-
Zentrifugalpumpe in Schichtbauweise Die Erfindung bezieht sich auf
Zentrifugalpumpen. Es sind bereits Pumpen bekannt, bei denen der Pumpenläufer aus
Scheiben zusammengesetzt ist. Bei anderen bekannten Pumpen ist das Gehäuse aus Scheiben
zusammengesetzt. Ferner sind Drehkolbenpumpen bekannt, bei denen eine gleichzeitige
Zusammensetzung von Läufern und Gehäusen aus einzelnen Scheiben vorhanden ist.
-
Die Erfindung verbessert Zentrifugalpumpen mit einem eine Endwand
bildenden Gehäuse und einer drehbar gelagerten, sich axial durch die Wand ins Gehäuseinnere
erstreckenden Welle, um vor allem das Pumpengehäuse leicht abdichten und billige
Stanzteile verwenden zu können, die nicht aneinander abgedichtet zu werden brauchen.
Auch soll die Pumpengröße wahlweise verändert werden können.
-
Bei einer derartigen Zentrifugalpumpe mit einem eine Endwand bildenden
Gehäuse und einer drehbar gelagerten, sich axial durch die Wand ins Gehäuseinnere
erstreckenden Welle ist die Erfindung gekennzeichnet durch einen Stapel gelochter,
gegen die Endwand des umschließenden Gehäuses angebrachter Kammerschichten, deren
Öffnungen eine Pumpenkammer um die Welle herum bilden, einen Stapel an der Welle
angebrachter, in der Kammer befindlicher Läuferschichten, einen innerhalb des umschließenden
Gehäuses gegen die Kammerschichten angebrachten, eine zweite Endwand für die Pumpe
bildenden Deckel, einen Mittelpumpeneinlaß durch eine oder beide Endwände sowie
einen mit der Pumpenkammer durch eine der Endwände in Verbindung stehenden Pumpenauslaß,
wobei jede Kammerschicht einen am Umfang nicht unterbrochenen Randteil aufweist
und der die Kammerschichten abschließende Deckel mit einem nach außen weisenden
Rand versehen ist, der in das umschließende Gehäuse eingepaßt ist.
-
Zweckmäßigerweise befindet sich der Pumpenauslaß an einem außermittigen
Punkt einer Endwand, und jede Kammerschicht hat in sich eine Öffnung, um einen.
Durchflußkanal von der eine Pumpenkammer um die Welle begrenzenden Kammer zu dem
außermittigen Auslaß zu bilden.
-
Der Stapel der Läuferschichten enthält vorzugsweise mindestens einige
Schichten dergleichen Dicke wie die Kammerschichten, wobei das Gehäuse und die Welle
so aufgebaut und angeordnet sind, daß sie eine veränderliche Anzahl Sätze aus Kammer-
und Laufradschichten gleicher Dicke aufnehmen können, um die axiale Dicke von Kammer
und Läufer wahlweise zu ändern.
-
Die Erfindung ermöglicht damit eine Bauweise, bei der eine oder mehrere
Pumpeneigenschaften, z. B. ihre Fördermenge und/oder ihr Auslaßdruck, während des
Zusammenbaus wahlweise geändert werden können, etwa um die Pumpe den Eigenschaften
ihres Antriebsmotors anzupassen, z. B. um die Abweichung von der Nenndrehzahl einer
vorher zusammengebauten und abgedichteten Motoreinheit auszugleichen.
-
Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung an Hand von
Zeichnungen erläutert, in welchen Fig. 1 eine schaubildliche Ansicht eines die Erfindung
verkörpernden Motor-Pumpen-Aggregates, welches in einem Kraftwagenbrennstofftank
befestigt und mit dem Vergaser des Motors verbunden ist, Fig. 2 eine auseinandergezogene,
den Aufbau und die Zusammensetzung einer die Erfindung darstellenden Pumpe und ihre
Beziehung zu einer abgedichteten Motorgruppe zeigende Ansicht, Fig.3 eine Draufsicht
auf eine Pumpenkammerschicht und einen Läufer, Fig. 4 eine Draufsicht auf eine Läuferschicht,
Fig.5 eine weitere Draufsicht auf eine Läuferschicht, Fig. 6 ein Axialschnitt durch
eine zusammengebaute Pumpe, die mit dem abgedichteten Motor verbunden ist, Fig.
7 ein Querschnitt nach Linie 7-7 in Fig. 6 und Fig. 8 ein Teil eines der Fig. 6
ähnlichen Schnitts, aber mit einer axial dickeren Pumpe ist.
