DE8816412U1

DE8816412U1 - Submersible pump unit

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Publication number: DE8816412U1
Application number: DE8816412U
Authority: DE
Original assignee: Grundfos International AS
Current assignee: Grundfos AS
Priority date: 1988-03-09
Filing date: 1988-03-09
Publication date: 1989-08-10

Description

Anmelder: Grundfos International a/s Poul Due Jensens Vej 7-11, DK-8850 BjerringbroApplicant: Grundfos International a/s Poul Due Jensens Vej 7-11, DK-8850 Bjerringbro

TauchpumpenaggregatSubmersible pump unit

Die Erfindung betrifft einen hochtourig zu betreibendes Tauchpumpenaggregat, bestehend aus einem Naßlaufermotor mit einer von diesem über eine Welle angetriebenen Kreiselpumpe mit mindestens einem Laufrad radialer Bauart, wobei jedes Laufrad drehfest und in vorgegebenen Grenzen axial beweglich auf der Welle sitzt und beiderseits jedes Lauf-The invention relates to a submersible pump unit that can be operated at high speed, consisting of a wet rotor motor with a centrifugal pump driven by the latter via a shaft with at least one impeller of radial design, whereby each impeller is seated on the shaft in a rotationally fixed manner and axially movable within predetermined limits and on both sides of each impeller

! rades Ringscheiben aus nichtmetallischem Material ange-! wheel ring discs made of non-metallic material

j ordnet sind, die als Dichtung zwischen Saug- und Druckseitej are arranged, which act as a seal between the suction and pressure side

j des betreffenden Laufradss dienen und das Laufrad in vor-j of the respective impeller and the impeller in advance

10 erwähnten Grenzen axial fixieren.10 mentioned limits axially.

Es ist bekannt, derartige Aggregate zur Förderung von Grundwasser aus Bohrbrunnen von großer Tiefe einzusetzen. Da derIt is known that such units are used to extract groundwater from boreholes of great depth.

: Erdboden durch Umwelteinflüsse immer stärker belastet wird: Soil is increasingly being polluted by environmental influences

15 und dadurch zunehmend seine rilterwirkung verliert, enthält auch das Grundwasser ständig höhere Konzentrationen unerwünschter Beimengungen. Es ist daher notwendig, in Trinkwassereinzugsgebieten Kontrollbrunnen anzulegen, damit die Wasserqualität überwacht werden kann. Auch im Bereich von Mülldeponien und Firmengeländen werden jetzt vermehrt15 and thereby increasingly loses its filtering effect, the groundwater also contains ever-increasing concentrations of undesirable impurities. It is therefore necessary to install control wells in drinking water catchment areas so that the water quality can be monitored. In the area of waste disposal sites and company premises, control wells are now being increasingly

Bohrungen zur Grundwasserkontrolle niedergebracht. Die Bohrungen für die Kontrollbrunnen haben einen kleinen Durchmesser und werden mit Rohren in einem Durchmesser von etwa 50 mm ausgekleidet. Die Wasserentnahme erfolgt in der Regel durch Abpumpen. Die hierfür im Handel erhältlichen Verdrängerpumpen haben eine sehr geringe Förderleistung, so daß die Gefahr besteht, daß die gezogenen Wasserproben häufig durch Verunreinigungen, verfälscht sind.Boreholes are drilled to monitor groundwater. The boreholes for the monitoring wells have a small diameter and are lined with pipes with a diameter of around 50 mm. Water is usually extracted by pumping. The displacement pumps available commercially for this purpose have a very low flow rate, so there is a risk that the water samples taken are often adulterated by contamination.

Weiterhin sind Pumpen dieser Art teuer aufgru-&Lgr; der aufwendigen Konstruktion, störanfällig bei Feststoffen im Förderstrom und schwer zu reinigen. Wegen des hohen Preises werden diese Pumpen nicht aui Dauer installiert, sondern nach jeder Anwendung gezogen und gereinigt, was hinsichtlieh der Anwendung zeitraubend und damit kostönintensiv ist.Furthermore, pumps of this type are expensive due to their complex construction, are prone to failure when solids are in the flow and are difficult to clean. Because of the high price, these pumps are not installed permanently but are removed and cleaned after each use, which is time-consuming and therefore costly.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein einfaches und kostengünstiges Tauchpumpenaggregat großer Förderleistung zu schaffen, das aus Preisgründen stets fest im Brunnen installiert bleiben kann, ohne daß sich Probleme aufgrund von Verschmutzung?&eegr; ergeben.The object of the invention is to create a simple and cost-effective submersible pump unit with a high delivery capacity which, for cost reasons, can always remain permanently installed in the well without causing problems due to contamination?&eegr;.

