DE4002245A1

DE4002245A1 - Tauchmotorpumpe

Info

Publication number: DE4002245A1
Application number: DE4002245A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl Ing Arnswald
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-01-26
Filing date: 1990-01-26
Publication date: 1991-08-22

Description

Die Erfindung betrifft eine Tauchmotorpumpe mit einer zwischen dem Motorgehäuse und dem Pumpengehäuse vorge sehenen Leckagekammer sowie einer Motorwelle, die durch das Motorgehäuse und die Leckagekammer bis in die Pum penkammer geführt ist und das Pumpenrad trägt, wobei die Motorwelle gegenüber den Öffnungen in den Gehäusewänden über umlaufende Wellendichtungen abgedichtet ist.

Tauchmotorpumpen der genannten Art werden vorzugsweise aufrechtstehend betrieben, wobei die Motorwelle eine senkrechte Position einnimmt und das Pumpengehäuse unten und das Motorgehäuse oben liegt. In der Regel arbeiten derartige Tauchmotorpumpen, die beispielsweise mit Hilfe von Schwimmschaltern ein- und ausschaltbar sind, im Intervallbetrieb mit relativ langen Stillstandszeiten.

Die zwischen der Pumpenkammer und dem Motorraum vorgese hene Leckagekammer hat die Aufgabe, Leckflüssigkeit auf zunehmen, um ein Eindringen der Leckflüssigkeit in den Motorraum zu verhindern.

Die Leckagekammern können eine Ölfüllung aufweisen, die zur Schmierung und Kühlung der vorzugsweise als Gleit ringdichtungen ausgebildeten Wellendichtungen dient. Mit Hilfe einer Sonde, die in die Leckagekammer eingeführt ist, wird der Verdünnungsgrad der Ölfüllung gemessen. Wenn der Verdünnungsgrad groß ist, d. h., wenn viel Leck flüssigkeit in die Ölfüllung eingedrungen ist, so gibt die Sonde ein Signal, durch welches angezeigt wird, daß die Tauchmotorpumpe gewartet werden muß. Die verdünnte Ölfüllung ist dann durch eine frische Ölfüllung zu ersetzen.

Wenn die Leckagekammer keine Ölfüllung aufweist, so mißt eine Sonde den Leckflüssigkeitsstand in der Leckage kammer und zeigt bei Überschreiten eines bestimmten Flüssigkeitsspiegels an, daß die Tauchmotorpumpe gewar tet und die Leckagekammer entleert werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Betriebs bereitschaft der Tauchmotorpumpen über einen längeren Zeitraum aufrechtzuerhalten.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß zumindest im Bereich des Durchgangs der Motorwelle vom Motorgehäuse in die Leckagekammer außer der Wellendich tung eine stationäre Dichtung vorgesehen ist, die bei ruhender Motorwelle dicht gegen eine Anlagefläche an liegt und bei drehender Motorwelle eine von der Anlage fläche abgehobene Position einnimmt.

Eine solche zusätzliche stationäre Dichtung ist prak tisch verschleißfrei und kann ihre Dichtungsaufgabe deshalb über einen extrem langen Zeitraum erfüllen. Die stationäre Dichtung wirkt zwar nur während der Still standszeiten der Tauchmotorpumpe. Gerade während dieser Zeitintervalle ist es aber wichtig, daß ein extremer Dichtungsschutz vorgesehen ist, denn wenn beispielsweise die Tauchmotorpumpe transportiert wird oder in eine horizontale Lage gebracht wird, besteht eine besonders große Gefahr, daß die Ölfüllung der Leckagekammer bzw. eingedrungene Leckflüssigkeit von der Leckagekammer in das Motorgehäuse vordringt. Die stationäre Dichtung verhindert dies aber sehr zuverlässig.

Die stationäre Dichtung ist zweckmäßig in der Leckage kammer unmittelbar vor der die Leckagekammer gegenüber dem Innenraum des Motorgehäuses abdichtenden Wellendich tung angeordnet. Die Wellendichtung kann dabei als Gleitringdichtung oder Labyrinthdichtung ausgebildet sein, die insbesondere bei laufender Motorwelle einen ausreichenden Dichtungsschutz bieten.

