DE19631824A1 - Kreiselpumpenlagerung mit Axialschubausgleich - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, deren Laufrad in einem Pumpengehäuse gelagert ist und mit einer Einrichtung zum Axialschubausgleich versehen ist, insbesondere für einstufige Pumpen.

Bei einstufigen Kreiselpumpen wird die Pumpenwelle gewöhnlich außerhalb des Pumpengehäuses bzw. außerhalb der sogenannten Druckhülle gelagert. Im Bereich einer Wellendurchführung sorgt dann eine Dichtung für konstante Druckverhältnisse innerhalb des Pumpengehäuses. Das Laufrad ist dabei auf einem Wellenende innerhalb des Gehäuses fliegend angeordnet, während die Welle außerhalb des Gehäuses mittels verschiedener Möglichkeiten gelagert werden kann. Ein vom Laufrad erzeugter Axialschub wird durch die Welle auf die außerhalb des Gehäuses befindliche Lagerung übertragen. Dabei kann es sich um einen die Kräfte aufnehmenden Lagerträger handeln, der zwischen Pumpengehäuse und Motor angeordnet ist.

Bei Blockaggregaten ist es auch bekannt, die auftretenden Wellenkräfte direkt von der Motorlagerung aufnehmen zu lassen. Entsprechend dem Einsatzgebiet der Pumpe kann dabei sowohl ein trockener als auch ein flüssigkeitsgefüllter Motor Anwendung finden. Nachteilig bei dieser Art der Lagerung ist die Tatsache, daß verstärkte und damit teurere Motorlager eingesetzt werden müssen.

Die US-A 13 23 412 zeigt eine in das Laufrad integrierte Axialschubausgleichseinrichtung, die auf jeweils gleichen Durchmessern angeordnete horizontale und vertikale Regelspalte benutzt. Diese Lösung hat jedoch den Nachteil, daß sie eine bestimmte Mindestförderhöhe benötigt, um überhaupt funktionieren zu können. Beim Anfahren der Pumpe ist daher mit verschleißenden Berührungen zu rechnen.

Die EP-B 0 544 693 zeigt eine Einrichtung zum vollständigen Axialschubausgleich bei Kreiselpumpen, die aus zwei Einrichtungen besteht. Die erste Einrichtung bewirkt einen hydraulischen Axialschubausgleich mit Hilfe der vom Laufrad erzeugten Druckdifferenz. Die zweite Einrichtung ist eine ebenfalls hydraulisch wirkende Ausgleichseinrichtung mit Mitteln zur Druckerhöhung im druckseitigen Radseitenraum. Diese Lösung erfordert einen zusätzlichen fertigungstechnischen Aufwand bei der Erstellung der drucksteigernden Mittel.

Eine andere Lösung zeigt die DE-A 44 21 888, wobei mit Hilfe von Gehäuserippen, Entlastungsbohrungen, veränderlichen Dichtspalten und Axialspalten bei Laufrädern mit kleiner spezifischer Drehzahl ein Axialschubausgleich angestrebt wird. Die zusammenwirkenden Spalte sind dabei als Winkel- oder Diagonalspalte ausgebildet.

Eine dem Gattungsbegriff entsprechende Lösung ist durch die GB-A 805 825 bekannt. Sie zeigt eine Kreiselpumpe, bei der das Laufrad auf der Saug- und Druckseite mit zylindrischen Ringflächen versehen ist, mit denen es direkt innerhalb des Gehäuses gelagert ist. Für den Axialschubausgleich ist in einem abgetrennten und dem Pumpengehäuse nachgeschalteten Raum eine Ausgleichseinrichtung vorgesehen, die mit einem Hilfslaufrad zusammenwirkt.