Die Lösung dieser Aufgabe geht aus von dem eingangs erwähnten Tauchpumpenaggregat, das nunmehr anstelle der bisher üblichen Verdrängerpumpen zum Einsatz kommt und dadurch gekennzeichnet ist, daß das Pumpengehäuse aus rostfreiem Material gefertigt ist und daß ein erster Pumpengehäuseteil, der jedes Laufrad und den zugehörigen Leitapparat übergreift und mit einem zweiten Pumpengehäuneteil derart verbunden ist, daß jeder Leitapparat mit dem Pumpengehäuse drehfest verspannt ist.The solution to this problem is based on the submersible pump unit mentioned at the beginning, which is now used instead of the previously usual displacement pumps and is characterized in that the pump housing is made of rust-proof material and that a first pump housing part, which overlaps each impeller and the associated guide device and is connected to a second pump housing part in such a way that each guide device is clamped to the pump housing in a rotationally fixed manner.

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Der erste Pumpengehäuseteil weist den axial gerichteten Druckstutzen auf, während im zweiten Pumpengehäuseteil Saugöffnungen vorgesehen sind. Im übrigen werden die beiden PumpengehMuseteile zwecks Verspannung der Leitapparate miteinander verschraubt. Entsprechende Verbindungen lassen sich auch mit Hilfe von Spannbändern, Bajonettverschlüssen und dergleichen schaffen.The first part of the pump housing has the axially directed pressure port, while the second part of the pump housing has suction openings. The two parts of the pump housing are screwed together to brace the guide devices. Such connections can also be made using clamping straps, bayonet locks and the like.

Jeder Leitapparat ist weiterhin an seinem äußeren Umfang mit je einer Hülse fixiert, die mittels des ersten Pumpengehäuseteiles gegen den zweiten Pumpengehäuseteil verspannt ist. Dieses weist Saugöffnungen auf, die einerseits mit der Umgebung und andererseits mit einem von der Saugseite des motorseitigen Laufrades vorgesehenen Ringkanal in Verbindung stehen, dessen freier Strömungsquerschnitt größer sein soll als der Querschnitt einer der SaugöffnungeEach guide device is also fixed on its outer circumference with a sleeve, which is clamped against the second pump housing part by means of the first pump housing part. This has suction openings, which on the one hand are connected to the environment and on the other hand to an annular channel provided on the suction side of the motor-side impeller, whose free flow cross-section should be larger than the cross-section of one of the suction openings.

Das erfindungsgemäße Tauchpumpenaggregat kann im Druchmesser sehr klein gehalten werden, so daß es in einem Brunnen mit einem Innendurchmesser im Bereich von etwa 50 mm und kleiner eingesetzt werden kann. Der Durchmesser des Aggregates also in der ⁿraxis in der Größenordnung von 35 mm bis 50 mm liegen.The submersible pump unit according to the invention can be kept very small in diameter, so that it can be used in a well with an inner diameter in the range of about 50 mm and smaller. The diameter of the unit is therefore in ^practice in the order of 35 mm to 50 mm.

Die Förderleistung solcher Aggregate ist wegen der hohen Drehzahl erheblich gegenüber handelsüblichen Pumpen gesteigert und kann Werte von 500 l/h und mehr bei Förderhöhen zwischen 30 und 100 m erreichen. Durch den großen Förderstrom werden die Verunreinigungen, die aus der Brunnenauskleidung stammen, nur einen geringen Anteil ausmachen, so daß sie in der aus dem Brunnen genommenen Wasserprobe im wesentlichen nicht mehr nachgewiesen können bzw. so niedrig sind, daß sie die vorzunehmende AnalyseThe delivery capacity of such units is significantly increased compared to commercially available pumps due to the high speed and can reach values of 500 l/h and more at delivery heads between 30 and 100 m. Due to the high delivery flow, the impurities that come from the well lining only make up a small proportion, so that they can essentially no longer be detected in the water sample taken from the well or are so low that they do not allow the analysis to be carried out.

der gezogenen Wasserproben nicht mehr im Sinne einer Verfälschung des Analysenergebnisses beeinflussen werden. Ferner ist das erfindungsgemäße Aggregat als Kreiselpumpe unempfindlich gegen Verschmutzung, kostengünstig herzustellen und praktisch wartungsfrei.the water samples taken will no longer be influenced in such a way that the analysis result is falsified. Furthermore, the unit according to the invention is a centrifugal pump and is insensitive to contamination, inexpensive to manufacture and practically maintenance-free.

