DE3701562A1 - Spaltrohrkreiselpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spaltrohrkreiselpumpe mit einem im Pumpengehäuse angeordneten Läufer, der auf einer insbesondere vertikalen Welle (2) fest ist, auf der auch der Motor (6) des antreibenden Elektromotors sitzt, wobei

• - die Welle (2) die Trennwand (10) durchdringt, die zwischen dem Pumpenraum (3) und dem Motorraum (4) angeordnet ist,
• - die Welle (2) hohl ist und ihr innerer Hohlraum (17) den mit Förderflüssigkeit gefüllten Motorenraum (4) mit dem Pumpenraum (3) verbindet
• - durch mindestens eine Öffnung (13) in der Trennwand (10) eine zweite Verbindung zwischen Motoren- (4) und Pumpenraum (3) besteht, um einen Kreislauf der Förderflüssigkeit zwischen Pumpenraum und Motorenraum zu bilden.

Spaltrohrkreiselpumpen werden insbesondere für das Umwälzen von Heizungswasser eingesetzt. Die Motoren dieser Pumpen erwärmen sich erheblich und im Motorenraum innerhalb des Spaltrohrs kann sich Luft ansammeln. Diese Luft kann insbesondere dann nicht mehr aus dem Motor heraus, wenn die Pumpe mit senkrechter Welle eingebaut wird, wobei der Elektromotor nach oben weist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Spaltrohrkreiselpumpe der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Motor optimal gekühlt wird. Darüber hinaus ist es Aufgabe der Erfindung, Dampfbildung und Schmutzeintragungen im Motorenraum zu verhindern.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß innerhalb des Motorraums ein interner Kreislauf der Förderflüssigkeit besteht, der durch den Rotor hindurch verläuft.

Der im Motor angeordnete interne Kreislauf wird dazu genutzt, eine Strömung der Förderflüssigkeit durch den Motorenraum innerhalb des Spaltrohres zwangsweise zu erzeugen. Eine soiche Strömung über die gesamte Länge des Motors bis zum hintersten, dem Pumpenläufer abgewandten Ende des Motorenraums führt zu einer optimalen Kühlung des Motors, und darüber hinaus werden Gasansammlungen und Dampfbildungen als auch Schmutzablagerungen sicher verhindert. Die zusätzlich erforderlichen konstruktiven Maßnahmen sind gering, und es wird an Gewicht gespart.

Da zwischen den beiden Enden der Welle ein Flüssigkeits­ druckgefälle stets besteht, ist auch für eine ständige Strömung des Fördermediums gesorgt, so daß eine Entlüftung und Kühlung während des Pumpenlaufs mit Sicherheit immer gegeben ist.

Eine konstruktiv besonders einfache Lösung bei einer sicheren internen Umwälzung wird dann geschaffen, wenn zum Antrieb des internen Kreislaufes der Rotor einen zur Welle nicht parallelen Kanal, insbesondere eine Bohrung aufweist.

Der interne Kreislauf kann unterschiedlich ausgebildet sein. Konstruktiv einfache Lösungen sind,

• - wenn die Förderflüssigkeit auf dem Hinweg zwischen der Rotoraußenseite und der Spaltrohrinnenseite fließt und auf dem Rückweg durch den Wellenhohlraum.
• - die Förderflüssigkeit auf dem Hinweg zwischen der Rotoraußenseite und der Spaltrohrinnenseite fließt und auf dem Rückweg durch einen Kanal, insbesondere Bohrung, der seitlich der Welle im Rotor angeordnet ist.
• - der Kanal eine in der Welle angeordnete, etwa radiale Bohrung ist.
• - der Kanal von einer Scheibe oder einem Ring gebildet wird, die neben dem Rotor auf der Welle befestigt ist.
• - der Kanal von einem Schaufelrad gebildet wird, der seitlich des Rotors befestigt ist.

Bei der letzteren Lösung wird zusätzlich eine besonders starke interne Strömung erzeugt. Das gleiche gilt auch, wenn der seitlich der Welle im Rotor angeordnete Kanal zum Fördern des internen Kreislaufes schräg zur Welle und insbesondere schraubenförmig ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn in dem inneren Hohlraum der Welle eine insbesondere verstellbare Drossel angeordnet ist. Durch eine solche Drossel, insbesondere an dem dem Läufer abgewandten Ende des Wellenhohlraumes, kann der Durchfluß des Fördermediums exakt bestimmt werden. Außerdem kann durch Öffnen der äußeren Entlüftungs- und Deblockierschraube einer solchen Pumpe der Fördermedium- Austritt durch die Wellenbohrung aufgrund des statischen Systemdrucks reduziert werden.