Auch die GB-A 909 550 zeigt eine Lösung, bei der die Laufradlager im druckbelasteten Teil des Pumpengehäuses angeordnet und mediumgeschmiert sind. Das Laufrad bildet hier gleichzeitig den Rotor eines Elektromotors, dessen Stator sich ebenfalls innerhalb des Pumpengehäuses befindet. Eine aus dem Pumpengehäuse herauszuführende und abzudichtende Pumpenwelle ist nicht mehr erforderlich. Ein auftretender Axialschub wird von Axiallagern aufgenommen.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, eine Ausgleichs­ einrichtung zu entwickeln, wobei mit einem geringen Bauaufwand ein Ausgleich der von der Pumpe erzeugten Kräfte erfolgt und die Motorlager nicht zusätzlich belastet werden. Die Lösung dieses Problems erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches.

Durch die an sich bekannte Lageranordnung innerhalb des druckbelasteten Gehäuses ergibt sich für das Laufrad eine sehr schwingungsarme Lagerung aufgrund des kurzen Lagerabstandes. Die Anordnung der beiden Regelspalte direkt am Laufrad und auf unterschiedlichen Durchmessern ermöglicht ein schnelles Reagieren auf die Belastungszustände des Laufrades im Pumpengehäuse. Durch die unterschiedlichen Durchmesser der saug- und druckseitig angeordneten Regelspalte ergeben sich in bezug auf die saugseitige Radiallagerfläche Kraftwirkungs­ flächen, die entsprechend der jeweiligen axialen Position des Laufrades mit unterschiedlichen Drücken beaufschlagt werden. Und zwar unabhängig davon, ob im druckseitigen Laufradbereich das Laufrad in einem druckseitigen Spaltring oder die Welle in unmittelbarer Nähe des Laufrades direkt gelagert wird. Damit ist ein vollständiger Ausgleich des vom Laufrad erzeugten hydraulischen Axialschubes und in axialer Richtung ein berührungsfreier Betrieb des Laufrades möglich. Zusätzliche drucksteigernde Mittel in Form von rotierenden Zusatzschaufeln oder Gehäuserippen sind nicht erforderlich. Ein zusätzliches Axiallager ist für den normalen Betrieb auch nicht mehr erforderlich. Allenfalls für besondere Betriebszustände während einer Anfahr- bzw. Auslaufphase einer Pumpe können nach einer Ausgestaltung der Erfindung sicherheitshalber diejenigen Laufradflächen, die die axialen Regelspalte begrenzen, als Axiallagerflächen ausgebildet sein. Ihre Wirkung kommt nur in Ausnahmesituationen zum Tragen, beispielsweise beim Anfahren oder beim Auslaufen der Pumpe, unter ungünstigen System­ bedingungen sowie bei vom Rohrleitungssystem verursachten Zuständen, wodurch eine unplanmäßige Laufradverschiebung eintreten kann.

Nach einer weiteren Lösung der Erfindung ist im druckseitigen Laufradbereich ein erster radial durchströmter Regelspalt am Laufradaustritt angeordnet, im druckseitigen Laufradbereich ist ein gegenüber dem ersten Regelspalt auf kleinerem Durchmesser befindlicher zweiter radial durchströmter Regelspalt angeordnet, ein dem zweiten Regelspalt nachgeordneter Raum steht mit dem Eintrittsbereich des Laufrades in Verbindung und die Spaltweiten ändern sich entgegengesetzt zueinander. Bei dieser Lösung wird ebenfalls in Abhängigkeit von den innerhalb des Pumpengehäuses bestehenden Drücken und Laufradabmessungen der zweite Regelspalt auf einem Durchmesser angeordnet, welcher einen sicheren Axialschubausgleich gewährleistende Kraft-/Flächenverhältnisse erzeugt. Eine solche Anordnung findet bevorzugt Verwendung bei Pumpen, bei denen ein Rotorteil eines elektrischen Antriebsmotors am Laufrad angeordnet ist. Der zugehörige Stator befindet sich ebenfalls im druckbelasteten Pumpengehäuse. Aufgrund der stabilisierend wirkenden magnetischen Kräfte des Elektromotors kann auf eine zusätzliche Druckhaltung im saugseitigen Radseitenraum verzichtet werden. Das reziproke Verhalten der Regelspalte bewirkt in diesem Fall eine schnelle und zuverlässige Regelwirkung.

