DE1453797C2

DE1453797C2 - Einrichtung zur selbsttätigen Erzeugung eines Schmier-,Kühl- und Entlüftungskreislaufes für Kreiselpumpenaggregate

Info

Publication number: DE1453797C2
Application number: DE1964K0053983
Authority: DE
Inventors: Anton Heumann; Reinhard Dipl Ing Klesse; Arno Dipl Ing Mayer
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1964-09-11
Filing date: 1964-09-11
Publication date: 1970-05-14
Also published as: CH433019A; DE1453792B1; NL6511752A; GB1106478A; AT257369B

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur selbsttätigen Erzeugung eines Schmier-, Kühl- und Entlüftungskreislaufes innerhalb von Kreiselpumpenaggregaten mit einem mit der Förderflüssigkeit gefüllten Spaltrohrmotor, insbesondere bei Heizungsumwälzpumpen.

Es sind bereits Kreiselpumpenaggregate bekannt, die eine Einrichtung zur selbsttätigen Erzeugung eines Kreislaufes besitzen, wie z. B. ein Hilfslaufrad zwischen der Pumpe und dem Elektromotor oder direkt am Rotor der elektrischen Antriebsmaschine angebrachte Hilfsschaufeln (deutsches Patent 974 665). Derartige Einrichtungen eignen sich jedoch nicht für die gleichzeitige Entlüftung des Aggregates. Entlüftungseinrichtungen an Kreiselpumpen sind zwar an sich bekannt. Hierbei ist das Laufrad mit Entlüftungsbohrungen versehen, durch die dasselbe entlüftet wird, wobei die Luft an die Atmosphäre abgeführt (deutsches Patent 333 237) oder der Saugleitung zugeführt wird (deutsches Patent 276 593). Derartige Entlüftungsbohrungen reichen aber nicht aus, gleichzeitig auch den Motorraum eines Kreiselpumpenaggregates zu entlüften. Diese Entlüftung ist notwendig, damit die sich um die Welle ansammelnde Luft nicht vor dem Lager als große Blase stehenbleibt, was eine Gefährdung der Lager durch Trockenlauf zur Folge hat.

Eine Entlüftung des Rotorraumes wird bei den bekannten Konstruktionen dann erreicht, wenn in der Pumpe durch Schaffung von Kanälen, Durchbrüchen usw. dafür gesorgt wird, daß das Wasser von der Druckseite der Pumpe durch besagte Kanäle, Durchbrüche alle Teile der Pumpe, in denen Luft vorhanden ist, durchfließt und die Luft durch die Entlüftungsbohrungen in den Saugraum der Pumpe befördert. Da die durch das gesamte Aggregat fließende Strömung wegen der gleichzeitigen Aufgabe, stellenweise auftretende hohe Temperaturen zu beseitigen, nicht zu gering sein darf, wird immer neuer Schmutz in den Rotorraum und somit in die Lager befördert (USA.-Patentschrift 3135 211, deutsche Auslegeschrift 1097 543, britische Patentschrift 821609, USA.-Patentschrift 2 941476).

Weiter ist bekannt, besondere Entlüftungsschrauben vorzusehen. So wird z. B. bei stopfbüchslosen Umwälzpumpen der vordere Lagerträger mit größeren Durchbrechungen zu dem zwischen Lagerträger und dem Laufrad befindlichen Raum versehen, in welchem sich die Luft bei Stillstand der Pumpe im oberen Bereich ansammelt, von wo aus sie durch von außen zu betätigende Entlüftungsschrauben abgelassen werden kann. Von Nachteil ist dabei, daß die Pumpe mehrmals ein- und abgeschaltet werden muß, um die gesamte Luft in den zwischen Lagerträger und Laufrad befindlichen Raum zu bringen. Des weiteren ist von Nachteil, daß durch die großen Öffnungen Schmutzteilchen in den Rotorraum gelangen können. Auch der bekannte Einbau eines Siebes oder eines Filters im Lagerträger kann infolge der Verschmutzung desselben hier nur kurzzeitig abhelfen.

