DE1528699A1 - Motorgetriebene Pumpen - Google Patents

Description

<> 13. Aug. 1965

DIpI.-Ing. Dipl. oec. pufel. DIETRICH LEWINSKY 1 528699 PATtNTANWALT

Sing, Agnss-Sernauer-SlnSe 2β2 Telefon (81 39

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Fostoria Corporation, Warrington (Pennsylvania), 18976 Warrington Industrial Park

"MOTORGETRIEBENE PUMPEN"

USA Priorität vom 17. September 1964 aus der USA Patentanmeldung Nr. 397 102

Die Erfindung bezieht sich auf motorgetriebene Pumpen und insbesondere darauf, eine Druckausgleichs·· kammer für ein Pumpenflügelrad zu schaffen, um die axiale Stellung des Flügelrades zu steuern und wobei eine Flammenrückschlagsicherung im Zusammenhang mit einer der Öffnungen verwendet wird, die die Drückbedingungen in der Ausgleichskammer steuert. ;

Explosions sichere Pumpen wurden bisher vorgeschla·· gen, die sich insbesondere für das Pumpen von hochflässigen oder leicht entflammbaren Flüssigkeiten eignen. Eine

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solche Pumpe ist z.B. in der USA-Patentschrift 3 053 beschrieben.

Druckausgleichskammern wurden bereits vorgeschlagen, um eine Kraft auf die Rotor- und Flügelradgruppe zur Einwirkung zu bringen, um den Druck auszugleichen, der • vom Flügelrad auf die Flügelradwelle zur Einwirkung gebracht wird. Geeignete Ausgleichsanordnungen für motorisch angetriebene Pumpen sind z.B. in dem USA-Patentschriften 1 053 189 und 3 138 105 beschrieben.

Das Gerät nach der Erfindung schafft eine verbesserte Druckausgleichsanordnung für eine Flügelrad- und Motorrotorgruppe, die sich besonders auch für große Pumpen eignet, aber nicht darauf beschränkt ist, und worin eine Flammenrückschlagsicherung an einer der Öffnungen angeordnet ist, die den Druckausgleich steuert.

Eine allgemeine Aufgabe der Erfindung 1st, eine durch Motor angetriebene Pumpe zu schaffen, die einen Druckausgleich hat oder eine Einstellung des Motorrotors und Flügelrads, die durch den Kreislauf von Flüssigkeit durch das Innere des Motorrotors bewirkt wird und die Anwendung von Ausgleichskräften auf den Motorrotor, wobei die Steuerung der Ausglelchskräfte durch eine Öffnung bewirkt wird, die eine Flammenrückschlagsicherung In Verbindung damit hat. -

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Es ist eine Zielsetzung der Erfindung, eine durch Motor angetriebene Pumpe zu schaffen, die einen verbesserten Aufbau hat, um den Axialdruck auszugleichen und worin der Motorrotor und die FlügeIradwelle eine feste öffnung an einer vorher bestimmten Stellung haben und vorzugsweise zwischen dem Umfang des Motorrotors und der ötatorisolierhülse und eine veränderliche öffnung zwischen der Welle und einen festen Bauteil in einem Abstand zu der Welle, wobei eine Flammenrückschlagsicherung in Verbindung mit der veränderlichen öffnung vorgesehen ist·

Ferner strebt die Erfindung an, eine durch Motor angetriebene Pumpe zu schaffen, die einen verbesserten Aufbau hat, um den Axialdruck auszugleichen,was die Verringerung oder die Ausschaltung von Abnutzungsringen gestattet, die bisher als wesentlich für die Aufnahme von Axialdruck angesehen wurden.

Es ist eine weitere Zielsetzung der Erfindung, eine durch Motor angetriebene Pumpe zu schaffen, die einen verbesserten Aufbau für Flüssigkeitsdruckausgleich von axialem Druck hat, die in sich selbst genügend Flüssigkeitsdurchström zum Kühlen und zum Schmieren liefert.

Ferner hat sich die Erfindung zum Ziel gesetzt, eine durch Motor angetriebene Pumpe zu schaffen, die eine verbesserte Anordnung für den Flüssigkeitsumlauf zum axialen Ausgleich hat und die durch Erhöhung des Flüssigkeitsdrucks in der Motorrotorkammer die Stabilität

des Kühlens erhöht. " , _ — ,

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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachstehenden Beschreibung eines in den beigefügten schematischen Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels.