-
Das in Fig. 1 abgebildete Motor-Pumpen-Aggregat enthält eine Pumpe
10, die mit einem abgedichteten Motor 11 zusammengebaut ist. Das Aggregat
10-11
ist durch einen Winkel 13 am Boden eines Kraftwagenbrennstoffbehälters
12
unterhalb einer Öffnung befestigt, die von einer Deckelplatte 14 verschlossen ist.
Eine elektrische Zuleitung 16 ist durch eine Fassung auf der Platte, 14 und ein
abgedichtetes biegsames Kabel 15 mit dem Motor 11 verbunden. Ein biegsamer Schlauch
17 verbindet den Auslaß der Pumpe 10 mit einer Auslaßfassung in der Deckelplatte
14 und einer Förderleitung 18, die zur Brennstoffmischvorriehtung des Kraftwagenmotors,
wie dem Vergaser 20, führt, der ein durch Schwimmer geregeltes Einlaßventil 22 hat.
-
Wie die Fig. 2 zeigt,- weist der Motor 11 ein Gehäuse auf, das von
zwei hutähnlichen Mänteln 32 und 34 gebildet wird, die die Statorwicklungen 36 und
die Kernteile 38 tragen und umschließen. Der Boden des Mantels 32 bildet eine undurchbrochene
Zwischenwand 44 und trägt ein Lagerglied 46 lür das untere Ende einer Rotorgruppe.
Ein becherartiges Rahmenglied 50 hält .ein oberes Lager 48 und eine Bürstengruppe
52 für den Rotor. Die Rotorwelle 56 trägt Rotorwicklungen und einen Kommutator,
und an ihrem unteren Ende ist ein Magnetträger 62 befestigt, der einen Ringmagneten
64 enthält, der das treibende Glied einer magnetischen Kupplung bildet, die durch
die nicht durchbrochene Zwischenwand 44 hindurch wirkt. Die obere Seitenwand des
oberen Mantels 34 trägt einen Nippel 66, durch den hindurch die elektrische Zuleitung
in den Motor gelangt. Ein Draht 68 ist gegen den Nippel durch eine Dichtungsmasse
70 abgedichtet. Die entgegengesetzte Seite des elektrischen Kreises ist gegen den
Motormantel 32 bis 34 geerdet, und ein Erdleiter 72 ist z. B. durch Löten mit dem
Nippel 68 verbunden. Die beiden Drähte 68 und 72 sind gegen das Innere des
Tanks durch die biegsame Leitung 17 abgedichtet, die von der Klemme 76 an den Nippel
66 geklemmt wird.
-
Die beiden Mäntel 32 urid 34 sind durch ihre Umfangsflansche 78 aneinander
befestigt und gegeneinander vorzugsweise durch Nahtschweißung abgedichtet. Der untere
Mantel 32 trägt eine herabhängende zylindrische Schürze 80, die zu der Achse des
Motors und dem treibenden Glied der Magnetkupplung konzentrisch ist und zur Aufnahme
und Ausrichtung der nachstehend beschriebenen Pumpengruppe dient.
-
Die Pumpengruppe 10, die Fig. 2 zeigt, weist ein einzelnes
Gußstück auf, das die obere Endwand 102 der Pumpe bildet, sowie eine herabhängende
äußere Wand oder Schürze 104 für den Pumpenkörper, einen Auslaßstutzen 106
für die Pumpe und vier winklig im Abstand angeordnete Stützen 108, durch die der
Pumpenkörper mit der Motorgruppe 11 im Abstand zusammengebaut gehalten wird.
Die oberen Enden der vier Stützen 108 werden in einem nach unten offenen ringförmigen
U-Teil 110 eines Metallblechgehäuses 113 für das Pumpenlager und den getriebenen
Magneten aufgenommen. Die Innenwand 112 dieses U-Teils 110 verschmilzt an ihrem
unteren Rand mit einer inneren Radialwand 114, die an ihrem inneren Rand mit einer
herabhängenden Hülse 116 verbunden ist. Eine Lagerbüchse 118, die ein Paar im Abstand
angeordneter Lager 120 enthält, ist in die Hülse 116 gepreßt. Der Ring
110 des Gehäuses 111 paßt straff auf die oberen Enden der Stützen
108.
