DE19736073C1 - Tauchmotorpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Tauchmotorpumpe mit einer Kupp­ lungshülse zum drehfesten Verbinden einer Pumpenwelle mit einer als Hohlwelle ausgebildeten Motorwelle eines hochtourigen, als Naßläufer ausgebildeten Tauchmotors, wobei ein pumpenseitiger Endabschnitt der Motorwelle mit einer axialen Entlüftungseinrichtung versehen ist.

Bei mehrstufigen, mit hoher Drehzahl angetriebenen Kreiselpumpen ist es bekannt, das motorseitige Wellenende der Pumpenwelle mit einer Kupplungshülse mit dem pumpenseitigen Wellenende des hoch­ tourigen Antriebsmotors drehfest zu verbinden, um die Pumpe anzu­ treiben. Hierzu kann so vorgegangen werden, daß sowohl die beiden Wellenenden als auch die Kupplungshülse mit einer keilartigen Ver­ zahnung versehen sind. Alternativ kann anstelle der Verzahnung eine Querstiftverbindung vorgesehen sein, um die Wellenenden mit der Kupplungshülse drehfest zu verbinden. Diese Verbindungsarten haben sich bewährt.

Bei für Tiefbrunnen verwendbaren, hochtourigen Naßläufertauchmoto­ ren mit einer Hohlwelle zum Antreiben mehrstufiger Kreiselpumpen, wobei der pumpenseitige Wellenendbereich der Motore mit einer axialen Entlüftungseinheit abgeschlossen ist, ist die Entlüftung der Hohlwelle ein Problem. Durch die Entlüftungseinheit entweicht die aus dem Rotorraum des Tauchmotors zu verdrängende Luft bzw. Restluft, die durch einen Anteil aus der zu fördernden Flüssigkeit ersetzt wird, um die Lagerschmierung des Motors sicherzustellen und um aus dem Rotorraum die Motorwärme abzuführen. Aufgrund der engen Abmessungsverhältnisse der Motorhohlwelle ist es schwierig, die sichere Funktion der Entlüftungseinheit zu gewährleisten, ins­ besondere wenn diese aus einem in zwei Richtungen durchlässigen Ventil besteht.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Tauchmotorpumpe mit einer Kupplungshülse zum Ankuppeln der Pumpenwelle an die Hohl­ welle des hochtourigen Naßlauf-Tauchmotors, wobei die Hohlwelle pumpenseitig eine axiale Entlüftungseinrichtung aufweist, so zu ver­ bessern, daß die Entlüftung der Motorhohlwelle sicherer funktioniert.

Die Lösung dieser Aufgabe ist in dem Anspruch 1 angegeben.

Durch diese Lösung wirkt die Kupplungshülse als Kreiselpumpe und bewirkt dadurch einen Sog auf die am Ende der Motorhohlwelle vorgesehene Entlüftungseinrichtung, deren Funktion dadurch wieder­ um verbessert ist, um Luft oder Restluft, die sich in der Hohlwelle des Tauchmotors gesammelt hat, daraus sicher nach außen abzufüh­ ren. Aus dem Ansaugbereich der Tauchpumpe wird ebenfalls durch die erfindungsgemäß ausgebildete Kupplungshülse Flüssigkeit ange­ saugt, die in einen zentralen, mit der Entlüftungseinrichtung kom­ munizierenden Mittelbreich der Kupplungshülse gelangt, von wo die Flüssigkeit über auswärtsgerichtete Ausströmungskanäle der sich schnell drehenden Kupplungshülse aufgrund der Zentrifugalwirkung nach außen geschleudert wird. Der dabei entstehende Sog auf die Entlüftungseinrichtung läßt diese leichter öffnen oder verstärkt deren Auslaßwirkung, so daß die Luftabführung aus der Motorhohlwelle erleichtert und sichergestellt ist.

In dem Fall, wo beispielsweise der jeweilige Kuppelabschnitt der Pumpenwelle und der Kupplungshülse eine Verzahnung zur drehfesten Verbindung der Kuppelabschnitte aufweist, besteht eine vorteilhafte Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Lösung darin, daß die Ein­ strömkanäle durch Fortlassung einiger Zähne der Kupplungsverzah­ nung der Pumpenwelle und/oder der Kupplungshülse gebildet sind. Vorteilhaft bestehen die Ausström-kanäle der Kupplungshülse aus wenigstens zwei Radialbohrungen, die sich diametral gegenüberliegen. Durch diese Konstruktion läßt sich die erfindungsgemäße Lösung einfach, schnell und kostengünstig verwirklichen.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines in den anliegenden Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen teilweise dargestellten Axialschnitt durch das Ausführungsbeispiel

