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Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Kreiselpumpe mit den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
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Derartige Kreiselpumpen sind in zahlreichen Konstruktionsvarianten bekannt, es wird in diesem Zusammenhang insbesondere auf die Grundfos-CR-Serie verwiesen, welche in unterschiedlichen Baugrößen am Markt verfügbar ist. Allen diesen Pumpen gemeinsam ist, dass sie ein Fußteil aufweisen, mit dem sie im Betrieb auf dem Boden bzw. einem dafür vorgesehenen Fundament stehen sowie ein Kopfteil, welches als Motorstuhl ausgebildet ist oder zur Aufnahme eines Motorstuhls vorgesehen ist, über welchen ein Antriebsmotor für die Pumpe anschließbar ist. Diese Pumpen sind als Inline-Pumpen ausgelegt und weisen sowohl einen Sauganschluss als auch einen Druckanschluss Im Fußteil auf. Die Pumpenstufen sind übereinander angeordnet, wobei über einen die Pumpenstufen umgebenen Ringkanal die letzte Pumpenstufe mit dem Druckanschluss im Fußteil verbunden ist und an der äußeren Kanalwandung dieses Ringkanals Zuganker angeordnet sind, die Kopfteil und Fußteil miteinander verbinden, und die mit einem Ende am Kopfteil und mit dem anderen Ende am Fußteil festgelegt sind. Es handelt sich hierbei also um Pumpen, bei denen die eigentliche Kreiselpumpe und der Antriebsmotor im Wesentlichen unabhängige Aggregate bilden, die im Bereich des Motorstuhls miteinander bewegungsgekoppelt sind. Dabei werden typischerweise Normmotoren eingesetzt, die nicht speziell für diese Pumpen ausgelegt sind, sondern die auch in anderen Antriebsanwendungen Verwendung finden können. Diese Kreiselpumpe muss daher konstruktiv so ausgestaltet sein, dass sie bodenstehend den am Kopfteil befestigten Antriebsmotor und dessen Reaktionskräfte aufnehmen kann. Die Kreiselpumpen werden dabei in Baureihen konzipiert, deren Kopf- und Fußteile jeweils übereinstimmen, die sich jedoch in der Anzahl der dazwischen angeordneten Pumpenstufen unterscheiden.
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Bei bekannten Kreiselpumpen dieser Art sind die Pumpenstufen zwischen Kopfteil und Fußteil eingegliedert, wobei Kopfteil und Fußteil über Zuganker verbunden sind, die der Pumpe den mechanischen Zusammenhalt geben. Hierzu sind in der Regel vier symmetrisch um den Umfang der Pumpenstufen verteilte Zuganker vorgesehen, die aus Rundmaterial gebildet sind und an den Enden mit einem Außengewinde versehen sind. Diese Zuganker sind entweder in Gewindelöchern des Fußteils festgelegt oder mittels Muttern dort befestigt, wobei kopfteilseitig die freien Enden der Zuganker durch entsprechende Bohrungen im Kopfteil geführt sind und über Muttern dort festgelegt sind. Über diese Zuganker werden somit die zwischen Kopfteil und Fußteil eingegliederten Pumpenstufen miteinander verspannt, wodurch der gesamte Aufbau seine Stabilität erhält.
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Nachteilig bei mehrstufigen Kreiselpumpen dieser Art ist, dass die Zuganker recht aufwendig zu montieren sind. So müssen diese zunächst im Fußteil festgeschraubt werden, wonach die Verbindung mit dem Kopfteil erfolgt und schließlich die kopfteilseitigen Muttern aufgesetzt und mit dem erforderlichen Drehmoment angezogen werden. Darüber hinaus sind diese schraubenförmigen Zuganker teuer und schwer. Sie stehen seitlich gegenüber dem zylindrischen Pumpenkörper deutlich vor, so dass sie stets auch Angriffsflächen bilden, an denen man mit einem Werkzeug oder auch anderen Gegenständen leicht hängen bleiben kann. Durch den seitlichen Überstand über den Pumpenkörper werden darüber hinaus Biegemomente auf Kopfteil und Fußteil wirksam, welche zu unerwünschten Verformungen führen können. Andererseits müssen diese Zuganker erhebliche Kräfte aufnehmen, da das Kopfteil bzw. der Motorstuhl den Elektromotor tragen muss. Darüber hinaus können die Zuganker zusätzlichen Kräften durch Wärmedehnung ausgesetzt sein, wenn sich Umgebungstemperatur und Temperatur des Förderfluids merklich voneinander unterscheiden.
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Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine mehrstufige Kreiselpumpe der eingangs genannten Art hinsichtlich der Zuganker und deren Befestigung zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch eine mehrstufige Kreiselpumpe mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung angegeben. Hierbei können die in den Unteransprüchen und der Beschreibung angegebenen Merkmale jeweils für sich aber auch in geeigneter Kombination die erfindungsgemäße Lösung gemäß Anspruch 1 weiter ausgestalten.
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Die erfindungsgemäße mehrstufige Kreiselpumpe weist ein Fußteil und ein Kopfteil auf, zwischen denen Pumpenstufen eingegliedert sind. Die Pumpe ist als Inline-Pumpe mit Saug- und Druckanschluss im Fußteil ausgebildet wobei die Pumpenstufen durch einen Ringkanal umgeben sind, durch den die letzte Pumpenstufe mit dem Druckanschluss verbunden ist und an dessen äußerer Kanalwandung Zuganker angeordnet sind, die Kopfteil und Fußteil miteinander verbinden und die mit einem Ende am Kopfteil und mit dem anderen Ende am Fußteil festgelegt sind. Dabei sind die Zuganker an jeweils einem Ende mit einem Gewinde versehen, mit dem sie am Kopfteil oder am Fußteil verspannt sind. Gemäß der Erfindung sind die Zuganker zumindest abschnittsweise aus Blech gebildet und sind an dem anderen Ende kopf- bzw. fußteilseitig festgelegt.