Vorzugsweise ist auch im Bereich des Durchgangs der Motorwelle von der Pumpenkammer in die Leckagekammer außer der Wellendichtung eine stationäre Dichtung vorge sehen. Dieser Bereich ist insbesondere in den Still standszeiten der Pumpe gefährdet, denn während dieser Phasen kann das Fördermedium verstärkt in die Leckage kammer eindringen. Das Eindringen des Fördermediums bei Betrieb der Pumpe kann leicht durch eine geeignete Rückenbeschauflung des Laufrades und/oder durch Laby rinthdichtungen bzw. Gleitringdichtungen verhindert werden.

Die stationäre Dichtung wirkt also in dem Bereich zwischen der Pumpenkammer und der Leckagekammer in den Stillstandszeiten sehr zuverlässig und kann aufgrund ihrer Verschleißfreiheit nahezu unbegrenzt im Einsatz bleiben. Wartungsarbeiten, die durch eingedrungene Leckageflüssigkeit auftreten, werden aufgrund des erfin dungsgemäßen Konzepts nahezu ausgeschlossen.

Durch die Erfindung ist es unter Umständen sogar mög lich, ganz auf eine Leckage- bzw. Zwischenkammer zu ver zichten, da durch die verschleißfreie stationäre Dichtung für einen ausreichenden Schutz des Motorinnen raums gegen eindringende Leckageflüssigkeit gesorgt ist. Die Leckagekammer wird aber aus Sicherheitsgründen für den Fall beibehalten, daß einmal eines der Dichtungs systeme ausfallen sollte.

Die stationäre Dichtung ist zweckmäßig als Lochscheibe ausgebildet, die dicht und drehfest auf der Motorwelle sitzt und mit ihrem Umfangsrand bei ruhender Motorwelle dicht an einer Anlagefläche anliegt.

Die Lochscheibe kann an ihrem Umfangsrand eine sich in Axialrichtung erstreckende Dichtlippe aufweisen, die bei ruhender Motorwelle dicht an der Anlagefläche anliegt.

Die Lochscheibe besteht vorzugsweise aus elastisch ver formbarem Material, so daß das Anlegen und Abheben des Dichtbereichs gegen die bzw. von der Anlagefläche in einfachster Weise gewährleistet werden kann.

Die Lochscheibe und/oder die Dichtlippe sind zweckmäßig derart elastisch verformbar, daß die Dichtlippe bei Drehung der Motorwelle durch die auftretende Zentri fugalkraft von der Anlagefläche abhebt. Diese Ausfüh rungsform weist den Vorteil auf, daß keine gesonderten Einrichtungen zum Abheben und Anlegen der Dichtlippe von der bzw. an die Anlagefläche erforderlich sind.

Zur Erhöhung der Zentrifugalkraft können in die Dichtlippe mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Gewichte eingeformt sein. Durch diese wird bei Drehung der Motorwelle die Kraft erhöht, mit der die Dichtlippe in die abgehobene Position bewegtwird.

Das Abheben der Dichtlippe bei Drehung der Motorwelle kann zusätzlich dadurch erleichtert werden, daß zwischen der Lochscheibe und der Dichtlippe eine umlaufende Schwachstelle ausgebildet ist, die als Sollknickstelle dient und somit nach Art eines Scharniers wirkt.

Das Andrücken des Umfangsrands der Lochscheibe an die Anlagefläche und/oder das Abheben von der Anlagefläche wird vorzugsweise magnetisch bewirkt bzw. unterstützt.