Fig. 2 einen Axialschnitt durch die Kupplungs­ hülse in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III in Fig. 2, wobei die Hülse auf der Pumpen­ welle montiert ist.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 umfaßt eine mehrstufige Kreisel­ pumpe 1 mit einer Kupplungshülse 2 zum Antrieb durch einen hoch­ tourigen, drehzahlgesteuerten, elektrischen Naßlauf-Tauchmotor 3. Derartige Tauchmotorpumpenaggregate werden vorzugsweise zum Fördern von Wasser aus Tiefbrunnen eingesetzt. Antriebsmotoren hierfür besitzen oft eine Hohlwelle 4, deren pumpenseitiges Ende mit einer axialen Entlüftungseinrichtung 5, z. B. ein axiales Entlüftungs­ loch oder eine Entlüftungseinheit in Form eines Ventils oder eines offenporigen Sinterkörpers, abgeschlossen ist. Beim Absenken und/oder im Betrieb des Aggregates füllt sich der Rotorraum des Motors vollständig mit Flüssigkeit und verdrängt die zuvor darin enthaltene Luft über die Hohlwelle und die Entlüftungseinrichtung nach außen, so daß die Lagerschmierung des Motors sichergestellt und in dessen Rotorraum eine optimale Abführung der anfallenden Motorwärme erreicht wird, da auch die Flüssigkeit im Rotorraum einer Umwälzung zwecks Wärmeabfuhr unterliegt, wie es allgemein bekannt ist.

Die Kupplungshülse 2 wird sowohl mit der Pumpenwelle 7 als auch mit der Motorhohlwelle 4 drehfest verbunden. Hierzu kann eine an sich bekannte Keilverzahnung 6 vorgesehen sein, wie es beispiels­ weise für den Kuppel abschnitt mit der Motorwelle 4 in Fig. 1 gezeigt ist. Es kann aber auch eine Querstiftverbindung zwischen der Kupp­ lungshülse 2 und dem entsprechenden Kuppelabschnitt der Welle 7 der Pumpe 1 und desjenigen der Welle 4 des Motors 3 angewendet werden. In Fig. 1 ist dies gestrichelt bei 8 für den Kuppelabschnitt der Pumpenwelle 7 eingezeichnet.

Gemäß Fig. 1 sind zwischen der Welle 7 der Pumpe 1 und dem pumpenseitigen Kuppelabschnitt der Hülse 2 umfangsmäßig verteilte, längsverlaufende Einströmkanäle 9 für Förderflüssigkeit aus dem Ansaugbereich der Pumpe 1 vorgesehen. In ihrem Mittelbereich weist die Kupplungshülse einen Innenraum 10 auf, der einerseits mit den Einströmkanälen 9 kommuniziert und andererseits über einen axialen Durchgang 11 zu dem Endbereich der Hohlwelle 6, wo die als Entlüf­ tungseinheit in Form eines Ventils gestaltete Entlüftungseinrichtung 5 vorgesehen ist, offen ist. Des weiteren gehen von dem Innenraum 10 der Hülse 2 mehrere, quer nach auswärts gerichtete Ausströmkanä­ le 12 der Hülse 2 aus. Es sind wenigstens zwei Ausströmkanäle 12 vorgesehen, die sich diametral gegenüberliegen. Es können aber auch drei oder mehr Kanäle 12 vorgesehen sein, die dann umfangsmäßig einen gleichen Winkelabstand voneinander aufweisen. Die Ausström­ kanäle sind vorteilhaft als Radialbohrungen ausgeführt.

Eine erste Möglichkeit der Ausbildung der Einströmkanäle 9 besteht gemäß Fig. 1 darin, daß der Kuppelabschnitt der Pumpenwelle 7 mit längsverlaufenden Nuten versehen ist, die in Verbindung mit dem umgebenden Hülsenabschnitt die Einströmkanäle bilden. Alternativ kann auch so vorgegangen sein, daß die erwähnten Nuten nur in dem betreffenden Kuppelabschnitt der Kupplungshülse 2 vorgesehen sind, so daß diese Nuten dann durch die zylindrische Umfangswand des Kuppelabschnittes der Pumpenwelle 7 abschließend begrenzt sind. In einer weiteren Alternative ist es möglich, sowohl in der Hülse 2 als auch in der Welle 7 entsprechende Nuten als Einströmkanäle vor­ zusehen. In jedem Fall muß gesichert sein, daß die Einströmkanäle bzw. die Nuten eine offene Verbindung sowohl zum Ansaugbereich der Pumpe als auch zum Innenraum 10 der Hülse 2 haben.

Eine zweite Möglichkeit der Ausbildung der Einströmkanäle 9 ist in den Fig. 2 und 3 dargestellt. In diesem Fall ist auch für die drehfeste Verbindung der Pumpenwelle 7 mit der Kupplungshülse 2 eine keilartige Verzahnung entsprechend der Verzahnung 6 zwischen der Kupplungshülse und der Motorhohlwelle 4 vorgesehen. Die Pum­ penwelle 7 weist umfangsmäßig verteilte, längsverlaufende Zähne 13 auf, während die Kupplungshülse 2 ebenfalls mit umfangsmäßig verteilten, längsverlaufenden Zähnen 14 versehen ist. Zur Ausbildung der Einströmkanäle 9 ist nun so vorgegangen, daß abwechselnd ein Zahn 13 der Pumpenwelle 7 fortgelassen ist, so daß dann zwischen zwei längsverlaufenden Zähnen 14 der Hülse 2 ein Einströmkanal 9 gebildet ist, wie es Fig. 3 deutlich zeigt. Auf diese Weise muß we­ nigstens ein Einströmkanal 9 vorgesehen sein.