Nach einer Ausgestaltung der Erfindung ist zwischen dem Gehäuse und einer saugseitigen Stirnseite des Laufrades mindestens ein axialer durchströmter Drosselspalt angeordnet. Der Drosselspalt wird durch die Stirnseite des Saugmundes vom Laufrad und der gegenüberliegenden Gehäusefläche gebildet. Unabhängig davon, ob eine einfache oder doppelte Laufradspaltringdichtung am saugseitigen Laufradeintrittsbereich vorgesehen ist, mündet der in axialer Richtung durchströmte Drosselspalt vor dem Laufradeintrittsquerschnitt. Durch diesen Drosselspalt wird einerseits der Leckstrom durch den saugseitigen Radseitenraum und das Radiallager verringert, wodurch eine Wirkungsgrad­ verbesserung eintritt. Andererseits erfolgt ein Druckanstieg im Radiallager, wodurch eine eventuelle Kavitationsgefahr vom saugseitigen Lager ferngehalten wird.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die Regelspalte begrenzenden Flächen als Axiallagerflächen ausgebildet sind. Prinzipiell übernehmen diese Flächen während des Betriebes keine Lagerfunktion. Äußere Einwirkungen können destabilisierend auf das Laufrad einwirken und dadurch im Bereich der Regelspalte eine Berührung stattfinden. Um in einem solchen außerplanmäßigen Betriebszustand eine Beschädigung der die Regelspalte begrenzenden Flächen zu verhindern, sind sie wie Axiallagerflächen gestaltet. Ein versehentliches Anlaufen bleibt somit ohne Auswirkungen.

Gemäß einer anderen vorteilhaften Ausgestaltung sind saugseitig des Laufrades mehrere radial durchströmte Regelspalte angeordnet. Diese können von einem Lagerkörper oder von einem für Drosselzwecke gestalteten Teil gebildet werden. Mit Hilfe von Verbindungsleitungen wirkt im saugseitigen Laufradraum der Pumpenenddruck unterstützend zum Ausgleich des Axialschubes.

Beiderseits des Laufrades angeordnete Drosselspalte beeinflussen die Druckverhältnisse derart, daß die Größe der Flächenverhältnisse und die darauf einwirkenden Druckkräfte einen Gleichgewichtszustand des Laufrades ermöglichen.

Eine andere Ausgestaltung sieht vor, daß Verbindungen eine Druckübertragung aus einem Bereich hohen Druckes nach dem Laufrad auf eine Ringfläche zwischen den saugseitigen radial durchströmten Regelspalten ermöglichen.

Die Vorteile dieser Maßnahmen bestehen in dem kompletten Wegfall externer Lager und der dadurch bedingten vereinfachten Wartung. Durch den Einsatz von mediumgeschmierten Lagern innerhalb des Pumpengehäuses entfallen übliche Schmiersysteme sowie deren Kontrolle und auch die zugehörigen Kühleinrichtungen. Die dadurch bedingte Platzeinsparung ermöglicht eine verbesserte Nutzung des umbauten Raumes. Eine gemäß der Erfindung aufgebaute Pumpe kann als autarke Pumpe angesehen werden, in dem die Pumpe, außer von der Energieversorgung, von zusätzlichen Hilfssystemen unabhängig ist. Beim Einsatz als Blockaggregate wird deren Lebensdauer erheblich verbessert, da die Zusatzbelastung der Motorlager entfällt. Ganz allgemein entfallen auch die bisher üblichen Überwachungsinstrumente bei extern verwendeten Lagereinrichtungen.