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Grundsätzlich spielt es keine Rolle, ob die Formschlussverbindung mittels der Ausnehmung fußteilseitig und die Schraubverbindung kopfteilseitig oder umgekehrt erfolgt, da das Kopfteil jedoch besser zugänglich ist, ist es in der Regel einfacher, die Schraubverbindung kopfteilseitig vorzusehen.
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Dabei ist zu berücksichtigen, dass die Kreiselpumpen der hier in Rede stehenden Art ein Fußteil aufweisen, mit dem sie auf dem Boden oder einem Fundament aufstehen, das heißt ein Bauteil, das die gesamte Pumpe sowie den daran angeschlossenen Motor trägt.
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Gemäß der Erfindung sind die Zuganker mindestens abschnittsweise aus Blech gebildet, vorzugsweise bis auf den Gewindeteil an einem Ende vollständig aus Blech. Die Zuganker sollen so weit wie möglich aus Blech gebildet sein, das heißt der Gewindeteil soll so kurz wie notwendig ausgebildet sein. Der Blechteil sollte also den gesamten Bereich zwischen Kopfteil und Fußteil überbrücken oder unmittelbar vor dem Kopf- bzw. Fußteil enden, wo dann der Gewindeteil anschließt. Solche aus Blech gebildeten Zuganker können kostengünstig hergestellt werden, beispielsweise durch Laserschneiden oder Stanzen, was insbesondere bei großen Stückzahlen von Vorteil ist. Die Zuganker sind vorteilhaft einstückig ausgebildet, d. h. der Gewindeteil ist vorteilhaft an den aus Blech gebildeten Teil angeschweißt. Auch kann der Blechabschnitt aus ein oder mehreren Blechabschnitten gebildet sein, die beispielsweise durch Schweißen miteinander verbunden sind.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Festlegung der Zuganker an ihren anderen Enden mittels mindestens eines Vorsprungs, mit dem diese mindestens in Zugrichtung formschlüssig am oder im Fußteil bzw. am oder im Kopfteil festgelegt sind. Dabei erfolgt die Festlegung vorzugsweise am Fußteil, so dass das Gewinde kopfteilseitig angeordnet und dort mit einer Mutter verschraubt ist. Die weitgehende Ausgestaltung der Zuganker aus Blech hat weiterhin den Vorteil, dass diese an die Außenkontur der Pumpe angeglichen werden können, wodurch die radiale Baugröße im Bereich der Pumpenstufen deutlich reduziert werden kann. Dadurch können auch die bei Konstruktionen nach dem Stand der Technik bekannten Momentenbelastungen von Kopf- und Fußteil deutlich verringert werden. Darüber hinaus ermöglicht die Ausgestaltung der Zuganker aus Blech auch eine ästhetisch wesentlich ansprechendere Gestaltung als dies nach dem Stand der Technik der Fall ist, bei dem die Spannbolzen fremdkörperartig radial hervorstehen. Schließlich ermöglicht die Ausgestaltung der Zuganker aus Blech, diese an die Ringkanalwandung anliegend anzuordnen, was den großen Vorteil mit sich bringt, dass aufgrund der flächigen Anlage die Zuganker thermisch mit dem Förderfluid, welches durch den Ringkanal strömt, verbunden sind, sodass wärmebedingte Spannungen deutlich reduziert sind.
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Die Dimensionierung der Zuganker ist abhängig von den aufzunehmenden Kräften und der Zugfestigkeit des eingesetzten Materials. Sie sollten jedoch vorteilhaft mindestens so dimensioniert sein, dass eine Eigenstabilität der Zuganker gegeben ist. Dies kann beispielsweise auch dadurch unterstützt werden, dass die Zuganker eine an die Krümmung des Pumpenkörpers angepasste Krümmung aufweisen, also um ihre Längsachse gebogen sind. Eine solche Krümmung ermöglicht es, die Zuganker praktisch abstandsfrei an den durch den im Bereich der Pumpenstufen gebildeten Pumpenkörper anzulegen, so dass diese, was besonders vorteilhaft ist, das gleiche Temperaturniveau wie der Pumpenkörper aufweisen.
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Der Vorsprung am anderen Ende des Zugankers wird vorteilhaft durch ein Blechteil gebildet, welches durch Schweißen mit dem aus Blech gebildeten Teil des Zugankers verbunden ist. Eine solche Konstruktion hat den Vorteil, dass der Zuganker über seine Längserstreckung im Hinblick auf die aufzunehmenden Kräfte optimiert werden kann, sodass für die formschlüssige Festlegung über die Längserstreckung im Bereich der Kanalwandung des Ringraums kein zusätzliches Material anfällt sondern lediglich dort, wo der Formschluss zur Festlegung erforderlich ist, also der Vorsprung zur Festlegung gebildet werden muss. Dieser ist durch ein gesondertes Blechteil gebildet und durch Schweißen mit dem anderen aus Blech gebildeten Teil des Zugankers verbunden. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der den Vorsprung bildende Blechabschnitt das aus Blech gebildete Ende des Zugankers an drei Seiten U-förmig umgreift, d. h. radial nach außen und zu beiden Umfangsseiten umgibt. Um dabei eine einfache und zugleich sichere Schweißverbindung zu gewährleisten ist vorteilhaft in dem aufzuschweißenden Blechteil mindestens eine Ausnehmung vorgesehen, durch welche eine Schweißnaht anbringbar ist und welche ein gleichmäßiges Einleiten der Kräfte von dem Vorsprung bildenden Blechteil auf das Ende des Zugankers ermöglicht.