-
Eine Pumpenwelle 122 liegt in den Lagern 120, und an ihrem oberen
Ende ist ein Träger 124 befestigt, der einen Ringmagneten 126 enthält, der
das getriebene Glied der Magnetkupplung bildet. Das obere Ende der Welle 122 trägt
eine Drucklagerkugel 128, die in dem zusammengesetzten Motor-Pumpen-Aggregat gegen
eine Druckplatte 65 anliegt, die von der Endwand 44 des Motormantels 32 getragen
wird, um den Schub aus der magnetischen Anziehung zu übernehmen und den Pumpenläufer
in dem Pumpenkörper axial einzustellen.
-
Das untere Ende der Pumpenwelle 122 geht durch ein Einlaßauge 130
in der oberen Wand 102 des Pumpenkörpers und ist mit einem Bund 132 versehen, der
im wesentlichen auf der Höhe der Bodenfläche der Pumpenkörperwand 102 liegt.
-
Die Pumpenkörperwände 102 und 104 bilden einen nach unten offenen
Hohlraum um das untere Ende der Pumpenwelle 122, dessen Querschnitt der in Fig.
3 angegebenen Form entspricht.
-
Die Schichten 140 haben eine ausgestanzte mittige Pumpenkammeröffnung
142. Diese Öffnung kann jeden beliebigen Querschnitt haben, der für den Querschnitt
der Pumpenkammer gewünscht wird. In der abgebildeten bevorzugten Form enthält die
Öffnung einen vom Läufer überstrichenen Raum 141. innerhalb des Laufradumkreises,
der durch die Enden der Drehflügel begrenzt wird, um diesen Raum 141 eine Spirale
143 von zunehmend ansteigender Weite und einen tangentialen Spiralfortsatz oder
Ablaufkanal 144. Die Metallspitze zwischen dem Laufradraum 141 und dem Kanal 144
bildet den Ablösepunkt 146 der Pumpe. Etwa 60" im Uhrzeigersinn von dem Ablösepunkt
(wenn man ein sechsflügeliges Laufrad nimmt, wie es abgebildet ist) hat die Kammer
142 eine kreisförmige Wand 148, um jederzeit ein enges Spiel mit wenigstens
einem der sechs Flügel des Laufrades vorzusehen. Am Ende dieser kreisförmigen Wand
148 beginnt die Spirale 143, und sie wird von einer Spiralwand 150 begrenzt, die
vom Laufradkreis aus zunehmend auslädt und an ihrem äußeren Ende mit der äußeren
Seitenwand des Kanals 144 verschmilzt. Der Kanal 144 führt zu einem
Punkt, der unmittelbar unter dem Auslaßkanal 105 im Auslaßstutzen 106 des Pumpengehäuses
liegt. Die Kammerschichten 140 können auch mit einer Führungsbohrung 152 versehen
sein, in der ein Paßstift 154 sitzt, der in dem Pumpengehäuse ausgebildet
ist. Die vollständige Pumpenkammer, einschließlich eines Laufradraumes, einer Spirale
und eines Auslaßkanals, wird von einem Stapel der Schichten 140 gebildet, der in
der Wand 104 und gegen die obere Wand 102 des Pumpengehäusegußstückes sitzt.
Die Bodenwand 155 der Pumpenkammer ist mit einem Metallblechdeckel 156 versehen,
der in die Umfangswand 104 und gegen den Schichtenstapel eingesetzt ist und
an seinem Platz befestigt ist, z. B. durch Einstecken. Die Bodenwand enthält ein
Einlaßauge 157, das von einem hutförmigen Sieb 158 geschützt ist, welches an seinen
Kanten an der Bodenfläche des Stanzteils 156 befestigt ist.
-
Der in den Zeichnungen abgebildete Pumpenläufer wird auch von einem
Schichtenstapel gebildet. Diese enthalten eine Anzahl von Hauptschichten 1.60 mit
gleicher Dicke wie die Spiralenschichten und an jedem Ende des Laufrades eine kleinere
Endschicht 162. Die Hauptlaufradschichten 160 haben zweckmäßigerweise die gleiche
axiale Dicke wie die Pumpenkammerschichten und werden am bequemsten aus den Abfällen
ausgestanzt, die bei der Ausbildung der Hauptöffnungen der Pumpenkammerschichten
entfernt werden. Ein Stapel von Schichten 160 und
162 wird auf dem
unteren Wellenende 122 gegen den Bund 132 gepreßt und von einem äußeren Ring 164
an seinem Platz gehalten.
-
Der Grundriß der Laufradschichten entspricht den Zeichnungen 4 und
5 und weist eine Mittelnabe 166 und sechs Flügel 168 auf, deren vordere Flächen
in bezug auf die Achse der Nabe 166 echte radiale Flächen sind. Die Endschichten
162 haben die gleiche Gestalt wie die Hauptschichten 160, nur sind ihre Naben kleiner
und ihre Flügel kürzer.
