DE29520422U1

DE29520422U1 - Selbstansaugende tauchfähige Kreiselpumpe

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Publication number: DE29520422U1
Application number: DE29520422U
Authority: DE
Original assignee: SPECK PUMPENFABRIK WALTER SPEC
Current assignee: SPECK PUMPENFABRIK WALTER SPEC
Priority date: 1995-12-22
Filing date: 1995-12-22
Publication date: 1997-04-30
Anticipated expiration: 2005-12-23

Description

Speck-Pumpen, Roth 1 M/36094

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe für ein fluides Fördermedium.
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Kreiselpumpen weisen ein auf einer Welle drehbar gelagertes, mit Schaufeln besetztes Laufrad auf, das durch einen Motor in Rotation versetzt wird. Das rotierende Laufrad überträgt kinetische Energie auf ein Fördermedium, welches axial in das Laufrad eintritt und dieses im allgemeinen radial wieder verläßt. Nachgeschaltete Bauelemente, wie Leiträder und Diffusoren setzen den überwiegenden Teil der kinetischen Energie des Fördermediums in Druckenergie um. Der Antrieb der Pumpe erfolgt häufig mittels eines Elektromotors, wobei bei der weitverbreiteten, sogenannten Monoblockbauart das Pumpenteil mit einem Zwischenträger unmittelbar an dem Antriebsmotor angeflanscht ist, auf dessen verlängerter Welle der Rotor des Motors drehfest befestigt ist. Die Welle ist dicht in das Pumpenteil geführt und trägt an ihrem im Pumpenteil mündenden 0 Ende das Laufrad. In den meisten Fällen ist die Wärmeentwicklung des Antriebmotors so stark, daß eine passive Kühlung, beispielsweise mit Hilfe von Kühlrippen, für einen dauerhaften Betrieb nicht mehr ausreicht und zusätzliche Kühlmittel, wie beispielsweise ein Elektrolüfter vorgesehen werden müssen.

Da derartige Kreiselpumpen nur bei ständiger Heran- und Abführung von Kühlluft betrieben werden können, sind sie weder für Einsätze geeignet, bei denen die gesamte Pumpe als 0 sogenannte Tauchpumpe im Fördermedium versenkt wird, noch unter Arbeitsbedingungen, bei denen keine ausreichende Luftzufuhr zur Kühlung gewährleistet ist, wie zum Beispiel in engen Schächten oder geschlossenen Kammern.

5 Im Gegensatz dazu, wird der Antriebsmotor bei den seit langem bekannten Tauchpumpen in einem für das Fördermedium dichten Motorgehäuse im Inneren des Pumpengehäuses angeordnet und dadurch gekühlt, daß das aus dem Laufrad radial austretende

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Fördermedium über einen geeigneten Leitapparat in axiale Richtung umgelenkt wird, so daß es in einem ringförmig von dem Motorgehäuse und dem Pumpenmantel definierten Kanal das Motorgehäuse wie in einem Kühlmantel umströmt. 5

Die bekannten Tauchpumpen besitzen jedoch den Nachteil, daß sie nicht in der Lage sind, Flüssigkeit durch die Saugleitung anzusaugen, wenn das Laufrad nicht ausreichend mit Flüssigkeit gefüllt ist. Dann muß das Bedienungspersonal dafür sorgen, daß die Saugleitung und das Laufrad entweder mit Flüssigkeit befüllt oder durch geeignete Hilfseinrichtungen entlüftet werden können. Eine selbstansaugende Kreiselpumpe ist beispielsweise dadurch erhältlich, daß die Saugleitung über eine vorgeschaltete Seitenkanal- oder Flüssigkeitsringpumpe entlüftet wird.

Derartige Lösungen führen jedoch zu einem erhöhten Platzbedarf der Pumpe, die durch diese zusätzlichen baulichen Maßnahmen außerdem teurer und, insbesondere beim Einsatz zur Förderung verschmutzter Medien, wartungsanfälliger wird. Dies gilt insbesondere bei sandhaltigen Medien, bei denen es durch den Schmirgeleffekt bei hohen Strömungsgeschwindigkeiten zu einem verstärkten Materialverschleiß kommt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher die Bereitstellung einer in einem fluiden Fördermedium eintauchbaren Kreiselpumpe gemäß Oberbegriff des Anspruchs 1, die bei einem kompakten und wartungsfreundlichen Aufbau als selbstansaugende Pumpe ausgebildet ist und die auch bei einer gewissen Verschmutzung des Fördermediums zufriedenstellend arbeitet.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine eintauchbare Kreiselpumpe gemäß Anspruch 1.

