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Kreiselpumpe, insbesondere Heizungsumwälzpumpe Die Erfindung bezieht
sich auf eine Kreiselpumpe, insbesondere Heizungsumwälzpumpe, mit einer zwischen
Antriebsmotor mit Trockenläufer und Pumpe angeordneter Gleitringdichtung.
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Nach der USA.-Patentschrift 2 766 695 ist eine Kreiselpumpe dieser
Art bekannt, bei welcher das Laufrad über eine Hohlwelle mit dem Rotor des als Na.ßläufer
ausgebildeten Antriebsmotors verbunden ist. Die Hohlwelle ist dabei auf einer einerseits
im Pumpengehäuse und andererseits in dem den Rotor gegenüber dem Stator abdichtenden
Gehäuse fest eingespannten, starren Achse drehbar gelagert und ist dabei sowohl
dem Drehmoment des Rotors als auch Biegekräften als Folge der auf das Laufrad einwirkenden
hydraulischen Radialkräfte ausgesetzt.
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Die USA.-Patentschrift 2 047 330 zeigt eine Kreiselpumpe, insbesondere
Milchpumpe, bei welcher das Laufrad mit einem durch ein Gehäuse dichtend hindurchgeführten
Wellenstumpf fest verbunden ist. Das dem Laufrad abgekehrte Ende dieses Wellenstumpfes
greift dabei in eine mit der Welle des Antriebsmotors fest verbundene Büchse ein.
Diese Büchse steht mit einer Spiralfeder in Verbindung, die auf das mit Spiralnuten
versehene Wellenstumpfende aufgeschraubt ist. Die unter Vorspannung stehende Spiralfeder
soll einerseits Ungenauigkeiten in der Lagerung der Motorwelle und des Wellenstumpfes
ausgleichen, und andererseits für die erforderliche Abdichtung des vom Wellenstumpf
durchsetzten Pumpengehäuses Sorge tragen. Der Wellenstumpf ist dabei dem Drehmoment
des Antriebsmotors und auch Biegekräften ausgesetzt, die die Folge von auf das Laufrad
zur Einwirkung gelangenden, radial gerichteten, hydraulischen Kräften sind.
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Schließlich ist nach der USA.-Patentschrift 2 207 183 eine Kreiselpumpe
mit vertikaler Antriebswelle und Gleitringdichtung nicht mehr neu. Die durch das
ringförmige Axialgleitlager hindurchgeführte, relativ starke Welle ist mit der Welle
des Antriebsmotors über eine elastische Kupplung in Form einer Spiralfeder verbunden.
Auf die Antriebswelle wirken sowohl das Drehmoment des Antriebsmotors als auch Biegekräfte
ein, für welche die auf das Laufrad wirkenden hydraulischen Radialkräfte ursächlich
sind.
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Bei dieser Pumpe besteht der Nachteil, daß die Antriebswelle nicht
nur das Gewicht des Laufrades sondern auch die hydraulischen Reaktionskräfte des
Laufrades aufnehmen muß und somit Biegebeanspruchungen ausgesetzt ist. Infolgedessen
muß die Antriebswelle einen verhältnismäßig großen Durchmesser aufweisen, was zu
großen Axialgleitlagern, zu großen Axialdrücken und Umfangsgeschwindigkeiten mit
entsprechend großem Verschleiß der stirnseitigen Dichtflächen führt. Da Gleitringdichtungen
aus hochwertigem Material bestehen, sind die Kosten verhältnismäßig groß.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Kreiselpumpe, insbesondere Heizungsumwälzpumpe,
mit angeflanschtem Antriebsmotor und einem den Pumpenraum abdichtenden ringförmigen
Axialgleitlager, durch welches die mit der Motorwelle verbundene, ein elastisches
Teil aufweisende Antriebswelle geführt ist.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Kreiselpumpe zu schaffen,
bei der die Antriebswelle frei von Biegebeanspruchung ist und im Bereich des ringförmigen
Axialgleitlagers einen verhältnismäßig kleinen Durchmesser aufweist, so daß auch
die Dichtflächen mit einem kleineren Durchmesser versehen werden können, wodurch
geringe Axialdrücke entstehen. Das Axialgleitlager soll wenig aufwendig und doch
verschleißfest ausgebildet werden können.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Pumpenrad
auf einer einseitig fest und in bekannter Weise innerhalb des Pumpengehäuses eingespannten
Achse angeordnet ist und daß der elastische Teil der Welle durch das ringförmige
Axialgleitlager geführt und als an sich bekannte lediglich Torsionskräfte übertragende,
dünne Welle ausgebildet ist.