Dabei kann in den Umfangsrand der Lochscheibe bzw. in die Dichtlippe ein umlaufender dauermagnetischer Ring oder mehrere von einander getrennte, über den Umfang verteilt angeordnete Dauermagnete eingeformt sind, deren Pole in Axialrichtung ausgerichtet sind, ferner kann in die Anlagefläche ein elektrisch magnetisierbarer Ring oder mehrere magnetisierbare Elemente eingeformt sein, der bzw. die im magnetisierten Zustand umgekehrt polari sierbar ist bzw. sind, wie der Dauermagnet bzw. die Dauermagneten. Dadurch kann der Umfangsrand der Loch scheibe bzw. die Dichtlippe bei rotierender Motorwelle aufgrund der einander gegenüberliegenden gleichsinnigen Pole von der Anlagefläche zuverlässig abgehoben werden. Bei stillstehendem Motor wirkt dagegen zwischen dem dauermagnetischen Ring bzw. den über den Umfang verteilt angeordneten Dauermagneten der Lochscheibe eine anzie hende Kraft zu dem in die Anlagefläche eingeformten, aus Weicheisen bestehenden magnetisierbaren Ring bzw. die magnetisierbaren Elemente, so daß eine zuverlässige Dichtung erzielt wird.

Die Erfindung ist in der Zeichnung beispielsweise ver anschaulicht und im nachstehenden im einzelnen anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch einen Ausschnitt aus einer Tauchmotorpumpe mit einer verschleiß freien, stationären Dichtung,

Fig. 2 in vergrößerter Darstellung den aktiven Be reich der stationären Dichtung in wirksamer und unwirksamer Stellung.

Fig. 3 bis 6 die gleichen Darstellungen wie in Fig. 2 von anderen Ausführungsbeispielen der stationären Dichtung.

In Fig. 1 der Zeichnung ist derjenige Bereich einer Tauchmotorpumpe 1 dargestellt, in welchem die Motorwelle 2 durch eine Zwischenwand 3 aus dem Motorgehäuse 4 durch eine Leckagekammer 5 in die Pumpenkammer 6 geführt wird.

Von dem Motorgehäuse 4 ist im wesentlichen nur der untere Rand dargestellt. Die Zwischenwand 3, in welcher die Motorwelle 2 über ein Kugellager 7 gelagert ist, bildet den unteren Abschluß des Motorraums 8.

An den unteren Rand des Motorgehäuses 4 schließt sich das Gehäuse 9 der Leckagekammer 5 an. Der obere Rand des Gehäuses 9 liegt dabei gleichzeitig an dem unteren Rand des Motorgehäuses sowie an dem äußeren Rand der Zwi schenwand 3 unter Zwischenschaltung von eingelegten Dichtungen an. Insofern bildet die Zwischenwand 3 nicht nur die untere Begrenzung des Motorraums 8 sondern gleichzeitig auch die obere Begrenzung der Leckagekammer 5.

Das Pumpengehäuse, welches in der Zeichnung nicht darge stellt ist, wird an dem Flansch 10 des Leckagekam mergehäuses befestigt, wobei dessen untere Abschlußwand 11 gleichzeitig die obere Begrenzungswand der Pumpenkam mer 6 ist.

Das Kugellager 7 sowie der Motorraum 8 sind gegenüber der Leckagekammer 5 über eine Wellendichtung 12 abgeschirmt, die als Gleitring- oder Labyrinthdichtung ausgebildet sein kann und insbesondere bei rotierender Motorwelle 2 eine flüssigkeitsdichte Abschirmung bildet.

Um auch bei Stillstand der Motorwelle 2 eine zuverlässige Abdichtung dieses Bereichs zu erzielen, ist unterhalb der Wellendichtung 12 eine verschleißfreie stationäre Dichtung 15 vorgesehen, die während der Stillstandsphasen der Tauchmotorpumpe an einer Anlage fläche 16 anliegt und im Betrieb der Tauchmotorpumpe, wenn die Motorwelle 2 rotiert, die in der Zeichnung strichpunktierte abgehobene Position einnimmt, so daß keine Reibung und somit Verschleiß an der stationären Dichtung 15 entsteht.

Die stationäre Dichtung 15 besteht im wesentlichen aus einer Lochscheibe 17, die dicht und drehfest auf der Motorwelle 2 zwischen zwei Anschlagringen 18 und 19 angeordnet ist.

Wie insbesondere in der vergrößerten Darstellung in Fig. 2 zu erkennen ist, weist die Lochscheibe 17 an ihrem Umfangsrand eine sich in Axialrichtung erstreckende Dichtlippe 20 auf, die bei ruhender Motorwelle 2 dicht an der Anlagefläche 16 anliegt.

