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Schleuderpumpe Die Erfindung bezieht sich auf Schleuderpumpen und
spezieller auf die Bauart mit einer reibungslosen, hydraulisch wirkenden Dichtung
zwischen der Laufradwelle und dem Pumpengehäuse an Stelle einer Reibungsdichtung
oder Stopfbuchse.
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Pumpen mit hydraulischer oder stopfbuchsenfreier Dichtung werden benötigt,
wenn die Art der zu pumpenden Flüssigkeit die Benutzung von Stopfbuchsen unerwünscht
erscheinen läßt, z. B. wenn es sich um ätzende oder solche Flüssigkeiten handelt,
die Sand oder andere Sinkstoffe mit sich führen.
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Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen bei einer Pumpenbauart,
z. B. nach dem amerikanischen Patent t 756 323 von W i 1 f 1 e y, bei der
die mit dem l.atifrad eine Einheit bildendeWelle gegenüber dem Pumpengehäuse axial
verschiebbar ist, so daß ein ringförmiger Spalt zwischen der Welle und dem sie umgebenden
anliegenden Teil des Gehäuses geöffnet oder geschlossen wird. Eine selbsttätig oder
durch Fliehkraft zur Wirkung gebrachte Steuervorrichtung verschiebt die Welle gegen
Federdruck so, daß der Spalt beim Anlassen der Pumpe geöffnet wird und während ihres
Laufes geöffnet bleibt, wobei ein Entweichen von Flüssigkeit durch den Spalt durch
hydraulischen Druckausgleich verhindert wird, der durch das Laufen der Pumpe selbst
erzeugt wird. Wird die Pumpe angehalten, so verschiebt sich die Laufradwelle unter
dem Federdruck selbsttätig so, daß der Spalt geschlossen wird.
Die
Pumpe besitzt einen Ständer, auf dem die waagerechte Laufradwelle in je einem vorderen
und hinteren Lager drehbar ist. Das Laufrad ist auf dein einen freien Wellenende
angeordnet. Es ist von dem auf dem Ständer montierten Pumpengehäuse umgeben, das
an seinem äußeren Ende einen axialen Einlaßstutzen aufweist. Der das Laufrad tragende
vordere Teil der Welle wird unmittelbar durch das dem Gehäuse anliegende vordere
Lager getragen, während das hintere Wellenende in einer Hülse axial verschiebbar
ist, die ihrerseits im hinteren Lager drehbar, aber nicht axial verschiebbar ist.
Eine Fliehkraftsteuervorrichtung, die in einem Ausführungsbeispiel zwischen den
beiden Lagern angeordnet ist, läuft mit der Welle um und spricht dabei so an, daß
sie die Laufradwelle gegenüber der Hülse zwischen den Stellungen bewegt, in denen
der Spalt offen und geschlossen ist.
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Bisher ermöglichte eine Tut- und Federverbindung; das axiale Verschieben
der Welle gegenüber der Hülse und bewirkte gleichzeitig die Drehinomentübertragung
von der Hülse auf die Welle. Eine gesonderte Federung diente dazu, die axiale Verschiebung
der Welle entgegen der durch die Fliehkraft erzeugten axialen Kraft hervorzubriilgen.
Das Ausmaß der Axialbewegung zwischen der Spaltoffen- und -schlußstellung der Welle
beträgt etwa 3 mm.
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Einer der Zwecke der Erfindung besteht darin, die Mittel zur Drehmomentübertragung
zwischen der Antriebshülse und der angetriebenen Welle zu vereinfachen und das Ansprechen
der Welle auf Bedingungen, die im Sinne ihrer axialen Verschiebung wirken, zu verbessern.
Insbesondere sollen Flächen vermieden werden, in denen eine Gleitberührung während
der Einwirkung eines zur Übertragung des Drehmoments dienenden Druckes stattfindet.