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Alternativ ist gemäß der Erfindung vorgesehen, den mindestens einen Vorsprung durch eine Randausnehmung im Blech zu bilden, sodass sich am Ende ein Vorsprung in Umfangsrichtung gegenüber dieser Randausnehmung ergibt. Eine solche Ausnehmung hat den Vorteil, dass an dem anderen Ende des Zugankers kein weiteres Bauteil anzubringen ist, sondern dieses Ende durch die Formgebung des Blechteils selbst bestimmt ist.
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Die Festlegung des aus Blech gebildeten Endes erfolgt gemäß der Erfindung mittels mindestens einer Ankerausnehmung am Fuß- oder Kopfteil. Als Ankerausnehmung sind im Folgenden die Ausnehmungen bezeichnet, die zum formschlüssigen Festlegen, also zum Verankern des aus Blech gebildeten Endes eines Zugankers vorgesehen und bestimmt sind. Im Unterscheid dazu werden die Ausnehmungen in dem aus Blech gebildeten Ende eines Zugankers zur Bildung eines Vorsprungs im Folgenden nur als Ausnehmungen bezeichnet. Im Folgenden als Lochausnehmungen werden die Ausnehmungen im Kopfteil bezeichnet, in denen die kopfteilseitigen Enden der Zuganker festgelegt sind. Es kann sich dabei um Löcher, Bohrungen oder auch seitlich offene Ausnehmungen handeln.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Zuganker jeweils an mindestens einer Längsseite eine Ausnehmung zur Bildung eines Vorsprungs aufweisen. Dann kann eine formschlüssige Festlegung im Kopf- oder Fußteil durch Ausgestaltung einer entsprechenden Ankerausnehmung erfolgen, die einen Bereich hat, in welcher der Zuganker einführbar ist und einen weiteren Bereich hat, an welchem ein Konterteil in diese Ausnehmung eingreift. Dieser Zustand kann beispielsweise durch Schwenken, Querverschieben oder Drehen erzielt werden.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn an beiden Längsseiten des Zugankers seitliche Ausnehmungen zur Bildung von Vorsprüngen vorgesehen sind, vorzugsweise auf gleicher Höhe, dann erfolgt eine besonders gleichmäßige Krafteinleitung in den Zuganker.
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In entsprechender Weise erfolgt die Festlegung eines Zugankers, dessen Vorsprung durch Schweißen aufgebracht ist, in einer Ankerausnehmung, in welcher der Zuganker nach Durchführen des Vorsprungs seitlich, vorzugsweise radial, verschoben wird und in dieser Stellung wie weiter unten noch beschrieben, durch geeignete konstruktive Maßnahmen gesichert wird.
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Grundsätzlich ist es denkbar, auch das mit Gewinde versehene Ende des Zugankers aus Blech zu bilden, in dem auf dem Blechgrundkörper entweder durch Faltung oder durch Auftragen weiteres Material aufgebracht wird, in das dann ein Gewinde geschnitten oder eingeprägt wird. Vorteilhaft ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung allerdings vorgesehen, die Zuganker an ihrem mit Gewinde versehenen Ende mit einem Gewindebolzen zu versehen, welcher mit dem aus Blech gebildeten Teil des Zugankers durch Schweißen verbunden ist.
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Um das mit Gewinde versehene Ende des Zugankers im Kopfteil bzw. Fußteil festzulegen, sind gemäß der Erfindung Lochausnehmungen vorgesehen, durch welche die mit Gewinde versehenen Enden der Zuganker hindurch geführt und dort mittels jeweils einer Mutter festgelegt und verspannt sind. Diese Befestigung erfolgt vorteilhaft kopfteilseitig, wobei das Kopfteil vorteilhaft als Motorstuhl ausgebildet ist. Dabei handelt es sich dann also um dasselbe Bauteil, welches nicht nur die Pumpenstufen nach oben abschließt, sondern gleichzeitig auch die Motoraufnahme also einen Motorstuhl bildet. Die Lochausnehmungen können seitlich offen sein, so dass es nicht erforderlich ist, die mit Gewinde versehenen Enden der Zuganker durch diese hindurch zu stecken, sondern dass diese beispielsweise auch von der Seite her eingeschoben werden können. Dies erleichtert insbesondere die automatisierte Montage.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Kopfteil, welches zugleich auch den Motorstuhl bildet, so ausgebildet und angeordnet ist, dass die Zuganker bis zum Motorstuhl reichen und dort festgelegt sind, wobei vorteilhaft im Zwischenbereich kopfteilseitig Stützen vorgesehen sind, welche die Zuganker in diesem Bereich radial nach innen abstützen.
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Es weist der zwischen Fußteil und Kopfteil eingespannte Teil der Pumpe einen zylindrischen Abschnitt auf, beispielsweise gebildet durch ein Rohr, welches den Rücklaufkanal von der Druckseite zurück zum Fußteil bildet. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es vorgesehen, die aus Blech gebildeten Teile der Zuganker an die Krümmung dieses zylindrischen Abschnitts anzupassen, das heißt um ihre Längsachse zu verformen. Eine solche Verformung ermöglicht es, die Zuganker an diesen zylindrischen Abschnitt anzulegen, was thermisch besonders vorteilhaft ist und einen schlanken optischen Eindruck hervorruft.