Fig. 1 ist ein senkrechter Querschnitt durch die durch Motor angetriebene Pumpe mit Vorkehrungen zum Ausgleich in Übereinstimmung mi tr der Erfindung, wobei gewisse Teile sohematisch gezeigt sind, und

Fig. 2 ist eine senkrechte Querschnittsansicht ungefähr nach der Linie 2-2 der Fig. 1.

Es ist selbstverständlich klar, daß die hier dargestellte Zeichnung und Beschreibung lediglich zur Illustration dienen und daß verschiedene Abwandlungen und Abänderungen in,dem dargestellten Aufbau gemacht werden können, ohne dadurch den Rahmen und Geist der Erfindung zu verlassen.

Gleiche Bezugszeichen beziehen sich auf gleiche Teile in den verschiedenen Darstellungen.

In den Zeichnungen, in denen eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt ist, ist ein Flügelradgehäuse 10 vorgesehen, das eine inLängerifatuhg verlaufende axial mittig angeordnete Flüssigkeitseinlaßverbindung 11 aufweist in Verbindung mit einem inneren Flüssigkeitsraum oder einer FlügeIvadkammer 12. Der Flüssigkeitsraum 12 ist in einem Spiralgehäuse IJ

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wohlbekannter Art untergebracht. Das FlUgelradgehäuse 10 weist eine Flüssigkeitsabgabe 14 auf, die daran ausgebildet 1st und mit dem inneren des üpiralgehäuses in Verbindung steht, um die gepumpte Flüssigkeit abzugeben«

Das Flügelradgehäuse 10 hat eine Endfläche 15 mit einer damit ausgerichteten Einlageplatte 16, Eine Motorgehäuseendplatte 18 ist vorgesehen, an der die Einlageplatte 16 in Jeder beliebigen gewünschten Art befestigt werden kann· Die Endplatte 18 hat eine Innenfläche 17, die mit der Endfläohe 15 in Berührung steht, JJie Einlageplatte 16 hat einen sich nach einwärts erstreckenden oder Verdiokungsteil 19· Das Flügelradgehäuse 10 und die Endplatte 18 sind in wohlbekannter Art und Weist miteinander verbunden«

Die Endplatte 18 ist vorzugsweise ein Teil eines Motorgehäuses 20, das eine Endplatte 21 am entgegengesetzten Ende hat und einen zylindrischen Gehäuseteil 22, der die Endplatten 18 und 21 verbindet und vorzugsweise daran in flüssigkeitsdichtem Verhältnis angeschweißt ist.. ■..'""■.■

Die Endplatten 18 und 21 tragen zwisohen sich eine zylindrische Hülse 25 aus Jedem beliebigen geeigneten Material, das nicht magnetisch und gegen Korrosion durch die gepumpte Flüssigkeit widerstandsfähig ist. Für eine Anzahl von Anlagearten kann die Hülse 25 vorteilhaft

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aus rostfreiem Stahl bestehen. Die Hülse 25 Ist an ihren Enden flüssigkeitsdicht in beliebiger Art und Weise wie etwa durch Schweißnaht an den Endplatten 18 und 21 befestigt. Die Hülse 25 zusammen mit dem Gehäuse 2o stellt eine Isolierte Motorstatorkammer 26 dar, innerhalb der der Motorstator 27 eines Wechselstrommotors angeordnet ist. Der Stator 27 hat Statorbleche 28 und Wicklungen 29 und nicht gezeigte Leiter zur Zuführung des stromes.

Der Verdickungsteil 19 erstreckt sich in die Hülse 25 hinein und die Längsaxialabmessung der Flächenteile derVerdlokung 19 und der Hülse 25 an dieser stelle sind vorzugsweise so ausgebildet, daß eine' Flammenrückschlagsicherung gebildet wird und jegliches gasförmige Material das hier hindurchströmt, einer adiabatischen Ausdehnung unterworfen wird. Wenn die Flammenrückschlagsicherung von einer Länge von 9 mm ist, sollte das radiale Spiel nicht größer sein als ο·038 mm und wenn eine Länge von 12,7 mm vorgesehen ist» .sollte das radiale Spiel nicht über o_eo5o8 ram hinausgehen und bei einer Länge von 25.4 mm sollte das radiale spiel nicht über 0.09144 hinausgehen.