Dabei ist zwischen dem Saugstutzen und dem Eingang des Laufrades ein Injektor angeordnet, dessen Innenprofil so gestaltet ist, daß an dem zum Saugstutzen weisenden Ende ein Unterdruck erzeugt wird, wenn ein Fluid durch den Injektor

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strömt. Hierzu wird ein Teil des das Laufrad an dessen Ausgang verlassenden Fördermediums über einen Leitapparat und eine Diffusoreinheit durch eine Öffnung im Saugkanal in den Eingang des Injektors zurückgeleitet. Es entsteht dabei ein Saugeffekt, wie er von Wasserstrahlpumpen bekannt ist.

Der Injektor sollte stets, zumindest teilweise, mit Flüssigkeit gefüllt sein, damit das Selbstansaugen der Pumpe gewährleistet ist. Zu diesem Zweck kann sich der Eingang des Saugstutzens oberhalb des Eingangs des Injektors befinden, es können aber auch geeignete Rückschlagklappen am Saug- und/oder Druckstutzen vorgesehen sein, die ein Auslaufen der Pumpe verhindern.

Bevorzugt ist der Injektor als sogenannte Venturidüse ausgebildet, die einen düsenförmigen Eingangsbereich und einen als Diffusor wirkenden Ausgangsbereich aufweist. Die Venturidüse mündet direkt in den Eingang des Laufrades. Zwischen Laufrad und Leitapparat ist ein Spalt vorgesehen, durch den ein Teil des Fördermediums über einen Saugraum zurück 0 in die Saugleitung und den Injektor strömen kann. Dieser Spalt ist bevorzugt relativ groß bemessen, vorteilhaft zwischen 0,5 und 1 mm, und bewirkt so, daß die erfindungsgemäße Pumpe gegenüber Verschmutzungen im Fördermedium wie Sandkörnern und ähnlichem unempfindlicher ist.

Die erfindungsgemäße Pumpe ist äußerst kompakt, denn einerseits kann dank der Kühlung des Antriebsmotors mit Hilfe des Fördermediums auf zusätzliche Kühleinrichtungen für den Motor verzichtet werden und andererseits stellt der axial vor dem Eingang des Laufrades angeordnete Injektor eine besonders platzsparende Lösung zur Verwirklichung einer selbstansaugenden Kreiselpumpe dar.

Insbesondere in Fällen, wo eine Erwärmung des Fördermediums 5 durch das Kühlen des Antriebsmotors tolerierbar oder sogar erwünscht ist, können besonders kleine Motoren eingesetzt werden, die zwar eine höhere Wärmeentwicklung aufweisen, wobei diese Verluste durch Erwärmung des Fördermediums wieder nutzbar

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gemacht werden können. Derartige Anwendungen sind beispielsweise Filterpumpen für Schwimmbäder, wobei die Verlustenergie zur Erwärmung des Wassers des Schwimmbades verwendet werden kann oder auch Pumpen für Solaranlagen, wobei die Abwärme des Motors zu einer zusätzlichen vorteilhaften Erwärmung des Fördermediums führt. Der Gesamtwirkungsgrad der Anlage wird somit deutlich erhöht.

Das Umströmen des Motors mit relativ großzügigen Querschnitten führt auch zu einem besonders leisen Lauf, da ein hochfrequentes Summen des Motors praktisch vollständig unterdrückt wird.

Die erfindungsgemäße Kreiselpumpe ist besonders preisgünstig herstellbar, weil insbesondere die Einheit aus Saugstutzen, Saugkanal, Injektor, Leitapparat und Diffusor ein aus zwei Spritzgußteilen durch Fügeverfahren, wie Kleben oder Ultraschallschweißen erhältliches Bauelement bilden. Bei einer besonders einfachen Ausführungsform werden die beiden Teile 0 reibschlüssig zusammengesteckt. Das Baulelement besteht bevorzugt aus einem spritzbaren, vorzugsweise thermoplastischen Kunststoff. Der verwendete Kunststoff sollte abriebfest und gegenüber dem Fördermedium resistent und sein.

Zwischen dem Laufrad und der Durchführung der Welle aus dem Motorgehäuse kann ein Zwischenraum vorgesehen sein, der mit dem Ausgang des Leitrades kommuniziert, so daß ein Teil des Fördermediums in diesen Zwischenraum eindringen kann und die am Austritt der Welle aus dem Motorgehäuse vorgesehene Dichtung 0 kühlt.

Ein besonders kompakter Aufbau der Pumpe ist erhältlich, wenn das Motorgehäuse und der es umgebende Pumpenmantel eine im wesentlichen zylindrische Allgemeinform besitzen und koaxial 5 mit der Welle ausgerichtet sind. Ein wesentlicher Vorteil einer derartigen Ausführungsform der Erfindung ist, daß ganze Pumpenfamilie mit unterschiedlichsten Förderleistungen und Leistungsaufnahmen ökonomisch hergestellt werden können, indem

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lediglich Welle, Motoreinheit und Pumpenmantel entsprechend angepaßt werden.