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Zur formschlüssigen Eingliederung der Enden der Zuganker sind vorzugsweise im Fußteil Ankerausnehmungen vorgesehen, die jeweils einen Einführungsteil und einen Halteteil aufweisen. Der Einführungsteil ist dabei so ausgebildet, dass ein aus Blech gebildetes Ende eines Zugankers durch diesen Einführungsteil hindurchführbar ist und zwar so weit, bis die Ausnehmungen an den Längsseiten innerhalb dieser Ankerausnehmungen liegen. Dann kann durch Verschieben oder Verschwenken ein Zuganker mit seinem blechteilseitigen Ende von dem Einführungsteil einer Ankerausnehmung in den Halteteil überführt werden, in welchem der Zuganker zumindest in Richtung seiner Längsachse durch die Vorsprünge formschlüssig gehalten ist und in dem das die Ankerausnehmungen umgebende Material seitlich in die Ausnehmungen des blechteilseitigen Endes des Zugankers eingreift. Dabei kann das Überführen vom Einführungsteil in den Halteteil vorteilhaft durch radiales Verschieben oder in einfacher Weise durch Verschwenken erfolgen, wie dies weiter unten noch im Einzelnen beschrieben ist.
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Vorteilhaft sind die Ankerausnehmungen dabei so ausgestaltet, dass die Halteteile radial außen an die Einführungsteile anschließen, so dass der zylindrische Abschnitt des die Pumpenstufen umgebenden Bauteils die Enden der Zuganker, die in den Halteteilen der Ankerausnehmungen liegen, formschlüssig sichern, so dass sie nicht mehr in den Bereich der Einführungsteile gelangen können, in welchen sie zur Montage- bzw. Demontagezwecken durchsteckbar sind. Wenn die Vorsprünge an den Enden der Zuganker durch Schweißen von Blechteilen gebildet sind, dann sind die Ankerausnehmungen so auszubilden, dass sie zwar von den mit den Vorsprüngen versehenden Enden der Zuganker durchsetzt werden können, durch radiales Verschieben der Zunkankerenden jedoch in Formschluss mit dem Rand der Ankerausnehmung gebracht werden, wobei auch hierbei der zylindrische Abschnitt des die Pumpenstufen umgebenden Bauteils die Enden der Zuganker formschlüssig gegen Austritt aus den Ankerausnehmungen sichern.
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Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Ankerausnehmungen kreisförmig um die Längsmittelachse der Pumpe vorzugsweise im Fußteil angeordnet sind und deren Einführungsteile durch ein Bauteil der Pumpe, zum Beispiel eine Pumpenstufe oder den umfänglichen Mantel, zum formschlüssigen Festlegen des im Halteteil befindlichen Zugankers abgedeckt sind. Die Zuganker werden vorteilhaft symmetrisch um die Längsmittel und Drehachse der Pumpe herum angeordnet, es können drei, vier oder mehr Zuganker vorgesehen sein.
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Konstruktiv besonders günstig ist es, wenn die Ankerausnehmungen in einer axialen Wandung vorzugsweise des Fußteils angeordnet sind. Bei dieser Anordnung kann das eigentliche Fußteil aus einer zum Beispiel aus Guss hergestellten Platte bestehen und ein sich nach oben daran anschließender Teil entweder ebenfalls aus Guss, also als einstückiges Bauteil mit der Platte oder gegebenenfalls auch als Blechkonstruktion ausgebildet sein.
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Gemäß einer alternativen Ausgestaltung der Erfindung sind die Einführungsteile der Ankerausnehmungen in einer radialen Wandung und die Halteteile der Ankerausnehmungen in einer axialen Wandung vorzugsweise des Fußteils angeordnet. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass die Zuganker von der Seite eingeführt und zum Beispiel durch Verschwenken formschlüssig festgelegt werden können. Hierdurch ergibt sich eine sehr einfache und zugleich zuverlässige Montage. Dabei können die Halteteile der Ankerausnehmungen alternativ auch in einer entsprechenden Ausnehmung oder Aussparung in der radialen Wandung vorgesehen sein, typischerweise in deren Umfangsseite.
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Vorteilhaft sind sowohl das Kopfteil als auch das Fußteil als metallisches Gussteil ausgebildet, wobei das Fußteil zum Aufstellen der Pumpe auf einem Fundament, typischerweise auf dem Boden, ausgebildet ist und das Kopfteil zur Aufnahme eines die Pumpe antreibenden elektrischen Motors ausgebildet ist. Diese Bauteile können dann für eine ganze Pumpenreihe Verwendung finden, wobei lediglich die Zuganker und die dazwischen eingegliederten Pumpenstufen bzw. das umgebende den Rückführkanal bildende Rohr entsprechend der Anzahl der Pumpenstufe angepasst sein müssen. Die Pumpe ist dabei vorteilhaft als Inline-Pumpe ausgestaltet und weist einen Sauganschluss und einen Druckanschluss im Fußteil auf, wobei die Pumpenstufen durch einen Ringkanal umgeben sind, durch welche die letzte Pumpenstufe mit dem Druckanschluss im Fußteil verbunden ist und an dessen äußerer Kanalwandung entweder vorzugsweise anliegend oder mit geringem Abstand die Zuganker angeordnet sind. Dabei kann das Fußteil mit seinem Saug- und Druckanschluss als Gussteil ausgebildet sein, es kann jedoch auch zum Beispiel nur eine das eigentliche Fußteil bildende Platte aus Guss und der Rest des Fußteils aus Blech aufgebaut sein.
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Besonders günstig ist es, wenn die Zuganker bis auf den mit Gewinde versehenen Endteil aus Blech ausgebildet sind, also der Blechteil des Zugankers sich vom Fußteil bis zum Kopfteil oder bis unmittelbar davor erstreckt. Hierdurch ist zum einen eine kostengünstige Fertigung und zum anderen eine optisch und technisch zu bevorzugende Konstruktion realisierbar, bei welcher die Zuganker an dem im Übrigen dort zylindrischen Pumpenkörper anliegen. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Zuganker einstückig und insbesondere auch eigenstabil ausgebildet sind, da dann diese in weitgehend automatisierten Montageprozessen relativ einfach eingliederbar sind. Dies gilt natürlich auch für die an den Enden der Zuganker angeschweißten Vorsprünge, die dann mit dem jeweiligen Zuganker einstückig ausgebildet sind.