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Dadurch, daß die auf das Laufrad einwirkenden hydraulischen Radialkräfte
und das Laufradgewicht von der einseitig eingespannten Achse aufgenommen
werden,
kann die Antriebswelle außerordentlich dünn und elastisch, z. B. als Drahtwelle,
ausgeführt werden, da sie ja lediglich das Antriebsmoment auf das Laufrad zu übertragen
hat. Diese Drahtwelle u. dgl. erlaubt die Verwendung eines ringförmigen Axialgleitlagers
relativ kleinen Durchmessers und damit verhältnismäßig kleinen Volumens. Da Axialgleitlager
ein verschleißfestes, hochwertiges Material erforderlich machen, sind die Kosten
relativ gering. Der kleine Durchmesser des Axialgleitlagers hat zwangläufig geringe
Umfangsgeschwindigkeiten des rotierenden Gleitringes zur Folge, welche wiederum
eine hohe Lebensdauer notwendig nach sich ziehen.
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Nachdem eine dünne- Welle zwangläufig eine relativ kleine Axialbelastung
des Laufrades bedingt, ist die spezifische Flächenpressung des Axialgleitlagers
ebenfalls klein, wodurch der ohnehin schon geringe Verschleiß noch weiter herabgesetzt,
die Lebensdauer also gesteigert wird. Die relativ kleine spezifische Pressung und
die kleine Umfangsgeschwindigkeit des Axialgleitiagers haben ein kleines Reibungsmoment
zur Folge, so daß Antriebsmotoren mit relativ kleiner Leistung verwendet werden
können.
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Die Elastizität der Antriebswelle erlaubt eine außermittige Kupplung
und elastische Verbindung des Motors mit dem -Pumpengehäuse. Wegen der Geräuscharmut
dieser Verbindung bietet sich die Verwendung eines besonders preiswerten Spaltpolmotors
an, dessen Nachteil darin besteht, daß seine magnetischen Geräusche außerordentlich
stark sind. Dieser Nachteil wirkt sich aber gerade durch die geräuschabsorbierende
Befestigung und Verbindung des Motors mit dein Pumpengehäue nicht aus. Da der Spaltpohnotor
im Gegensatz zum Spaltrohrmotor ein Trockenläufer ist, kann wegen des Mangels einer
Korrosionsgefahr der Spalt zwischen Rotor und Stator außerordentlich klein ausgeführt
werden, was sich auf den Wirkungsgrad des Antriebsmotors günstig auswirkt.
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Bei Heißwasserumwälzpumpen ist das Problem der Erwärmung des Antriebsmotors
häufig nur durch Verwendung besonders temperaturbeständiger Wicklungsdrahtisolation
zu lösen. Die Lagerung des Motorrotors in Wälzlagern bedingt die Verwendung hochtemperaturbeständiger
Spezialfette, z. B. Siliconfette. Die Praxis hat gezeigt, daß die Wartung dieser
Lager mit normalen Fetten durchgeführt wird, so daß Lagerschäden unausbleiblich
sind. Selbst wenn der Motor mit seinem Befestigungsflansch durch Zwischenlagen von
Asbest weitgehend wärmeisoliert an die Pumpe angeschraubt ist, so wird doch noch
über die in die Pumpe hineinragende massive Motorwelle Wärme aufgenommen und an
die Lager des Motors geführt.
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Durch die dünne und elastische Ausbildung der Antriebswelle gemäß
der Erfindung wird die Wärmeleitung außerordentlich gering, so daß diese in den
Antriebsmotor praktisch unterbunden wird. Die gegenüber dem Durchmesser dieser Antriebswelle
relativ große Wärmeübertragungsfläche sorgt dafür, daß die Wärme in der Antriebswelle
nach außen abgestrahlt und abgeleitet wird.
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Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Pumpe ist an Hand der
Zeichnung in rein schematischer Weise noch etwas ausführlicher erläutert. In dieser
zeigt F i g. 1 einen senkrechten Schnitt durch die Pumpe gemäß der Erfindung, F
i g. 2 eine Seitenansicht der Anordnung gemäß Fig.1.
