Turbulenzelemente, die innerhalb des Dichtungshohlraums angeordnet sind (z. B. mit der Durchführungsplatte oder auf andere Weise verbunden sind). Das eine oder die mehreren Turbulenzelemente dienen dazu, den Fluidstrom im Dichtungshohlraum zu stören, um die Bildung einer Lufttasche angrenzend an die Dichtungsbaugruppe zu hemmen. In einer Ausführungsform ist das Turbulenzelement ein keilförmiger Block mit bogenförmigen Innen- und Außenflächen (3 und die zugehörige Beschreibung treffen darauf zu). In einer Ausführungsform sind zwei oder mehr voneinander beabstandete Turbulenzelemente vorhanden, bei denen es sich jeweils um einen keilförmigen Block mit bogenförmigen Innen- und Außenflächen handelt (3 und die zugehörige Beschreibung treffen darauf zu). In einer anderen Ausführungsform ist das Turbulenzelement ein rechteckiger massiver Körper (8 und die zugehörige Beschreibung treffen darauf zu). In einer anderen Ausführungsform sind zwei oder mehr voneinander beabstandete Turbulenzelemente vorhanden, bei denen es sich jeweils um einen rechteckigen massiven Körper handelt (8–13 und die zugehörige Beschreibung treffen darauf zu). In einer anderen Ausführungsform weist das Turbulenzelement eine in einem Bogen verlaufende Form mit einem rechtwinkligen Querschnitt auf (14–15 und zugehörige Beschreibung treffen darauf zu). In einer anderen Ausführungsform sind zwei oder mehr voneinander beabstandete Turbulenzelemente vorhanden, die jeweils eine in einem Bogen verlaufende Form mit einem rechtwinkligen Querschnitt aufweisen (14–15 und die zugehörige Beschreibung treffen darauf zu). In einer anderen Ausführungsform ist das Turbulenzelement ein zylindrischer massiver Körper (16 und die zugehörige Beschreibung treffen darauf zu). In einer anderen Ausführungsform sind zwei oder mehr voneinander beabstandete Turbulenzelemente vorhanden, bei denen es sich jeweils um einen zylindrischen massiven Körper handelt (16 und die zugehörige Beschreibung treffen darauf zu). In einer anderen Ausführungsform sind zwei oder mehr voneinander beabstandete Turbulenzelemente vorhanden, die sich in ihrer Form unterscheiden (z. B. rechtwinkliger massiver Körper, zylindrischer massiver Körper, keilförmig und/oder bogenförmig verlaufend mit rechtwinkligem Querschnitt).
Bestimmte Merkmale oder Aspekte der Erfindung sind hierin als ringförmig beschrieben. Dies kann sich darauf beziehen, dass das Merkmal vollkommen ringförmig ist, zumindest allgemein oder irgendwie ringförmig ist, und/oder es kann sich darauf beziehen, dass das Merkmal ein anderes Merkmal umringt (z. B. kreisförmig umringt).
In dieser Beschreibung sind Bezugnahmen auf „eine Ausführungsform” der vorliegenden Erfindung nicht so zu interpretieren, als würden sie das Vorhandensein zusätzlicher Ausführungsformen ausschließen, welche die genannten Merkmale ebenfalls verkörpern. Solange nicht ausdrücklich das Gegenteil angegeben ist, können Ausführungsformen, die ein Element oder eine Mehrzahl von Elementen mit einer bestimmten Eigenschaft „umfassen”, „beinhalten” oder „aufweisen” zusätzliche derartige Elemente beinhalten, die diese Eigenschaft nicht haben. Die Begriffe „including” und „in which” [im englischen Ausgangstext] werden als die allgemeinsprachlichen Entsprechungen der jeweiligen Begriffe „comprising” und „wherein” verwendet. Darüber hinaus werden die Begriffe „erster, erste, erstes”, „zweiter, zweites, zweites” und „dritter, dritte, drittes” usw. nur als Kennzeichnungen verwendet und sollen keine numerischen Notwendigkeiten oder eine bestimmte lagemäßige Reihenfolge ihrer Objekte vorgeben.
Diese Beschreibung verwendet Beispiele, um die Erfindung, einschließlich des besten Modus, zu beschreiben und um den Durchschnittsfachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung in die Praxis umzusetzen, wozu auch die Herstellung und Verwendung von Vorrichtungen und Systemen und die Ausführung enthaltener Verfahren gehört. Der schutzwürdige Bereich der Erfindung wird von den Ansprüchen definiert und kann andere Beispiele einschließen, die für den Durchschnittsfachmann naheliegend sein mögen. Diese anderen Beispiele sollen im Bereich der Ansprüche liegen, wenn sie strukturelle Elemente aufweisen, die sich vom Wortlaut der Ansprüche nicht unterscheiden, oder wenn sie gleichwertige strukturelle Elemente aufweisen, die sich vom Wortlaut der Ansprüche nur unerheblich unterscheiden.

