DE2334959A1

DE2334959A1 - Fluessigkeitspumpe mit kunststoffgehaeuse

Info

Publication number: DE2334959A1
Application number: DE19732334959
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl Ing Brazel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-07-10
Filing date: 1973-07-10
Publication date: 1975-01-30
Also published as: DE2334959B2

Description

DR.-IN3. DIPL.-INQ. M. SO. OtM-I¹HVS. DR. Ö1PL.-FHV·.

HÖGER - STELLRECHT - Gi?IESSk?ACH - HAECKER

PATENTANWÄLTE IN STUTTGART *\ ⁰I O A Q C Q

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6. Juli 1973

Rudolf Brazel

7070 Schwäbisch Gmünd

Eichenweg 14/1

Flüssigkeitspurape mit Kunststoffgehäuse

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitspumpe mit Kunststoffgehäuse und einer Gleitringdichtung für den in ein Kunststoff bauteil des Gehäuses ragenden Wellenstummel eines Elektromotors, bei der ein mit dem Wellenstumrael umlaufender Gleitring auf einem ortsfest mit dem Kunststoffbauteil verbundenen Gleitring gleitet.

Flüssigkeitspumpen mit Kunststoffgehäuse werden z. B. zur Förderung von Wasser in Schwimmbädern eingesetzt. Es ist hier besonders wichtig, eine einwandfreie elektrische Isolierung des Elektromotors von dem zu fördernden Wasser zu erreichen.

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Der Elektromotor und der aus Metall bestehende Wellenstummel des Elektromotors, auf dem ein die Flüssigkeit

förderndes, aus elektrisch isolierendem Kunststoff bePumpen
stehendes 'laufrad angeordnet ist, müssen dazu gegenüber dem mit Flüssigkeit erfüllten Bereich vollständig abgedichtet v/erden. Dies ist dort, wo unbewegte Teile aneinander stoßen, durch einfache Dichtungen, z. B. O-Ringdichtungen möglich. Um den sich drehenden Wellenstummel des Elektromotors gegen das feststehende Gehäuse abzudichten, ist dagegen eine Gleitringdichtung nötig. Diese besteht aus einem Gleitring, der auf dem in die Flüssigkeit eintauchenden und den Wellenstummel umschließenden Laufrad dichtend angeordnet ist und sich mit diesem dreht, und einem zweiten Gleitring, der als feststehender Ring dichtend mit dem Gehäuse verbunden ist. Der rotierende Gleitring wird durch eine Feder gegen den feststehenden Gleitring gedrückt und dichtet so den flüssigkeitshaltigen Bereich des Pumpengehäuses gegen den flüssigkeitsfreien Bereich ab, in dem sich der Elektromotor mit seinem Wellenstummel befindet.

Insbesondere bei trocken laufender Pumpe_# bei der die Kühlung der Gleitringdichtung durch die umgebende Flüssigkeit wegfällt, ergibt sich dabei die Schwierigkeit, daß die beiden Gleitringe durch die hohe Relativgeschwindigkeit, die sie gegen einander haben, und die damit verbundene Reibung heiß v/erden. Dies ist besonders bei dem ortsfesten Gleitring der Fall. Der rotierende Ring erfährt infolge seiner Drehbewegung eine Luftkühlung, der feststehende Gleitring dagegen gibt seine Wärme fast ausschließlich an das umgebende Gehäuse ab. Dabei kann die ungekühlte Gleitringdichtung in

wenigen Minuten eine so hohe Temperatur annelmien, daß der aus Kunststoff bestehende Pumpenkörper verformt wird

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oder partiell schmilzt. Dadurch wird die Dichtung und damit die elektrische Isolierung des flüssigkeitshaltigen Bereiches gegenüber dem Elektromotor beeinträchtigt.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine sichere elektrische Isolierung des flüssigkeits~haltigen Bereiches des Pumpengehäuses gegenüber dem flüssigkeitsfreien, einen Elektromotor enthaltenden Bereich einer Flüssigkeitspumpe mit Kunststoffgehäuse zu erreichen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zur Vermeidung einer überhitzung des ortsfesten Gleitringes und des Kunststoffbauteiles zwischen dem ortsfesten Gleitring und dem Kunststoffbauteil eine Wärmeleitschicht angeordnet ist, deraiFlächenausdehnung größer als die Gleitfläche zwischen umlaufendem und ortsfestem Gleitring ist.

Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen der Erfindung dient im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe mit eingespritztem Wärmeleitblech;

Fig. 2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe längs der Pfeile 2 in Fig. I₁

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Fig. 3 Querschnitt durch das Gehäuse einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe mit festgeschraubtem Wärmeleitblech;

Fig. 4 Querschnitt durch das Gehäuse einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe mit Kunststoff ringscheibe und Spritzring;

Fig. 5 Querschnitt durch das Gehäuse einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe mit eingepresstem Wärmeleitblech und

Fig. 6 Querschnitt durch das Gehäuse einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe mit galvanisch aufgebrachter Wärmeleitfläche.

Eine erfindungsgeinäße Flüssigkeitspumpe (Fig. 1) besteht aus einem Elektromotor 1 mit einem Wellenstummel 2 und einem Kunststoffgehäuse 3, dessen flüssigkeitshaltiger Bereich durch Dichtungen 4, 5 nach außen hin abgedichtet ist. Der flüssigkeitshaltige Bereich des Gehäuses 3 wird auf seiner dem Elektromotor1 zugewandten Seite durch ein ebenfalls aus Kunststoff bestehendes Bauteil 6 abgeschlossen. Durch eine öffnung 7 in der Mitte des Bauteiles 6 ragt der Wollenstummel 2 des Elektromotors 1 in den flüssigkeitshaltigen Bereich des Gehäuses 3. Auf dem Wellenstummel 2 ist ein aus elektrisch isolierendem Kunststoff bestehendes Laufrad 8 mittels einer Schraube 9 festgehalten. Die Stirnseite des Laufrades 8 ist durch eine ebenfalls aus elektrisch nicht leitendem Material bestehende Verschlußschraube 11 unter Ver-

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wendung eines Dichtungsringes 12 flüssigkeitsdicht verschlossen. Das Laufrad 8 saugt Flüssigkeit aus dem Saugrohr 14 und gibt sie unter Druck in einen mit dem Druckrohr 15 verbundenen Hohlraum 16 wieder ab.

Zur Abdichtung des flüssigkeitshaltigen Bereiches gegenüber dem flüGsigkeitsfreien Bereich und damit zur elektrischen Isolierung der Flüssigkeit gegenüber dem Elektromotor ist der Wellenstummel 2 elektrisch isolierend und dichtend durch die Öffnung 7 des Teiles 6 geführt. Dazu ist das Laufrad 8 mit einem ebenfalls aus elektrisch isolierendem Kunststoff bestehenden Hals 13 versehen, der den Wellenstummel 2 dicht umschließt.

Die Abdichtung zwischen dem Hals 13 und dem Teil 6 erfolgt mit Hilfe einer Gleitringdichtung 18. Sie besteht aus zwei Gleitringen 19 und 21. Der erste Gleitring 19 ist ortsfest in der Öffnung 7 des Teiles 6 angeordnet. Die Abdichtung des Gleitringes 19 gegenüber dem Teil 6 erfolgt durch eine O-Ringdichtung 22. Der Gleitring 19 besteht vorzugsweise aus Keramik oder einer Metallegierung. Der zweite Gleitring 21 ist auf dem Hals 13 in axialer Richtung verschieblich ange-

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ordnct und gegen diesem Hals durch eine O-Ringdichtung 23 abgedichtet. Der Gleitring 21 besteht bevorzugt aus Kunstkohle oder aus mit Gleitmitteln z. B. (Graphit) versetztem, duroplastischem Kunststoff. Der Gleitring 21 v/ird von einer den Hals 13 /umgebenden Druckfeder 24 gegen den Gleitring gepreßt. Die Feder 24 ruht dazu auf einer Seite auf dem Laufrad 8, während die andere Seite dem Gleitring 21 zugewandt ist. Der Gleitring 21 dreht sich mit dem Laufrad 8,

der Feder 24 und dem Wellenstummel 2 mit,

während der Gleitring 19 fest sitzt. Die ebene Berührungfläche der beiden Gleitringe 19 und 21, die durch den Druck der Feder 24 gegeneinander gepreßt werden, bildet somit eine flüssigkeitsdichte Abdichtung zwischen dem rotierenden Teil der Flüssigkeitspumpe und dem Kunststoffbauteil 6.