Eine Endverschlußplatte 20 ist vorgesehen, die auf der Endplatte 21 in jeder beliebigen geeigneten Art und Meise befestigt und gesichert ist, und sie weist einen sich nach einwärts erstreckenden Teil oder eine Verdlckung 21 auf, die sich in die Hülse 25 mit Längsaxialabraessungen und Radialspielen an den Treffpunkten

der Verdickung 21 und der Hülse 25 erstreokt, so 009810/0670

daß eine Flammenrückschlagssicherung an dieser Stelle gebildet wird, genau so wie die Flammenrückschlagssicherung am anderen Ende der Hülse 25. Der Endplattenteil 3I hat einen Lagerhaltering J¹I-, der darin montiert ist und worin ein Lagerring 35 aus Kohlenstoff oder irgendeiner anderen gewünschten Art gehalten ist, wie beispielsweise der, wie in dem UaA Patent 2,74l,99o, des gleichen Anmelders gezeigt, und der einen Flüssigkeitsfluß daran entlang erlaubt. Der Verdickungsteil 1° hat einen Lagerhaltering 34 und einen darin montierten Lagerring 35,. Eine Motorrotorkammer 33 ist so innerhalb der Hülse 25 und zwischen den Verdickungsteilen 19 und 31 gebildet, und eine Verbindung zwischen den gegenüberliegenden Seiten der Kammer ist duroh Durchlässe oder öffnungen 36 vorgesehen. Die öffnungen 36 haben Labyrinthprallplatten 36a, die einen länglichen Durchlaß bilden, der eine Flammenrückschlagsicherung darstellt mit einem begrenzten Flüssigkeitsstrom vom Inneren des Spiralgehäuses 13 zur Motorrotorkammer

Ein Flügelrad 37 ist innerhalb des Spiralgehäuses 13 auf einer in Lagern 35 gelagerten Welle 38 angeordnet. Die Welle 38 erstreckt sich durch eine Bohrung 23 in der Einlageplatte 16 mit einem Spiel, um eine Flammenrückschlagsicherung an dieser Stelle zu bilden. Für eine Längs-Axialabmessung in der Größenordnung von 9 mm sollte ein radiales Spiel von 0.I905 mm vorgesehen werden, für eine Länge von 12.7 mm ein radiales Spiel von o,22o98 mm und für 25.4 mm ein radiales spiel von 0.254 mm. .-_,— __ _β

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Die Welle JQ hat einen Motorrotor 39, der daran einwärts vom Motorstator 27 angeordnet ist. Der Motorstator 29 kann von jeder beliebigen geeigneten Art sein, ist aber vorzugsweise ein Kurzschlußläufer und in einem äußeren flUssigkeitsdiohten Gehäuse angeordnet mit einer peripheren Umhüllung 40 und Endabdeckungsplatten 41, wie in dem UöA-Patent 2,111.o9o gezeigt. Die periphere Umhüllung 4o und Endabdeckplatten 41 schaffen das, was als ein "gepanzerter"Rotor ,bekannt ist. Der bisher beschriebene Aufbau ist von Üblicher Art unct allgemein bekannt und bildete die Grundlage für Konstruktion und Bau zahlreicher motorisch angetriebener Pumpen·

DieLänge der peripheren Umhüllung 4o ist konstant und das spiel zwistoen der peripheren Umhüllung 4ound der Hülse S5 stellt eine feste und konstante öffnung 4a für noch zu erläuternde Zwecke

in Übereinstimmung mit der Jbfinduni ist die Welle 28 mit einem inneren sieh vajeiai erstreckgiiden Durehlaß 43 versehen, der mit einer Kammer 44 in der Bndver-» schiußplatte jte durch eine flamjnenrüäksehlagßicjherung und eine veränderliche öffnung in Yerbindung steht;« 2u diesigm ^weeke ist ein raittiger lylindrisöh herausragender Teil 4§ mit einem Ende 46 an der ΕηοΙνθρ· sohlußplatte ^o vorgeöehen, der sioh in eine Bohrung 4? in der Welle 58 hinein erstreckt* Wie ©shrung 4? hat tine innere Ißdsehuiter 48*

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Das spiel zwischen dem Umfang des herausragenden Teiles 45 und der Bohrung 4? ist so, daß eine Flammenrückschlagsicherung 49 an dieser Seite gebildet wird.