Um nicht zuletzt wegen der relativ hohen Betriebsdrehzahlen eine einwandfreie Funktion zu gewährleisten, sollte der Rotor des "Naßiäufermotors und/oder die dem Rotor zugekehrte Seite des den Rotorraum vom Statorraum trennenden Spaltrohres mit einem gleitfähigen Kunststoff, vorzugsweise mit PTFE, beschichtet sein.In order to ensure proper functioning, not least because of the relatively high operating speeds, the rotor of the wet rotor motor and/or the side of the can separating the rotor chamber from the stator chamber facing the rotor should be coated with a slippery plastic, preferably with PTFE.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines in der anliegenden Zeichnung dargestellten Ausführunysbeispieles näher erläutert. Es zeit:The invention is explained in more detail below using an embodiment shown in the attached drawing. It shows:

Figur 1 einen axialen Schnitt durch das Tauch-Figure 1 shows an axial section through the immersion

pumpenaggregat nach der Erfindung und Figur 2 einen Schnitt durch einen Teil des Aggregatespump unit according to the invention and Figure 2 shows a section through a part of the unit

nach Figur 1 in größerem Maßstab.according to Figure 1 on a larger scale.

Gemäß Figur 1 besteht das Tauchpumpenaggregat aus zwei in axialer Richtung miteinander fluchtenden Hauptteilen, und zwar aus einem Motorteil 1 und einem Pumpenteil 2. Der Motorteil 1 hat ein längliches, zylindrisches Gehäuse la, dessen Außendurchmesser d im Bereich von etwa 35mm bis etwa 50 mm liegt. Im Gehäuse la befindet sich ein Naßläufermotor 3 mit dem Stator 3a und dem Rotor 3b, wobei die Wicklungen 4 des Stators über ein Kabel 5 mit Strom versorgt werden, das durch das obere Ende des Gehäuses la in dieses eingeführt ist. Außerhalb des nicht gezeigten Brunnens, in den das Aggregat abzusenken ist, ist ein Frequenzum-According to Figure 1, the submersible pump unit consists of two main parts that are aligned with one another in the axial direction, namely a motor part 1 and a pump part 2. The motor part 1 has an elongated, cylindrical housing la, the outside diameter d of which is in the range from about 35 mm to about 50 mm. In the housing la there is a wet rotor motor 3 with the stator 3a and the rotor 3b, the windings 4 of the stator being supplied with power via a cable 5 that is inserted into the upper end of the housing la. Outside the well (not shown) into which the unit is to be lowered, there is a frequency converter.

richter als Energiequelle für den Motor 3 vorgesehen.inverter as an energy source for motor 3.

Der Rotor 3b sitzt auf einer Welle 6, die sich zentral aus dem Gehäuse la herauserstreckt und axial weiter in das Gehäuse 2a des Pumpenteiles 2 übergeht. Die Welle 6 ist dementsprechend einstückig als gemeinsame Motor-Pumpenwelle ausgebildet. Innnerhalb des Gehäuses la ist die Welle 6 durch Lager 7a und 7b abgestützt und positioniert, Wobei uieäc Lioyc SOWOhl rödiöls 3x3 5üCh 5Jii«lS Kräfte aufnehmen können. Durch eine Ringdichtung 8 ist das Gehäuse la gegenüber dem Pumpenteil abgedichtet, so daß kein Wasser zum Motor 3 gelangen kann.The rotor 3b sits on a shaft 6, which extends centrally from the housing la and continues axially into the housing 2a of the pump part 2. The shaft 6 is accordingly designed in one piece as a common motor-pump shaft. Inside the housing la, the shaft 6 is supported and positioned by bearings 7a and 7b, whereby BOTH the bearings 3x3 and 5x6 can absorb forces. The housing la is sealed off from the pump part by a ring seal 8, so that no water can reach the motor 3.