Die am Laufrad stattfindende Integration von Axialschub­ ausgleich und Rotor eines Elektromotors erlaubt den Verzicht auf eine Welle und zugehöriger Wellenabdichtung. Die Statorwicklung mit dem Statorpaket ist dann ebenfalls innerhalb des Pumpengehäuses angeordnet. Die Laufrad-Motorkombination kann als Scheiben- oder Zylindermotor, je nach Platz- und Abmessungsverhältnissen ausgeführt sein. Es steht damit ein absolut autarkes und peripheriefreies Pumpenaggregat zur Verfügung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen die

Fig. 1 eine einstufige Kreiselpumpe mit doppelter saugseitiger Spaltringdichtung und beidseitiger Laufradlagerung, die

Fig. 2 eine einstufige Kreiselpumpe mit einfacher saugseitiger Spaltringdichtung und einer druckseitiger Wellenlagerung, die

Fig. 3 bis 5 verschiedene Belastungszustände der Axialschubentlastungseinrichtung, die

Fig. 6 ein Laufrad mit Scheibenmotoranordnung und die

Fig. 7 ein Laufrad mit Zylindermotoranordnung.

Die Fig. 1 zeigt ein Pumpengehäuses 1 mit darin angeordnetem Laufrad 2 und einer Welle 3. Eine Wellenabdichtung 4, wobei es sich hierbei um eine Gleitringdichtung oder auch eine Stopfbuchspackung handeln kann, dichtet das Gehäuseinnere gegenüber der äußeren Atmosphäre ab. Das Laufrad 2 verfügt über einen saugseitigen Laufradhals 5, der in einem gehäusefesten, vom Fördermedium durchströmten Radiallager 6 gelagert ist. Auf der Druckseite des Laufrades 2 befindet sich ein zweites Radiallager 7, welches ebenfalls gehäusefest angeordnet ist und in dem das Laufrad 2 mit einem druckseitigen Laufradhals 8 gelagert ist. Ein im Bereich dieses Lagers befindlicher zweiter Regelspalt 9, der radial durchströmt und in Strömungsrichtung gesehen dem druckseitigen Radiallager 7 nachgeordnet ist, kann ohne weiteres auch dem Lagerspalt 10 vorangestellt sein.

Im gezeigten Ausführungsbeispiel bildet die Stirnseite des druckseitigen Laufradhalses 8 die eine Fläche des axial veränderbaren zweiten Regelspaltes 9 und eine Stirnseite des Radiallagers 7 die andere Fläche des axial veränderbaren zweiten Regelspaltes 9. Bei einem dem Radiallagerspalt 10 vorangestellten Regelspalt 9 würde eine Fläche der druckseitigen Laufraddeckscheibe 11 eine Fläche des Regelspaltes bilden. Für diejenigen Anwendungsfälle, bei denen aufgrund abweichender Betriebsbedingungen oder beim An- und Abfahren der Pumpe ein Anlaufen der den Regelspalt begrenzenden Wandflächen nicht mit letzter Sicherheit auszuschließen ist, kann die laufradseitige Fläche des zweiten Regelspaltes 9 als separates Bauteil 12 am Laufradhals 8 bzw. am Laufrad 2 befestigt sein. In einem solchen Fall würde dieses Bauteil aus einem besonders verschleißbeständigen, gute Lagereigenschaften aufweisenden Teil bestehen. Mit entsprechenden Materialpaarungen, Beschichtungen und Flächengestaltungen ist es zulässig, die Wandflächen der Regelspalte anlaufen zu lassen, bzw. eine Wandfläche eines Regelspaltes direkt an einer Gegenfläche eines Lagers 7 oder anderen Bauteiles anlaufen zu lassen.