Wenn die Längsaxialabmessung der Flammenrückschlagsicherung 49 neun mm beträgt, sollte das radiale Spiel nicht über 0.I905 mm hinausgehen, wenn 12.7 mm Länge gegeben sind, sollte das radiale spiel nicht über 0.2209; mm hinausgehen und wenn die Längsabmessung 25.4 ram beträgt, sollte das Radialspiel nicht über O.254 mm sein.

Das veränderliche Spiel zwischen dem Ende 46 des herausragenden Teils 45 und der inneren Endschulter 48, das durch die axiale Längsstellung der Welle 38 bestimmt wird, schafft eine veränderliche öffnung 50 an dieser Stelle,

Die feste öffnung 42 und die veränderliche Öffnung 50 bilden einen Teil der Motorrotorkammer 24 als eine Druckflüssigkeitsausgleichskeinmer 51 am rechten Ende des Motorrotors 39.So steht die Kammer 51 zur gesteuertenDruckanwendüng zur Verfügung, um den Rotor 39 entgegen dem Druck zu verschieben, der der Welle 38 durch das Schaufelrad 39 vermitteltwird.

Das Flüssigkeitsflügelrad 39 kann einen Rand 52 in verhältnismässig enger Laufverbindung zu einem Rand 53 an der Endplatte 16 haben, um einen merklichen

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Flüssigkeltsdurehfluß an dieser ütelle zu verhindern. Nachstehend wird die Arbeitsweise erläutert;

Bei Unterstromsetzen der Wicklungen 29 wird ein Drehfeld in den ütatorbleohen 28 aufgebaut und der Motorrotor 39 wird veranlaßt, sich zu drehen» Die Drehung des Motorrotors 39 bewirkt eine Drehung der--Welle 38 und des davon getragenen Flüssigkeitsflügelrades 37· Durch den Flüssigkeitseinlaß 11 zugeführte Flüssigkeit wird durch das FlÜssigfceitsflügelrad 37 dem äußeren Teil der Flügelradkammer 12 und dem Spiralgehäuse I3 zurAbgabe durch die FlÜssigkeitsabgabeverbindung 14 zugeführt. Das Flüssigkeitsflügelrad 37 gibt im Betrieb der Welle einen längsgerichteten Axialschub·

Bei der Drehung des FlÜBSigkeitsflügelrades 57 wird Flüssigkeit von dei? Flügelradkammer 12 durch die öffnungen ^6 und an der Flammenrückschlagssicherung, die durch die Prallplatten 36a gebildet wird, vorbei zur Motorrotorkammer 37 geführt· Ein Teil der Flüssigkeit, die in die Kammer 37 eindringt, verläuft zu und entlang den Lagerringen 35 und durch das Spiel zwischen der Welle 38 und der Bohrung 23, Bin anderer und größerer Teil, der in die Kammer 37 eindringenden Flüssigkeit verläuft axial durch die feste öffnung 42 zwischen der IfotorrotorumhUllung 4o und der zylindrischen Hülse 25 zu derDruckflüssigkeitsausgleichskammer 5I und dann entlang dem Lagerring 35 zur Kammer 44 und dann entlang

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der Flammenrückschlagsicherung zwischen dem herausragenden Teil 45 und der Bohrung 47 und dann durch die veränderliche Öffnung 50 und entlang dem Kanal 4j5 zum ; Einlaß des Flügelrades J57.

i)er Druck innerhalb der Druckausgleichskammer wird durch die feste Öffnung 42 und die veränderliche öffnung 4o bestimmt, wobei die Abgabe von Flüssigkeit aus derDruckausgleichskammer 5I durch die Größe der veränderlichen öffnung 50 gesteuert wird. Wenn das Spiel an der veränderlichen öffnung 50 veranlaßt wird, geringer zu werden, nimmt der Druck in der Druckausgleichskammer 51 zu und bewegt den Motor 39 entlang seiner Längsachse nach links (Fig. 1), um die Größe der veränderlichen öffnung 50 zu vergrößern und eine sehnellere Abgabe der Flüssigkeit und einen Druckabfall in der Kammer 5Izu ermöglichen, mit einer axialen Bewegung des Motorrotors J9 in Übereinstimmung mit den Kräften, die darauf einwirken, einschließlich der Kräfte in der Kammer 46, Wenn der Druck in der Kammer 51 die Neigung hat, geringer zu werden, hat die Wirkung der Kräfte auf den Motorrotor 39 die Neigung, den Motorrotor 39 entlang seiner Längsachse zu bewegen, um die Abmessungen der veränderlichen öffnung 50 zu verkleinern, wodurch ein höherer Druck aufgebaut wird. Eine Druckausgleichswirkung wird so in der Kammer 51 geschaffen, um den Druck des Flügelrades Jf aufzunehmen,

