DE2556341A1

DE2556341A1 - Behaelterpumpe

Info

Publication number: DE2556341A1
Application number: DE19752556341
Authority: DE
Inventors: Alois Ing Grad Gschwender; Karl Knittel; Wolfgang Renner
Original assignee: Flux Geraete GmbH
Current assignee: Flux Geraete GmbH
Priority date: 1975-12-13
Filing date: 1975-12-13
Publication date: 1977-06-23
Also published as: DE2556341C2; GB1525169A; FR2334851A1; FR2334851B1; CH619513A5

Description

Patentanwalt

O:p?.-In3.!.Vaii3r Jac!dsoh . ο c c c ο / 1

7 Stuttgart N. Menzelstrafla 4Q /L 0 0 D O 4 I

Flux-Geräte Gesellschaft A 35 022 - sü

mit beschränkter Haftung .„-

7 stattet -i . 12. D₆₂. 1975

Alte Stuttgarter Str. 45

Behält erpumpe

Die Erfindung betrifft eine Behälterpumpe, insbesondere eine Tauchpumpe, zur Förderung aggressiver Medien von unterschiedlich hoher Temperatur, mit einem an ihrem unteren Endabschnitt ein Kreiselpumpenrad tragenden Antriebswelle, die von einem Innenrohr koaxial umgeben ist und in der Nähe ihrer Enden in dem Innenrohr gelagert ist,

Bei bekannten Tauchpumpen dieser Art sitzt derAntrieb für das Kreiselpumpenrad auf einem Standrohr, das mehrere Meter tief in das zu fördernde Medium einzutauchen vermag und ein Innenrohr enthält, in welchem die Antriebswelle für das Pumpenrad gelagert ist. Für die Förderung von aggressiven, insbesondere säurehaltigen Medien ist es üblich, das Innenrohr aus.Kunststoff herzustellen. Der Wärmeausdehnungskoeffizient von Kunststoffen ist ungefähr fünf- bis zehnmal größer als derjenige des Stahls, der üblicherweise für die Herstellung der Antriebswelle verwendet wird. Mit zunehmender Eintauchtiefe können daher bei diesen bekannten, mit Kunststoff-Innenrohren ausgerüsteten Pumpen erhebliche Schwierigkeiten entstehen, wenn die Pumpe Temperaturdifferenzen, beispielsweise durch das Medium, von mehr als 5° C ausgesetzt ist. Solche Temperaturschwankungen können bis zu 100° C betragen. Infolge der hierdurch

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auftretenden Längenänderungen des Kunststoffrohres werden die Dichtungen der Antriebswelle mit unterschiedlichem Druck belastet, und die im Innenrphr zur Abstützung der Welle vorgesehenen Lager ändern ihre axiale Lage in bezug auf die Welle. Die notwendige Abdichtung und die vorgegebenen Lagerabstände der Welle sind dann nicht mehr gewährleistet. Andere Werkstoffe als Kunststoff, die einen geringeren Temperaturkoeffizient en haben, sind entweder nicht genügend resist ent gegen die aggressiven Medien oder sehr teuer.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei Verwendung von Kunststoff als Schutz gegen aggressive Medien die Ausdehnungsunter se hiede zwischen der Antriebswelle und dem Innenrohr möglichst gering zu halten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Innenrohr ein Gerüst aufweist, das einen Temperaturkoeffizienten ähnlich demjenigen der Antriebswelle hat und von einem Schutzmantel aus Kunststoff umschlossen ist. Das Gerüst bestimmt die temperaturabhängige axiale Erstreckung des Rohres und damit auch den axialen Abstand der Lager für die Welle, so daß sich bei Temperaturänderungen die axiale Erstreckung des Rohres etwa in gleichem Maße ändert wie die Länge der Antriebswelle des Pumpenrades.

Hierdurch wird erreicht, daß an den Dichtungsflächen der Dichtungen, die beispielsweise als Gleitringdichtungen ausgebildet sind, weder zu hohe noch zu niedrige Druckkräfte auftreten, und daß die Einbaulänge dieser Dichtungen praktisch unverändert bleibt. Außerdem wird die Wellenlagerung nicht beeinträchtigt. Die bisher aufgetretenen wechselnden Längenunterschiede zwischen dem Innenrohr und der Antriebswelle

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werden infolge der erfindungsgemäßen Ausbildung und Anordnung des Innenrohres eliminiert,, so daß_allenfalls noch solche Längenunterschiede zwischen der Welle und dem Standrohr auftreten, an dem das Pumpengehäuse befestigt ist. Diese Längenänderungen können aber dadurch unwirksam gemacht werden, daß zwischen dem Pumpengehäuse und dem auf der Welle sitzenden Pumpenrad ein axialer Dichtspalt vorgesehen wird, der in einen radialen D ic ht spa It üb er ge ht.