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Vorteilhaft weist das Fußteil eine topfförmige Struktur auf, wobei die Ankerausnehmungen dann vorteilhaft dort angeordnet sind, wo der Topfboden in Topfwand übergeht. Es kann dann beispielsweise der Einführungsteil der Ankerausnehmungen in der Wand und der Halteteil im Boden vorgesehen sein. Die Ankerausnehmung erstreckt sich dann in beiden Bereichen. Wenn das Fußteil flüssigkeitsführend ist und aus diesem Grund die Innenseite der Topfwand nicht mit Ankerausnehmungen versehen sein kann, kann der Topfboden radial über die Topfwand hinausragen, um entsprechend außenseitig Ankerausnehmungen anzuordnen.
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Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert. Es zeigen:
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1 in stark vereinfachter perspektivischer Darstellung ein erstes Ausführungsbeispiel einer Kreiselpumpe gemäß der Erfindung,
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2 die Kreiselpumpe nach 1 in Explosionsdarstellung,
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3 das Fußteil der Pumpe nach 1 von unten mit festgelegtem Zuganker,
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4 die Anordnung gemäß 3 schräg von oben,
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5 ein anderes Ausführungsbeispiel der Kreiselpumpe in Darstellung nach 1,
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6 die Pumpe nach 5 mit Fußteil im Teilschnitt und einem Zuganker in Einführstellung,
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7 die Pumpe gemäß 5 in Explosionsdarstellung,
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8 das Fußteil der Pumpe gemäß der Pumpe nach 5 in perspektivischer Ansicht schräg von vorne und oben,
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9 das Fußteil gemäß 8 in um 90° gedrehter Ansicht gegenüber 8,
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10 das Fußteil gemäß 8 in perspektivischer Ansicht von unten,
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11 zur Verdeutlichung des konstruktiven Aufbaus in Seitenansicht eine vergleichbar aufgebaute Kreiselpumpe im Längsschnitt mit angeschlossenem Elektromotor,
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12 in perspektivischer Darstellung schräg von oben eine alternative Ausgestaltung eines Fußteils mit einem entsprechend alternativ ausgestalteten Zugankerende,
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13 eine Ansicht der Anordnung gemäß 12 schräg von unten,
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14 eine Seitenansicht auf einen Zuganker radial von außen,
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15 eine Seitenansicht des Zugankers gemäß 14 in Umfangsrichtung,
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16 eine Seitenansicht des Zugankers gemäß 14 radial von innen,
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17 eine Ansicht auf den Zuganker gemäß 14 von oben,
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18 eine Ansicht des Zugankers gemäß 14 von unten und
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19 eine perspektivische Darstellung einer alternativen Ausgestaltung einer Kreiselpumpe mit Antriebsmotor, bei welcher die Zuganker bis zum Motorstuhl geführt sind.
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Bei der anhand von 1 darstellten Kreiselpumpe 1 handelt es sich um eine mehrstufige Kreiselpumpe der Inline-Bauart (siehe auch 11). Sie weist ein Fußteil 2 auf, welches mit seiner Unterseite zum Aufstellen auf dem Boden oder einem entsprechenden Fundament vorgesehen ist. Das Fußteil 2 weist im Wesentlichen die Form einer rechteckigen Platte auf, welche an ihren Ecken vier Befestigungsausnehmungen 3 hat, mit der das Fußteil 2 am Fundament schraubbefestigt werden kann, in dem entsprechende Kopfschrauben durch diese Ausnehmungen 3 hindurch geführt und im Fundament verankert werden. Das Fußteil 2 weist eine kreisrunde Aufnahme 4 auf, welche zur Aufnahme eines einen Sauganschluss 5 sowie einen Druckanschluss 6 aufweisendes Bauteils vorgesehen ist, welches sich daran nach oben anschließende Pumpenstufen aufnimmt, die nach oben hin durch ein Deckelteil 7 abgeschlossen sind. Zwischen dem Deckelteil 7 und dem Saug- und Druckanschluss 5, 6 aufnehmenden Bauteil ist ein zylindrischer Rohrabschnitt 8 angeordnet, welcher die Pumpenstufen mit Abstand umgibt und einen Ringkanal 32 bildet, über den die am Ende der letzten Pumpenstufe austretende Flüssigkeit zum Druckanschluss 6 geführt wird. Nach oben hin abgeschlossen wird die Pumpe durch ein Kopfteil 9, das zugleich einen Motorstuhl für einen dort anflanschbaren Elektromotor bildet.
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Das den Saug- und Druckanschluss 5, 6 aufweisende Bauteil, die sich daran anschließenden Pumpenstufen, der diese umgebende Rohrabschnitt 8 und das Deckelteil 7 sind zwischen dem Fußteil 2 und dem Kopfteil 9 form- und kraftschlüssig eingespannt, und zwar durch vier symmetrisch um die Längs- und Drehachse 10 der Pumpe angeordnete Zuganker 11. Diese Zuganker 11 sind aus Blech gefertigt und haben eine langgestreckte schmale Form, sie sind um ihre Längsachse gebogen, entsprechend der Krümmung des Rohrabschnittes 8, so dass sie wie dies aus 1 ersichtlich ist, diese nach außen hin fortsetzen. Die Zuganker 11 weisen ein unteres Ende 12 auf, das ebenfalls aus Blech gebildet ist sowie ein oberes Ende 13, welches durch eine mit Außengewinde versehenen Bolzen 14 gebildet ist, der durch Schweißen mit dem oberen Ende des aus Blech gebildeten Teils des Zugankers 11 fest verbunden ist. Zum unteren Ende 12 hin ist der Blechabschnitt 15 mit zwei Ausnehmungen 16 an seiner Längsseite versehen, die auf gleicher Höhe angeordnet sind, deren Unterseite um 90° nach innen ausgenommen ist und deren Oberseite schräg zum Außenrand des Blechabschnitts 15 zuläuft. Durch diese Ausnehmungen 16 ergben sich an jedem Ende 12 eines Zugankers 11 Vorsprünge 31, welche in die Umfangsrichtungen gerichtet sind und zur formschlüssigen Verankerung im Fußteil 2 dienen. Zum Verankern dieser unteren Enden 12 der Zuganker 11 sind im Fußteil 2, und zwar am Rand der Aufnahme 4, in der axialen Wandung 17 vier Ankerausnehmungen 18 vorgesehen, deren Kontur am besten in 4 erkennbar ist.