Im saugseitigen Bereich des Laufrades 2 ist, in Strömungsrichtung gesehen, ebenfalls ein radial durchströmter, axial veränderbarer erster Regelspalt 13 dem saugseitigen Radiallager 6 mit seinem Radiallagerspalt 14 vorangestellt. Ein Raum 15 mit Verbindungen 15.1, 15.2 oder 15.3 gewährleistet, daß ein im Pumpengehäuse 1 vorherrschender Enddruck auch in demjenigen saugseitigen Laufradbereich ansteht, der sich zwischen dem ersten Regelspalt 13 und vor dem Radiallagerspalt 14 befindet. In dem hier gezeigten Ausführungsbeispiel taucht der saugseitige Laufradhals 5 in einen Einsatz 16 ein, so daß sich in Verbindung mit dem Radiallagerspalt 14 eine doppelte Spaltringdichtung ergibt. Im Übergang von dieser doppelten Spaltringdichtung zum Saugraum des Laufrades befindet sich ein axial veränderbarer Drosselspalt 17, durch dessen Spaltweitenveränderung das Regelverhalten der Ausgleichseinrichtung zusätzlich verbessert wird. Die Drosselwirkung der Spaltringdichtung bzw. des Lagerspaltes 14 unterstützt das Regelverhalten der Einrichtung.

Im druckseitigen Laufradbereich strömt das Fördermedium durch den druckseitigen Radiallagerspalt 10, den Regelspalt 9 und durch ein oder mehrere sogenannte Entlastungsöffnungen 18 in der druckseitigen Laufraddeckscheibe 11 zum Saugbereich des Laufrades 2 zurück.

Die Fig. 2 unterscheidet sich zur in Fig. 1 gezeigten Ausführungsform dadurch, daß im Eintrittsbereich des Laufrades am saugseitigen Laufradhals 5 nur eine einfache Spaltringdichtung Verwendung findet, die hier gleichzeitig den Radiallagerspalt 14 bildet. Die Stirnseite des saugseitigen Laufradhalses 5 bildet zusammen mit der gegenüberliegenden Gehäusewandfläche den axial veränderbaren Drosselspalt 17. Der Radiallagerspalt 14 übt ebenfalls eine drosselnde Wirkung aus. Diese Ausführungsform zeigt auch, daß das saugseitige Radiallager 6 mit einer auf größerem Durchmesser befindlichen Wandfläche für den saugseitigen zweiten Regelspalt 13 einstückig herstellbar ist. Eine an die Druckverhältnisse anpaßbare und damit auch als Drossel einsetzbare Öffnung 15.3 und innerhalb und/oder außerhalb des Gehäuses verlaufende Verbindungen 15.1, 15.2 übertragen den Druck aus dem Druckraum des Gehäuses 1 in den Raum 15 zwischen dem saugseitigen ersten Regelspalt 13 und dem saugseitigen Radiallagerspalt 14.

Im druckseitigen Bereich des Laufrades ist hinter dem Laufrad 2 im Gehäuse 1 ein druckseitiges Radiallager 7 angeordnet, in dem die Welle 3 gelagert ist. Nach Passieren des druckseitigen zweiten Regelspaltes 9 strömt das Medium über die Axialschubausgleichsöffnungen 18 zurück in den Saugbereich des Laufrades 2. Die mit einer stirnseitigen Fläche des druckseitigen Radiallagers 7 zusammenwirkende Gegenfläche des Laufrades 2, zwischen denen der zweite Regelspalt 9 ausgebildet ist, kann integraler Bestandteil des Laufrades 2 oder Bestandteil eines separaten Bauteiles 12 sein. Entscheidend in diesem Zusammenhang ist auch hier, daß die Regelspalte 9, 13 auf unterschiedlichen Durchmessern angeordnet sind. Damit sind in Abhängigkeit von den vorherrschenden Druckverhältnissen entsprechende Flächenverhältnisse erreichbar, mit denen ein Ausgleich des Axialschubes erreicht wird.

In den Fig. 3 bis 5 ist das Regelverhalten der Ausgleichs­ einrichtung im einzelnen ausgeführt.