Claims

Turbulenzelement für einen ringförmigen Dichtungshohlraum in einer Fluidfördervorrichtung, wobei das Turbulenzelement umfasst: eine Innenfläche, die so angeordnet ist, dass sie mit einer Dichtungsbaugruppe im ringförmigen Dichtungshohlraum zusammenwirkt, um einen Innenkanal zwischen der Innenfläche und der Dichtungsbaugruppe zu definieren. eine Außenfläche, die so angeordnet ist, dass sie mit einem Gehäuse zusammenwirkt, um einen Außenkanal im ringförmigen Dichtungshohlraum zu definieren; eine Vorderfläche, die sich zwischen der Innenfläche und der Außenfläche erstreckt; und eine hintere Fläche, die von der Vorderfläche beabstandet ist und sich zwischen der Innenfläche und der Außenfläche erstreckt, wobei das Turbulenzelement dazu dient, einen Fluidstrom innerhalb des ringförmigen Dichtungshohlraums zu stören, um die Bildung einer Lufttasche angrenzend an die Dichtungsbaugruppe zu hemmen.
Turbulenzelement nach Anspruch 1, wobei die Fluidfördervorrichtung ein rotierbares Element aufweist, das mit einer Welle verbunden ist, die durch die Dichtungsbaugruppe hindurch verläuft, wobei die Dichtungsbaugruppe ein erstes Ende angrenzend an eine Durchführungsplatte und ein zweites, entgegengesetztes Ende angrenzend an das rotierbare Element aufweist, wobei das Turbulenzelement mit der Durchführungsplatte verbunden ist.
Turbulenzelement nach Anspruch 2, wobei das Turbulenzelement lösbar mit der Durchführungsplatte verbunden ist.
Turbulenzelement nach Anspruch 3, wobei das Turbulenzelement eine erste Öffnung aufweist und die Durchführungsplatte eine zweite Öffnung aufweist, und ein Befestigungsmittel durch die erste Öffnung und die zweite Öffnung verläuft, um das Turbulenzelement lösbar mit der Durchführungsplatte zu verbinden.
Turbulenzelement nach Anspruch 2, wobei die Dichtungsbaugruppe einen Halterungsteil mit einer Außenfläche aufweist, die eine Arbeitshöhe der Dichtungsbaugruppe definiert, und wobei sich die Innenfläche des Turbulenzelements von der Durchführungsplatte zu einer Position axial hinter der Außenfläche des Halterungsteils erstreckt.
Turbulenzelement nach Anspruch 1, wobei der Innenkanal eine variable Innenkanaltiefe aufweist und der Außenkanal eine variable Außenkanaltiefe aufweist.
Turbulenzelement nach Anspruch 1, wobei die Innenfläche des Turbulenzelements ein bogenförmiges Profil aufweist, um ein entsprechendes bogenförmiges Profil im Innenkanal zu bilden.
Turbulenzelement nach Anspruch 1, wobei das Turbulenzelement einen Block mit einer oberen Oberfläche und einer dazu entgegengesetzten, parallelen unteren Oberfläche umfasst, und wobei sich die Innenfläche, die Außenfläche, die Vorderfläche und die hintere Fläche jeweils zwischen der oberen Oberfläche und der unteren Oberfläche erstrecken.
Turbulenzelement nach Anspruch 8, wobei ein erster Bereich der oberen Oberfläche des Blocks nicht größer ist als 12,5% eines zweiten Bereichs des ringförmigen Dichtungshohlraums.
System, umfassend: ein Turbulenzelement nach Anspruch 1, wobei das Turbulenzelement ein erstes Turbulenzelement ist und der Innenkanal ein erster Innenkanal ist, der einen ersten Innendurchmesser und einen ersten Außendurchmesser aufweist; und ein zweites Turbulenzelement, das vom ersten Turbulenzelement beabstandet ist, wobei das zweite Turbulenzelement so angeordnet ist, dass es mit der Dichtungsbaugruppe zusammenwirkt, um einen zweiten Innenkanal zu definieren, wobei der zweite Innenkanal einen zweiten Innendurchmesser aufweist, der dem ersten Innendurchmesser im Wesentlichen gleich ist, und einen zweiten Außendurchmesser aufweist, der dem ersten Außendurchmesser im Wesentlichen gleich ist.
Dichtungsschutzsystem für eine Fluidfördervorrichtung, umfassend: eine Dichtungsbaugruppe, eine Welle, die durch die Dichtungsbaugruppe hindurch verläuft, ein Laufrad, das an der Welle angebaut ist, und eine Durchführungsplatte, welche rings um die Welle angeordnet ist, wobei die Durchführungsplatte, das Laufrad, die Dichtungsbaugruppe und ein Gehäuse zusammenwirken, um einen ringförmigen Dichtungshohlraum zu bilden; und ein Turbulenzelement, das innerhalb des ringförmigen Dichtungshohlraums angeordnet ist und mit der Durchführungsplatte verbunden ist, wobei das Turbulenzelement umfasst: eine Innenfläche, die an die Dichtungsbaugruppe angrenzt und so angeordnet ist, dass sie mit der Dichtungsbaugruppe zusammenwirkt, um einen Innenkanal zwischen der Innenfläche und der Dichtungsbaugruppe zu definieren; eine Außenfläche, die an das Gehäuse angrenzt und so angeordnet ist, dass sie mit dem Gehäuse zusammenwirkt, um einen Außenkanal im ringförmigen Dichtungshohlraum zu definieren; eine Vorderfläche, die sich zwischen der Innenfläche und der Außenfläche erstreckt; und eine hintere Fläche, die von der Vorderfläche beabstandet ist und sich zwischen der Innenfläche und der Außenfläche erstreckt, wobei das Turbulenzelement dazu dient, einen Fluidstrom innerhalb des ringförmigen Dichtungshohlraums zu stören, um die Bildung einer Lufttasche angrenzend an die Dichtungsbaugruppe zu hemmen.