Der Motor 3 ist hochtourig ausgelegt, und zwar derart, daß seine Drehzahlen im Bereich von etwa 12 000 bis 30 000 U/min liegen. Ferner ist der Rotor 3b und/oder die dem Rotor zugekehrte Seite des den Rotorraum Ib vom Statorraum Ic trennenden Spaltrohres Id mit hohe Gleitfähigkeit aufweisendem Kunststoff besichichtet, z.B. mit PoIytetrafluoräthylen (PTFE).The motor 3 is designed for high speed, in such a way that its speeds are in the range of approximately 12,000 to 30,000 rpm. Furthermore, the rotor 3b and/or the side of the gap tube Id facing the rotor, which separates the rotor chamber 1b from the stator chamber 1c, is coated with a plastic with high sliding properties, e.g. with polytetrafluoroethylene (PTFE).

uer in figur &zgr; am Desten zu ernennende runipeiiceii ^ gesteht aus einer zweistufigen Kreiselpumpe. Deren Gehäuse 2a ist wiederum aus zwei Teilen zusammengesetzt, und zwar 25 aus einem hohlzylindrischen Teil als ersten Pumpengehäuseteil 12 und aus einem Verbindungsteil 13 als zweiten Pumpengehäuseteil, über den das Gehäuseteil 12 mit dem GehäuseThe pump shown in figure 2a consists of a two-stage centrifugal pump. Its housing 2a is in turn composed of two parts, namely a hollow cylindrical part as the first pump housing part 12 and a connecting part 13 as the second pump housing part, via which the housing part 12 is connected to the housing

la verbunden ist. Die Welle 6 erstreckt sich durch dasla. The shaft 6 extends through the

Verbindungsteil 13 hindurch in den Hohlraum des Gehäuses 2a hinein, der die PumpenwirkteiIe enthält, wie noch erläutert wird. Dem Pumpen zugewandt besitzt das Verbindungsteil 13 einen Ringkanal 16, der über mehrere umfangsmäßig vorgesehene Saugöffnungen 17 mit der freien Umgebung desConnecting part 13 into the cavity of the housing 2a, which contains the pump working parts, as will be explained. Facing the pump, the connecting part 13 has an annular channel 16, which is connected to the free environment of the

Aggregates kommuniziert. Im Strömungsquerschnitt ist, der Ringkanal 16 so bemessen, daß sein Querschnitt gröSer ist als der Querschnitt einer der Saugöffnungen 17. Vorteilhaft ist die Summe der Querschnitte der Saugöffnungen 17 etwas kleiner als der freie Strömunysquerschnitt des Ringkanales 16, um eine einwandfreie Saugfunktion und hohe Förderleis'ung zu erreichen. Im übrigen kommuniziert der Ringkanal 16 mit den Pumpenwirkteilen.Unit communicates. In terms of flow cross-section, the ring channel 16 is dimensioned so that its cross-section is larger than the cross-section of one of the suction openings 17. Advantageously, the sum of the cross-sections of the suction openings 17 is somewhat smaller than the free flow cross-section of the ring channel 16 in order to achieve a perfect suction function and high delivery capacity. Furthermore, the ring channel 16 communicates with the pump's active parts.

Der im Pumpenteil 2 befindliche Endabschnitt der gemeinsamen Welle 6 trägt zwei Laufräder 9a und 9b, die durch Formschluß drehfest, aber axial beweglich auf der Welle sitzen. Der Formschluß kann z.B. mit einer Feder-Nut-Verbindung jeschaffen sein. Ferner sind den Laufrädern Leitapparate 10a und 10b zugeordnet, die durch Hülsen 11a und 11b gegenüber dem Verbindungs- bzw. zweiten Pumpengehäuse teil 13 und damit auch gegenüber dem Motor 3 festgelegt sind, und zwar dadurch, daß das erste Pumengehäuseteil 12 mit dem zweiten PumpengehJuseteil 13 verschraubt ist, wodurch auch die Leitapparate 10a und 10b mit dem Pumpengehäuse 2a verspannt sind. Die axiale Beweglichkeit derThe end section of the common shaft 6 located in the pump part 2 carries two impellers 9a and 9b, which are seated on the shaft in a form-fitting manner so that they cannot rotate but can move axially. The form-fitting can be created, for example, with a tongue and groove connection. Furthermore, the impellers are assigned guide devices 10a and 10b, which are fixed by sleeves 11a and 11b relative to the connecting or second pump housing part 13 and thus also relative to the motor 3, namely by the fact that the first pump housing part 12 is screwed to the second pump housing part 13, whereby the guide devices 10a and 10b are also clamped to the pump housing 2a. The axial mobility of the

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Grenzen statt. Im übrigen kann das Aggregat auch nur mit einem Laufrad oder mit mehr als zwei Laufrädern ausgestattet sein.limits. The unit can also be equipped with just one impeller or with more than two impellers.

