DE4415566A1 - Kreiselpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, insbe­ sondere eine selbstansaugende Seitenkanalpumpe mit mindestens zwei Pumpenstufen, die jeweils aus einem druck- und einem saugseitigen Gehäuse mit dazwischen angeordnetem, auf einer Pumpenwelle sitzenden Laufrad bestehen, wobei die Pumpenwelle auf der Saugseite des Gehäuses durch dieses hin­ durchgeführt ist.

Bei derartigen Kreiselpumpen ist aufgrund des min­ destens einseitigen Wellendurchgangs durch das Ge­ häuse nach außen eine Abdichtung im Bereich des Wellendurchganges erforderlich. Als Abdichtungen werden Stopfbuchsen oder Gleitringdichtungen mit all ihren bekannten Nachteilen eingesetzt. So ist eine Stopfbuchsdichtung technisch nicht absolut dicht. Sie ist daher nur beschränkt einsatzfähig und wegen ihrer Zwangsleckagen umweltschädlich. Stopfbuchsen bestehen aus mehreren Einzelteilen, wie Packungsringe und die eigentliche Stopfbuchse mit einer Überwurfmutter. Diese Teile machen eine Stopfbuchsdichtung in der Herstellung und Montage aufwendig. Gleitringdichtungen sind gegenüber Stopfbuchsdichtungen etwas dichter. Sie sind aber auch nicht absolut dicht. Sie sind aber gegenüber einer Stopfbuchsdichtung wesentlich teurer in der Herstellung und aufwendiger im Einbau bei der Mon­ tage.

Bekannte Pumpen (CH-PS 257 829) mit einer Stopf­ buchs- oder Gleitringdichtung bestehen aus einem Sauggehäuse und einem Druckgehäuse mit dazwischen liegenden n-Pumpenstufen. Hinter der letzten Pum­ penstufe ist auf der Druckseite vor dem Wellen­ durchtritt durch das Pumpengehäuse eine Dichtung vorgesehen, weil hier die Pumpenflüssigkeit unter Druck steht und somit am Wellendurchtritt austre­ ten kann.

Stoffbuchs- und Gleitringdichtungen bedürfen unter­ schiedliche Fertigungs- und Montagemaße, wodurch eine Serienfertigung erschwert wird. Auch die Er­ satzteillagerung verteuert sich bei der Verwendung derartiger Dichtungen.

Es ist auch bekannt, die Pumpenwelle an beiden Sei­ ten durch das Pumpengehäuse nach außen zu führen. In diesem Fall müssen auf beiden Seiten jeweils eine Dichtung vorgesehen werden, wodurch die Leckage­ möglichkeit vergrößert wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Krei­ selpumpe zu schaffen, die mit einfachsten Mitteln eine herkömmliche Wellendichtung vermeidet und dabei die Abdichtung im Bereich des Wellendurchgangs durch das Pumpengehäuse verbessert.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß an der Pum­ penaußenseite zwischen dem saugseitigen Einlaßge­ häuse und dem Antrieb mindestens eine zusätzliche Pumpenstufe mit einem druck- und einem saugseiti­ gen Gehäuse mit dazwischen angeordnetem, auf der Pumpenwelle radial fest sitzenden und axial beweg­ lichen Laufrad vorgesehen ist, dessen Schaufeln zur Erzeugung eines Axialschubes in Richtung auf den Wellenspalt unter einem Winkel zwischen 5 und 25° schräg gestellt sind, und daß zwischen der saug­ seitigen Fläche des Laufrades und der Innenfläche des saugseitigen Gehäuses eine Dichtung vorgesehen ist.

Bei dieser Ausgestaltung wird mittels der zusätz­ lichen äußeren Pumpenstufe ein erhöhter Axialschub des Laufrades gegen das Pumpengehäuse in Richtung des Wellendurchgangs und entgegen der Fließrichtung des zu fördernden Mediums erzeugt. Der von der Pum­ pe erzeugte und gewollte Preßdruck reicht für eine Dichtung gegenüber der Atmosphäre aus, so daß außer einem O-Ring zwischen Pumpenwelle und Laufrad keine weiteren Hilfsmittel für eine Abdichtung er­ forderlich sind. Die erfindungsgemäße Kreiselpumpe ist somit gegenüber bekannten Pumpen mit Wellen­ dichtungen aufgrund der Doppelfunktion, nämlich verbesserte Abdichtung bei verbesserter Hydraulik durch Nutzung der Strömung vorteilhafter und ins­ besondere umweltfreundlicher.

Mit der Schrägstellung der Schaufeln des Laufrades und der Dichtung im Pumpenspalt der zusätzlichen Pumpenstufe läßt sich der gewollte Axialschub des Laufrades in Richtung des Wellendurchgangs in opti­ maler Weise für die Abdichtung der Pumpe ausnutzen. Die Anlaufpressung des Laufrades auf das Gehäuse ist druckabhängig, d. h. sie ist prozeßabhängig und erbringt hierdurch eine optimale Abdichtung ohne zusätzliche Bauteile für Stopfbuchs- oder Gleitringdichtungen.

Damit die erfindungsgemäße Kreiselpumpe im Bedarfs­ fall auch im Anfahrvorgang der Pumpe ausreichend abgedichtet ist, wird vorgeschlagen, daß die Dicht­ scheiben im Spalt zwischen Laufrad und Pumpenge­ häuse mittels einer oder mehreren Federn gegenein­ ander gedrückt werden. Diese Maßnahme reicht aus, das Pumpeninnere gegen die Atmosphäre abzudichten.

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist darin zu se­ hen, daß durch Fortfall der Wellendichtung auf un­ terschiedliche Einstellmaße bei verschiedenen Bau­ reihen verzichtet werden kann, wodurch sich wieder­ um die Lagerhaltung vereinfacht.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in einer Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 einen Schnitt durch die Kreisel­ pumpe,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der zusätzlichen Pumpenstufe,

Fig. 3 eine Draufsicht auf das Laufrad mit einer Befestigung,

Fig. 4 verschiedenen Formen der Dichtung im Pumpenspalt.

Die erfindungsgemäße Kreiselpumpe ist als selbstan­ saugende Seitenkanalpumpe 1 dargestellt, die aus einem Pumpengehäuse 2 mit folgenden Einzelteilen besteht. Einem druckseitigen Gehäuse 3 mit einem Auslaßstutzen 6 und einem saugseitigen Gehäuse 4 mit einem Einlaßstutzen 5 sind ein oder mehrere Pumpenstufen 7 mit den an sich bekannten Druck- und Sauggehäusen mit dazwischenliegenden Laufrä­ dern eingebaut. Mittels eines Stützfußes 8 ist die Seitenkanalpumpe 1 aufstellbar. Im Bereich des Wellendurchgangs 9 befindet sich ein Gleitlager 10 für die Pumpenwelle 27. Bei herkömmlichen Pumpen befindet sich hier eine Wellendichtung, die erfin­ dungsgemäß vermieden wird. Hierfür ist an der Pumpenaußenseite an das saugseitige Gehäuse 4 eine zusätzliche Pumpenstufe 11 vorgesehen, die aus einem Sauggehäuse 12, einem Druckgehäuse 13 und einem dazwischen liegenden Laufrad 14 mit schräg gestellten Schaufeln 15 mit Winkeln α besteht. Das Laufrad 14 sitzt mit seiner Laufradnabe 16 auf der verlängerten Pumpenwelle 27 und bildet mittels in Nuten 19 und 20 sitzenden Dichtschei­ ben 21 und 22 mit der saugseitigen Fläche 39 zur Gehäuseinnenfläche 40 einen Pumpenspalt 18. Die Laufradnabe 16 ist fernerhin mit einer Nut 23 versehen, in die ein auf die Pumpenwelle 27 drücken­ der O-Ring 24 eingelassen ist. Ein Nabenansatz 17 ist mit einem Schlitz 25 versehen, in den ein in einer Wellenbohrung 28 befestigter Stift 26 so eingreift, daß das Laufrad 14 axial beweglich aber radial fest ist und somit das Drehmoment übertra­ gen kann. Die Laufradnabe 16 bildet mit dem Gehäuse 12 einen Gehäusespalt 29, einen Wellenspalt 30 und den unterhalb der Dichtscheiben 21, 22 befindlichen Pumpenspalt 31. Diese drei Spalte 29 bis 31 sind mit der Atmosphäre verbunden und weisen keine Dichtung auf. Die verlängerte Pumpenwelle 27 ist außerhalb des Pumpengehäuses in einer Wellenlagerung 32 abgestützt und mit dem nicht dargestellten An­ trieb mittels eines Motorstumpfes 33 verbunden.

Die Dichtung im Pumpenspalt 18 kann unterschiedlich ausgestaltet werden, wie der Fig. 4 zu entnehmen ist. Fig. 1 zeigt eine Dichtung aus zwei Dicht­ scheiben 21 und 22, die fest in die Nuten 19 und 20 eingewalzt sind. Fig. 4a zeigt eine Dichtung aus zwei Dichtscheiben 21, 22, die beweglich in den Nu­ ten 19, 20 sitzen und mittels Federn 34 und 35 gegen­ einander gedrückt werden. Es kann auch nur eine festsitzende Dichtscheibe 21 oder 22 und eine be­ wegliche Dichtscheibe 22 oder 21 mit einer Feder 35 oder 34 vorgesehen werden. Fig. 4b zeigt eine Dichtung, die aus zwei Dichtringen 36 und 37 besteht, wobei die Dichtringe 36, 37 Bestandteile der Laufrades 14, bzw. der Laufradnabe 16 und des Gehäuses 12 sind. Wie den Fig. 4c und 4d zu entnehmen, können auch Einzelringe 36 oder 37 ver­ wendet werden. Nach Fig. 4e sitzen die Dichtschei­ ben 21, 22 beweglich in speziell ausgeführten abge­ setzten Nuten 43 und 44 und können mittels einer oder mehreren O-Ringen 41 und 42 hohl und gasge­ füllt federnd dichtend gelagert sein. Die Dicht­ scheiben 21 und 22 können aus verschiedenen Materialien bestehen, z. B. aus einem Hartmetall oder einem Keramikmaterial. Desgleichen können bei einer Ausführungsform gemäß den Fig. 4b bis 4d das Laufrad 14, bzw. die Laufradnabe 16 und das Gehäuse 12 aus unterschiedlichen Materia­ lien bestehen, z. B. ebenfalls aus einem Hartmetall oder einem Keramikmaterial. Dabei ist es gleich­ gültig welches Teil aus welchem Material besteht. Es kann den jeweiligen Bedürfnissen angepaßt sein.

Die zu fördernde Flüssigkeit wird über den Einlaß­ stutzen 5 angesaugt und nach Durchlauf durch die Pumpenstufe 7 über den Auslaßstutzen 6 abgeführt. Das bedeutet, daß die Fließrichtung des zu fördern­ den Mediums in Zeichnungsebene der Fig. 1 von rechts nach links ist. Bei einem Druckaufbau mit einer Druckdifferenz in Saug- und Druckseite stellt sich aufgrund der zusätzlichen Pumpenstufe 11 ein höherer Druck in der Saugstufe ein, wodurch sich auch ein erhöhter Anpressdruck des Laufrades 14 auf das Ge­ häuse 12 in Richtung auf den Wellenspalt 30 ein­ stellt und dabei die Dichtwirkung der Dichtscheiben 21, 22 verbessert. Die vom Laufrad 14 geförderte Flüssigkeit fließt ebenfalls in Richtung auf das Druckgehäuse 3, so daß ein Flüssigkeitsaustritt in die unter Atmosphäre stehenden Spalte 29 bis 31 vermieden ist.

Claims (13)

1. Kreiselpumpe, insbesondere selbstansaugende Seitenkanalpumpe mit mindestens zwei Pumpenstufen, die jeweils aus einem druck- und saugseitigen Ge­ häuse mit dazwischen angeordnetem, auf einer Pumpen­ welle sitzenden Laufrad bestehen, wobei die Pumpen­ welle auf der Saugseite des Gehäuses durch dieses hindurchgeführt und mit einem Antrieb versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß an der Pumpenaußenseite zwischen dem saugseitigen Einlaßgehäuse (4) und dem Antrieb (Motorstutzen 33) mindestens eine zusätzliche Pumpenstufe (11) mit einem druck- (13) und einem saugseitigen Ge­ häuse (12) mit dazwischen angeordnetem, auf der Pumpenwelle (27) radial fest sitzenden und axial beweglichen Laufrad (14) vorgesehen ist, dessen Schaufeln (15) zur Erzeugung eines Axialschubes (X) in Richtung auf den Wellenspalt (30) unter einem Winkel (α) zwischen 5° und 25° schräg ge­ stellt sind, und daß zwischen der saugseitigen Fläche (39) des Laufrades (14) und der Innen­ fläche (40) des saugseitigen Gehäuses (12) eine Dichtung (21/22) vorgesehen ist.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Winkel (α) der schräg gestell­ ten Schaufeln (15) zwischen 10° und 18° beträgt.

3. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 und 2, da­ durch gekennzeichnet, daß zwischen der Nabe (16) des Laufrades (14) und der Pumpenwelle (27) in einer Nut (23) ein O-Ring (24) eingesetzt ist.

4. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dichtung zwischen der saugseitigen Fläche (39) des Laufrades (14) und der Innenfläche (40) des Gehäuses (12) aus zwei Dichtungsscheiben (21, 22) besteht, die in Nuten (19) des Laufrades bzw. Nuten (20) des Ge­ häuses (12) eingelassen sind.

5. Kreiselpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Dichtungsscheiben (21, 22) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.

6. Kreiselpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine Scheiben (21 oder 22) aus einem Hartmetall und die andere Scheibe (22 oder 21) aus einem Keramikmaterial besteht.

7. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsscheiben (21, 22) in die Nuten (19, 20) des Laufrades (14) bzw. des Gehäuses (12) fest eingewalzt sind.

8. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsscheiben (21, 22) beweglich in den Nuten (19, 20) sitzen und mittels einer oder mehreren Federn (34, 35) gegeneinander drückbar sind.

9. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtungsscheiben (21, 22) beweglich in abgesetzten Nuten (43, 44) sitzen und mittels eines oder mehreren O-Ringen (41, 42) federnd dichtend gelagert sind.

10. Kreiselpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die O-Ringe (41, 42) hohl ausgebildet und gasgefüllt sind.

11. Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dichtung zwischen der saugseitigen Fläche (39) des Laufrades (14) und der Innenfläche (40) des Gehäuses (12) aus einem Ring (36 oder 37) besteht, der Bestandteil des Laufrades (14) und/oder des Gehäuses (12) ist.

12. Kreiselpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Laufrad (14) und das Gehäuse (12) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.

13. Kreiselpumpe nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Laufrad (14) - oder das Gehäuse (12) - aus einem Hartmetall und das Gehäuse (12) - oder das Laufrad (14) - aus einem Keramikmaterial besteht.