Am Eingang des Saugstutzens und/oder am Ausgang des Druckstutzens kann ein Rückschlagventil vorgesehen sein, um ein Auslaufen der Pumpe zu verhindern. Sollte die Pumpe zur Förderung von stark verschmutzen Medien eingesetzt werden, ist am Saugstutzen vorteilhaft ein Grobfilter angeordnet.

Da mit Hilfe der Mantelstromkühlung durch das Fördermedium ein effizienter Wärmeabtransport im Inneren der Pumpe gewährleistet ist, können außen am Pumpenmantel Einschübe für Dämm-Material vorgesehen sein. Besonders ökonomisch ist es, wenn diese Einschübe aus dem Verpackungsmaterial bestehen, mit dem die Pumpe geliefert wird.

Die erfindungsgemäße Pumpe ist besonders wartungsarm, da wegen der fehlenden Dichtungen an rotierenden Teilen nach außen praktisch keine Leckage auftritt. Der Injektor und das Leitrad 0 mit vergrößertem Spalt sind schmutzunempfindlich, so daß auch hier lange Wartungsintervalle realisierbar sind.

Die vorliegende Erfindung wird im folgenden anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels ausführlicher beschrieben.

Dabei zeigt:

Figur 1 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe im Achsschnitt.

In einem zylinderförmigen Pumpenmantel 10 ist ein mit dem Pumpenmantel koaxial verlaufendes Motorgehäuse 20 angeordnet, in dessen Innenraum sich ein Elektromotor 21 befindet. Eine Welle 25 ist in dem Motorgehäuse 20 mit Hilfe von Lagern 26 drehbar gelagert und ragt an einem Ende aus dem Motorgehäuse heraus. Die Durchführung der Welle aus dem Motorgehäuse 20 ist mit Hilfe einer Gleitringdichtung 28 abgedichtet. Der Rotor 22 des Elektromotors 21 ist fest mit der Welle 25 verbunden,

1 I

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während der Stator 23 im Motorgehäuse 2 0 fixiert ist und zur besseren Wärmeübertragung möglichst dicht an dem Gehäuse anliegt. Über eine Stromversorgung 24 wird der Elektromotor 21 mit Energie versorgt. Die Drehung des Rotors 22 des Elektromotors führt zu einer Drehung der Welle 25 und damit auch zu einer Drehung des Laufrades 14. Das zu fördernde Medium, beispielsweise eine Flüssigkeit, tritt über einen Saugstutzen 11, einen Saugkanal 12 und einen Injektor 13 axial in den Eingang 14a des rotierende Laufrades 14 ein. Die Schaufeln des Laufrades beschleunigen das Fördermedium in axiale Richtung, so daß es das Laufrad 14 an dem am äußeren Umfang befindlichen Ausgang 14b wieder verläßt. Ein nachgeschalteter Leitapparat 16 und Diffusor 17 wandeln den größten Teil der kinetischen Energie des Fördermedium in Druckenergie um. Während das Fördermedium hauptsächlich über einen Druckkanal 18 zwischen Pumpenmantel 10 und Motorgehäuse 20 zu einem Druckstutzen 19 strömt, fließt auch ein gewisser Anteil durch einen Spalt 15 zu einer Öffnung 12a im Saugkanal 12 zurück und tritt erneut in den Injektors 13 und das Laufrad 14 ein. Der Injektor 13 ist dabei als Venturi-Düse ausgebildet und weist einen als Düse wirkenden Eingangsbereich 13a und einen als Diffusor wirkenden Ausgangsbereich 13b auf. Auch die öffnung 12a des Saugkanals 12 ist düsenförmig ausgebildet. Beim Durchströmen von Flüssigkeit durch die Öffnung 12a und den Injektor 13 entsteht ein Saugeffekt, wie er von Wasserstahlpumpen her bekannt ist, der die im Saugkanal befindliche Luft mitreißt. Für die selbstansaugende Wirkung bei Betriebsbeginn ist es erforderlich, daß der Injektor 13 zumindest teilweise mit Flüssigkeit gefüllt ist. Daher ist der 0 Saugstutzen 11 bei der in Figur 1 dargestellten, für eine horizontale Aufstellung vorgesehenen Pumpe, gegenüber dem Eingang 13a des Injektors 13 nach oben versetzt. Ist der horizontale Betrieb der Pumpe nicht gewährleistet, können am Saugstutzen 11 und/oder (in der Zeichnung nicht dargestellt) am 5 Druckstutzen 19 Rückschlagklappen 3 0 vorgesehen sein, die ein Auslaufen der Flüssigkeit aus der Pumpe verhindern.