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U m diese Zwecke zu erfüllen, werden die Treibhülse und die angetriebene
Welle durch federnd verformbare Drehmomentübertragungsmi_ttel verbunden, die dem
doppelten Zweck dienen, das Drehmoment zu übertragen und die benötigte Federkraft
zu erzeugen, die mit der Steuervorrichtung zusammenwirkt, wenn die Welle zwischen
der Spaltoffenstellung und der Spaltschlußstellung verschoben wird.
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Spezieller ist die Erfindung verkörpert in einer Einheit, die eitlen
Ansatz, Arm, Vorsprung oder Flansch auf dem inneren Ende der Antriebshülse und gegen
ihn versetzt einen anderen Ansatz o. dgl. auf dem anliegenden Teil der Welle besitzt.
Ein Band oder flaches Glied aus federndem biegsamem Werkstoff oder eine Flachfeder
verbindet die beiden Ansätze, wobei jedes Ende der Flachfeder an einem entsprechenden
Ansatz befestigt ist. Demnach erstreckt sich diese Flachfeder quer zu der Welle,
obgleich ihre Enden so gegeneinander versetzt sind, daß sie in verschiedenen sich
quer zur Welle erstreckenden Ebenen liegen. Demgemäß ist der axiale Abstand zwischen
den Enden der Flachfeder größer, wenn die Welle in die Spaltoffenlage gedrückt wird,
d. h. die Federspannung ist eine solche, daß sie im Sinne einer A1)flachung der
Feder und damit einer Verkleinerung des axialen Abstandes ihrer beiden Enden wirkt.
da die natürlicheTendenz der Feder darin besteht, die Latifradwelle in die Stellung
zu verschieben. hei der der Spalt geschlossen ist. Demnach ist der Unterschied des
axialen Abstandes der Federenden, mit anderen Worten der Grad der elastischen Verformung
der Feder gleich dem Ausmaß der axialen Verschiebung der Welle zwischen der Spaltoffen-
und -schlußstellung. In einem praktischen Fall beträgt dieser Unterschied etwa 1,5
niin.
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Gemäß einer Anordnung ist sowohl die Fliehkraftsteuervorrichtung als
auch ein Paar symmetrisch angeordneter, das Drehmoment übertragender flacher Federglieder
an einer Hülse befestigt, die auf der Laufradwelle festsitzt.
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Die Erfindung verfolgt auch noch andere Zwecke und weist noch sonstige
vorteilhafte Merkmale auf, von denen einige zusaininen finit dem vorerwähnten, in
der nachfolgenden I@eschreibung behandelt werden sollen. In dieser uii(1 in deal
Ansprüchen werden Teile mit besondereil Bezeichnungen belegt, jedoch sollen diese
Bezeichnungen auch ähnlich ausgeführte verwendbare Teile kennzeichnen. Die Zeichnungen
veranschaulichen die beste dein Erfinder bekannte Ausführungsform. Es bestehen aber
natürlich andere Ausfiihrungsmöglichkeiteil, die dem Erfindungszweck genügen.
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In den Zeichnungen, die das bevorzugte Ausführungsbeispiel darstellen,
ist Fig. i ein Läiigssci)iiitt der Pumpe; Fig.2 ein Teilschnitt der Drehmomentübertragungsvorrichtung
und damit zusammenhängender Teile der Pumpe in größerem Maßstabe; Fig. 3 ist eine
Endansicht von Fig. 2 links, unter Fortlassung von Teilen; Fig. 4 zeigt in vergrößerter
schaubildlicher Teildarstellung die Drehmomentübertragungsvorrichtung zusammen mit
damit verbundenen Teilen und insbesondere mit der Fliehkraftsteuervorrichtung, von
der Teile abgenommen dargestellt sind, um Innenteile freizulegen; Fig. 5 und 6 sind
schematische Ansichten, die die Arbeitsweise der Vorrichtung erkennen lassen, indem
sie dieLaufrad\\ clle in den Stellungen zeigen, in denen als Ergebnis entsprechender
Arbeitsbedingungen der Steuervorrichtung und der das Drehmoment übertragenden Federn
der Spalt geschlossen bzw. offen ist.
