DE1403854A1

DE1403854A1 - Stopfbuechslose Foerdereinrichtung mit Eingangslager auf Laufrad aufgebaut

Info

Publication number: DE1403854A1
Application number: DE19601403854
Authority: DE
Inventors: Moser Dr-Ing Hans
Original assignee: MOSER DR ING HANS
Current assignee: MOSER DR ING HANS
Priority date: 1959-12-14
Filing date: 1960-12-12
Publication date: 1969-11-27
Also published as: BE598174A; GB914912A

Description

Dr.-Ing· Hans koser, Zürich 57, in der Hub 5

Stopfbüchslose Fördereinrichtung mit Eingangslager auf Laufrad aufgebaut

Die Erfindung richtet sich auf eine FÖrdereinrichtu für strömende Medien, stopfbüchsenlos zusammengebaut mit Elektromotor, dessen Achse mindestens mit der Achse des Austrittstutzens nicht zusammen fällt, wobei das Laufrad mit dem Rotor des Elektromotors zusammengebaut ist.

Es sind Ausführungen von stopfbüchslosen Fördereinrichtungen mit Motorachse senkrecht zur Dürchflussachse des Fördermediums bekannt, deren Rotor des Elektromotors auf gemeinsamer Welle mit dem Laufrad zusammen gebaut ist. Die Lager sind meist so angeordnet, dass das eingangsseitige Lager (vom Fördermedium aus gesehen) zwischen Laufrad und Motor und das motorseitige Lager am freien Wellenende des Motors angeordnet ist. Die Lager, meist durch das Fördermedium geschmierte Gleitlager, befinden sich bei dieser Anordnung ausserhalb der Hauptströmung des Fördermediums und sind so weniger den Einflüssen der Verunreinigungen (z.B. des Wassers in Zentralheizungs-Anlagen} ausgesetzt. Die Durchmesser der Radiallager-Sleitflachen sind meist wesentlich kleiner als der Durchmesser des Eingangsstutzens des Laufrades.

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BAD-OR¹GINAL

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Eingehende langjährige Untersuchungen an übergross dimensionierten G-leitlagern in verunreinigtem Heißwasser haben gezeigt, dass .diese weder grössere Reibungsverluste, noch grösseren Abrieb zeigen als gleiche Lager kleineren Durchmessers bei denselben Drehzahlen, sofern der Axialschub auf die Axiallager kompensiert ist. Diese unerwartete Erscheinung kann mit der kleinen spezifischen Pressung erklärt werden, die bei der besonders niedrigen Viskosität von heissem Wasser eine absolute Flüssigkeitsreibung gewährleistet, ohne direkten Kontakt zwischen den festen und beweglichen lagerteilen. Da bei den ^rossen Durchmessern auch dank der niedrigen Flächenpressung die relative Excentrizität zwischen den festen und beweglichen Lägerteilen bei Lauf sehr klein bleibt, haben Fremdkörper weniger Möglichkeit, sich in die Mantelflächen der Radial-Gleitlager einzuarbeiten und die Gleitflächen zu beschädigen. Ausserdem werden Fremdkörper bei den grossen Lagerdurchmessern stärker aus dem Bereiche der Lager fortzentrifugiert.

Die überraschende Tatsache des guten Verhaltens von Lagern grosser Durchmesser lässt sich konstruktiv so verwerten, dass durch den Aufbau des eingangsseitigen Lagers auf oder neben aas Laufrad neben grösserer Einfachheit und Billigkeit die bpaltverluste des Laufrades verringert werden, weil ja die Lagerspalte wesentlich kleiner sind als die üblicherweise verwendeten Spalte zwischen Laufrad und G-ehäuse. Dadurch ergibt sich eine Erhöhung des Wirkungsgrades, i'erner ist bei OKLeichheit der Durchmesser der üa&iallager- ^leitflächen des eingangsseitigen und des motorseitigen Lagers die Axialechübe der hydraulischen Kräfte aux Laufrad und ii-otor praktisch ausgeglichen, so dass auch, in den Axiallagern praktisch keine Reibungsverluste und kein Abrieb entsteht.

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Der Gegenstand der iCrfindung ist in der Zeichnung in mehreren Ausführungsformen beispielsweise dargestellt.