Zur Vermeidung einer übermäßigen Erwärmung des ortsfesten Gleitringes 19 und des Kunststoffbauteiles 6, die bei einer hohen Relativgeschwindigkeit der beiden Gleitringe und durch den Druck der Feder 24 auftreten kann, ist erfindungsgemäß zwischen dem ortsfesten Gleitring 19 und dem Kunststoffbauteil 6 eine Wärmeleitschicht 25 angeordnet. Diese Wärmeleitschicht 25 hat eine Oberfläche, die größer ist als die Gleitfläche zwischen dem ortsfesten Gleitring 19 und dem umlaufenden Gleitring 21.

Durch die große Oberfläche der Wärmeleitschicht 25 wird die durch Reibung zwischen den Gleitringen 19 und 21 entstehende Wärme teils durch Wärmeleitung, teils durch Wärmeabstrahlung abgeführt. Dadurch wird die Temperatur des ortsfesten Gleitringes 19 so niedrig gehalten, daß keine Verformungen oder

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Beschädigungen des Kunststoffbauteiles 6 erfolgen können, über die Gleitfläche zwischen den beiden Gleitringen wird dabei auch der umlaufende Gleitring 21 mit--gekühlt. Der Gleitring 21 erfährt durch die unter Umständen sehr schnelle Drehung außerdem - wie oben erwähnt - eine zusätzliche Luftkühlung. Daher genügt die Anordnung einer Wärmeleitschicht 25 in unmittelbarer Nähe des ortsfesten Gleitringes 19. zur ausreichenden Kühlung der gesamten Gleitringdichtung 18.

Die Erwärmung der Gleitringdichtung 18 hängt vom Umfang und der Relativgeschwindigkeit der Gleitringe 19, 21 ab.

Die Ausbildung der Wärmeleitschicht

25 kann entsprechend der verschiedenen Wärmeentwicklung daher auch sehr verschieden sein. In den Fig. 1,3/5 und 6 sind verschiedene Ausführungsformen von erfindungsgemäßen Wärmeleitschichten 25 dagestellt. Bei kleinen Pumpen kann die Wärmeleitschicht 25 aus einer galvanisch oder durch Aufdampfen auf das Kunststoffteil 6 aufgebrachten Metallschicht bestehen. Fig. zeigt eine solche dünne, auf der Oberfläche des Abdeckteiles 6 angeordnete Wärmeleitschicht 25. Ebenfalls für kleinere Pumpen mit nicht zu großer Wärmeentwicklung geeignet ist die in Fig. 1 dargestellte Wärmeleitschicht 25. Es handelt sich dabei um ein Wärmeleitblech, vorzugsweise aus korrosionsbeständigen Metall, daß in den Kunststoffbauteil 6 mit eingespritzt ist. Das Blech kann ein Metallpreß- oder Ziehteil sein,

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Bei größeren Pumpen ist die Wärmeentwicklung so groß, daß größere Wärmeableitbleche vorgesehen sind. In Fig. 3 ist eine Wärmeleitschicht 25 dargestellt, die aus einem auf dem aus Kunststoff bestehenden Teil 6 angeordneten Wärmeableitblech besteht und mittels mechanischen Befestigungselementcn 28 am Teil 6 befestigt ist.Als Befestigungselemente 28 können Schrauben,Nieten, Kerbnägel oder dgl. dienen. Die Abdichtung zwischen dem Wärmeableitblech und dem Teil 6 und damit dem gesamten Pumpengehäuse erfolgt durch eine O-Ringdichtung 26. Eine andere Befestigungsart eines Wärmeableitbleches ist in Fig. 5 dargestellt. Das Wärmeableitblech ist hier lediglich in das zum Pumpengehäuse gehörende Bauteil 6 eingepreßt und darin im Preßsitz gehalten. Die Abdichtung erfolgt durch eine O-Ringdichtung 27.