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Die Erfindung, ist in dem Ausführungsbeispiel als stopfbuchsenfreie
Pumpe dargestellt. Der allgemeine Aufbau dieser Punipe gemäß Fig. i zeigt einen
z. B. gegossenen Ständer io, der einen Hohlkörper i i, einen mit diesem durch Bolzen
13 verbundenen Fuß 12 und einen Oberteil 14 aufweist. Der Oberteil 14 besteht aus
einem Vorderteil 15, der einett nach vorn gerichteten senkrechten Flansch 16 aufweist,
und aus einem hinteren Teil 17. Der Oberteil 14 des Ständers bildet ferner eine
eine Steuervorrichtung C enthaltende Kammer 18, die zwischen dem vorderen Lagerkörper
15 und dem
hinteren Lagerkörper 17 liegt und durch einen Deckel
i9 abgeschlossen ist.
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Der vordere Lagerkörper 15 ist mit einem Kugellager 20 versehen, das
aus Kugeln 21, einem inneren Laufring 22 und einem äußeren Laufring 23 besteht.
Dieses Kugellager ist zwischen einer vorderen Lagerplatte 24, die einen Dichtungsring
24a aufweist, und einer hinteren Lagerplatte 25 mit einem Dichtungsring 25a angeordnet.
Beide Lagerplatten sind durch Bolzen 26 zusammen- und in Stellung gehalten. Der
hintere Lagerteil 17 ist mit einem Kugellager 27 versehen, das Kugeln 28, einen
inneren Laufring 29 und einen äußeren Laufring 30 besitzt. Das Kugellager 27 wird
in Stellung gehalten und unmittelbar begrenzt zwischen einer vorderen Lagerplatte
31 mit einem Dichtungsring 32 und einer hinteren Lagerplatte 33 mit Dichtungsring
34, und beide Lagerplatten werden durch Bolzen 35 zusammen- und in Stellung gehalten.
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Eine mit einer Stoßfläche 37 versehene Antriebshülse 36 ist im hinteren
Lager 27 drehbar, aber gegen axiale Verschiebung in ihm auf der einen Seite z. B.
durch die Stoßfläche 37 und auf der anderen Seite durch einen mit Innengewinde versehenen
Anschlagring 38 festgehalten, der auf die Hülse 36 aufgeschraubt ist. Die Treibhülse
36 weist an ihrem inneren oder vorderen Ende einen radialen Vorsprung oder Flansch
39 auf und hat eine vordere Buchse 40 und eine hintere Buchse 41, in denen die Laufradwelle
42 drehbar gelagert ist. Die Buchsen 40 und 41 bestellen aus einer bekannten Art
von selbstschmierendem Werkstoff, beispielsweise besonders behandeltem Messing oder
getränktem Holz bzw. getränktem Kunststoff. Die Laufradwelle ist gegen die Treibhülse
36 in einem gewissen engen Bereich axial verschiebbar, wie nachfolgend erörtert.
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Das vordere Ende der Laufradwelle 42 wird drehbar getragen in dem
vorderen Lager 2o, das seinerseits zusammen mit der Welle 42 gegen den Ständer io
verschiebbar ist. Das Lager 2o bildet eine Einheit mit der Welle 42 dadurch, daß
es unmittelbar zwischen einer auf ihr gebildeten Schulter 43 und einem mit Innengewinde
versehenen, auf die Welle 42 aufgeschraubten Anschlagring44 begrenzt ist. Das Ausmaß
der möglichen axialen Verschiebung der Welle 42 ist durch den Abstand d zwischen
dem Lager 2o und der benachbarten Lagerplatte 25 angegeben.