-
Der zusammengebaute Läufer hat eine feste Mittelnabe von etwa dem
gleichen Durchmesser wie die oberen und unteren Augen 130 und 157 der Pumpe und
vorstehende Laufradflügel, die in der Pumpenkammer offen und voneinander im Abstand
angeordnet sind. So bildet der Läufer eine gasblasenfreie Pumpe. Das obere Auge
130 der Pumpe öffnet sich in den umgebenden Flüssigkeitskörper durch die Räume zwischen
den Stützen 108 und wird von einem zylindrischen Sieb 170 geschützt, das am Boden
von einem Kranz 171 auf der Pumpenkörperwand 102 und an der Oberseite von der Innenwand
112 des Gehäuses 111 gehalten wird.
-
Die Pumpenendwände 102 und 155 können Endteile der Pumpenkammer begrenzen
und, wie abgebildet, haben die Endwände Hohlräume, die die Umlaufräume für die Endschichten
162 des Laufrades bilden. Die Endwände können größere Endteile der Pumpenkammer
einschließlich Teilen der Spirale und des Ablaufkanals bilden, aber wenigstens ein
größerer Teil der axialen Dicke sowohl der Pumpenkammer wie des Laufrades wird von
einem Stapel aus einer oder mehreren Schichten gebildet. Die Anzahl der Schichten
im Stapel kann dann verändert werden, um größere Veränderungen in der axialen Dicke
der Pumpe hervorzurufen, entweder um ihre Volumenkapazität oder andere Kenngrößen
zu verändern und um sie an abweichende Betriebsbedingungen anzupassen oder diese
auszugleichen. Die Veränderung der axialen Dicke ist besonders vorteilhaft, um die
Ungleichmäßigkeit bei der Herstellung der Motore auszugleichen, durch die die Pumpen
angetrieben werden sollen.
-
In der auseinandergezogenen Ansicht von Fig.2 hat die Pumpe drei Pumpenkammerschichten
140 und drei Hauptlaufradschichten 160, in Sätzen angeordnet, und das Laufrad hat
auch zwei Endschichten 162. Die aus drei Sätzen von Schichten zusammengebaute Pumpe
zeigt Fig. 6. In dieser Figur ist zu beachten, daß die Pumpenabdeckung 156 vom unteren
Ende der Pumpengehäuseseitenwand 104 einwärts liegt, so daß Toleranz vorgesehen
ist, um die Verwendung von vier oder fünf Sätzen von Schichten zu ermöglichen. Wie
Fig. 8 zeigt, hat eine Pumpe mit vier Sätzen von Schichten wesentlich größere axiale
Dicke, sowohl in der Pumpenkammer als auch im Laufrad. Demzufolge hat die vierschichtige
Pumpe von Fig. 8 größere Volumenkapazität; da aber ihr Laufrad den gleichen Durchmesser
wie die dreischichtige Pumpe von Fig. 6 hat, wird sie den gleichen Ausgangsdruck
erzeugen, wenn sie mit gleicher Drehzahl läuft. Mit ihrer größeren axialen Dicke
wird die vierschichtige Pumpe aber für einen Kraftwagenmotor eine größere Belastung
darstellen und ihn abbremsen, und bei dieser geringeren Drehzahl wird das im Durchmesser
gleiche Laufrad einen geringeren Förderdruck erzeugen.
-
Bei der in den Zeichnungen gezeigten Motorpumpeneinheit ist die Motoreinheit
11 einschließlich des treibenden Magneten 64 der Magnetkupplung völlig zu einer
Einheit zusammengebaut und abgedichtet, und zwar unabhängig von der Pumpeneinheit
10. Die Pumpeneinheit 10 kann gleichfalls als unabhängige Einheit völlig
zusammengebaut werden, einschließlich des Pumpengehäuses, der Pumpenwelle und ihrer
Lager, des Laufrades und des getriebenen Gliedes der Magnetkupplung. Die zwei Untereinheiten
10 und 11 werden zu einem Motor-Pumpen-Aggregat zusammengestellt. Dazu wird das
obere Ende der Pumpeneinheit 10 in den ausrichtenden Mantel oder die Hülse 80 der
Motoreinheit 11 eingesetzt und wird darin durch Zungen 82 befestigt, die in den
Wänden der Hülse 80 ausgebildet sind und nach innen in Öffnungen 84, die in den
Stützen 108 des Pumpengehäuses ausgebildet sind, umgebogen werden.