DE2334959B2

DE2334959B2 - Flüssigkeitspumpe mit Gehäuse

Info

Publication number: DE2334959B2
Application number: DE19732334959
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. 7070 Schwaebisch Gmuend Brazel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-07-10
Filing date: 1973-07-10
Publication date: 1975-06-05
Also published as: DE2334959A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Flüssigkeitspumpe mit Gehäuse und einer Gleitringdichtung für den in einen Teil des Gehäuses ragenden Wellenstummel eines Elektromotors, bei der ein mit dem Wellenstummel umlaufender und axial verschieblich auf diesem angeordneter Gieitring unter dem Druck einer den Wellenstummel umgebenden Schraubenfeder gleitend gegen einen ortsfesten Gleitring gepreßt ist, welcher von einer Ringdichtung umgeben ist.

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Flüssigkeitspumpen mit Kunststoffgehäuse werden ζ 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.

Der Elektromotor und der aus Metall bestehende Wellenstummel des Elektromotors, auf dem ein die Flüssigkeit förderndes, aus elektrisch isolierendem Kunststoff bestehendes Pumpenlaufrad angeordnet ist, müssen dazu gegenüber dem mit Flüssigkeit erfüllten Bereich vollständig abgedichtet werden. Dies ist dort, wo unbewegte Teile aneinanderstoßen, 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 Gieitring 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 gegeneinander haben, und die damit verbundene Reibung heiß werden. 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 annehmen, daß der aus Kunststoff bestehende Pumpenkörper verformt wird oder partiell schmilzt. Dadurch wird die Dichtung und damit die elektrische Isolierung des flüssigkeitshaltigen Bereiches gegenüber derr Elektromotor beeinträchtigt.

Bei einer bekannten Flüssigkeitspumpe dieser An (DT-Gbm 72 43 153) ist vorgesehen, zwischen der Dichtungselementen der Gleitringdichtung und deir Pumpengehäuse ein elastisches Metallgeflecht zui Wärmeableitung anzuordnen. Das Metallgeflecht isi dabei direkt mit dem feststehenden Gleitring verbun den und lehnt sich mit seinem Rand an das Gehäuse an wobei zwischen dem Gehäuse und dem Metallgeflech keine Dichtung vorgesehen ist. Durch das Geflecht sol die Temperatur des ortsfesten Gleitringes gesenkt wer den, um den Forderungen des Explosionsschutzes zi genügen. Die Temperatur des Gleitringes wird durcr diese Maßnahme nur in beschränktem Umfange abge senkt. Da der ortsfeste Gleitring über eine Dichtunj unmittelbar mit dem benachbarten Gehäuse in Verbin dung steht, kann eine beträchtliche Wärmeübertraguni vom ortsfesten Gleitring auf das Gehäuse nicht verhin dert werden, die zu lokalen Überhitzungen de: Gehäuseteils und zur Verformung des Kunststoff gehäuses führen kann.

Es ist Aufgabe der Erfindung, die Nachteile bekann ter Pumpen zu vermeiden und eine Flüssigkeitspumpi der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der da Kunststoffgehäuse der Pumpe gegen Erwärmung un< insbesondere gegen lokale Überhitzung wirkungsvol

geschützt ist

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem in an sich bekannter Weise aus Kunststoff bestehendem Pumpengehäuse zur Vermeidung einer lokalen Überhitzung des Kunststoffes in der Nähe des ortsfesten Gleitringes zwischen der diesen umgebenden Ringdichtung und einem benachbarten Kunststoffbauteil des Gehäuses eine gegen dieses abgedichtete Wärmeleitschicht angeordnet ist, ^egen die der ortsfeste Gleitring durch die Ringdichtung abgedichtet ist, und daß die Flächenausdehnung der Wärmeleitschicht größer ist als die Gleitfläche zwischen umlaufendem und ortsfestem Gleitring.

Dadurch wird sowohl eine Erniedrigung der Temperatur des Gleitringes erreicht als auch eine Abschirmung des Gehäuses gegenüber der Wärmeübertragung vom ortsfesten Gleitring. Ferner wird die Wärme auf der Oberfläche des Gehäuses gleichmäßig verteilt, so daß lokale Überhitzungen ausgeschlossen sind. Die Wärmeleitschicht kann auch der Stabilisierung des Gehäuses dienen, so daß dieses selbst bei einer geringfügigen Erwärmung nichi verformt wird.

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

F i g. 1 eine teilweise geschnittene Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe mit eingespritztem Wärmeleitblech,

F i g. 2 eine Draufsicht auf eine erfindungsgemäße Flüssigkeitspumpe längs der Pfeile 2 in F i g. 1,

F i g. 3 Querschnitt durch das Gehäuse einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe mit festgeschraubtem Wärmeleitblech,

F i g. 4 Querschnitt durch das Gehäuse einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe mit Kunststoffringscheibe und Spritzring,

F i g. 5 Querschnitt durch das Gehäuse einer erfindungsgemäßen Flüssigkeitspumpe mit eingepreßtem Wärmeleitblech und

F i g. 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 Elektromotor 1 zugewandten Seite durch ein ebenfalls aus Kunststoff bestehendes Bauteil 6 abgeschlossen. Durch eine öffnung 7 in der Mitte des Bauteils 6 ragt der Wellenstummel 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 Verwendung eines Dichtungsringes 12 flüssigkeitsdicht verschlossen. Das Laufrad 8 saugt Flüssigkeit aus dem Saugrohr 14 und gibt sie unter Druck in einen mit dem Druckrohr verbundenen Hohlraum 16 wieder ab.