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Die Laufradwelle 42 ist mit einem am vorderen Ende angeordneten Gewinde
45 fest in die Nabe 46 des Laufrades 47 eingeschraubt, das vorn Förderschaufeln
48 und hinten Hilfsschaufeln 49 aufweist. Die Schaufeln 49 sind um ein Stück i länger
als die Schaufeln 48. Das Laufrad 47 ist von einem feststehenden Gehäuseteil
50 umgeben, der mit einem nach vorn gerichteten axialen Saugstutzen 51 ausgestattet
und an einer das Pumpengehäuse vervollständigenden hinteren Abschlußwand 52 befestigt
ist. Das Gesamtgehäuse erstreckt sich über das Maß D. Es ist an einem Tragglied
B befestigt, das seinerseits mit dem senkrechten Flansch 16 des Ständers
io verschraubt ist. An der hinteren Wand 52 des Gehäuses ist ein feststehender ringförmiger
Labyrinthteil 53 befestigt, in dem der zylindrische Nabenteil 54 untergebracht ist,
der den Einlaß für die Hilfsschaufeln 49 bildet. Der Labyrinthteil 53 umgibt ferner
einen auf der Nabe des Laufrades befestigten Dichtungsring 55, dessen Dichtungsfläche
56 der Dichtungsfläche 57 eines feststehenden Dichtungsringes 58 gegenübersteht,
der in einem Gehäuse 59 festsitzt, das zusammen mit dem Labyrinthteil 53 mit der
Gehäusewand 52 verschraubt ist. Das Gehäuse 59 trägt einen abwärts gerichteten Ableitungsstutzen
59a für Flüssigkeit, die etwa aus dem Pumpengehäuse zwischen den Dichtungsflächen
56, 57 hindurch entweichen sollte.
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Eine geregelte, wenn auch verhältnismäßig kleine axiale Verschiebung
der Laufradwelle 42 öffnet oder schließt den Spalt zwischen den Dichtungsflächen
56, 57, der bei laufender Pumpe offen und bei stillstehender Pumpe geschlossen ist.
Diese geregelte Verschiebung des Laufrades wird durch die in der Kammer 18 untergebrachte
Steuervorrichtung erhalten, die nach Art eines Fliehkraftreglers ausgebildet ist.
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Die in den Fig. 2, 3 und 4 deutlicher dargestellte Steuervorrichtung
weist eine Hülse 6o auf, die auf der Laufradwelle 42 befestigt ist. Das hintere
Ende dieser Hülse besitzt zwei symmetrisch angeordnete Ausschnitte 61 und 62. Jeder
Ausschnitt wird begrenzt durch zwei parallele Lappen 63, 64 bzw. 65, 66. Die Lappen
64 und 66 schließen sich rechtwinklig an vom hinteren Ende der Hülse 6o vorstehende
Flanschen 67, 68 an oder bilden mit ihnen ein Stück.
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An der Hülse 6o sind zwei schwenkbare Gewichtsarme 69, 70 gelagert.
Der Gewichtsarm 70 kann auf einem Bolzen 71 schwingen, der in den Lappen 63 und
64 gelagert ist, ebenso der Gewichtsarm 69 auf einem Bolzen 72, der von den Lappen
65, 66 getragen wird. Die Gewichtsarme 69 (Fig. 4) weisen je ein Gewicht 73 von
der Breite W1 und einen Lagerteil mit einer Nase 74 von geringerer Breite W2 auf.
Die Lagerstelle des Gewichtsarmes wird durch eine Querbohrung 75 (Fig.4) dargestellt.
Der andere Gewichtsarm 70 weist entsprechend ein Gewicht 76 und eine Nase
77 auf. Die Nasen 74, 77 sind entgegengesetzt gerichtet und liegen an den benachbarten
Flächen F des Flansches 39 der Treibhülse 36 an. Zwei mehrfach gebogene Flachfedern
78, 79 verbinden den Flansch 39 der Treibhülse mit den entsprechenden Flanschteilen
67 und 68 der Hülse 6o. Diese Federn lassen eine zwar begrenzte, aber ausreichende
relative Axialbewegung zwischen der Treibhülse 36 und der Laufradwelle 42 zu, wirken
jedoch gleichzeitig als Drehmomentübertrager zwischen der Treibhülse 36 und der
Welle 42. Das eine Ende der Feder 78 ist an dem Flansch 39 der Treibhülse, z. B.
durch Bolzen So, das andere Ende an dem Flansch 67 der Steuerungshülse6o, z. B.
durch Bolzen 81, befestigt. Ähnlich ist die Feder 79 am einen Ende mit dem Flansch
39 durch Bolzen 82 und am anderen Ende mit dem Flansch 68 der Reglerhülse durch
Bolzen 83 verbunden. Mit 84 ist in Fig. 4 -ein Splint bezeichnet,
der
dazu dient, den Stift 71 in seiner Stellung zu sichern. Ausschnitte R, und R2 des
Flansches 39 geben den Köpfen der Bolzen 81 und 83 Spielraum.