In der Fig. 3 ist der Zustand vor einer Inbetriebnahme der Pumpe gezeigt, d. h. die Drehzahl n = 0 U/min. Innerhalb der Pumpe herrscht vor dem Laufrad 2 ein Saugdruck p_s, der größer als der Druck außerhalb der Pumpe p_atm ist. Dabei wird davon ausgegangen, daß die Pumpe innerhalb eines geschlossenen Rohrleitungssystems installiert ist, dessen Druck über dem Atmosphärendruck liegt. Auf der Wellenabdichtungsfläche A_D lastet der größere Saugdruck p_s, der das Laufrad zur Dichtung 4 hin bewegt; so lange, bis die Flächen des zweiten Regelspaltes 9 zur Anlage gelangen. Der Regelspalt 9 ist damit geschlossen. Der erste Regelspalt 13 und der Drosselspalt 17 sind dadurch voll geöffnet und verfügen somit nur über eine geringe Drosselwirkung.

Beim Anfahren der Pumpe erzeugt das Laufrad 2 einen zunehmenden Förderdruck, der im saug- und druckseitigen Radseitenraum 20, 19, also im Raum nach dem Laufradaustritt und vor den Regelspalten 9, 13, mit p₃′ gleich groß ist. Im Bereich einer Fläche A₁, zwischen saugseitigem Regelspalt 13 und dem Radiallagerspalt 14, entwickelt sich ein Druck p₁. Dieser Druck wird durch die Verbindungen 15-15.3 vom Pumpenenddruckbereich übertragen. Dadurch lastet auf der saugseitigen Fläche A₁ die Druckdifferenz p₁-p₃′. Als Ausgleich lastet auf der druckseitigen Fläche A₂ die Druckdifferenz von p₃′-p_s.

Nach einem Pumpenstart, d. h. für den Anfahrvorgang der Pumpe mit einem geschlossenen zweiten Regelspalt 9 = 0 muß daher die Bedingung gelten:

A₂ _* (p₃′ - p₅) < A₁ _* (p₁ - p₃′) + A_{D *} (p_s - p_atm)

Daraus ergibt sich eine Kraftwirkung, die das Laufrad 2 in Richtung Zulaufseite bewegt, den zweiten Regelspalt 9 öffnet und den ersten Regelspalt 13 sowie den Drosselspalt 17 verkleinert.

In Fig. 4 ist die Alternative zu Fig. 3 dargestellt, nämlich ein Anfahrvorgang einer Pumpe, bei der der Saugdruck p_s kleiner dem Atmosphärendruck p_atm ist. Eine auf die Wellenabdichtungs­ fläche A_D wirkende Druckdifferenz p_atm-p_s bewegt das Laufrad 2 zur Pumpen-Zulaufseite hin, wobei die den ersten Regelspalt 13 begrenzenden Flächen den Regelspalt verkleinern. Die Abmessungen innerhalb der Pumpe sind dabei so gewählt, daß der Drosselspalt 17 nur noch minimal geöffnet ist. Ein Zustand, bei dem der Drosselspalt 17 geschlossen, aber der Regelspalt 13 noch minimal geöffnet ist, ist zu vermeiden. Die Spaltverkleinerung bewirkt einen Druckanstieg im saugseitigen Radseitenraum und wirkt der Laufradbewegung entgegen.

Beim Anfahren der Pumpe stellt sich aufgrund der Verbindungen 15.1-15.3 im Raum 15 ein Druck p₁ ein. Wegen der großen Drosselwirkung von Regelspalt 13 und Drosselspalt 17 ist der Druck p₁ annähernd so groß, wie der Pumpenenddruck. Für den Regelspalt 13 gilt daher die Bedingungen:

A₁ _* (p₁ - p₃′) < A₃ _* (p₃′ - p₅) + A_{D *} (p_atm - p_s)

Daraus ergibt sich eine Kraftwirkung, die das Laufrad zur Wellendichtung 4 hin bewegt und den ersten Regelspalt 13 sowie den Drosselspalt 17 öffnet und den zweiten Regelspalt 9 verkleinert bzw. schließt.