Die Lochscheibe 17 mit der angeformten Dichtlippe 20 besteht aus elastisch verformbarem Material, beispiels weise aus gummielastischem Elastomere-Material. Im stationären Zustand ist die Lochscheibe 17 so angeord net, daß die Dichtlippe 20 fest und dicht gegen die Anlagefläche 16 drückt, so daß der Durchgang von der Leckagekammer 5 in den Motorinnenraum 8 zuverlässig abgedichtet ist.

Bei Drehung der Motorwelle 2 entsteht aufgrund der Zentrifugalkraft ein auf die Dichtlippe 20 wirkendes Drehmoment, welches dazu führt, daß sich die Dichtlippe 20 unter Verformung der Lochscheibe 17 von der Anlagefläche 16 abhebt, wie in der rechten Seite von Fig. 2 dargestellt.

Zur Erhöhung der Fliehkraft, kann bei Bedarf in die Dichtlippe 20 eine Mehrzahl von über den Umfang verteilt angeordneten Metallgewichten 27 eingeformt sein, die die Abhebekraft der Dichtlippe 20 von der Anlagefläche 16 noch verstärkt. Dadurch ist es möglich, daß die Lochscheibe 17 für den stationären Zustand so einge stellt wird, daß die Dichtlippe 20 sehr fest gegen die Anlagefläche 16 anliegt.

Bei rotierender Motorwelle 2 findet also keine Reibung zwischen der Dichtlippe 20 und der Anlagefläche 16 statt, so daß die Dichtung in diesem Betriebszustand zwar kaum wirksam ist, jedoch verschleißfrei arbeitet. In diesem Betriebszustand ist auch der Durchtritt vom Fördermedium aus der Leckagekammer 5 in den Motor innenraum 8 nicht zu befürchten, da als zusätzliche Sicherheit noch die Wellendichtung 12 vorhanden ist.

Wenn die Motorwelle 2 wieder zum Stillstand kommt und die durch die Zentrifugalkraft bewirkte Verformung der Lochscheibe 17 nachläßt, so legt sich die Dichtlippe 20 wieder an die Anlagefläche 16 an und verschließt den Durchgang zwischen der Leckagekammer 5 und dem Motor innenraum 8.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel erfolgt die Auslenkung der Dichtlippe 20 im wesentlichen dadurch, daß zwischen der Lochscheibe 17 und der Dichtlippe 20 eine als Scharnier dienende umlaufende Schwachstelle 21 vorgesehen ist, die durch eine umlaufende Ausnehmung 22 im Verbindungsbereich zwischen der Lochscheibe 17 und der Dichtlippe 20 angebracht ist. Bei Drehung der Motorwelle 2 wird die Dichtlippe 20 im wesentlichen radial nach außen abgekippt und hebt sich dadurch von der Anlagefläche 16 ab, wie in der rechten Seite in Fig. 3 dargestellt. Die Lochscheibe 17 kann im wesentlichen unverformt bleiben.

In den Fig. 4 bis 6 ist ein anderer Mechanismus zum Abheben der stationären Dichtung 15 dargestellt. Das Abheben erfolgt durch elektromagnetische Abstoßung.

Wie in Fig. 4 dargestellt, ist im Bereich der Anlageflä che 16 ein umlaufender, elektrischmagnetisierbarer Ring 23 eingeformt, während die Dichtlippe 20 mit einge formten Dauermagneten 24 versehen ist. Die Dauermagnete, die gleichmäßig über den Umfang verteilt angeordnet sind, weisen eine axiale Polarisierung auf, d. h., daß entweder der Nordpol oder Südpol der Dauermagnete 24 in Richtung auf den magnetisierbaren Ring 23 weist.

Im stationären Zustand liegt die Dichtlippe 20 fest und dichtend an der Anlagefläche 16 an, wobei die Anlage kraft noch durch die Magnetkraft der Dauermagneten 24 verstärkt wird.