Zur Abdichtung des flüssigkeitshaltigen Bereiches gegenüber dem flüssigkeitsfreien Bereich und damit zur elektrischen Isolierung der Flüssigkeit gegenüber dem Elektromotor ist der Wellenstummel 2 elektrisch isolierend und dichtend durch die öffnung 7 des Teils 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 Teils 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 angeordnet und gegen diesen Hals durch eine O-Ringdichtung 23 abgedichtet Der Gleitring 21 besteht bevorzugt aus '5 Kunstkohle oder aus mit Gleitmittel, z. B. Graphit, versetztem, duroplastischem Kunststoff. Der Gleitring 21 wird von einer den Hals 13 umgebenden Druckfeder 24 gegen den Gleitring 19 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 Berührungsfläche 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 Kunststoffbauteils 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 Beschädigungen des Kunststoffbauteils 6 erfolgen können. Über die Gleitfläche zwischen den beiden Gleitringen wird dabei auch der umlaufende Gleitring 21 mitgekühlt. 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 ent sprechend der verschiedenen Wärmeentwicklung da her auch sehr verschieden sein. In den F i g. 1,3,5 und f sind verschiedene Ausführungsformen von erfindungs gemäßen Wärmeleitschichten 2Ji dargestellt. Bei klei nen Pumpen kann die Wärmeleitschicht 25 aus eine galvanisch oder durch Aufdampfen auf das Kunststoff teil 6 aufgebrachten Metallschicht bestehen. F i g. zeigt eine solche dünne, auf der Oberfläche de ⁶⁵ Abdeckteils 6 angeordnete Wärmeleitschicht 25. Eber falls für kleinere Pumpen mit nicht zu großer Wärmt entwicklung geeignet ist die in F i g. 1 dargestellt Wärmeleitschicht 25. Es handelt sich dabei um ei

Wärmeleitblech, vorzugsweise aus korrosionsbeständigem Metall, das in den Kunststoffbauteil 6 mit eingespritzt ist. Das Blech kann ein Metallpreß- oder Ziehteil sein.

Bei größeren Pumpen ist die Wärmeentwicklung so groß, daß größere Wärmeableitbleche vorgesehen sind. In F i g. 3 ist eine Wärmeleitschicht 25 dargestellt, die aus einem auf dem aus Kunststoff bestehenden Teil 6 angeordneten Wärmeableitblech besteht und mittels mechanischen Befestigungselementen 28 am Teil 6 befestigt ist Als Befestigungselemente 28 können Schrauben, Nieten, Kerbnägel od. 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 F i g. 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 (F i g. 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 vorbeigeführt wird. Ein Teil dieser Kühlluft kann durch einen Kanal 32 in den flüssigkeitsfreien Bereich des Kunststoffgehäuses 3 gegen die Wärmeleitschicht 25 geblasen werden. 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 Flüssigkeits-

S pumpe ein, also dann, wenn sich im Saugrohr 14 keine Flüssigkeit sondern Luft befindet.

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

IS 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

ίο 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 flüssigkeitshakigen Bereichs des Kunststoffgehäuses 3 und des flüssigkeitsfreien Bereichs, in dem der Elektromotors angeordnet ist und damit eine einwandfreie elektrische Isolierung zwisehen der Flüssigkeit und den stromführenden Teilen des Elektromotors möglich.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

■M-i

Claims

Patentansprüche: 23

1. Flüssigkeitspumpe mit Gehäuse und einer Gleitringdichtung für den in einen Teil des Genauses ragenden Wellenstummel eines Elektromotors, bei der ein mit dem Wellenstummel umlaufender und axial verschieblich auf diesem angeordneter Gleitring unter dem Druck einer den Wellenstummel umgebenden Schraubenfeder gleitend ge- >° gen einen ortsfesten Gleitring gepreßt ist, welcher von einer Ringdichtung umgeben ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei einem in an sich bekannter Weise aus Kunststoff bestehenden Pumpengehäuse (3,6) zur Vermeidung einer lokalen '5 Überhitzung des Kunststoffes in der Nähe des ortsfesten Gleitrings (19) zwischen der diesen umgebenden Ringdichtung (22) und einem benachbarten Kunststoffbautei) (6) des Gehäuses eine gegen dieses abgedichtete Wärmeleitschicht (25) angeordnet ist, gegen die der ortsfeste Gleitring (19) durch die Ringdichtung (22) abgedichtet ist, und daß die Flächenausdehnung der Wärmeleitschicht (25) größer ist als die Gleitfläche zwischen umlaufendem (21) und ortsfestem (19) Gleitring.

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

3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Blech mit dem Kunststoff- 3<> bauteil (6) durch Schrauben, Nieten, Kerbnägel (28) od. dgl. verbunden ist.

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

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

6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 oder 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Wärmeleitschicht (25) und dem Kunststoffbauteil (6) wenigstens eine Dichtung (26,27) angeordnet ist.

7. Pumpe nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Teil der zur Kühlung des Elektromotors (1) vorgesehene Kühlluft zur zusätzlichen Kühlung der Wärmeleitschicht (25) gegen diese lenkbar ist.

8. 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.