Vorteilhaft besteht das erfindungsgemäß vorgesehene Gerüst aus Metall, insbesondere aus Stahl. Hierfür kann ein niedriglegierter Maschinenbau-Stahl geringer Güte verwendet werden.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Rohrstück auf das Gerüst aufgeschrumpft ist. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann der Schutzmantel durch überziehen des Gerüstes mit einer Kunststoffschicht hergestellt werden» Hierfür kann das Gerüst mit dem Kunststoff umspritzt oder ummantelt werden. Auch kann der Kunststoff durch Tauchlackieren oder in einem elektrostatischen Beflockungsvorgang auf das Gerüst aufgebracht werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand zweier Ausführungsbeispiele näher beschrieben. Es zeigen Fig. 1 eine Tauchpumpe in einem axialen

Längsschnitt, jedoch in axialer

Richtung stark verkürzt, Fig. 2 eine Tauchpumpe anderer Ausführung, in

einer Darstellung entsprechend Fig. 1.

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Die Tauchpumpe nach Pig. 1 hat ein Standrohr I₅ das mehrere Meter tief ,z.B. bis zu vier Metern in einen - nicht dargestellten - Behälter getaucht werden kann. Durch das Standrohr hindurch sollen ausjdem Behälter aggressive Medien von jeweils unterschiedlich hoher Temperatur gefördert und zu einem Auslaß 2 geleitet werden, der sich am oberen Ende des Standrohres befindet und als Rohrstück ausgebildet ist. An das untere Ende des Standrohres 1 ist ein kegelstumpfförmiger Fuß la angeschweißt, an dem ein Pumpengehäuse 3 angeflanscht ist. In dem Standrohr 1 ist zentrisch eine Welle 5 angeordnet, die an ihrem unteren Ende ein Kreiselpumpenrad 4 trägt, welches

auf der Vfelle befestigt ist. Oberhalb des Pumpenrades 4 ist die Welle 5 von einer. Gleitringdichtung 6 umgeben die in einem Lagergehäuse 7 angeordnet ist. Das obere Ende der Welle 5 ist über eine Kupplung 8 mit einem elektrischen Antriebsmotor 9 gekuppelt. Die Welle 5 ist in der Nähe ihres oberen Endes durch ein Festlager Io in einem Lagerflansch 11 gelagert. Mit 12 ist ein Radialdichtring . bezeichnet, der in einem Zentrierflansch 11a sitzt.

Die Antriebswelle 5 ist auf nahezu ihrer gesamten Länge von einem doppelwand igen Innenrohr 13 umschlossen, das¹ erfindungsgemäß ein innen liegendes Stützrohr Ik aus Metall aufweist, auf welches ein Schutzmantel 15 aufgeschrumpft ist, der aus einem getrennt hergestellten Kunststoffrohr besteht und gegenüber chemischen Angriffen durch das zu fördernde Medium eine hohe Widerstandsfähigkeit aufweist. Innerhalb des Stützrohres I^ sind über die Länge der Welle verteilt mehrere Lager 16 angeordnet, mit denen die Welle gegen das Stützrohr lh abgestützt ist. Auf dem Stützrohr 14 des Innenrohres 13 sitzt das Lagergehäuse 7, dessen zylindrischer Kunststoffmantel 17 sich über das untere Ende- · des Innenrohres 1;5 nach unten erstreckt. DJs Lager 19 bilden

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zusammen rait einer Distanzbuchse 2o eine Einheit, die zwischen der unteren Stirnfläche des Stützrohres und der Dichtung 6 angeordnet ist.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Stützrohr Ik aus einem unlegierten Maschinenbau-Stahl hergestellt, der nur geringe Werkstoff- und Bearbeitungskosten erfordert. Das Material des Stützrohres 14 soll einen etwa gleichen Temperaturkoeffizienten haben wie die Antriebswelle 5. Dadurch entstehen bei Temperaturechwankungen* insbesondere des zu fördernden Mediums,etwa gleiche Längenänderungen der Welle 5 und des Stützrohres I¹I, so daß die Abstände zwischen den Lagern der Welle praktisch unverändert bleiben. Da die Längenänderungen des Stützrohres infolge des für dieses Rohr gewählten Materials wesentlich geringer sind als die Längenänderungen eines Kunst stoffrohres, bleiben auch die rJinderungen der auf die Dichtungsflächen der Gleitringdichtung 6 ₄ wirkenden Druckkräfte in