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Ein anderer Teil des Fördermediums gelangt in einen zwischen dem Laufrad 14 und dem Motorgehäuse 20 befindlichen Zwischenraum 27 und dient beispielsweise als Kühlung für die Gleitringdichtung 28. Zwischen Gleitringdichtung 28 und Laufrad 14 ist auf der Welle 25 eine Spiralfeder 29 vorgesehen, die für die notwendige Vorspannung der Gleitringdichtung 28 sorgt. Das den Druckkanal 18 durchströmende Fördermedium sorgt für eine effektive Kühlung des Elektromotors 21. Bei der dargestellten Ausführungsform weist der Saugstutzen 11 ein Grobfilter 31 auf, das größere feste Verunreinigungen des Fördermediums zurückhält. Sand und andere kleinste Partikel können aber in die Pumpe eindringen. Durch die mit 0,5 bis 1 mm relativ große Breite des Spaltes 15 und anderer vom Fördermedium durchströmter Spalte der Vorrichtung, ist die Pumpe jedoch unempfindlich gegenüber diesen Verunreinigungen.

Außerdem sind am äußeren Umfang des Pumpenmantels Einschübe 3 2 für die Aufnahme von Dämmaterial vorgesehen. Damit wird die Lärmbelästigung durch den Motor weiter reduziert. Das Dämmaterial kann auch als thermische Isolierung für das Fördermedium wirken.

Der Elektromotor kann beispielsweise eine Leistungsaufnahme von 800 Watt bei einer Verlustleistung von etwa 30 % besitzen. Der Größte Teil dieser Verlustleistung wird durch die Erwärmung des Fördermediums abgeführt. Der Enddruck, der mit einer derartigen Vorrichtung beispielsweise beim Fördern von Wasser erreichbar ist, beträgt typischweise etwa 4 Bar.

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Claims

Speck-Pumpen, Roth 1 M/36094 Schutzansprüche

1. Kreiselpumpe für ein fluides Fördermedium mit einer in einem Motorgehäuse angeordneten Motoreinheit mit Welle, deren eines Ende dicht aus dem Motorgehäuse herausgeführt ist und dort ein Laufrad mit einem axialen Eingang trägt, der mit einem Saugstutzen kommuniziert, wobei der am Umfang des Laufrades befindliche Ausgang in einen von der Außenseite des Motorgehäuses und einem äußeren Pumpenmantel definierten Druckkanal mündet, der zu einem Druckstutzen führt,
dadurch gekennzeichnet, daß

zwischen dem Saugstutzen (11) und dem Eingang (14a) des Laufrades (14) ein Saugkanal (12) und ein Injektor (13) angeordnet sind, wobei der Injektor (13) so ausgebildet ist, daß durchströmendes Fördermedium einen Unterdruck in dem Saugkanal (12) erzeugt,

und daß ein Teil des das Laufrad (14) an dessen Ausgang (14b) verlassenden Fördermediums über einen Leitapparat (16) und eine Diffusoreinheit (17) durch eine Öffnung (12a) im Saugkanal (12) in den Eingang (13a) des Injektors (13) zurückströmt.

2. Kreiselpumpe gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Injektor (13) eine Venturi-Düse ist, wobei der als Düse wirkende Teil den Eingang (13a) des Injektors (13) bildet, während der als Diffusor wirkende Teil den Ausgang (13b) des 0 Injektors (13) bildet und in den Eingang (14a) des Laufrades (14) mündet.

3. Kreiselpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Saugstutzen (11), der Saugkanal (12), der Injektor (13), der Leitapparat (16) und der Diffusor (17) ein aus zwei Spritzgußteilen durch Fügeverfahren, wie Kleben oder Ultraschallschweißen erhältliches Bauelement bilden.

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4. Kreiselpumpe gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Baulelement (11,12,13,16,17) aus einem spritzbaren, vorzugsweise thermoplastischen Kunststoff besteht.

5. Kreiselpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Laufrad (14) und der Durchführung der Welle (25) aus dem Motorgehäuse (21) ein Zwischenraum (27) vorgesehen ist, der mit dem Ausgang (14b) des Leitrades (14) kommuniziert.

6. Kreiselpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Motorgehäuse (20) und der es umgebende äußere Pumpenmantel (10) eine im wesentlichen zylindrische Allgemeinform besitzen und koaxial mit der Welle (25) ausgerichtet sind.

7. Kreiselpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückschlagklappe (30) am Saugstutzen (11) und/oder Druckstutzen (19) vorgesehen ist.

8. Kreiselpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß im Saugstutzen (11) ein Grobfilter (31) angeordnet ist.

9. Kreiselpumpe gemäß einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Außenseite des Pumpenmantels (10) Einschübe (32) für Dämm-Material vorgesehen sind.

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