Für solche Betriebszustände, wie sie in den Fig. 3 und 4 dargestellt sind, ist es vorteilhaft, die die Regelspalte begrenzenden Flächen als Axiallagerflächen zu gestalten. Dies sowohl hinsichtlich der Form und/oder der Materialien. Denn damit wird eine Beschädigung der Regelspalte bei einer während des Anlaufvorganges erfolgenden Berührung verhindert. Beim Abschalten der Pumpe ergeben sich Auslaufvorgänge, die sich analog zu den Anfahrvorgängen verhalten.

In Fig. 5 ist ein normaler Betriebszustand dargestellt. Bei sich ändernden Betriebszuständen bewirkt eine Veränderung der axialen Laufradposition sofort eine Veränderung in der Weite der Regelspalte 9 und 13. Die Weite der Regelspalte 9, 13 ändert sich zueinander in entgegengesetzter oder reziproker Weise. Die Veränderung von deren Drosselwirkung hat unmittelbaren Einfluß auf die Kraftwirkung der Flächen A_D-A₃, so daß sich ein Regeleffekt einstellt. Dieser unterliegt der Bedingung:

A₁ _* (p₁ - p₃′) + A_{D *} (p_s - p_atm) = A₂ _* (p₃ - p_s) + (A₃ - A₂) _* (p₂ - p_s)

Aufgrund dieser Bedingung ergibt sich für das Laufrad ein Kräftegleichgewicht und es läuft berührungsfrei. Jede Veränderung auf der einen Seite hat eine ausgleichende Gegenreaktion auf der anderen Seite zur Folge.

Für die Spalte 9, 13 wurde der Begriff "Regelspalte" verwendet, weil damit eine Druckregelung bewirkt wird. Diese Druckregelung bewirkt eine Wegsteuerung des rotierende Teiles. In Abhängigkeit vom Betrachtungsstandpunkt wäre auch der Begriff "Steuerspalt" verwendbar.

Die Fig. 6 zeigt die Verwendung der Einrichtung an einem Pumpenlaufrad 2 mit in das Pumpengehäuse 1 integriertem Scheibenmotor. Dessen scheibenförmiger Rotor 21 ist an der druckseitigen Laufraddeckscheibe 11 angeordnet. Gegenüber liegt ein im Pumpengehäuse befindlicher scheibenförmiger Stator 22. Am Laufrad 2 ist im Bereich des Austrittsdurchmessers 24 auf der Druckseite ein Ansatz 23 angeordnet, der mit dem Gehäuse 1 einen radial durchströmten ersten Regelspalt 13.2 bildet. Je nach konstruktivem Aufbau kann die Durchströmrichtung radial nach außen oder radial nach innen zur Drehachse hin erfolgen. Ein hier im Gehäuse 1 befestigter Einsatz 25 läßt aufgrund seiner Materialwahl in Ausnahmefällen ein Anlaufen der den Spalt 13.2 begrenzenden Flächen zu, ohne daß damit ein Schaden eintritt. Das Medium strömt durch den Spalt zwischen scheibenförmigem Stator 22 und Rotor 21 des Elektromotors und fließt durch den zweiten Regelspalt 9 und die Axialschub­ ausgleichsöffnungen 18 zurück zum Eintrittsbereich des Laufrades. Ein druckseitiges Lager 7 für das Laufrad 2 ist hier dem zweiten Regelspalt 9 vorangestellt. Die saugseitige Laufradlagerung entspricht im Prinzip der Lagerung von Fig. 2.

Die Ausführungsform der Fig. 7 zeigt einen innerhalb des Pumpengehäuses 1 angeordneten Elektromotor mit zylinderförmigem Stator 26 und Rotor 27, der auf einem verlängerten saugseitigen Laufradhals 5 angeordnet ist. Das Laufrad 2 ist hier als halbaxiales Laufrad ausgebildet. Die Lagerung des Laufrades erfolgt im druckseitigen Lager 7 und dem saugseitigen Lager 14. Im Unterschied zu den vorhergehenden Figuren ist hier das Laufrad 2 mit Hilfe eines Wellenzapfens 28 im Lager 7 gelagert.