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Fig. 5 zeigt die Steuervorrichtung C in der Ruhestellung, während
Fig. 6 sie in der Arbeitsstellung unter dem Einfluß der Fliehkraft bei laufender
Pumpe zeigt. Diese Figuren zeigen eine Laufradwelle 85 (entsprechend 42 in Fig.
i), einen umlaufenden Dichtungsring 86 (entsprechend 55 in Fig. i), einen zugehörigen
feststehenden Dichtungsring 87 (entsprechend 58 in Fig. i), der hier als Teil des
Pumpengehäuses zu betrachten ist, ein vorderes Lager 88 und ein hinteres Lager 89
(entsprechend 2o und 27 in Fig. i), eine Treibhülse 9o (entsprechend 36 in Fig.
i), eine Steuerhülse 9i (entsprechend 6o in Fig. i), die auf der Laufradwelle 85
durch eine Klemmschraube 92 befestigt ist, zwei Gewichtsarme 93 und 94 (entsprechend
69 und 70 in Fig. i), die bei 95 und 96 an die Hülse 9i angelenkt sind, und
zwei Flachfedern 97, 98, die die Welle 85 mit der Treibhülse 9o verbinden und auch
als Drehmomentübertrager oder Kupplungsglieder zwischen ihnen wirken. Zur deutlicheren
Darstellung erscheinen in diesem Schema die Federn 97 und 98 in einer Ebene, die
rechtwinklig zu der Ebene verläuft, in der sie tatsächlich liegen.
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In Fig. 5 befindet sich die Laufradwelle 85 und damit die Steuervorrichtung
C in der Ruhe. Dabei umfassen die Gewichte 93 und 94 die Welle und geben den Flachfedern
97 und 98 die Möglichkeit, die Welle in der Richtung des Pfeiles 99 nach rechts
zu drücken, wodurch der umlaufende Dichtungsring 86 an den entsprechenden feststehenden
Ring 87 angelegt wird, um das Entweichen von Flüssigkeit aus dem Pumpengehäuse zu
verhindern. Bei diesem Ruhezustand haben die Enden jeder Feder 97 und 98 einen waagerechten
Abstand S, voneinander.
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In Fig. 6 ist angenommen, daß die Pumpe arbeitet und die Welle 85
umläuft, so daß die Gewichte 93 und 94 durch die Fliehkraft auseinander, d. h. von
der Welle 85 fort bewegt werden, wie durch die Pfeile ioo und ioi angedeutet. Demgemäß
drücken die Nasen der Gewichtsarme, die mit der Fläche F des Flansches der Treibhülse
9o in Berührung stehen, die Welle 85 nach links in Richtung des Pfeiles io2, wodurch
der ringförmige Durchgang P geöffnet wird, indem der umlaufende Dichtungsring 86
sich von dem feststehenden Dichtungsring 87 weg bewegt. Diese axiale Linksverschiebung
in der Größenordnung 3 mm verformt die Flachfedern 97 und 98 derart, daß der axiale
Abstand S2 der Enden einer jeden Feder sich um etwa 3 mm über den Abstand S, gemäß
Fig. 5 hinaus vergrößert. Unter den Arbeitsbedingungen gemäß Fig. 6 kann im wesentlichen
keineFlüssigkeit durch den Spalt P entweichen, weil die Hilfsschaufeln 49 von dieser
Stelle jede Flüssigkeit absaugen, die etwa hier entweichen möchte. Beim Anhalten
der Pumpe kehren die Teile der Steuervorrichtung in die Stellung gemäß Fig. 5 zurück,
wodurch der Spalt P geschlossen wird.