Auch wird vorgeschlagen, daß in, vor oder hinter der Öffnung in der Trennwand ein Sieb und/oder Filter angeordnet ist. Ein solches Filter stellt sicher, daß in den Motorenraum Schmutzteile mit der Strömung nicht eindringen können.

Beim Abschalten der Pumpe drückt das Fördermedium, das sich noch in Bewegung befindet, auf die Stirnseite der Welle in Höhe des Läufers. Mit diesem in umgekehrter Richtung fließenden Strom können Schmutzteilchen in den Motorenraum gelangen. Dies wird dadurch verhindert, daß in, vor oder hinter der Öffnung, mit der der Wellenhohlraum in den Pumpenraum mündet, ein Sieb und/oder Filter angeordnet ist.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Welle mit einer Gleitringdichtung in der Trennwand gelagert ist. Hierdurch wird ein Schutz des in der Nähe des Läufers befindlichen Wellenlagers geschaffen, da dieses mit Sicherheit nicht von Fördermedium durchströmt wird und sich damit auch Schmutzteilchen dort nicht absetzen können.

Obwohl meist schon die Druckdifferenz zwischen beiden Wellenenden ausreicht, um eine Strömung innerhalb des Motorenraums zu erreichen, kann eine Strömung zusätzlich oder verstärkt auch dadurch erreicht werden, daß die Öffnung der Welle, aus der die Förderflüssigkeit aus dem Wellenhohlraum heraustritt, etwa radial oder schräg zur Wellenachse angeordnet sein. Hierbei kann die Welle in einem Bereich innerhalb des Motorenraums eine radiale oder zur Achse schräge Öffnung, insbesondere Bohrung aufweisen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung in einem Längsschnitt ausschnittweise dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.

Eine Spaltrohrpumpe 1 ist mit ihrer Welle 2 senkrecht angeordnet, wobei der die Pumpe antreibende Elektromotor oberhalb des Pumpenraums 3 angeordnet ist. Der Motorenraum 4 ist durch ein Spaltrohr 5 geteilt, das koaxial zur Welle 2 angeordnet ist und zwischen dem Rotor 6 des Elektromotors und dem nicht dargestellten Stator liegt. Innerhalb des Spaltrohrs 5 befindet sich Förderflüssigkeit.

Die Welle 2 ist als Hohlwelle ausgeführt und trägt sowohl den Rotor 6 des Elektromotors als auch den Läufer 7 der Kreiselpumpe. Vom Läufer 7 ist in der Zeichnung nur ein Teil der Nabe dargestellt. Die Welle 2 ist in einem oberen Radialkohlelager 8 und einem unteren Radialkohlelager 9 gelagert, wobei das Lager 8 nahe dem dem Läufer abgewandten Ende der Welle 2 und das Lager 9 nahe dem Läufer 7 im Bereich der Trennwand (Lagerschild) 10 angeordnet ist, die den Pumpenraum 3 vom Motorenraum 4 trennt. In der Trennwand 10 befindet sich zwischen Lager und Läufer 7 eine Gleitringdichtung 11, die verhindert, daß im Falle eines Verstopfens des Filters 14 der Lagerspalt zwischen Lager 9 und Welle 2 durchströmt wird.

In der Trennwand 10 ist koaxial innen ein Trägerring 12 befestigt, der die Welle 2 umgibt und in den mindestens eine Bohrung oder Öffnung 13 eingebracht ist, durch die Förderflüssigkeit vom Pumpenraum 3 zum Motorraum 4 strömen kann. Hinter der Bohrung 13 befindet sich ein insbesondere scheibenförmiger, ringförmiger Filter 14 aus Sintermetall. Die Förderflüssigkeit strömt durch die Bohrung 13 und den Filter 14 in den Motorraum 4 außen am Radialkohlelager 9 vorbei und tritt durch das flanschförmige obere Axiallager 9 a hindurch zu einem radialen Spalt zwischen Axiallager 9 a und einer Stahlscheibe 15, die auf der Welle 2 drehfest ist und am Axiallager 9 a anliegt. Die Flüssigkeit strömt dann zwischen der Außenseite des Rotors 6 und der Innenseite des Spaltrohrs 5 zum hinteren Ende der Welle 2, um dort an der Stirnseite der Welle in deren Hohlraum einzutreten. An dieser Stelle befindet sich im Wellenhohlraum eine Drossel 16, die von einer Drosselschraube gebildet sein kann, durch die die Drosselöffnung in ihrer Größe verstellbar ist. Die Drosselschraube ist durch die äußere nicht dargestellte Entlüftungsschraube an der Stirnseite des Elektromotors erreichbar.