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Jede Ankerausnehmung 18 weist einen Einführungsteil 19 auf sowie einen Halteteil 20, die auf das untere Ende 12 eines Zugankers abgestimmt sind. So ist der Einführungsteil 19 so dimensioniert, dass er der Querschnittsfläche des Blechabschnitts 15 entspricht, das heißt das ein Zuganker 11 mit seinem unteren Ende 12 und den Vorsprüngen 31 von oben in den Einführungsteil 19 einsteckbar und hindurchführbar ist. Dieses untere Ende 12 wird so weit in den Einführungsteil 19 eingeführt, bis die Ausnehmungen 16 in Höhe der Ankerausnehmung 18 angeordnet sind, sodann wird der Zuganker 11 in der Ankerausnehmung 18 radial nach außen verschoben, so dass der vergleichsweise schmale Stegteil 21, der zwischen den Ausnehmungen 16 im Blechabschnitt 15 gebildet ist, in den Halteteil 20 der Ankerausnehmung 18 gelangt, wodurch der Zuganker 11 in Zugrichtung 22 formschlüssig durch die Vorsprünge 31 im Fußteil 2 festgelegt ist. Dabei ist der Halteteil 20 der Ankerausnehmung 18, der in der axialen Wandung 17 der Aufnahme 4 angeordnet ist, in der radialen Wandung 23 der Aufnahme 4 entsprechend der schräg nach oben auslaufenden Ausnehmungen 16 fortgesetzt, so dass der Zuganker in dieser Stellung außerhalb der eigentlichen Aufnahme 4, nämlich radial versetzt dazu angeordnet ist.
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Die Aufnahme 4, die hinsichtlich ihrer Dimensionierung zur Aufnahme des den Saug- und Druckanschluss 5, 6 aufnehmenden Bauteils vorgesehen ist, kann dieses Bauteil nach Eingliedern der Zuganker 11 nach wie vor aufnehmen, jedoch mit der Wirkung, dass durch Eingliedern des Bauteils in die Aufnahme 4 die Einführungsteile 9 der Ankerausnehmungen 18 verschlossen und somit die unteren Enden 12 der Zuganker 11 mit ihren Vorsprüngen 31 formschlüssig innerhalb des Fußteils 2 festgelegt sind.
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Sobald die Zuganker 11 formschlüssig innerhalb des Fußteils 2 festgelegt sind, können die übrigen Pumpenteile insbesondere die Pumpenstufen, der Rohrabschnitt 8 und das Deckelteil 7 eingegliedert werden, wonach von oben das Kopfteil 9 aufgesetzt wird. Dabei gelangen die oberen Enden 13, also die mit Gewinde versehenen Bolzen 14 durch Lochausnehmungen 24 in das Kopfteil 9, die fluchtend zu den im Fußteil 2 angeordneten Ankerausnehmungen 8 angeordnet sind, so dass nach Aufsetzen des Kopfteils die durch die Lochausnehmungen 24 hindurchragenden Bolzen 14 unter Zwischenschaltung von Unterlegscheiben mit Muttern 25 versehen und verspannt werden. Hierdurch erhält die gesamte Kreiselpumpe 1 eine geschlossene und stabile Struktur, wobei, wie insbesondere aus 1 ersichtlich ist, die Zuganker 11 an dem dort zylindrischen Pumpenkörper anliegen, so dass insgesamt eine schlanke Außenkontur praktisch ohne Vorsprünge in radialer Richtung entsteht.
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Bei der anhand der 5–10 dargestellten Ausführungsvariante sind in das Fußteil 2a der Sauganschluss 5 und der Druckanschluss 6 eingegliedert. Dort erstreckt sich der Rohrabschnitt 8, welcher den Ringkanal 32 nach außen begrenzt, zwischen Fußteil 2a und Kopfteil 9a. Der Aufbau im Einzelnen ergibt sich insbesondere aus 7. Bei dieser Konstruktion sind die aus Guss bestehenden Kopf- und Fußteile 9a, 2a nicht wie bei der vorbeschriebenen Ausführung mit Edelstahlblech ausgekleidet, sondern bilden Teile der Strömungskanäle. Der grundsätzliche Aufbau ist ähnlich, allerdings ist die Aufnahme 4a geschlossen ausgebildet, das heißt ohne Ausnehmung an der Innenseite. Dies ist erforderlich, um die Dichtheit gegenüber dem Rohrabschnitt 8 zu gewährleisten. Hier sind die die Aufnahme 4a umgebenden Ankerausnehmungen 18a vorgesehen, die außenseitig der Aufnahme 4a angeordnet sind und die einen radialen Einführungsteil 19a und einen axialen Halteteil 20a aufweisen. Der radiale Einführungsteil 19a einer Ankerausnehmung 18a liegt in einer radialen Wandung 23a, welche die Aufnahme 4a mit Abstand umgibt und den Druck- und den Sauganschluss 5, 6 aufnimmt. Diese radiale Wandung 23a geht an ihrem oberen Ende absatzförmig in eine axiale Wandung 17a über, die jedoch nicht Teil der Aufnahme 4a ist, sondern einen äußeren Absatz bildet.