Im vorstehenden Beispiel ist die eine Sogwirkung auf die Entlüf­ tungseinrichtung 5 der Motorhohlwelle 4 ausübende Flüssigkeitsströ­ mung zwischen der Kupplungshülse 2 und der Pumpenwelle 7 vor­ gesehen. Alternativ oder zusätzlich kann aber auch eine die gleiche Funktion habende Flüssigkeitsströmung zwischen der Kupplungshülse und der Motorhohlwelle 4 vorgesehen sein. Hierzu ist dann der pumpenseitige Endbereich der Welle 4 und/oder der zugehörige Kuppelabschnitt der Hülse 2 mit einer entsprechenden Nutung ver­ sehen. Alternativ kann auch hier die vorerwähnte Keilverzahnung 6 so modifiziert sein, daß durch Fortlassung von Zähnen wenigstens ein Einströmkanal 9 gebildet ist.

Im Betrieb des erfindungsgemäß ausgestatteten Tauchmotorpumpen­ aggregates ergibt sich durch die Kupplungshülse 2 auf nachstehend beschriebene Weise zusätzlich eine Kreiselpumpenwirkung. Durch die Einsaugöffnungen 15 des Aggregates wird von der Pumpe 1 Flüssig­ keit angesaugt und in üblicher Weise mittels der Pumpe abgefördert. Von der durch die Öffnungen 15 von außen in das Aggregat ein­ strömenden Flüssigkeit wird ein Anteil über die Einströmkanäle 9, z. B. gemäß den eingezeichneten Pfeilen, axial angesaugt und gelangt in den zentralen Innenraum 10 der Kupplungshülse 2. Von dort gelangt die Flüssigkeit über die Ausströmkanäle 12 aufgrund der Zentrifugal­ wirkung der sich drehenden Hülse 2 wieder radial aus der Hülse heraus und übt dabei eine Sogwirkung auf die Entlüftungseinrichtung 5 der Motorhohlwelle 4 aus. Diese Entlüftungseinrichtung bleibt im Falle eines Ventiles zunächst geschlossen und öffnet sich erst dann, wenn sich hinter dem Ventil in der Hohlwelle 4 genügend Luft aus dem Rotorraum des Tauchmotors 3 angesammelt hat, die einen gewis­ sen niedrigen Überdruck aufweist. Zusammen mit der vorerwähnten Sogwirkung öffnet nun das Entlüftungsventil leichter, so daß die Luft oder Restluft aus der Hohlwelle 4 sicher abgeführt wird und über die Ausströmkanäle 12 nach außerhalb der Kupplungshülse 2 gelangt.

Claims (4)

1. Tauchmotorpumpe mit einer Kupplungshülse zum drehfesten Verbinden einer Pumpenwelle mit einer als Hohlwelle ausgebildeten Motorwelle eines hochtourigen, als Naßläufer ausgebildeten Tauchmo­ tors, wobei ein pumpenseitiger Endabschnitt der Motorwelle mit einer axialen Entlüftungseinrichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß entlang und zwischen den Kuppelabschnitten der Kupplungshülse (2) und der Pumpenwelle (7) und/oder denjenigen der Kupplungshülse (2) und der Motorwelle (4) wenigstens ein Einströmkanal (9) vorgese­ hen ist, daß die Kupplungshülse (2) einen Innenraum (10) aufweist, der zu der Entlüftungseinrichtung (5) der Motorwelle (4) und zu den Einströmkanälen (9) offen ist, und daß die Kupplungshülse (2) von dem Innenraum (10) ausgehende, quer nach auswärts gerichtete Aus­ strömkanäle (12) aufweist.

2. Tauchmotorpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kuppel abschnitte der Kupplungshülse (2), der Pumpenwelle (7) und der Motorwelle (4) eine Verzahnung (13, 14) zu deren fester Verbindung miteinander aufweisen und daß die Einströmkanäle (9) durch Fortlassung einiger Zähne der Kupplungsverzahnung (13; 14) der Pumpenwelle (7) und/oder der Kupplungshülse (2) und/oder der Motorwelle (4) gebildet sind.

3. Tauchmotorpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Kuppelabschnitt der Kupplungshülse (2) und/oder der Pumpenwelle (7) und/oder der Motorwelle (4) mit Nuten zur Aus­ bildung der Einströmkanäle (9) versehen ist bzw. sind.

4. Tauchmotorpumpe nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ausströmkanäle (12) der Kupplungshülse (2) aus wenigstens zwei Radialbohrungen bestehen, die sich diametral gegen­ überliegen.