Ferner ist eine Einrichtung zur Schmierung der Lager einer Umwälzpumpe bekannt, deren Rotor der elektrischen Antriebsmaschine fliegend gelagert ist. Hierbei ist die pumpenseitige Rotorstirnseite mit Flügeln versehen und die gegenüberliegende pumpenseitige Motorabschliißwand, durch welche die Welle in einem Lager hindurchgeführt ist, in Höhe der Flügel mit Bohrungen versehen (schweizerische Patentschrift 346 111). Diese Einrichtung ermöglicht wohl einen Schmierkreislauf zur Lagerschmierung, während eine gleichzeitige Entlüftung damit jedoch nicht erreicht werden kann. Zur Motorkühlung ist es auch bekannt, den Rotor mit Durchbrüchen zu versehen und außerdem am Rotor zur Erzeugung eines Kühlkreislaufes ein Hilfspumpenrad (deutsches Patent 680247) oder auch Hilfsschaufeln (USA.-Patentschrift 2 931 307) anzuordnen. Durch diese Mittel

ίο kann aber noch nicht die angestrebte Kombination der Kreisläufe erreicht werden.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, durch Zirkulation des Fördermediums stellenweise auftretende hohe Temperaturen innerhalb des Kreiselpumpenaggregates zu vermeiden und zugleich auch die Hohlräume des Aggregates zu entlüften und außerdem die in der Flüssigkeit mitgeführten Feststoffteilchen, die in das Aggregat hineingelangt sind, aus demselben wieder abzuführen, damit diese

so Feststoffteilchen keine Störungen verursachen können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur selbsttätigen Erzeugung mehrerer Zirkulationsströmungen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten innerhalb des Aggregates

a) im Rotor des Elektromotors zwischen dem vorderen Rotorraum und dem hinteren Rotorraum in an sich bekannter Weise Durchbrüche vorgesehen sind, und zwar im Bereich des Umfanges

der Welle,

b) auf der pumpenseitigen Stirnwand des Rotors des Elektromotors im Bereich seines Umfanges in an sich bekannter Weise Schaufeln angeordnet sind,

c* ^:> W r,d des zwischen dem Rotor des Elektromotor;, und Pumpenlaufrad befindlichen vorderen Lagers in an sich bekannter Weise mit achsparallelen, im Querschnitt kleinen Durchbrüchen in der Nähe der Welle versehen ist,

d) an der motorseitigen Fläche der Wand des vorderen Lagers zwischen den achsparallelen Durchbrüchen feststehende Schaufeln vorgesehen sind, und zwar auf etwa dem gleichen Teilkreis wie die Durchbrüche, jedoch in ungleichen Abständen zu diesen liegen,

e) das Pumpenlaufrad in bekannter Weise mit Entlüftungsbohrungen in der Nähe des Nabendurchmessers versehen ist,

f) der Raum zwischen dem vorderen Lager und dem Laufrad mit dem Zulaufraum durch eine oder mehrere Bohrungen verbunden ist, wobei diese vom Außendurchmesser des Raumes ausgehen.

Der bekannte Zwangsumlauf zwischen dem Pumpen- und dem Motorraum, dessen Geschwindigkeit immer einen Kompromiß darstellt, nämlich zwischen der nötigen hohen Strömungsgeschwindigkeit zum Abbau stellenweise hoher Temperaturen und der erwünscht niedrigen Strömungsgeschwindigkeit, die möglichst wenig Feststoffteilchen in den Rotorraum und somit an die Gleitlager gelangen läßt und für die Entlüftung noch ausreichend ist, wird also erfindungsgemäß in drei Zirkulationsströmungen aufgeteilt, von denen jede für sich erzeugt wird. Dadurch kann sowohl die hohe Strömungsgeschwindigkeit zum Abbau der stellenweise hohen Temperaturen als auch die niedrige Strömungsgeschwindigkeit zum Entlüften

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realisiert werden. Weiter wird das in den Motorraum Rotorraum 14, Nuten im Rotor 13 und pumpenseiti-

gelangende Wasser Im Raum- hinter dem Laufrad gem Rotorraum 15 wird durch die am Rotor ange-

durch Zentrifugalwirkung von größeren Schmutzteil- brachten Schaufeln 20 erzeugt. Sie hat die Aufgabe,

chen gesäubert, die durch eine Verbindungsbohrung Temperaturspitzen im Motorbereich abzubauen und

in den Saugraum abgeführt werden. In vorteilhafter 5 die im motorseitigen Rotorraum 14 befindliche Luft

Ausbildung der Erfindung sind die Durchbrechungen in den pumpenseitigen Rotorraum 15 zu befördern,

zwischen dem vorderen und hinteren Rotorraum im Da es sich dabei um eine interne Zirkulationsströ-

Bereich des Wellenumfanges als Nuten im Rotor und mung im Rotorraum handelt, bei der kein Austausch

die Schaufeln an der Rotorstirnwand bzw. an der des Wassers zwischen Pumpen- und Rotorraum statt-

Wand des Lagerträgers als Vorsprünge, z. B. Niete io findet, kann die zum Abbau der Temperaturspitzen

oder Schrauben, ausgebildet. Aus der unterschied- nötige hohe Strömungsgeschwindigkeit ohne Gefahr

liehen Lage der Durchbrüche im vorderen Lager- der Verschmutzung des Rotorraumes verwirklicht

träger zu den Schaufeln ergeben sich in Umfangsrich- werden.