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Die Zeichnung (F i g. 1) läßt einen senkrechten Schnitt durch die
erfindungsgemäße Pumpe deutlich erkennen. Mit 1 ist der eine Teil des Pumpengehäuses
bezeichnet, welcher die Spirale aufnimmt.
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Hingegen ist mit 2 der andere Teil des Pumpengehäuses bezeichnet,
welcher den Saugraum einschließt und mit dem Saugstutzen eine Einheit bildet. Diese
beiden Teile 1, 2 des Pumpengehäuses sind miteinander lösbar verbunden. Sie können
demgemäß gegeneinander derart verdreht werden, daß beispielsweise die Achse des
Saugstutzens auf derjenigen des Druckstutzens senkrecht steht, wodurch die Möglich=
keit geschaffen wird, daß die erfindungsgemäße Pumpe als so- genannte Krümmerpumpe
verwendet werden kann.
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Andererseits ist auch eine Verstellung um 180° möglich, wodurch sich
der Vorteil ergibt, daß die erfindungsgemäße Pumpe in einfacher Weise in eine gerade
Rohrleitungspumpe umgebaut werden kann.
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Mit 3 ist eine mit dem Gehäuseteil 1 fest verbundene Achse bezeichnet,
auf welcher das Laufrad 4 drehbar und gleitend gelagert ist. Die Achse 3 hat lediglich
den Zweck, das Gewicht des Laufrades 4 und die radial auf das Laufrad 4 gerichteten
hydraulischen Kräfte aufzunehmen.
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Hingegen wird das Drehmoment über eine Antriebswelle 5 übertragen,
welche erfindungsgemäß aus einer Art Stahldraht geringer Stärke besteht. Da diese
Antriebswelle 5 lediglich für die Übertragung des Drehmomentes gedacht ist, kann
sie genügend schwach dimensioniert werden, wodurch ungewöhnliche große Fehler im
Ausrichten der Motorwelle gegenüber der elastischen Pumpenantriebswelle zulässig
sind. Auch ist die Wärmeleitung dieser Antriebswelle 5 so gering, daß so gut wie
überhaupt keine Wärme in den Antriebsmotor 6 geleitet wird.
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Das dem Antriebsmotor 6 zugekehrte Ende der Welle 5 weist mindestens
zwei Kröpfungen 5 a, 5 b
auf, welche in Längsnuten 7 a, 7 b einer mit
dem Motor in Verbindung stehenden Hülse 7 drehkraftschlüssig eingreifen. Auf diese
Weise wird eine sehr einfache elastische und axial verschiebbare Kupplung zwischen
dem Antriebsmotor einerseits und der Pumpe andererseits verwirklicht. Das andere
Ende der Welle 5 ist mit dem Laufrad 4 in beliebiger Weise verbunden.
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Die Abdichtung der Antriebswelle 5 erfolgt mit Hilfe eines bekannten
Axialgleitlagers 8,9. Hierbei ist der Teil 8 mit dem Laufrad 4 und der Teil
9 mit dem Gehäuseteil 2 verbunden. Das Axialgleitlager 8, 9 wirkt hierbei gleichzeitig
als dichtendes Axiallager. Bei der Förderung wird der Anpreßdruck gegen das Axialgleitlager
8, 9 durch den in Richtung Antriebsseite wirkenden hydraulischen Schub noch erhöht.
Zu diesem Zweck ist der Saugmund 4 a des Laufrades 4 dem Axialgleitlager 8, 9 zugekehrt.
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Ein weiteres Merkmal der Pumpe ist darin zu erblicken, daß in der
der Lagerung des Laufrades dienenden Laufradbohrung eine Kugel 10 so angeordnet
ist, daß sie sich einerseits gegen ein mit dem Laufrad fest verbundenes elastisches
Element 11 und andererseits gegen die Achse 3 derart abstützt, daß auch bei Stillstand
des Laufrades 4 eine Abdichtung der Antriebswelle 5 gegeben ist, weil eine ausreichende
Kraft die aufeinander gleitenden Flächen der Dichtung 8, 9 gegeneinander drückt.
F
i g. 2 zeigt schematisch den Einbau der Pumpe mit gegeneinander verdrehten Stutzen
in unmittelbar an der Wand verlegte Rohrleitungen.