Ein Beispiel der Erfindung ist in I¹Ig. 1 und Mg. 2 dargestellt. 1 ist das Gehäuse der Fördereinrichtung,. 2 das Motorgehäuse, das den Stator 3 mit netzgespeister Wicklung 4 zentriert und im Falle von Fig. 1 auch das motorseitige lager - den festen Teil 13 mit elastischem Ring 14 - zentriert. 5 ist der Rotor mit Käfigwicklung 6, 7 die Rotor und laufrad 8 verbindende hohle Welle, die den drehbaren motorseitigen lagerteil 12 trägt, während der entsprechende drehbare lagerteil das eingangseeltigen lagers 9 fest mit dem laufrad 8 verbunden ist. 10 ist der feste lagerteil und 11 der elastische Zentrierring des eingangsseitigen lagers. 15 ist eine dünnwandige Trennbüchse, die den Wicklungsraum 16 flüssigkeits- und gasdicht vom Hochdruckraum 23 in Pig. 1 abtrennt. Die Wicklungen 4 können mit Kunststoff imprägniert und im Raum 16 von Kunststoff ummantelt sein. In Fig. 2 ist die l'rennbüchse 15 als Spaltrohr becherförmig ausgeführijund dient auch zur Isgerung der festen Teile 13 und 14 des motorseitigen lagers. 17 ist das Ritzel, 18 die Welle und 19 der Griff des Drehainnprüfere und der Deblockiereinrichtung, die durch eine Feder, 20 im Betrieb ausser Eingriff bleibt. 21 ist ein O-Ring für die Dichtung. 22 iet das Raumgeb^et des Niederdruckes, das sich durch das Gebiet der hohlen Welle 7 bis zur*. Zentralraum innerhalb des motorseitigen lagers erstreckt. Eine Rückflussmöglichkeit des Hochdruckgebietes der Räume 23 in die Räume 22 ist nur durch die lagerspielräume des eingangsseitigen und motorseitigen lagers möglich. In deren engen Spalten fällt der Druck ab vom Hoch- zum Niederdruck. Daher ist bei dieser Anordnung der lager nicht nur die Axialschubkompensation, sondern auch eine Druckschmierung durch die Förderilüssi^keit gewährleistet.

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In Fig. 3 ist als weiteres Beispiel der Erfindung eine Fördereinrichtung mit Ausaenläufer dargestellt. Der Stator 3 mit Wicklung 4 ist innerhalb des Rotors 5 angeordnet. Bas Laufrad 8, welches den drehbaren Lagerle il 9 trägt,* ist mit dem Rotor 5, z.B. einem nutenlosen Roto* mit Kupferschi ent statt der Käfigwicklung zusammengebaut. Der drehbare Lagerteil 12 des motorseitigen Lagere kann z.B. durch Hartverchromen erhalten werden* Die festen Lagerteile 10/11 reap. 13/14 sind in den Gehäuseteilen 1 resp. 2 zentriert.

Die Trennbüchse 15 kann teilweise oder als Spaltrohr durchgehend den z.B. mit Giessharz 16 gefüllten Wicklungsraum vom Räume des Fördermediums 24 abtrennen. 17..21 sind wieder die Teile des Drehsinnprüfers und der DeblocMiervorrichtung. 22 sind die Räume des Niederdruckgebietes, die Räume des Hochdruckgebietes, 24 die Räume des Mittel-' druokgebietes. Ein Mitteldruck stellt sich ein zufolge Verwendung eines kombinierten Rückschlag- und Druck-Reduzierventiles 26, das einerseits beim Auebau des Stators ohne Entleeren der Flüssigkeitsräume 22 und 23 den Austritt der Flüssigkeit in den Raum 24 verhindert und andererseits im betrieb eine Drosselung des Sehmierflüssigkeitsstromes durch die Spalträume des motorseitigen Lagere an der Stelle des Reduzierventiles 26 bewirkt« Dadurch wird der Mitteldruck im Räume 24 künstlich erhöht. Diese Massnahme wie auch die Flügel 27, die an der Stirnseite des Laufrades angeordnet, schaffen die Druckverhältnisse, die zum Ausgleich der hydraulischen Axiallager-Schübe führen. Selbstverständlich können die Durchmesser der beiden Radiallager-Gleitflächen sowohl ift Eingangs- als auch im motorseitigen Lager gleich gemacht werden, so dass das Druckreduzierventil 26 und die Flügel 27 für die Axialschubkompensation nicht mehr notwendig sind.