Wenn der Motor eingeschaltet wird, wird gleichzeitig der magnetisierbare Ring 23 derart erregt, daß ebenfalls eine Polarisierung in axialer Richtung entsteht, die der der Dauermagneten 24 entgegengerichtet ist. Wenn also die Dauermagneten 24 mit ihrem Nordpol in Richtung auf den magnetisierbaren Ring 23 weisen, so entsteht an der Unterseite des erregten Ringes 23 ebenfalls ein Nordpol, so daß die Dichtlippe 20 von dem Ring 23 abgestoßen wird, wie in der rechten Seite in Fig. 4 dargestellt.

Bei dem in Fig. 5 dargestellten Ausführungsbeispiel ist anstelle der einzelnen Dauermagnete 24 ein durchgehend umlaufender Dauermagnetring 25 eingeformt. Seine Polari sierung ist in gleicher Weise ausgerichtet wie die der Dauermagneten 24.

Aufgrund des starren eingeformten Dauermagnetringes 25 kann die Dichtlippe 20 bei diesem Ausführungsbeispiel nicht ausgelenkt werden, sondern sie wird in axialer Richtung abgestoßen, wie auf der rechten Seite in Fig. 5 dargestellt. Damit die Dichtlippe 20 von der Anlage fläche 16 um ein ausreichendes Maß abheben kann, ist die Lochscheibe 17 aus relativ dünnem flexiblen Material ausgebildet, so daß sie sich ausreichend in sich verfor men kann.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten Ausführungsbeispiel weist die Lochscheibe 17 keine Dichtlippe auf sondern die Oberseite der Lochscheibe 17 liegt unmittelbar an der Anlagefläche 16. an. In den Umfangsbereich der Loch scheibe 17 sind einzelne Dauermagneten 26 eingeformt, deren Polarisierung ebenfalls in axialer Richtung ver läuft.

Zum Abheben der Lochscheibe 17 dient in gleicher Weise wie bei den in Fig. 4 und 5 dargestellten Ausführungs beispielen ein in die Anlagefläche 16 eingeformter magnetisierbarer Ring 23. Bei Erregung des magnetisier baren Rings 23 wird die Lochscheibe in die auf der rechten Seite in Fig. 6 dargestellte Lage verformt, bei der sie nicht mehr an der Anlagefläche 16 anliegt.

Obgleich die stationäre Dichtung 15 in Kombination mit der Wellendichtung 12 ein Eindringen von Leckage flüssigkeit in die Leckagekammer 5 nahezu ausschließt, ist als zusätzliche Sicherheit eine Überwachungssonde 28 vorgesehen, die in die Leckagekammer 5 hineinreicht und im Notfall das Eindringen von Leckageflüssigkeit an zeigt.

In der Durchgangsöffnung 13 zwischen dem Pumpengehäuse 6 und der Leckagekammer 5 sitzt eine Wellendichtung 14 oder dergleichen, die ähnlich ausgebildet ist wie die Wellendichtung 12, die den Durchgang von der Lecka gekammer 5 in den Motorinnenraum 8 abdichtet.

Unterhalb der Wellendichtung 14 ist eine zusätzliche stationäre Dichtung 29 vorgesehen, die in gleicher Weise aufgebaut sein kann wie die stationäre Dichtung 15 zwischen der Leckagekammer 5 und dem Motorinnenraum 8.

Bezugszeichenliste

1 Tauchmotorpumpe
2 Motorwelle
3 Zwischenwand
4 Motorgehäuse
5 Leckagekammer
6 Pumpenkammer
7 Kugellager
8 Motorinnenraum
9 Gehäuse der Leckagekammer
10 Flansch
11 Abschlußwand
12 Wellendichtung
13 Durchgangsöffnung
14 Wellendichtung
15 stationäre Dichtung
16 Anlagefläche
17 Lochscheibe
18 Anschlagring
19 Anschlagring
20 Dichtlippe
21 Schwachstelle
22 Ausnehmung
23 magnetisierbarer Ring
24 Dauermagneten
25 Dauermagnetring
26 Dauermagneten
27 Gewichte
28 Überwachungssonde
29 stationäre Dichtung