Die Förderflüssigkeit strömt durch die Welle 2 vom äußeren Ende her durch die Welle 2 hindurch bis zum Saughals des Laufrades und wird dort angesaugt, da an dieser Stelle ein Unterdruck gegenüber dem Druck im Spaltrohr ist. An der Austrittsstelle des Wellenhohlraums 17 befindet sich im Hohlraumende ein Kugel-Rückschlagventil c, das dafür sorgt, daß verschmutztes Wasser in die Welle 2 nicht eintreten kann. Ferner hat das Ventil c die Aufgabe, daß bei einem Öffnen der Schraube 23 in der Pumpenstirnseite oberhalb der Drossel 16 heiße Flüssigkeit aus der Pumpe nicht austritt. Schließlich kann aber auch die Drossel 16 fehlen, wenn in den Kreisläufen größere Mengen umgewälzt werden sollen.

In einer Alternative kann in der Welle 2 nahe des Laufrades 7 mindestens eine radiale Bohrung 2 a angeordnet sein, die die Außenseite der Welle 2 mit deren Hohlraum 17 verbindet, um hierdurch eine zusätzliche oder alternative Pumpwirkung für die durch den Motorenraum fließende Strömung zu erreichen. Hierbei kann dann die Welle an der läufernahen Stirnseite geschlossen sein. In einer weiteren Alternative kann die Welle innerhalb des Motorraums 4 mindestens eine radiale Bohrung 15 a aufweisen, die ein Umwälzen der Flüssigkeit innerhalb des Spaltrohrs 5 erreicht. Diese radiale oder schräge Bohrung 15 a kann durch eine in der Stahlscheibe 15 befindliche Bohrung verlängert sein und damit die Pumpwirkung für diesen internen Kreislauf erhöhen.

Am Rotor 6 ist auf der dem Laufrad zugewandten Seite ein Schaufelrad b befestigt, das die Flüssigkeit im Motorraum 4 im internen Kreislauf umwälzt. Dieses Schaufelrad b erhält die Flüssigkeit entweder aus dem Wellenhohlraum 17 über radiale Bohrungen a oder über Bohrungen d, die achsparallel in regelmäßigen Abständen im Rotor 6 angeordnet sind. In einer weiteren Alternative kann das Schaufelrad b fehlen und die durch die Bohrungen d fließende Flüssigkeit dadurch gefördert werden, daß diese Bohrung d schräg zur Welle 2 oder schraubenförmig verläuft.

In der einzigen Zeichnung sind somit mehrere Pumpenbauarten ineinandergezeichnet, wobei ein externer und ein interner Kreislauf besteht.

Der kühlende als auch Wasserdampf und Gase abtransportierende externe Kreislauf hat folgenden Weg: Die Flüssigkeit tritt über die Bohrung 13 und das Filter 14 vom Pumpenraum 3 in den Motorraum 4 ein und fließt über mindestens einen achsparallelen Kanal 20 und radiale Kanäle 21 zum Rotor 6. Die Flüssigkeit passiert den Rotor durch den Spalt zwischen der Außenseite des Rotors 6 und dem Spaltrohr 5 nach oben, um dort im Bereich des Radialkohlelagers durch einen Spalt 22 oder Kanäle so weit nach innen zu gelangen, um am Außenumfang der Welle 2 zum oberen Wellenende zu fließen und dort über die Drossel 16 in den Wellenhohlraum 17. Die Flüssigkeit fließt dann durch den Wellenhohlraum 17 nach unten zum Rückschlagventil c und tritt dort in den Pumpenraum aus. Im Bereich des Radialkohlelagers 8 kann die Flüssigkeit auch außen am Lager hochfließen, um zur Drossel 16 zu gelangen.

Für den internen Flüssigkeitskreislauf, der für eine Kühlung des Motors sorgt, können entsprechend den verschiedenen Bauweisen folgende Wege vorhanden sein:

• 1. Aus dem Wellenhohlraum 17 tritt die Flüssigkeit über eine radiale Bohrung 15 b in eine Bohrung 15 a, die in der Stahlscheibe 15 angeordnet ist. Die Bohrungen 15 a und 15 b bilden damit die Pumpwirkung für den internen Kreislauf. Von der Bohrung 15 a fließt die Flüssigkeit zwischen der Außenseite des Rotors 6 und der Innenseite des Spaltrohrs 5 nach oben und nimmt dort denselben Weg entlang dem Lager 8 wie der externe Kreislauf.
• 2. Die Flüssigkeit fließt aus dem Wellenhohlraum 17 durch eine Bohrung a heraus zum Schaufelrad b und wird von dort außen am Rotor 6 vorbei nach oben gefördert und wiederum entlang dem Lager 8 durch die Drossel 16 zurück in den Wellenhohlraum 17.
• 3. Der interne Kreislauf gelangt nicht durch den Wellenhohlraum 17, sondern in dem Rotor 6 sind in regelmäßigen Abständen achsparallele Bohrungen d vorgesehen, durch die die Flüssigkeit aus dem oberen Bereich des Motorraums 4 nach unten fließt zum Schaufelrad b und von diesem an die Außenseite des Rotors 6 wieder nach oben. In diesem Fall fehlen die Bohrungen a, 15 a und 15 b.
• 4. Der interne Kreislauf fließt wiederum durch die Bohrung d, aber in diesem Fall fehlt das Schaufelrad b, und der interne Kreislauf wird dadurch angetrieben, daß die Bohrung d schräg zur Welle 2 oder schraubenförmig verläuft.
• 5. Der interne Kreislauf fließt durch den Wellenhohlraum 17 nach unten und über die Bohrung a nach außen und von dort durch die Bohrung d nach oben und dann seitlich am Lager 8 vorbei durch die Drossel 16 wieder in den Wellenhohlraum 17. Hierbei kann zusätzlich ein Teil des durch die Bohrungen a fließenden Stroms nicht nur durch die Bohrungen d nach oben, sondern zusätzlich auch noch durch den Spalt nach oben fließen, der zwischen der Außenseite des Rotors 6 und der Innenseite des Spaltrohrs 5 besteht.

In all diesen Fällen wird eine optimale Kühlung des Rotors erreicht, wobei ein ständiger Austausch der Flüssigkeit des internen Kreislaufes mit dem des externen Kreislaufes erfolgt.

Claims (13)

1. Spaltrohrkreiselpumpe mit einem im Pumpengehäuse angeordneten Läufer, der auf einer insbesondere vertikalen Welle (2) fest ist, auf der auch der Rotor (6) des antreibenden Elektromotors sitzt, wobei

• - die Welle (2) die Trennwand (10) durchdringt, die zwischen dem Pumpenraum (3) und dem Motorraum (4) angeordnet ist,
• - die Welle (2) hohl ist und ihr innerer Hohlraum (17) den mit Förderflüssigkeit gefüllten Motorenraum (4) mit dem Pumpenraum (3) verbindet,
• - durch mindestens eine Öffnung (13) in der Trennwand (10) eine zweite Verbindung zwischen Motoren- (4) und Pumpenraum (3) besteht, um einen Kreislauf der Förderflüssigkeit zwischen Pumpenraum und Motorenraum zu bilden, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb des Motorraums (4) ein interner Kreislauf der Förderflüssigkeit besteht, der durch den Rotor (6) hindurch verläuft.

2. Spaltrohrkreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Antrieb des internen Kreislaufes der Rotor (6) einen zur Welle (2) nicht parallelen Kanal, insbesondere eine Bohrung (a, b, d, 15 a) aufweist.

3. Spaltrohrkreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderflüssigkeit auf dem Hinweg zwischen der Rotoraußenseite und der Spaltrohrinnenseite fließt und auf dem Rückweg durch den Wellenhohlraum (17).

4. Spaltrohrkreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Förderflüssigkeit auf dem Hinweg zwischen der Rotoraußenseite und der Spaltrohrinnenseite fließt und auf dem Rückweg durch einen Kanal, insbesondere Bohrung (d), der seitlich der Welle im Rotor (6) angeordnet ist.

5. Spaltrohrkreiselpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal eine in der Welle (2) angeordnete, etwa radiale Bohrung (a) ist.

6. Spaltrohrkreiselpumpe nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (15 a) von einer Scheibe (15) oder einem Ring gebildet wird, die neben dem Rotor (6) auf der Welle (2) befestigt ist.

7. Spaltrohrkreiselpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal von einem Schaufelrad (b) gebildet wird, der seitlich des Rotors (6) befestigt ist.

8. Spaltrohrkreiselpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der seitlich der Welle (2) im Rotor (6) angeordnete Kanal (d) zum Fördern des internen Kreislaufes schräg zur Welle (2) und insbesondere schraubenförmig ist.

9. Spaltrohrkreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der interne Kreislauf über eine Drossel (16) fließt, die am oberen Ende der Welle (2) im Wellenhohlraum (17) befestigt ist.

10. Spaltrohrkreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in, vor oder hinter der Öffnung (13) in der Trennwand (10) ein Sieb und/oder Filter (14) angeordnet ist.

11. Spaltrohrkreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in, vor oder hinter der Öffnung, mit der der Wellenhohlraum (17) in den Pumpenraum (3) mündet, ein Sieb und/oder Filter (18) angeordnet ist.

12. Spaltrohrkreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (2) mit einer Gleitringdichtung (11) im Bereich der Trennwand (10) abgedichtet ist.

13. Spaltrohrkreiselpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (2 a) der Welle (2), aus der die Förderflüssigkeit aus dem Wellenhohlraum (17) in den Pumpenraum (3) tritt, etwa radial oder schräg zur Wellenachse angeordnet ist.