tung ausgeprägte Druckdifferenzen, welche die För- Die Zirkulationsströmurig zwischen pumpenseitiderung des Wasser-Luft-Gemisches aus dem vorderen 15 gem Rotorraum 15, Durchbrüchen im pumpenseiti-Motorraum in den zwischen Lagerwand und Laufrad gen Lagerträger 11, Raum hinter dem Laufrad 17, liegenden Raum bewirken, aus dem dann die Luft Durchbrüchen im pumpenseitigen Lagerträger 11 und durch die Entlüftungsbohrungen im Laufrad entfernt pumpenseitigen Rotorraum 15 wird durch das Zuwird. In vorteilhafter Ausführung der Erfindung er- sammenwirken der am Rotor 7 angebrachten Schaugeben sich die unterschiedlichen Abstände der Durch- 20 fein 20, den Durchbrüchen 11 und Schaufeln 21 am brüche von den Schaufeln dadurch, daß die Anzahl pumpenseitigen Lagerträger 10 erzeugt. Durch die der Durchbrüche und Schaufeln unterschiedlich ge- Schaufeln 20 am Rotor 7 wird das Wasser bzw. Waswählt sind. ser-Luft-Gemisch im pumpenseitigen Rotorraum in

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Rotation versetzt, wodurch sich durch die Anordnung

Erfindung dargestellt, es zeigt 35 der Durchbrüche 11 und Schaufeln 21 zueinander am

F i g. 1 den Längsschnitt durch ein aus Kreisel- pumpenseitigen Lagerträger 10 in Umfangsrichtung pumpe und Spaltrohrmotor bestehendes stopfbüchs- Druckdifferenzen ergeben, die zu der gewollt langloses Aggregat, samen Zirkulationsströmung durch die Durchbrüche

Fig. 2 eine Ansicht der motorseitigen Stirnwand 11 im pumpenseitigen Lagerträger 10 führen. Je nach

des vorderen Lagerträgers, und zwar mit gleicher An- 30 der Lage der Schaufeln 21 zu dem benachbarten

zahl von Schaufeln und Bohrungen, Durchbruch 11 verläuft als& die Strömung durch die

Fig. 3 eine Ansicht entsprechend Fig. 2, jedoch einzelnen Durchbrüche vom Raum 15 zum Raum 17

mit ungleicher Anzahl der Schaufeln und Durch- oder umgekehrt. Die im pumpenseitigen Rotorraum

brüche, die hierbei als Nuten ausgebildet sind. 15 befindlichen Luftblasen werden durch das Zusam-

Das Gehäuse des Aggregates besteht aus zwei Tei- 35 menwirken der feststehenden Schaufeln 21 am pum-

len, dem Pumpengehäuse 1 und dem Motorgehäuse 2. penseitigen Lagerträger 10 und der rotierenden Schau-

Das Pumpenlaufrad 3 sitzt auf der Welle 4, die in fein 20 am Rotor 7 zu einem Wasser-Luft-Gemisch

einem pumpenseitigen vorderen Lager 5 und einem zerschlagen, so daß die kleinen Luftbläschen durch

motorseitigen hinteren Lager 6 gelagert ist und zwi- die oben beschriebene Zirkulationsströmung in den

sehen diesen beiden Lagern den Rotor 7 des Elektro- 40 Raum 17 befördert werden. Um die Gefahr der

motors trägt. Der Rotor 7 ist von dem Stator 8 des Schmutzzuführung in den Rotorraum zusätzlich zur

Elektromotors durch ein Spaltrohr 9 flüssigkeitsdicht Maßnahme der langsamen Zirkulationsströmung noch

getrennt. Die Wand 10, die als Lagerträger für das weiter zu verringern, wird das Wasser, bevor es in

vordere Lager 5 dient, teilt das Aggregat in einen den Rotorraum gelangt, im Raum 17 auszentrifugiert.