Ein im Gehäuse 1 angeordneter Leitradeinsatz 29 enthält die druckseitige Lagerung sowie Einsätze für die druckseitig angeordneten Regelspalte 13.2 und 9. Die in den Fig. 6 und 7 verwendeten Regelspalte weisen eine Anordnung auf, wonach ein Öffnen des einen Regelspaltes ein Schließen des anderen Regelspaltes zur Folge hat. Dieses reziproke Spaltverhalten ermöglicht einen zuverlässigen Ausgleich des Axialschubes.

Bezugszeichenliste

p₁ annähernder Pumpenenddruck
p₂ annähernder Saugdruck
p₃ druckseitiger Radseitenraumdruck vor dem Regelspalt
p₃′ druckseitiger Radseitenraumdruck
p_s Saugdruck
A₁ Ausgleichsfläche zwischen Laufrad-Saugmundlager und saugseitigem Regelspalt
A₂ Ausgleichsfläche zwischen saugseitigem Radiallager und druckseitigem Regelspalt
A₃ Ausgleichsfläche zwischen saugseitigem Radiallager und Wellendichtdurchmesser
A_D Wellenabdichtungsfläche

Claims (9)

1. l. Kreiselpumpe, deren Laufrad in einem Pumpengehäuse gelagert ist und mit einer Einrichtung zum Axialschubausgleich versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im saugseitigen Laufradbereich ein erster radial durchströmter Regelspalt (13.1) zwischen Laufradaustritt und saugseitigem Radiallager (6) angeordnet ist, daß im druckseitigen Laufradbereich ein gegenüber dem ersten Regelspalt (13.1) auf kleinerem Durchmesser befindlicher zweiter radial durchströmter Regelspalt (9) angeordnet ist, daß im Raum (15) zwischen erstem Regelspalt (13) und saugseitigem Radiallager (6) der Enddruck der Pumpe ansteht und daß ein dem zweiten Regelspalt (9) nachgeordneter Raum mit dem Eintrittsbereich des Laufrades (2) in Verbindung steht.
2. 2. Kreiselpumpe, deren Laufrad in einem Pumpengehäuse mindestens im Bereich eines saugseitigen Laufradspaltes gelagert ist und mit einer Einrichtung zum Axialschub­ ausgleich versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß im druckseitigen Laufradbereich ein erster radial durchströmter Regelspalt (13.2) am Laufradaustritt angeordnet ist, daß im druckseitigen Laufradbereich ein gegenüber dem ersten Regelspalt (13.2) auf kleinerem Durchmesser befindlicher zweiter radial durchströmter Regelspalt (9) angeordnet ist und daß ein dem zweiten Regelspalt (9) nachgeordneter Raum mit dem Eintrittsbereich des Laufrades (2) in Verbindung (2) steht, und daß die Weite der Regelspalte (9, 13.2) entgegengesetzt zueinander veränderbar sind.
3. 3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Gehäuse (1) und einer saugseitigen Stirnseite des Laufrades (2) mindestens ein axial durchströmter Drosselspalt (17) angeordnet ist.
4. 4. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelspalte (9, 13, 13.2) begrenzenden Flächen als Axiallagerflächen ausgebildet sind.
5. 5. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß saugseitig des Laufrades (2) mehrere radial durchströmte Regelspalte (9, 13, 13.2) angeordnet sind.
6. 6. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß beiderseits des Laufrades (2) Drosselspalte angeordnet sind.
7. 7. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Verbindungen (15.1-15.3) den Pumpenenddruck auf eine Ringfläche A₁ zwischen saugseitigem Regelspalt (13) und saugseitigem Radiallagerspalt (14) übertragen.
8. 8. Kreiselpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß am Laufrad (2) ein Rotorteil (21, 27) eines elektrischen Antriebsmotors angeordnet ist, wobei dessen Statorteil (22, 26) innerhalb des Kreiselpumpengehäuses angeordnet ist.
9. 9. Kreiselpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor saug- oder druckseitig vom Laufrad (2) angeordnet ist.