Bei großen Pumpen mit zu erwartender starker Erwärmung der Gleitringdichtung 18 kann zusätzlich ein Teil der Kühlluft des Elektromotors 1 gegen die Wärmeleitschicht 25 geblasen werden und so dessen Kühlung verbessern. Der Elektromotor ist (Fig. 1) mit einem auf der Welle des Elektromotors angeordneten Flügelrad 31 versehen, mit dem Kühlluft von außen angesaugt und zur Kühlung des Elektromotors 1 an diesem vorbei geführt wird. Ein Teil dieser Kühlluft kann durch einen Kanal 32 in den flüssigkeitsfreien Bereich des Kunststoffgehäuses 3 gegen die Wärmeleitschicht 25 geblasen v/erden. Die erwärmte Luft tritt durch Auslaßöffnungen 33 und 34 wieder aus dem Gehäuse 3 aus.

Eine besonders starke Erwärmung der Gleitringdichtung 18 tritt beim Trockenlauf der Flüssigkeitspumpe ein, also dann, wenn sich im Saugrohr 14 keine Flüssigkeit sondern Luft befindet.

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Dann fällt die Kühlung der Gleitringdichtung durch die umgebende Flüssigkeit weg. In diesem Falle läuft der Elektromotor 1 nahezu im Leerlauf, seine Erwärmung ist daher denkbar gering. Die zur Kühlung der Wärmeleitschicht 25 durch den Kanal 32 geführte Kühlluft wird daher vom Elektromotor selbst nicht stark erwärmt. Dadurch ist die Kühlung der Wärmeleitschicht 25 durch die Kühlluft des Elektromotors gerade in der Situation besonders wirksam, in der die Erwärmung der Gleitringdichtung 18 besonders groß ist.

Durch die Anordnung einer Wärmeleitschicht 25 zwischen dem ortsfesten Gleitring 19 und dem Kunststoffbauteil 6 und durch eine eventuell erfolgende Zusatzkühlung durch die gegen die Wärmeleitschicht 25 geblasene Kühlluft des Elektromotors 1 ist dafür gesorgt, daß die Umgebung des Gleitringes 19 nicht zu stark erwärmt wird, und daß insbesondere die Gleitringdichtung 18 ihre dichtende Funktion zuverlässig ausüben kann. Auf diese Weise ist eine einwandfreie Abdichtung des flüssigkeitshaltigen Bereiches des Kunststoffgehäuses 3 und des flüssigkeitsfreien Bereiches, in dem der Elektromotors angeordnet ist und damit eine einwandfreie elektrische Isolierung zv/ischen der Flüssigkeit und den stromführenden Teilen des Elektromotors möglich.

Sollte die Gleitringdichtung 18 einmal trotzdem nicht einwandfrei arbeiten, so könnte die Flüssigkeit entlang des Laufradhalses 13 auf den Wellenstummel 2 und damit in Verbindung mit stromführenden Teilen des Elektromotors 1 gelangen. Um eine zuverlässige elektrische Isolierung auch im Falle einer undichten Gleitringdichtung 18 zu erreichen,ist in einer weiteren Ausführungsform (Fig. 4) der Laufradhals 13 zwischen der

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Gleitringdichtung 18 und der öffnung 7 im Teil 6 mit einem Spritzring 35 versehen. Dieser Spritzring 35 dreht sich mit dem Laufrad 8 und schleudert daher an seinem Umfang an ihm haftende Flüssigkeit ab,die bei undichter Gleitringdichtung 18 längs des Halses 13 auf den Spritzring

gelangt ist und ohne den Spritzring 35 über den Wellenstummel

2 weiter in Berührung mit metallischen Teilen des stromführenden Elektromotors fließen könnte.

Die abgeschleuderten Flüssigkeitstropfen werden in einem ringförmigen Hohlraum 36 aufgefangen, der von dem Teil 6 und der als Wärmeableitblech ausgebildeten Wärmeleitschicht 25 gebildet wird. Das Teil 6 ist auf seiner dem Wellenstummel 2 zugewandten Seite als Kragen 37 ausgebildet, und zwar so, daß die von dem Kragen 37 umschlossene Öffnung 7 einen wesentlich größeren Durchmesser als der Wellenstummel 2 hat. Der Kragen 37 des Teiles 6 trägt eine Ringscheibe 38 aus Kunststoff, die frei in den Raum zwischen dem Teil 6 und dem Elektromotor 1 ragt und den Hals 13. im Abstand umgibt. Sobald der Hohlraum mit vom Spritzring 35 abgeschleuderter Flüssigkeit gefüllt ist, fließt diese durch die Öffnung 7 über den Kragen 37 und die Ringscheibe 38 nach außen und tropft von der letzteren ab. Durch Auslaßöffnungen 39 und 41 kann die E'lüssigkeit das Gehäuse

3 verlassen.