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Die Zuganker 11 selbst sind genauso wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsform ausgebildet. Sie werden hier jedoch, wie insbesondere in 6 zu sehen ist, schräg von außen und oben durch den Einführungsteil 19a, also den Ankerausnehmungsteil in der radialen Wandung 23a eingesteckt, bis die Ausnehmungen 16 bzw. der Steg 21 der Zuganker 11 in Höhe der Halteteile 20a der Ankerausnehmungen 18a angeordnet sind. Dann wird der Zuganker 11 schräg nach oben geschwenkt, bis dieser parallel zum Rohrabschnitt 8 mit Abstand anliegt und der mit Gewinde versehene Bolzen 14 in die seitlich offene Lochausnehmung 24a eingreift, gegenüber deren oberen Ende er wie bei der vorhergehenden Ausführungsform unter Eingliederung einer Unterlegscheibe mit einer Mutter 25 verschraubt und damit festgelegt wird. Mit dem Einschwenken des Zugankers 11, etwa um eine tangential zum oberen Rand des Fußteils 2a verlaufende Achse, gelangt der schmale Blechabschnitt 21 zwischen den Ausnehmungen 16 in den Bereich des Halteteils 20a der Ankerausnehmung 18a in der axialen Wandung 17a, wodurch die demgegenüber vorspringenden Teile 31 des Blechabschnitts 15 eine formschlüssige Verbindung in Zugrichtung 22 und in Gegenrichtung eingehen. Gehalten wird der Zuganker 11 in dieser Stellung durch den mittels der Mutter 25 festgelegten Gewindebolzen 14, mit der das obere Ende 14 des Zugankers 11 am Kopfteil 9a befestigt ist.
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Der Halteteil 20a einer Ankerausnehmung 18a ist bei dem vorbeschriebenen Ausführungsbeispiel in der axialen Wandung 17a vorgesehen, es kann jedoch auch dieser Teil der Ankerausnehmung 18a in der radialen Wandung 23a vorgesehen sein, wenn diese entsprechend dimensioniert und eine auf das untere Ende 12 des Zugankers 11 abgestimmte, das heißt in der Form korrespondierende Ausnehmung oder Aussparung aufweist.
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Der wesentliche Vorteil bei der vorbeschriebenen Anordnung besteht darin, dass die Pumpe quasi vollständig vom Fußteil 2a ausgehend bis zum Kopfteil 9a aufgebaut werden kann, wonach abschließend die Zuganker 11 in die Ankerausnehmungen 18a eingeführt und durch Verschwenken dort formschlüssig gesichert werden. Die entsprechende Zugspannung zwischen Fußteil 2a und Kopfteil 9a wird dann durch Anziehen der Mutter 25 mit dem vorgesehenen Drehmoment aufgebracht. Diese Bauart ist daher besonders vorteilhaft für eine zumindest teilautomatisierte Montage geeignet.
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Anhand von 11 ist der grundsätzliche Aufbau einer solchen Kreiselpumpe mit Antrieb dargestellt, der, wie die Bruchlinie in horizontaler Richtung verdeutlicht, für mehrstufige Kreiselpumpen mit quasi beliebiger Pumpenstufenzahl steht. Zum Antrieb der Kreiselpumpe ist auf dem Kopfteil 9a, welches am oberen Ende als Motorstuhl ausgebildet ist, ein Antriebsmotor 26 in Form eines Elektromotors angebracht, dessen Welle 27 mit einer Welle 28 der Kreiselpumpe 1 drehfest durch eine Kupplung verbunden ist. Auf der Antriebswelle 28 der Kreiselpumpe sind entsprechend der Stufenzahl Kreiselräder 29 drehfest angeordnet, die zusammen mit gehäusefesten Leitapparaten 30 die Pumpenstufen bilden.
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Die Förderflüssigkeit wird über den (in 11 nicht sichtbaren) Sauganschluss 5 zum Saugmund der untersten Pumpenstufe geführt und gelangt von dort von Pumpenstufe zu Pumpenstufe unter Druckerhöhung nach oben, wo sie innerhalb des Kopfteils 9a austritt und über einen Ringkanal 32 wieder nach unten zum Fußteil und dort zum Druckanschluss 6 geleitet wird.
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Anhand der 12 bis 18 ist eine alternative Ausbildung der Zuganker 11b dargestellt, die sich von den vorbeschriebenen Zugankern 11 dadurch unterscheiden, dass der Blechabschnitt 15b einen über die gesamte Länge konstanten Querschnitt aufweist, also nicht durch seitliche Ausnehmungen geschwächt ist. Am oberen Ende ist in gleicher Weise wie bei der vorbeschriebenen Ausführungsform ein Gewindebolzen 14 angeschweißt. Der Vorsprung 31b am unteren Ende ist jedoch durch einen Blechabschnitt 33 gebildet, welcher einen im wesentlichen U-förmigen Querschnitt aufweist, im Stegbereich der Krümmung des Blechabschnitts 15b angepasst ist und dessen U-Schenkel 34 das Ende des Blechabschnitts 15b seitlich umgeben, sodass sich ein teilumlaufender Vorsprung 31b ergibt, der im Stegbereich des U-förmigen Blechabschnittes 33 an der radialen Außenseite des Blechabschnitts 15b sowie in den Umfangsrichtungen durch die Schenkel 34 gebildet ist. Der Blechabschnitt 33 weist zwei langlochförmige Ausnehmungen 35 auf, die sich in Längsrichtung des Zugankers 11b erstrecken und parallel zueinander angeordnet sind (siehe 14). Diese Ausnehmungen 35 dienen zur Anbringung eine Schweißnaht zwischen dem Blechabschnitt 33 und dem Blechabschnitt 15b und gewährleisten eine gleichmäßige Krafteinleitung von dem Blechabschnitt 33 auf den Blechabschnitt 15b. Wie aus 16 ersichtlich ist, ist der Blechabschnitt 15b nicht ganz bis zum unteren Ende des Blechabschnitts 33 geführt, wodurch die wirksame Länge des Zugankers 11b erst mit Anschweißen des Blechabschnitts 33 festgelegt wird.