geringen Grenzen, so daß weder zu hohe noch zu geringe axiale Druckkräfte an der Dichtung. auftreten und damit eine sichere Abdichtung gewährleistet ist. Andererseits wirkt der Kunststoffmantel 15 als Schutz gegen aggressive Medien, so daß für das Stützrohr ein*billiges Metall verwendet werden kann. Infolge der beschriebenen und aus der Zeichnung ersichtlichen erfindungsgemäßen Anordnung des Kunst st off mantels 15 können sich dessen temperaturabhängige Längen« änderungen in Richtung Pfeil 15a nicht auf die Lager und die Dichtung 6 der Welle auswirken. Zwischen dem unteren Side des Kunststoffmantels 15 und dem Lagergehäuse 7 ist ein Spalt 18 vorhanden, der als Dehnungsfuge dient. Die Ummantelung 17 des Gehäuses 7 bewegt sich entgegengesetzt in Richtung Pfeil 17a der Ummantelung 15.

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Um die wesentlich höheren Wärmedehnungen des Kunststoffmantels 15 aufnehmen und abfangen zu können, sind an mehreren über die Länge des Stützrohres lH verteilten Zonen in die Umfangsflache.;des Stützrohres Verankerungsnuten 22 eingeschnitten, in welche nach innen gewölbte Ringwülste 23 des Kunststoffmantels 15 eingreifen. Die Längenänderungen des Kunst stoff mantels werden dadurch abschnittsweise auf andere Bereiche verteilt und in den Vefankerungsnuten 22 aufgefangen.

Die abschnittsweise Verankerung des Kunst st off mantels 15 an dem Rohr 14 kann nicht nur, wie beim dargestellten Ausführungsbeispiel, durch Ringnuten erreicht werden, sondern auch durch Längs- oder Radialausnehmungen des Rohres 14, in die dann entsprechend geformte Vorsprünge oder Nocken des Kunststoffmantels eingreifen.

Beim dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Stützrohr ein einstückig ausgebildetes Stahlrohr mit geschlossenem Mantel. Das Stützrohr I¹J kann jedoch auch aus einem Lochblech gerollt sein. Außerdem kann das Stützrohr aus mehreren, axial aneinandergesetztenVRohrabschnitten bestehen. Der Rohrmantel kann.auch aus einem Gitter oder einem Käfig aus Rippen oder Stäben bestehen oder an seiner Außenfläche Rippen, Nocken und ähnliche Vorsprünge aufweisen. Ferner kann das Stützrohr aus Drahtmatten bestehen, wobei sich eine besonders gute Abstützung der Ummantelung an dem Stützrohr ergibt, wenn der Kunststoffmantel beispielsweise durch Aufspritzen von Kunststoff auf das Stützrohr hergestellt ist. Eine solche Einbettung des Stützrohres in den Kunststoff durch Aufspritzen oder überziehen mit einer Kunststoffschicht mit der dabei entstehenden guten Haftung gegenüber dem Stützrohr ist auch dann besonders vorteilhaft, wenn das Stützte
und miteinander fest verbundenen

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rohr in der oben beschriebenen Weise aus Lochblech hergestellt oder aus Rippen, Stäben, Leisten oder ähnlichen Teilen aufgebaut ist.

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Abweichend vom ersten Ausführungsbeispiel ist beim zweiten Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 die durchgehende Antriebswelle 5 in eine-n. Lagergehäuse 24 gelagert, auf welche mehrere sich axial aneinander anschließende Stützrohrabschnitte 25, 26 und 27 anschließen. Unmittelbar auf das Lagergehäuse 2k ist ein Kunst stoff-Plansch 28 aufgesetzt, der einen nach unten reichenden, ebenfalls aus Kunststoff bestehenden Mantelabschnitt 29 trägt .und fest mit einem Kunststoffrohr 30 verschraubt ist. Dieses deckt im Ausführungsbeispiel die drei Rohrabschnitte 25, 26 und 27- des metallischen Stützrohres auf seiner dem Angriff durch ätzende Medien ausgesetzten Länge ab und steht dem Stützrohr 25, 26, 27 mit radialem Abstand gegenüber. Die obere Endzone 31 des Kunststoffrohres 3o ist zum Ausgleich der in dem Kunststoffrohr auftretenden Wärmedehnungen axial verschiebbar auf einem Befestigungsflansch 32 gelagert und gegen diesen durch Dichtringe 33 abgedichtet.