Die durch die Gleitringdichtung 18 dringende Flüssigkeit wird auf diesem Wege davon abgehalten. Die durch die Gleitring-

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dichtung 18 dringende Flüssigkeit wird auf diesem Wege davon abgehalten, die Aussenwand 43 des Teiles 6 zu benetzen und hierdurch eine elektrisch leitende-Wasserschicht zwischen der Flüssigkeit auf dem Boden des Hohlraumes 36 und der Stirnwand 42 des Ekektromotors 1 auszubilden. Auf diese Weise ist auch bei leckender Gleitringdichtung 18 eine einwandfreie elektrische Isolierung zwischen dem flüssigkeitshaltigen Bereich des zur Pumpe gehörenden Kunststoffgehäuses 3 und den Metallteilen des stromführenden Elektomotors 1 gewährleistet.

Durch die genannten konstruktiven Merkmale einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe ist es möglich, eine verbesserte und zuverlässige Abdichtung des flüssigkeitshaltigen Bereiches und dos flüssigkeitsfreien Bereichs des Kunststoffgehäuses 3 und damit eine verbesserte elektrische Isolierung zwischen der Flüssigkeit und den stromführenden Teilen des Elektromotors zu erreichen.

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Claims

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1.)Flüssigkeitspumpe mit Kunststoffgehäuse und einer Gleitringdichtung für den in ein Kunststoffbauteil des Gehäuses ragenden Wellenstunimel eines Elektromotores, bei der ein mit.dem Wellenstummel umlaufender Gleitring auf einem ortsfest mit dem Kunststoffbauteil verbundenen Gleitring gleitet, dadurch gekennzeichnet, daß zur Vermeidung einer überhitzung des ortsfesten Gleitringes (19) und des Kunststoffbauteiles (6) zwischen dem ortsfesten Gleitring (19) und dem Kunststoff bauteil (6) eine Wärmeleltschicht (25) angeordnet ist, deren Flächenausdehnung größer als die Gleitfläche zwischen umlaufendem (21) und ortsfestem (19) Gleitring ist.

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitschicht (25) eine galvanisch oder durch Aufdampfen auf das Kunststoffbauteil (6) aufgebrachte Metallschicht ist.

3. Pumpe nach Anspruch.1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitschicht (25) ein Blech, vorzugsweise aus korrosionsbeständigem Metall ist.

4. Pumpe nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech mit dem Kunststoffbauteil (6) durch Schrauben, Nieten, Kerbnägel (28) oder dgl. verbunden ist.

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5. Pumpe nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmeleitschicht (25) ein in das Kunststoffbauteil (6) mit eingespritztes Blech ist.

6. Pumpe nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech im Preßsitz am Kunststoffbauteil (6) gehalten ist,

7. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, .daß zwischen der Wärmeleitschicht (25) und dem Kunststoffbauteil (6) wenigstens eine Dichtung (26, 27) angeordnet ist.

8. Pumpe nach einem der voranstellenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der zur Kühlung des Elektromotors (1) vorgesehe - Kühlluft zur zusätzlichen Kühlung der Wärmeleitschicht (25) gegen diese lenkbar ist.

9. Pumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche mit einem aus.elektrisch isolierendem Kunststoff gefertigten, den Wellenstummel hülsenförmig umschließenden Hals des Pumpenlaufrades dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Hals (13) hinter dem ortsfesten Gleitring (19) ein Spritzring (35) angeordnet ist und das Kunststoffbauteil (6) eine den Hals (13) im Abstand umgebende, frei in den Raum zwischen diesem Bauteil (6) und dem Elektromotor (1) ragende Ringscheibe (38) aus Kunststoff trägt, welche den Leckfluß zum Elektromotor (1) unterbricht.

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10. Pumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabe des aus elektrisch isolierendem Kunststoff bestehenden Pumpenlaufrades (8) stirnseitig durch eine ebenfalls aus elektrisch isolierendem Kunststoff bestehende Verschlußschraube (11) wasserdicht verschlossen ist.

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