Dichtungsschutzsystem nach Anspruch 11, wobei das Turbulenzelement lösbar mit der Durchführungsplatte verbunden ist.
Dichtungsschutzsystem nach Anspruch 12, wobei das Turbulenzelement eine erste Öffnung aufweist und die Durchführungsplatte eine zweite Öffnung aufweist, und ein Befestigungsmittel durch die erste Öffnung und die zweite Öffnung verläuft, um das Turbulenzelement lösbar mit der Durchführungsplatte zu verbinden.
Dichtungsschutzsystem nach Anspruch 11, wobei das Turbulenzelement ein erstes Turbulenzelement ist, ferner ein zweites Turbulenzelement umfassend, das vom ersten Turbulenzelement beabstandet ist, wobei das zweite Turbulenzelement innerhalb des ringförmigen Dichtungshohlraums angeordnet ist und mit der Durchführungsplatte verbunden ist.
Dichtungsschutzsystem nach Anspruch 11, wobei die Dichtungsbaugruppe einen Halterungsteil mit einer Außenfläche aufweist, die eine Arbeitshöhe der Dichtungsbaugruppe definiert, und wobei sich die Innenfläche des Turbulenzelements von der Durchführungsplatte zu einer Position axial hinter der Außenfläche des Rückhalteils erstreckt.
Dichtungsschutzsystem nach Anspruch 11, wobei der Innenkanal eine variable Innenkanaltiefe aufweist und der Außenkanal eine variable Außenkanaltiefe aufweist.
Wasserpumpe für ein Maschinenkühlsystem in einer Verbrennungskraftmaschine, wobei die Wasserpumpe umfasst: einen Einlass mit einer Mittelachse; einen Auslass, der fluidtechnisch mit dem Einlass verbunden ist; eine Welle, die dem Einlass nachgelagert und parallel zur Mittelachse rotierbar angeordnet ist; ein Laufrad, das mit der Welle verbunden ist; eine Dichtungsbaugruppe, die rings um die Welle angeordnet ist, wobei die Dichtungsbaugruppe ein erstes Ende angrenzend an eine Durchführungsplatte und ein zweites, entgegengesetztes Ende angrenzend an das Laufrad umfasst; und ein Turbulenzelement, das mit der Durchführungsplatte verbunden ist und sich von der Durchführungsplatte in einen ringförmigen Dichtungshohlraum erstreckt, wobei das Turbulenzelement umfasst: eine Innenfläche, die so angeordnet ist, dass sie mit der Dichtungsbaugruppe im ringförmigen Dichtungshohlraum zusammenwirkt, um einen Innenkanal zwischen der Innenfläche und der Dichtungsbaugruppe zu definieren; und eine Außenfläche, die so angeordnet ist, dass sie mit einem Gehäuse zusammenwirkt, um einen Außenkanal im ringförmigen Dichtungshohlraum zu definieren, wobei das Turbulenzelement dazu dient, einen Fluidstrom innerhalb des ringförmigen Dichtungshohlraums zu stören, um die Bildung einer Lufttasche angrenzend an die Dichtungsbaugruppe zu hemmen.
Wasserpumpe nach Anspruch 17, wobei das Turbulenzelement lösbar mit der Durchführungsplatte verbunden ist.
Wasserpumpe nach Anspruch 17, wobei der Innenkanal eine variable Innenkanaltiefe aufweist und der Außenkanal eine variable Außenkanaltiefe aufweist.
Wasserpumpe nach Anspruch 17, wobei das Turbulenzelement ein erstes Turbulenzelement ist, der Innenkanal ein erster Innenkanal mit einem ersten Innendurchmesser und einem ersten Außendurchmesser ist und die Wasserpumpe ferner ein zweites Turbulenzelement umfasst, das vom ersten Turbulenzelement beabstandet ist, wobei das zweite Turbulenzelement so angeordnet ist, dass es mit der Dichtungsbaugruppe zusammenwirkt, um einen zweiten Innenkanal zu definieren, wobei der zweite Innenkanal einen zweiten Innendurchmesser aufweist, der dem ersten Innendurchmesser im Wesentlichen gleich ist, und einen zweiten Außendurchmesser aufweist, der dem ersten Außendurchmesser im Wesentlichen gleich ist.