Auch beim zweiten Ausführungsbeispiel, wird durch die erfindungsgemäße Ummantelung des Stützgerüstes mit Kunststoff der Vorteil erzielt, daß innerhalb eines weiten Temperaturbereiches der zu fördernden Medien praktisch keine Längenausdehnung der Welle und des Stützgerüstes auftritt, so daß keinerlei veränderte Druckkräfte auf die Dichtungselemente wirken. Gleichzeitig bietet die Kunst st of f ummant elung des Stützgerüstes eine hohe Beständigkeit gegenüber aggressiven Flüssigkeiten.

- Ansprüche - - 8 -

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Claims

Flux-Geräte Gesellschaft A 35 022 - sü

mit beschränkter Haftung

7 Stuttgart - ι 12, Dez, 1975

Alte Stuttgarter Str. 45

Ansprüche

Behält er pumpe, insbesondere Tauchpumpe zur Förderung aggressiver Medien, mit unterschiedlich hohen Temperaturen, mit einer an ihrem unteren Endabschnitt ein Kreiselpumpenrad tragenden Antriebswelle, die von einem Innenrohr koaxial umgeben ist und in der Nähe ihrer Enden in dem Innenrohr gelagert ist, dadurch gekennzeichnet , daß das Innenrohr (13) ein Gerüst (14) aufweist, das einen Temperaturkoeffizienten ähnlich demjenigen der Antriebswelle (5) hat, das von einem Schutzmantel (15) aus Kunststoff umschlossen ist.
2. Pumpe nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß» das Material des Gerüstes (14) ein Metall ist.
3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerüst (14) aus Stahl besteht.
4. Pumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerüst (14) aus niedriglegiertem Maschinenbau-Stahl geringer Güte besteht.

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ORIGINAL INSPECTED
5. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerüst (14) käfigförmig aus Rippen, Stäben, Leisten oder dgl. aufgebaut ist.
6. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerüst (I¹O aus einem Rohr besteht, das an seinem Umfang mit Einschnitten und/oder Ausschnitten versehen ist.
7. Pumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr (14) aus gitterförmigem Material, wie Lochblechen oder Drahtmatten, besteht.
8. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerüst aus mehreren, axial aneinandergesetzten und fest miteinander verbundenen Rohrstücken (25, 26, 27) besteht.
9. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß derSchut zmantel (15, 3*o) aus einem getrennt hergestellten Rohr stück aus Kunststoff besteht.
10. Pumpe nach Anspruch 9j dadurch gekennzeichnet, daß das Rohr stück (3o) das Gerüst (25, 26, 27) mit radialem Abstand umgibt.
11. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Schutzmantel (15) auf das Gerüst (14) aufgeschrumpft ist.
12. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerüst (14) mit Kunststoff umspritzt ist

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13. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn- ι zeichnet, daß das Gerüst (I¹O mit einer Kunststoffschicht ί überzogen ist.
14. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Gerüst aus einer metallischen Lagerbuchse (18) und einem in diese eingesetzten metallischen Stützrohr (lh) besteht.
15. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 1*1, dadurch gekennzeichnet , daß der Kunststoffmantel (15, 3o) an seinem einen Ende an einem Zentrierflansch (lla) bzw* einem Lagerflansch (28) abgestützt und mit seinem anderen Ende axial verschiebbar gelagert ist.
l6« Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß an derAußenflache des Gerüstes (I¹Q wenigstens eine Vertiefung (22) zur Verankerung des Kunststoffmantels (15) vorgesehen ist.
17. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis Ik₃ daudrch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Kunststoffmantel (15) in axialen Abständen an dem Gerüst (1*1) verankert und in den Bereichen zwischen den Verankerungen (22) bei Temperaturänderungen axial verschiebbar ist.
18. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß eine unmittelbare Verbindung des Innenrohres (14, 15) mit den an der Welle (5) anliegenden Dichtungen (6, 12) und Gleitlagern (16; 19) nur für das Gerüst (14) des Innenrohres (l*t_s 15) vorgesehen ist.

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19. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Ummantelung (17) des Gehäuses (7) eine freie Ausdehnung hat, die zur Äusdehnungsrichtung (15a) der Ummantelung (15) entgegengesetzt ist (Pfeil 17a).

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