In Fig. 4 1st als wesentlichstes Merkmal dieses Beispiels des ürfindungsgedankens das motorseitige Lager zwischen das Laufrad und den Rotor des Elektromotor angeordnet. Die beiden Rauiallager können zwecks Axial-909848/0068

Schubkompensation wieder mit gleichen Durchmessern der Radial-Gleitflächen vorgesehen sein. Die festen Teile des eittgangsseitigen Lagers 10 und 11 sind im Pumpengehäuse 1 und die festen !Teile des motorseitigen lagers 13 und 14 sind im Lagerschild 2 angeordnet. Ein becherförmiges Spaltrohr 15» das durch BajonnettverSchluss oder Druekriag mit Lagerschild 2 lösbar verbunden ist, trägt den Stator 3 mit Wicklung 4 und ev* G-ieasharz 16, der ebenfalls leicht demontiert werden kann* Der mit Harz umgossene Stator kann auch * mit Glasgewebe verstärkt in der form wie das Spaltrohr 15 gebaut werden, so dass das Spaltrohr selbst entfällt· Somit kann der Rotor 5 mit seiner Käfigwicklung 6 jederzeit leicht zugänglich gemacht werden, ohne dass förderflüssigkeit aus den Räumen 22 und 23 ausströmt, weil unter dem. Einfluss des Plüssigkeitsdruckes das motorseitige Axiallager schliesst, d»h. seinen Axialspielraum auf Null verringert und weil ein Ventil 26 oder die al& Stopfen 26 in fig* 5 ausgebildete Debloekiervorrichtung 18 mit Ritzel und Stopfen den Hohlraum des !Dragkörpers t schliesst» wenn das Spaltrohr 15 demontiert wird*

In der Fig. 5 1st dieselbe Anordnung dargestellt, wie in fig* 4* wobei der Rotor 5 beispielsweise nutenlos» aus massivem Eisen mit einer allseitigen Kupferschicht für die Drehmomentbildung des Elektromotors und als Korrosionsschutz versehen ist* Der Rotor kann auch als Sinterkörper aus einem Eisen-Kupferpulvergemisch formgenau hergestellt werden. Die Anordnung zeichnet sieh aus durch eine besonders leichte und billige Konstruktion. Das motorseitige Lager hat seinen Radiallagerspielraum hydraulisch an den Hoehdruckraum 23 und seineftÄxi&llagerspielraum zwischen 12 und 13 an den IJiedordruckraua angeschlossen* Beim eingangssöltigen Läger ist es umgekehrt» Dies hat zur folge, dass bei gleichem Düröa«- messern der Radialspielräume am eingangssÄitigea und am

motorseitigen Lager eine kleine hydraulische resultierende Kraft stets auf das eingangseitige Axiallager wirkt» während das motorseitige Axiallager im Betrieb nicht

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beansprucht wird und daher stets in einem solchen Neuzustand verbleibt, dass es bei einer Demontage des Spaltrohres zu Inspektionszwecken stets einwandfrei dichtet. Natürlich ist es bei allen Pig. 1 bis 5 Möglich« nahe der Hochdruckseite im Radiallagerspielraum, in der Gleitfläche von !eilen 10 und 13 eine Ringnut einzustechen, die durch Löcher 28 in feilen 10 und 15 mit dem Hochdruekraum 23 hydraulisch verbunden ist, wodurch sich der gesamte Druckabfall zwischen Hoch- und Niederdruck auf den Radialspielraum konzentriert und die Axialschub-Kompensation bei glichen Radiallagerdurchmessern perfekt wird und nicht mehr von der Grosse des Axialspaltes abhängt» Selbstverständlich kann der Niederdruck 22 aufweisende Saugstutzen statt koaxial mit dem Motor auch koaxial mit der Achse des Auetrittstutzens 23 ausgeführ werden»

Auch ist es möglich, den Erfindungsgedanken auf eine mehrstufige Laufradanordnung auszudehnen, wobei die Serie' geschalteten Laufräder stets zwischen den beiden Lagern angeordnet sind* Endlich ist es möglich, das eingangsseitige Lager in dem Raum innerhalb, statt ausserhalb - wie gezeichnet - in dem Räume auf oder neben des ersten Laufrades anzuordnen, wobei anstelle des gezeichneten Eingangslagers der im Pumpenbau übliche Spalt tritt. Für den Achsschubausgleich ist es in diesem Falle nur wichtig, dass der Radiallagerspielraum des motorseitigen Lagers den gleichen Durchmesser hat wie der Spalt zwischen eingangsseitigem Laufradstutzen und Gehäuse 1.