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Zur formschlüssigen Verankerung der unteren Enden der Zuganker 11b ist das Fußteil 2b vorgesehen, welches in seinem grundsätzlichen Aufbau dem Fußteil 2 der ersten Ausführungsform entspricht, jedoch hinsichtlich der Ankerausnehmungen 18b an die unteren Enden der Zuganker 11b, insbesondere im Hinblick auf die Vorsprünge 31b angepasst ist. Die Ankerausnehmungen 18b sind so ausgeführt, dass die axiale Wandung 17 Ankerausnehmungen 18b aufweist, die so ausgestaltet sind, dass das untere Ende des Blechabschnitts 15b mit dem daran angeschweißten Blechabschnitt 33 durch einen Einführungsteil 19b hindurchführbar und dann radial nach außen verschiebbar ist, der Art, dass der Blechabschnitt 15b den Halteteil 20b der Ankerausnehmung 18b durchsetzt, jedoch der Blechabschnitt 33, welcher den Vorsprung 31b bildet, formschlüssig gehalten ist, und zwar durch die untere Stirnseite der radialen Wandung 23b, an welcher der Blechabschnitt 15b anliegt. Dabei ist es auch bei dieser Ausführung so, dass das dann mit dem Rohrabschnitt 8 eingegliederte Bauteil, welches Druckanschluss 6 und Sauganschluss 5 aufweist, die Enden der Zuganker 11b formschlüssig in dieser Stellung hält, in welcher die Vorsprünge 31b die Zuganker 11b in Zugrichtung am Fußteil 2b formschlüssig festliegen.
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Diese Ausführungsform hat hinsichtlich der Zuganker 11b gegenüber der vorbeschriebenen den Vorteil, dass sie vom Querschnitt, d. h. hinsichtlich ihrer Breite und Dicke ausschließlich im Hinblick auf die zu erwartenden Zugkräfte dimensioniert werden können, wohingegen die Vorsprünge 31b durch die gesonderten Blechabschnitte 33 gebildet werden, die jeweils durch Schweißen mit dem Blechabschnitt 15b verbunden werden.
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Anhand von 19 ist eine Konstruktionsvariante dargestellt, bei welcher das Kopfteil 9b, welches gleichzeitig den Motorstuhl bildet, so ausgebildet ist, dass motorstuhlseitig ein äußerer Flansch 36 gebildet ist, welcher so dimensioniert ist, dass die Zuganker 11b nach oben bis in diesen hindurchgeführt werden können, wo sie mit ihren Gewindebolzen 14 mittels Muttern festgelegt sind, derart, dass die Pumpenstufen mit dem Rohrabschnitt 8 und dem Saug- und Druckanschluss 5, 6 aufnehmenden Bauteil zwischen Kopfteil 9b und Fußteil 2b verspannt sind. Um den Blechabschnitten 15b der Zuganker 11b, im Bereich des Kopfteils 9b eine ausreichende Stabilität, vergleichbar mit der Anlage am Rohrabschnitt 8 zu geben, sind dort Stützen 37 vorgesehen, die sich zwischen dem unmittelbar an den Rohrabschnitt 8 anschließenden Teil des Kopfteils 9b und dem Flansch 36 erstrecken und an denen die Zuganker 11b in diesem Bereich anliegen und radial nach innen abgestützt sind.
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Es versteht sich, dass diese Ausführungsvariante nach 19 nicht auf die dargestellten Zuganker 11b in Verbindung mit dem Fußteil 2b beschränkt ist, sondern dass hier alternativ auch die vorbeschriebenen Zuganker und Fußteilkonstruktionen zum Einsatz kommen können.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kreiselpumpe
- 2, 2a, 2b
- das Fußteil
- 3
- Befestigungsausnehmungen
- 4, 4a
- Aufnahme
- 5
- Sauganschluss
- 6
- Druckanschluss
- 7
- das Deckelteil
- 8
- Rohrabschnitt
- 9, 9a, 9b
- das Kopfteil
- 10
- Drehachse, Längsmittelachse
- 11, 11b
- Zuganker
- 12
- unteres Ende von 11
- 13
- oberes Ende von 11
- 14
- Gewindebolzen
- 15, 15b
- Blechabschnitt
- 16
- Ausnehmungen
- 17, 17a, 17b
- axiale Wandung von 4
- 18, 18a, 18b
- Ankerausnehmung
- 19, 19a, 19b
- der Einführungsteil von 18
- 20, 20a, 20b
- der Halteteil von 18
- 21
- Stegteil von 11
- 22
- Zugrichtung
- 23, 23a, 23b
- radiale Wandung von 4
- 24, 24a
- Lochausnehmungen
- 25
- Mutter
- 26
- Elektromotor
- 27
- Motorwelle
- 28
- Pumpenwelle
- 29
- Kreiselräder
- 30
- Leitapparate
- 31, 31b
- Vorsprünge
- 32
- Ringkanal
- 33
- Blechabschnitt
- 34
- Schenkel
- 35
- Ausnehmungen
- 36
- Flansch
- 37
- Stützen