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Die Flammenrückschlagssicherungen, wie vorstehend beschrieben, schaffen eine motorisch angetriebene Pumpe, die frei von Explosionsgefahr ist, wenn entflammbare Flüssigkeiten gepumpt werden. Ein feuersicherer Aufbau mit demgemäß höherem üicherheitsgrad wird so erreicht.

Die Flammenrückschlagssieherung 49 in ihrem Verhältnis zu der veränderlichen öffnung 50 schafft eine einfache aber wirksame Schutzeinrichtung.

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Claims (8)

Pate η t a η s ρ r Ü ο he

1. Motorgetriebene Pumpe mit einem Flügelrad, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t , daß diesem ein Schub vermittelt wird und mit einer inneren Hülse (25) die eine Motorrotorkammer (33) bildet, mit einer Welle (38) auf der das genannte Flügelrad (37) angeordnet ist, einem Motorrotor (39) auf derWeUe (38) in der Kammer (33)» mit einem Endversohluß (16) für die Motorrotorkammer (33) mit 'einem sich in Längsrichtung axial erstreckenden Teil (19)> wobei die Welle und der Teil Teile (36a) in Teleskopverbindung haben und die Motorrotorkammer(33) Vorrichtungen zum Flüssigkeitsdurchlauf aufweist, einsohliefllioh der genannten Teleskopteile·

2« Motorangetriebene Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Teil (19) zylindrisch ist.

3. Motorangetriebene Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teil (19) ein zylindrisch herausragender Teil ist und die damit zusammenwirkende Welle (38) eine zyliixdrisehe Bohrung atf weist·

4· Motorangetriebene Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Spiel zwischen den genannten Teilen eine Flamraenrückschlagssicherung bildet·

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5· Motorgetriebene Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte heausragende Teil und die Welle Teile haben, die eine veränderliche Öffnung bilden·

6. Motorisch angetriebene Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine feste öffnung (42) vorgesehen ist, um den Flüssigkeitsstrom durch die Motorkammer (2j5) zu steuern, wobei der herausragende Teil (45) und die Welle (38) eine veränderliche öffnung

(50) zwischen sich haben und eine Druckausgleichskammer

(51) in der Motorrotorkammer (33) vorgesehen ist, um eine Längsaxialkraft auf den genannten Motorrotor (39) zur Einwirkung zu bringen. _v

7. Motorangetriebene Pumpe mit einem Flügelrad, einer inneren Hülse> die eine Motorrotorkammer schafft, einer Welle mit einem Flüssigkeitsdurehlaß und worauf das Flügelrad montiert ist, einem Motorrotor auf der Welle in der Kammer, einen Endverschluß für die genannte Kammer mit einem sich nach innen erstreckenden Teil, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte Welle 38 und der herausragende Teil (3I) Teile in Teleskopverbindung haben mit einem Spiel (5o) (dazwischen) das mit dem Flüssigkeitsdurchlaß (49) und der Motorrotorkammer (33) in Verbindung steht, wobei das Innere der Hülse eine Vielzahl von Flammenrückschlagsicherungen (36a/49) zum Isolieren des Inneren der Hülse aufweist,

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und wobei eine dieser Flammenrücks chlagss ich bei den erwähnten teleskopartigen Teilen befindet·

8. Motorgetriebene Pumpe nach Anspruch 7* dadurch gekennzeichnet, daß eine Druckausgleichskammer (51) vorgesehen ist, um eine Kraft auf die genannte Welle (38) zur Einwirkung zu bringen und die·genannten teleskopartigen Teile überflächen (46,48) haben, die eine veränderliche öffnung (5o) bilden, die von dem Druck in der genannten Druckausgleichskammer (51) gesteuert wird. - ' " ■

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