Patentansprüche:

Claims

Patent ansprüe

1· fördereinrichtung für strömende Medien, stopfbüchsenlos »uaammtngebaut mit Elektromotor, dessen Achse mindestens mit der Achse des Austrittstutzens nicht zusammen fällt, wobdi du Laufrad mit dem Rotor dee Elektromotors iueamaiengebaut let, dadurch gekennzeichnet, dass das fördermedium zentral durch das hohle Innere des eingangs8eitigern Gleitlagers dem Laufrad zuströmt und zwischen dem •i9gtng»seitigen und motorseltigen Gleitlager durch KwULle in mindestens einem Laufrad dem Druckstutzen ftu«trömt.

2* fördereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennlelohnet, dass bei mindestens einen der beiden Lager 4er Axi&lspielraum immer mit der einen Druckseite (Hochoder. Niederdruck) und der Radialspielraum immer mindestens del· andern Druckseite hydraulisch in Verbindung steht.

3· fördereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennaeiohnet, dme« der feststehende Teil mindestens des einen Radiallagers sich ausserhalb der drehenden Wellenbüohet btfindtt.

4· feuereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennstiohntt« das» der feststehende !Dell mindestens des •lAtxi Hadiallagera eich innerhalb der drehenden Wellen-

tUohse befindet. !

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens in einem Lager einer der Lagerteile eine Ringnut In der Radiallager-Gleitfläche mit radialen Löchern zur hydraulischen Verbindung der Ringnut mit der andern Druckseite als diejenige, mit der der Radialspielraum hydraulisch verbunden ist, angeordnet ist (Fig.4).

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6. Fördereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Durchmesser der Gleitflächen des eingangs· seitigen und des motorseitigen Radiallagere gleich sind.

7. Fördereinrichtung nach Anspruch l_t dadurch gekennzeichnet, dass das mötorseitige Lager zwischen dem Aussenläufer und dem Motorgehäuseteil angeordnet ist, wobei der Stator mit Wicklung innerhalb des Aussenläufers angeordnet ist (Fig. 3).

8. Fördereinrichtung nach Anspruch 1, deren eingangsseitiges und motorseitiges Radiallager verschiedene Durchmesser der Gleitflächen aufweisen, dadurch gekennzeichnet, dass an der dem kleineren Radiallager zugewandten Stirnfläche des Laufrades schaufelförmig gebogene' Hilfsfltigel angeordnet sind (Fig.3).

9· Fördereinrichtung an Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass an einer Stelle im Rotor in den hydraulischen Weg zwischen Niederdruckseite des motorseitigen Lagers und Saugstutzen der Fördereinrichtung ein Druckreduzier- resp. Rückschlagventil angeordnet ist, derart, dass ein Durchfluss nur vom motorseitigen Lager zum Saugstutzen, möglich ist unter Erzeugung von Druckabfall (Fig. 3» 4» 5).

10. Fördereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens die drehenden Lagergleitflächen aus einem Hartmetallbelag auf der Rotoroberfläche z.B. Hartchrom bestehen.

11. Fördereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das motorseitige Lager zwischen dem Laufrad und dem Rotor des Elektromotors angeordnet ist.

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12. Fördereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das motorseitige Lager zwischen dem Laufrad und dem Rotor des Elektromotors und im hohlen Inneii des Rotors angeordnet ist«

13. Fördereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vorrichtung zur Feststellung des Drehsinne und Grängigmachung bei "blockiertem Rotor angeordnet ist, die von aussen. her "betätigt werden kann und auch als Stopfen dient, der den Raum der hohlen Welle "bei Demontage des Spaltrohres abschliessen lässt, zwecks Verhütung des Austrittes von Flüssigkeit der Pumpe nach aussen.

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