Claims

1. Tauchmotorpumpe mit einer zwischen dem Motorgehäuse und dem Pumpengehäuse vorgesehenen Leckagekammer sowie einer Motorwelle, die durch das Motorgehäuse und die Leckagekammer bis in die Pumpenkammer geführt ist und das Pumpenrad trägt, wobei die Motorwelle gegenüber den Öffnungen in den Gehäusewänden über umlaufende Wellendichtungen abgedichtet ist, dadurch gekenn zeichnet, daß zumindest im Bereich des Durchgangs der Motorwelle (2) vom Motorgehäuse (4) in die Leckagekammer (5) außer der Wellendichtung (12) eine stationäre Dichtung (15) vorgesehen ist, die bei ruhender Motorwelle (2) dicht gegen eine Anlagefläche (16) anliegt und bei drehender Motor welle (2) eine von der Anlagefläche (16) abgehobene Position einnimmt.

2. Tauchmotorpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Dichtung (15) in der Leckagekammer (5) unmittelbar vor der die Leckagekammer (5) gegenüber dem Innenraum des Motorgehäuses (4) abdichtenden Wellendichtung (14) angeordnet ist.

3. Tauchmotorpumpe nach Anspruch 1 oder 2, da durch gekennzeichnet, daß auch im Bereich des Durchgangs der Motorwelle (2) von der Pumpenkammer (6) in die Leckagekammer (5) außer der Wellendichtung (14) eine stationäre Dichtung (29) vorgesehen ist.

4. Tauchmotorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die stationäre Dichtung (15) als Lochscheibe (17) ausgebildet ist, die dicht und drehfest auf der Motorwelle (2) sitzt und mit ihrem Umfangsrand bei ruhender Motorwelle (2) dicht an der Anlagefläche (16) anliegt.

5. Tauchmotorpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochscheibe (17) an ihrem Unfangsrand eine sich in Axial richtung erstreckende Dichtlippe (20) aufweist, die bei ruhender Motorwelle (2) dicht an der Anlage fläche (16) anliegt.

6. Tauchmotorpumpe nach Anspruch 4 oder 5, da durch gekennzeichnet, daß die Lochscheibe (17) aus elastisch verformbarem Mate rial besteht.

7. Tauchmotorpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lochscheibe (17) und/oder die Dichtlippe (20) derart elastisch verformbar sind, daß die Dicht lippe (20) bei Drehung der Motorwelle (2) durch die auftretende Zentrifugalkraft von der Anlagefläche (16) abhebt.

8. Tauchmotorpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß in die Dichtlippe (20) mehrere über den Umfang verteilt angeordnete Gewichte (27) eingeformt sind.

9. Tauchmotorpumpe nach Anspruch 7 oder 8, da durch gekennzeichnet, daß zwi schen der Lochscheibe (17) und der Dichtlippe (20) eine als Scharnier dienende umlaufende Schwach stelle (21) ausgebildet ist.

10. Tauchmotorpumpe nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Andrücken des Umfangsrandes der Lochscheibe (17) an die Anlagefläche (16) und/oder das Abheben von der Anlagefläche (16) magnetisch bewirkt bzw. unterstützt wird.

11. Tauchmotorpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß in den Umfangsrand der Lochscheibe (17) bzw. in die Dichtlippe (20) ein umlaufender dauermagnetischer Ring (25) oder mehrere voneinander getrennte, über den Umfang ver teilt angeordnete Dauermagnete (24; 26) eingeformt sind, deren Pole in Axialrichtung ausgerichtet sind, und daß in die Anlagefläche (16) ein elek trisch magnetisierbarer Ring (23) oder mehrere über den Umfang verteilt angeordnete magnetisierbare Elemente eingeformt sind, der bzw. die im magne tisierten Zustand umgekehrt polarisierbar ist bzw. sind wie der Dauermagnetring (25) bzw. die von einander getrennten Dauermagneten (24; 26), so daß der Umfangsrand der Lochscheibe (17) bzw. die Dichtlippe (20) bei rotierender Motorwelle (2) aufgrund der einander gegenüberliegenden gleich sinnigen Pole von der Anlagefläche (16) abgehoben wird.