Pumpen- und einen Motorteil, wobei jedoch wellen- 45 Die auszentrifugierten Feststoffteilchen werden durch

nahe Bohrungen 11 in der Wand 10 den vom übrigen die Bohrung 18 in den Saugraum 19 der Pumpe be-

Motorteil flüssigkeitsdicht getrennten Rotorraum mit fördert.

dem Pumpenraum verbinden. Das Laufrad 3 ist mit Für die Zirkulationsströmung zwischen der Druck-Entlüftungsbohrungen 12 versehen. Der Rotor 7 be- seite des Laufrades 3, dem Raum 17 hinter dem Laufsitzt mehrere wellennahe Nuten 13, durch welche der 50 rad 3, den Entlüftungsbohrungen 12 und dem Saughintere Rotorraum 14 mit dem vorderen Rotorraum raum 19 wird die Druckdifferenz am Laufrad 3 aus-15 in Verbindung steht. Diese Verbindung besteht genutzt. Die sich im Raum 17 hinter dem Laufrad 3 auch durch den zwischen Rotor 7 und Spaltrohr 9 an der Nabe ansammelnde Luft wird durch die Entgebildeten Spalt 16. Der vordere Rotorraum 15 ist lüftungsbohrungen 12 dem Laufrad 3 zugeführt, so durch die Bohrungen 11 wiederum mit den zwischen 55 daß sie in das Rohrleitungssystem gelangt. Diese Zirder Wand 10 und dem Laufrad 3 gebildeten Raum kulationsströmung muß ebenfalls sehr schwach sein, 17 verbunden, der seinerseits durch eine Bohrung 18 damit das im Raum vorhandene Wasser möglichst im Pumpengehäuse 1 mit dem Saugstutzen 19 und lange dort bleibt und so gut auszentrifugiert wird, durch die Entlüftungsbohrungen 12 im Laufrad 3 Aus diesem Grunde sind die Entlüftungsbohrungen 12 mit dem Saugraum desselben in Verbindung steht. 60 im Laufrad 3 sehr klein vorgesehen.
An der pumpenseitigen Stirnwand des Rotors 7 sind Durch das Zusammenwirken der drei beschriebe-Schaufeln 20 im Bereich des Rotorumfanges und an nen Zirkulationsströmungen wird ein Abbau der der Wand 10 Schaufeln 21 zwischen den Bohrungen Temperaturspitzen im Motorbereich sowie ein gründ-11 angeordnet. liches Entlüften aller Rotor- und Pumpenräume er-

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Ein- 65 reicht und darüber hinaus auch dafür gesorgt, daß

richtung ist folgende: das in den Rotorraum gelangende Wasser von gröbe-

Die Zirkulationsströmung zwischen pumpenseiti- rem Schmutz gereinigt und dieser Schmutz abgeführt

gem Rotorraum 15, Motorspalt 16, motorseitigem wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur selbsttätigen Erzeugung eines Schmier-, Kühl- und Entlüftungskreislaufes innerhalb von Kreiselpumpenaggregaten mit einem mit der Förderflüssigkeit gefüllten Spaltrohrmotor, insbesondere bei Heizungsumwälzpumpen, dadurch gekennzeichnet, daß zur selbsttätigen Erzeugung mehrerer Zirkulationsströmungen mit unterschiedlichen Geschwindig- ketten innerhalb des Aggregates

a) zwischen dem vorderen Motorraum (15) und dem hinteren Rotorraum (14) in an sich bekannter Weise Durchbrüche (13) vorgesehen sind, und zwar im Bereich des Umfanges der Weüe (4),

b) auf der pumpenseitigen Stirnwand des Rotors (7) im Bereich seines Umfanges in an sich bekannter Weise Schaufeln (20) angeordnet sind, ao

c) die Wand (10) des zwischen Rotor (7) und dem Pumpenlaufrad (3) befindlichen vorderen Lagers (5) in an sich bekannter Weise mit achsparallelen, im Querschnitt kleinen Durchbrüchen (11) in der Nähe der Welle «5 versehen ist,

d) an der motorseitigen Fläche der Wand (10) des vorderen Lagers (3) zwischen den achsparallelen Durchbrüchen (11) feststehende Schaufeln (21) vorgesehen sind, und zwar auf etwa dem gleichen Teilkreis wie die Durchbrüche, jedoch in ungleichen Abständen zu diesen,

e) das Pumpenlaufrad (3) in bekannter Weise mit Entlüftungsbohrungen in der Nähe des Nabendurchmessers versehen ist,

f) der Raum (17) zwischen dem vorderen Lager (5) und dem Laufrad (3) mit dem Zulaufraum (19) durch eine oder mehrere Bohrungen (18) verbunden ist, wobei diese vom Außendurchmesser des Raumes (17) ausgehen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Durchbrüche (13) zwischen dem vorderen Rotorraum (15) und dem hinteren Rotorraum (14) im Bereich des Umfanges des Welle (4) als Nuten im Rotor (7) ausgebildet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaufeln (20, 21) an der Rotorstirnwand bzw. an der Wand des Lagerträgers als Vorsprünge, z. B. Niete oder Schrauben, ausgebildet sind.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich die unterschiedlichen Abstände der Durchbrüche (11) von den Schaufeln (21) durch eine unterschiedliche Anzahl von Durchbrüchen (11) und Schaufeln (21) ergeben.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen