DE4415566C2 - Seitenkanalpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Seitenkanalpumpe mit mindestens zwei Pumpenstufen, die jeweils aus einem druck- und einem saugseitigen Gehäuse mit dazwischen angeordnetem, auf einer Pumpenwelle sitzendem Laufrad bestehen, wobei die Pumpen­ welle nur auf der Saugseite des Gehäuses durch dieses hin­ durchgeführt und mit einem Antrieb versehen ist, und wobei an der Wellendurchführung des saugseitigen Einlaßgehäuses min­ destens ein zusätzliches, auf der Pumpenwelle sitzendes Laufrad vorgesehen ist.

Bei derartigen Kreiselpumpen ist aufgrund des mindestens ein­ seitigen Wellendurchgangs durch das Gehäuse nach außen ei­ ne Abdichtung im Bereich des Wellendurchganges erforderlich. Als Abdichtungen werden Stopfbuchsen oder Gleitringdichtung­ en mit all ihren bekannten Nachteilen eingesetzt. So ist eine Stopfbuchsdichtung technisch nicht absolut dicht. Sie ist daher nur beschränkt einsatzfähig und wegen ihrer Zwangslekagen umweltschädlich. Stopfbuchsen bestehen aus mehreren Ein­ zelteilen, wie Packungsringe und die eigentliche Stopfbuchse mit einer Überwurfmutter. Diese Teile machen eine Stopfbuchs­ dichtung in der Herstellung und Montage aufwendig. Gleitring­ dichtungen sind gegenüber Stopfbuchsdichtungen etwas dich­ ter. Sie sind aber auch nicht absolut dicht. Sie sind jedoch ge­ genüber einer Stopfbuchsdichtung wesentlich teurer in der Her­ stellung und aufwendiger im Einbau bei der Montage.

Bekannte Pumpen (CH-PS 257 829) mit einer Stopfbuchs- oder Gleitringdichtung bestehen aus einem Sauggehäuse und einem Druckgehäuse mit dazwischen liegenden n-Pumpenstufen. Hin­ ter der letzten Pumpenstufe ist auf der Druckseite vor dem Wellendurchtritt durch das Pumpengehäuse eine Dichtung vor­ gesehen, weil hier die Pumpenflüssigkeit unter Druck steht und somit am Wellendurchtritt austreten kann.

Stopfbuchs- und Gleitringdichtungen erfordern unterschiedliche Fertigungs- und Montagemaße, wodurch eine Serienfertigung erschwert wird. Auch die Ersatzteillagerung verteuert sich bei der Verwendung derartiger Dichtungen.

Auch ist es bekannt, die Pumpenwelle an beiden Seiten durch das Pumpengehäuse nach außen zu führen. In diesem Fall müssen auf beiden Seiten der Pumpe jeweils eine Dichtung vorgesehen werden, wodurch größere Lekagen verursacht wer­ den.

Weiterhin ist eine mehrstufige Pumpe bekannt (EP 0 173 030 A2), die mit einem zusätzlichen Hilfslaufrad versehen ist, das jedoch keine Pumpenstufe bildet. Dieses Hilfslaufrad wird nicht zum Druckaufbau des zu fördernden Mediums herangezogen, weil es von dem zu fördernden Medium nicht durchströmt wird. Das ältere Hilfslaufrad wird ausschließlich zur Erzeugung eines Gegendruckes zur Verhinderung von Lekagen an der Wellen­ durchführung eingesetzt. Mittels eines Flüssigkeitsringes wird eine Art Gleichgewicht zwischen dem Druck in der Pumpenstufe und dem Bereich des Hilfslaufrades hergestellt, mit dem Ziel, an der Wellendurchführung den Differenzdruck auf Null zu verrin­ gern. Auf der Rückseite des Hilfslaufrades stellt sich keine Druckdifferenz ein. Die Vermeidung von Lekagen wird durch die über eine Öffnung angesaugte Luft erzielt, die den Raum und die Wellendurchgangsöffnung ausfüllt. Das ältere Hilfslaufrad verzehrt mehr als 1/3 der Leistungsaufnahme und reduziert da­ mit drastisch den Wirkungsgrad der Pumpe.

Ausgehend von der letztgenannten Pumpe liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Seitenkanalpumpe zu schaffen, die mit einfachsten Mitteln eine herkömmliche Wellendichtung ver­ meidet und dabei die Abdichtung im Bereich eines einzigen Wellenduchganges durch das Pumpengehäuse verbessert.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß das zusätzliche Laufrad als Seitenkanal-Laufrad ausgebildet ist, das drehfest sowie axial beweglich auf der Pumpenwelle sitzt und zwischen einem an das saugseitige Gehäuse angrenzenden druckseitigen Gehäuseteil mit Zu- und Ablauf und einem nach außen ab­ schließenden saugseitigen Gehäuseteil angeordnet ist, daß zwischen einer saugseitigen Fläche des zusätzlichen Laufrades und einer Innenfläche des saugseitigen Gehäuseteils eine Dichtung vorgesehen ist, daß zwischen einer Nabe des zusätz­ lichen Laufrades und der Pumpenwelle in einer Nut ein O-Ring eingesetzt ist, und daß Schaufeln des zusätzlichen Laufrades zur Erzeugung eines Axialschubes in Richtung auf die Dichtung unter einem Winkel zwischen 5° und 25° schräg gestellt sind.

Bei dieser Ausgestaltung wird mittels der zusätzlichen äußeren Pumpenstufe ein erhöhter Axialschub des zusätzlichen Laufra­ des gegen das Pumpengehäuse in Richtung des Wellendurch­ gangs und entgegen der Fließrichtung des zu fördernden Medi­ ums erzeugt. Der von der Pumpe erzeugte und gewollte Axial­ schub reicht für eine Dichtung gegenüber der Atmosphäre aus, so daß außer einem O-Ring zwischen Pumpenwelle und zu­ sätzlichem Laufrad keine weiteren Hilfsmittel für eine Abdichtung er­ forderlich sind. Die erfindungsgemäße Seitenkanalpumpe 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 zusätzlichen Laufrades und der Dichtung im Pumpenspalt der zusätzlichen Pumpenstufe läßt sich der gewollte Axialschub des Laufrades in Richtung des Wellenduchgangs in opti­ maler Weise für die Abdichtug der Pumpe ausnutzen. Die Anlaufpressung des zusätzlichen 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 Seitenkanalpumpe 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 Seitenkanal­ pumpe,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der zusätzlichen Pumpenstufe,

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

Fig. 4a-4e verschiedene Formen der Dichtung im Pumpenspalt.

Die erfindungsgemäße Seitenkanalpumpe ist als selbstan­ saugende Seitenkanalpumpe 1 dargestellt, die aus einem Pumpengehäuse 2 mit folgenden Einzelteilen besteht. Zwischen 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 saugseitigen Gehäuseteil 12, einem druckseitigen Gehäuseteil 13 und einem dazwischen liegenden zusätzlichen 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 drüc­ kender 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 Pumengehäuses in einer Wellenlagerung 32 abgestützt und mit dem nicht dargestellten An­ trieb mittels eines Wellenstumpfes 33 verbunden.

Die Dichtung im Pumpenspalt 18 kann unterschiedlich ausgestaltet werden, wie den Fig. 4a-4e 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 eines oder mehrerer O-Ringe 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 (12)

1. Seitenkanalpumpe mit mindestens zwei Pumpenstufen, die jeweils aus einem druck- und einem saugseitigen Gehäuse mit dazwischen angeordnetem, auf einer Pumpenwelle sitzendem Laufrad bestehen, wobei die Pumpenwelle nur auf der Saug­ seite des Gehäuses durch dieses hindurchgeführt und mit ei­ nem Antrieb versehen ist, und wobei an der Wellendurchfüh­ rung des saugseitigen Einlaßgehäuses mindestens ein zusätzli­ ches, auf der Pumpenwelle sitzendes Laufrad vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das zusätzliche Laufrad als Seitenkanal-Laufrad (14) ausgebildet ist, das dreh­ fest sowie axial beweglich auf der Pumpenwelle (27) sitzt und zwischen einem an das saugseitige Gehäuse angrenzenden druckseitigen Gehäuseteil (13) mit Zu- und Ablauf und einem nach außen abschließenden saugseitigen Gehäuseteil (12) an­ geordnet ist, daß zwischen einer saugseitigen Fläche (39) des zusätzlichen Laufrades (14) und einer Innenfläche (40) des saugseitigen Gehäuseteils (12) eine Dichtung (21, 22) vor­ gesehen ist, daß zwischen einer Nabe (16) des zusätzlichen Laufrades (14) und der Pumpenwelle (27) in einer Nut (23) ein O-Ring (24) eingesetzt ist, und daß Schaufeln (15) des zusätzli­ chen Laufrades (14) zur Erzeugung eines Axialschubes (X) in Richtung auf die Dichtung (21, 22) unter einem Winkel (α) zwi­ schen 5° und 25° schräg gestellt sind.

2. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß der Winkel (α) der schräg gestellten Schaufeln (15) zwischen 10° und 18° beträgt.

3. Seitenkanalpumpe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung zwischen der saugseitigen Fläche (39) des zusätzlichen Laufrades (14) und der Innenflä­ che (40) des saugseitigen Gehäuseteils (12) aus zwei Dich­ tungsscheiben (21, 22) besteht, die in Nuten (19) des zusätzli­ chen Laufrades (14) bzw. Nuten (20) des saugseitigen Gehäu­ seteils (12) eingelassen sind.

4. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Dichtungsscheiben (21, 22) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.

5. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß eine Dichtungsscheibe (21 oder 22) aus einem Hart­ metall und die andere Dichtungsscheibe (22 oder 21) aus ei­ nem Keramikmaterial besteht.

6. Seitenkanalpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dichtungsscheiben (21, 22) in die Nuten (19, 20) des zusätzlichen Laufrades (14) bzw. des saugseitigen Gehäuseteils (12) fest eingewalzt sind.

7. Seitenkanalpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dichtungsscheiben (21, 22) be­ weglich in den Nuten (19, 20) sitzen und mittels einer oder meh­ reren Federn (34, 35) gegeneinander drückbar sind.

8. Seitenkanalpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Dichtungsscheiben (21, 22) be­ weglich in abgesetzten Nuten (43, 44) sitzen und mittels eines oder mehreren O-Ringen (41, 42) federnd dichtend gelagert sind.

9. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß die O-Ringe (41, 42) hohl ausgebildet und gasgefüllt sind.

10. Seitenkanalpumpe nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung zwischen der saugseitigen Fläche (39) des zusätzlichen Laufrades (14) und der Innenflä­ che (40) des saugseitigen Gehäuseteils (12) aus einem Ring (36 oder 37) besteht, der Bestandteil des zusätzlichen Laufra­ des (14) und/oder des saugseitigen Gehäuseteils (12) ist.

11. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das zusätzliche Laufrad (14) und das saugseitige Gehäuseteil (12) aus unterschiedlichen Materialien bestehen.

12. Seitenkanalpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichet, daß das zusätzliche Laufrad (14) - oder das saugseitige Gehäuseteil (12) - aus einem Hartmetall und das saugseitige Gehäuseteil (12) - oder das zusätzliche Laufrad (14) - aus ei­ nem Keramikmaterial besteht.