DE1528644C2 - Kreiselpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Das Laufrad von Kreiselpumpen bildet im Saugbereich einen Spalt mit dem Ansaugstutzen des Pumpengehäuses. Im Ausaugkanal der Pumpe herrscht ein Druck, der um die Förderhöhe der Pumpe geringer ist als der Druck im Pumpengehäuse. Deshalb strömt durch den Spalt aus dem Pumpengehäuse ein sogenannter Spaltstrom zum Ansaugbereich zurück. Man ist bemüht, den Spalt so eng wie möglich zu halten, damit der Spaltstrom möglichst klein wird, denn dieser Spaltstrom geht nicht nur dem Förderstrom verloren und verringert dadurch den hydraulischen Wirkungsgrad der Pumpe, sondern er bewirkt außerdem im Ansaugkanal eine Kontraktion der Eintrittsströmung, so daß der hydrodynamisch wirksame Querschnitt des Ansaugkanals kleiner als sein geometrischer Querschnitt ist.

Wenn das Fördermedium Schmutzteile enthält, werden diese ebenfalls durch den Dichtspalt hindurchgedrückt. Sofern die Schmutzteile gleich groß oder größer als die Spaltweite sind, führt dies zu einer Störung des reibungslosen Betriebs der Pumpe. Insbesondere bei kleinen Pumpen blockieren solche Schmutzteile oftmals den Pumpenrotor. Es werden deshalb alle Haushalts-Heizungs-Umwälzpumpen mit besonderen Einrichtungen versehen, durch die ein blockierter Rotor wieder gängig gemacht werden kann. So kann man die Rotorwelle einer solche Pumpe mit einem Schraubenzieher mit Gewalt verdrehen und dadurch das Schmutzteilchen, das in den Spalt eindrang, zerstören. Dies ist naturgemäß ein sehr umständlicher Wartungsvorgang.

Es besteht nicht nur die Gefahr, daß eine Kreiselpumpe durch solche Schmutzteilchen blockiert wird, sondern diese können sich auch im Spalt einlagern und dadurch zu einer ständigen Geräuschbildung führen. Außerdem sind die Zonen des Rotors und des Ansaugkanals zu beiden Seiten des Spaltes einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt, da Schmutzteilchen durch die ReIativbewegung der beiden Teile gegeneinander in vielen Fällen eine materialverschleißende Wirkung ausüben.

Es ist bekannt, bei Kreiselpumpen zur Abdichtung der Spalte zwischen dem Laufrad und dem Pumpengehäuse sogenannte Labyrinth-Dichtungen vorzusehen. Weiter hat man auch schon Förderschaufeln auf dem Pumpenrotor so angeordnet, daß ein Spülstrom in dem Spalt erzeugt wird, der Spülflüssigkeit durch den Spalt in den Druckraum des Pumpengehäuses fördert. Bei einer weiteren bekannten Anordnung sind in den Spaltwänden radial verlaufende Nuten vorgesehen, deren Kanten eine Abscherwirkung auf Schmutzteile ausüben, die in diese Nuten gelangen und die einen Durchmesser größer als die um die Nutentiefe vergrößerte Spaltweite haben. Bei allen diesen bekannten Anordnungen handelt es sich um Hilfsmaßnahmen, die zur Verschleißverringerung der Spaltwände in groß bauenden Pumpen sinnvoll sind. Für kleine Kreiselpumpen sind diese bekannten Maßnahmen nicht anwendbar, da sie entweder zu aufwendig sind oder in den notwendigen kleinen Abmessungen gar nicht realisierbar sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, insbesondere auch kleine Kreiselpumpen gegen im Spaltstrom mitgeführte Schmutzteilchen unempfindlich zu machen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung ist Gegenstand des Patentanspruches 2.

Gemäß der Erfindung wird also der Pumpenrotor durch ein in den Spalt eindringendes Schmutzteil, dessen Durchmesser gleich der oder größer als die Spaltweite ist, zu einer Schwenkbewegung gezwungen, indem der dem Spalt zugewandte Bereich des Rotors in einer Oberfläche liegt und die Lagerung des Rotors eine Taumelbewegung desselben in das Zentrum der Kugelfläche ermöglicht.

Dadurch wird der Rotor durch ein in den Spalt eingeklemmtes Schmutzteil kurzzeitig aus seiner Symmetrielage zum Ansaugkanal abgelenkt, so daß ein Schmutzteil den Spalt durchsetzt, ohne daß es durch Klemmwirkung eine nennenswerte Kraft auf den Rotor übertragen kann. Durch Magnetkräfte wird der Rotor nach kurzzeitigem Ausschwenken, das ein Präzidieren nach sich zieht, wieder zentriert.

Die Lagerung des Rotors kann verschieden ausgebildet sein. Es ist dabei wesentlich, daß der Rotor durch ganz geringe Kräfte um einen Punkt verschwenkt werden kann, der der Mittelpunkt der Kugelfläche ist, in der sich die Außenfläche des Rotors befindet und der auf der Drehachse des Rotors liegt. Solche Lagerungen können als Spitzenlager und vorzugsweise als Lager mit sphärischer Gleitfläche ausgebildet sein, bei denen eine Lagerpfanne auf dem kalottenförmigen Ende eines Lagerstiftes gelagert ist. Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine geeignete Lagerung ist ein Kardangelenk.

Das Laufrad bildet mit einem rotationssymmetrischen Rotor aus magnetischem oder magnetlsierbarem Material eine Einheit. Die dem Magnetspalt zwischen der Außenfläche dieses Rotors und dem antreibenden Element zugewandte Fläche bildet ebenfalls eine Kugelfläche. Von einem um die gleiche Drehachse wie der Rotor sich drehenden permanentmagnetischen Stator, durch welchen ein magnetisches Drehfeld erzeugt wird, wird damit der Rotor angetrieben.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise erläutert. Dabei zeigt

Fig. 1 einen Schnitt durch den Ansaugstutzen und den Rotor einer Kreiselpumpe nach der Erfindung, wobei die Rotorachse und die Mittellinie des Ansaugstutzens zusammenfallen;

Fig. 2 eine Schnittansicht, in welcher der Rotor aus seiner zentrierten Stellung abgelenkt dargestellt ist.

Fig. 1 zeigt einen Zentrifugal läufer einer Pumpe mit magnetischer Mitnahme und Stabilisierung des Rotors 1. Die Rückseite des Rotors wird von dem Magneten 2 gebildet. Von der nicht dargestellten Motorseite ist der Pumpenraum durch die Trennwand 4 getrenntrDer nicht gezeigte äußere Magnetring, der von einem Motor angetrieben wird, ist so angeordnet und dimensioniert, daß er nicht zur azimutale Kräfte, sondern in Richtung des Pfeiles 5 auch axiale Kräfte auf die Rotor-Magnet-Einheit 1, 2 ausübt. Etwa im Zentrum der halbkugelig ausgeführten Trennwand 4 befindet sich eine Lagerpfanne 6, die auf dem Lagerstift 7 aufliegt. Der Rotor ist also drehbar angeordnet, kann jedoch gleichzeitig auch eine Schwenkbewegung um jede Achse, die in der Rotationsebene gelegen ist, durchführen. Der Ansaugstutzen 8 bildet einen Spalt 9 mit dem Rotorabdeckring 10. Dabei kann der geometrische Ort der Spaltbegrenzung durch die innere bzw. äußere Oberfläche zweier Kugeln 11 und 12 gegeben sein, deren Mittelpunkte vom Spalt aus jenseits des Lagerpunktes 13 liegen. Der Mittelpunkt der Kugel 11 fällt damit mit der Rotorachse zusammen, während der Mittelpunkt 12 mit der Achse des Stiftes 7 bzw. der Mittellinie des Ansaugstutzens 8 zusammenfällt.

Fig. 2 zeigt die gleiche Einrichtung in dem Augenblick, in dem ein Schmutzteil 20 in den Spalt hineingedrückt wird. Wenn der Durchmesser des Schmutzteils etwas größer ist als der Spalt, so führt der Rotor eine Schwenkbewegung um die in die Bildebene hineinlaufende Schwenkachse, die durch den Drehpunkt 13 läuft,

ίο aus. Dadurch wird der Spalt im Bereich des Schmutzteilchens 20 größer und an der gegenüberliegenden Seite bei 21 kleiner. Dabei ist die Dimensionierung so gewählt, daß die Kante 23 der Rotorabdeckung 10 an der Kante 24 des Ansaugstutzens 8 vorbeiläuft, ohne diese zu berühren, indem die dem Dichtspalt 9 zugewandte Begrenzung 23 des Rotors auf einer Kugel liegt, deren Mittelpunkt etwas oberhalb des Schwenkpunktes 13 liegt. Das Teilchen wird nun auf einer spiraligen Bahn aus dem Spalt herausgedrängt, und der Rotor schwenkt durch die magnetischen Kräfte wieder in seine Lage zurück.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

IS Zb 044 Patentansprüche:

1. Kreiselpumpe mit einem Laufrad, das mit einem magnetisch in der Rotationsebene gehaltenen Motorläufer mit sphärischer magnetspaltbegrenzender Oberfläche eine Einheit bildet, um in der Rotationsebene gelegene Achsen verschwenkbar gelagert ist und einen ringförmigen Saugmund aufweist, der mit einem Ringbereich des Pumpengehäuses einen Dichtspalt bildet, dadurch gekennzeichnet, daß die dichtspaltbegrenzende Fläche des Ringbereiches (8) auf einer gedachten Kugel (12) liegt; und daß sich nahe deren Mittelpunkt eine leichtgängige Lagerung (13) der Laufrad-Motoren-Läufer-Einheit (1, 2) befindet.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feststehende Spaltfläche (21) auf einer dem Zentrum (13) zugeordneten Kugelfläche liegt, während die umlaufende Gegenfläche (23) des Dichtspaltes (9) auf einer Kugel liegt, deren Zentrum in Normallage des Rotors im Stift (7) und bezogen auf den Mittelpunkt (13) der ersten Kugel auf der dem Dichtspalt (9) abgewandten Seite liegt.