Beiderseits jedes Laufrades sind Ringschreiben 14a und 14b sowie 15a und 15b aus nichtmetallischem Material angeordnet, die als Dichtung zwischen Saug- und Druckseite des betreffenden Laufrades dienen und dieses in den vorerwähnten Grenzen axial fixieren. Die auf der Saugseite des Laufrades 9a liegende Schreibe 14a wird durch die Hülse 11a zentriert, während die zwischen dem Laufrad 9a und demOn both sides of each impeller, ring disks 14a and 14b and 15a and 15b made of non-metallic material are arranged, which serve as a seal between the suction and pressure side of the respective impeller and fix it axially within the aforementioned limits. The disk 14a located on the suction side of the impeller 9a is centered by the sleeve 11a, while the disk between the impeller 9a and the

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Leitapparat 10a befindliche Scheibe 15a durch die Welle 6 geführt wird. Gleiches gilt sinngemäß für die entsprechenden anderen Bauelemente. Durch das axiale Spiel der Laufräder zwischen den Scheiben 14a, 14b und 15a und 15b ist der Leckverlust der Pumpe 2 beeinflußbar und einstellbar.The disk 15a located in the guide device 10a is guided through the shaft 6. The same applies to the corresponding other components. The leakage loss of the pump 2 can be influenced and adjusted by the axial play of the impellers between the disks 14a, 14b and 15a and 15b.

Das Pumpengehäuse 2a ist aus rostfreiem Stahl gefertigt. Das dem Motorteil 1 abgewandte Ende des Pumpengehäuses 2a ist als axial gerichteter Druckstutzen 18 ausgebildet, in den eine Leitung 19 zum Abführen des geförderten Wassers eingeschraubt ist.The pump housing 2a is made of stainless steel. The end of the pump housing 2a facing away from the motor part 1 is designed as an axially directed pressure nozzle 18, into which a line 19 for draining the pumped water is screwed.

Wird das vorstehend beschriebene Tauchpumpenaggregat in das Wasser eines eihr tiefen und engen Brunnens abgesenkt und der elektrische Motor 3 über das Versorgungskabel 5 mit elektrischer Engergie versorgt, so saugt der Pumpenteil 2 das Brunnenwasser durch die öffnungen 17 im zweiten Gehäuseteil 13 an. Das Wasser tritt dann in den vor dem ersten Laufrad 9a befindlichen Ringkanal 16 ein, durchströmt dann die Laufräder 9a und 9b sowie die Leitapparate 10a und 10b und verläßt das Pumpengehäuse 2a über den Druckstutzen 18 und die daran angeschlossene Förderleitung Die Förderströme bzw. die Förderleistungen betragen hierbei wenigstens etwa 450 l/h, in der Regel aber mehr als 500 l/h, wobei die Förderhöhen zwischen 30 und 100 m liegen.If the submersible pump unit described above is lowered into the water of a deep and narrow well and the electric motor 3 is supplied with electrical energy via the supply cable 5, the pump part 2 sucks in the well water through the openings 17 in the second housing part 13. The water then enters the ring channel 16 located in front of the first impeller 9a, then flows through the impellers 9a and 9b as well as the guide devices 10a and 10b and leaves the pump housing 2a via the pressure nozzle 18 and the delivery line connected to it. The delivery flows or delivery capacities are at least about 450 l/h, but usually more than 500 l/h, with the delivery heads being between 30 and 100 m.

Wie auch die Zeichnungen erkennen lassen, besteht bei der vontillos ausgebildeten Pumpe ständig ein freier Durchgang zwischen dem Druckstutzen 18 und den Saugöffnungen 17. Die Pumpe hat also nicht ein sonst Übliches Rückschlagventil. Dies hat hier den Vorteil, daß nach jedem Abstellen desAs the drawings show, the pump designed without a valve always has a free passage between the pressure port 18 and the suction openings 17. The pump therefore does not have a check valve as is otherwise usual. This has the advantage that after each shutdown of the

Aggregates Wasser aus der über dem Aggregat befindlichen Druckleitung nach unten durch die Pumpe abfließen und diese von etwaigen Verunreinigungen quasi automatisch befreien wird. Es ist also nicht nötig, das Aggregat zwecks Reinigung aus dem Brunnen zu ziehen.Water from the pressure line above the unit will flow downwards through the pump and will automatically free it of any impurities. It is therefore not necessary to pull the unit out of the well for cleaning.

Claims

Applicant: Grundfos International a/s Poul Due Jensens Vej 7-11, DK-8850 Bjerringbro Protection claims

1. Submersible pump unit for high-speed operation, consisting of a wet rotor motor with a centrifugal pump driven by it via a shaft with at least one impeller of radial design, each impeller being seated on the shaft in a rotationally fixed manner and axially movable within predetermined limits, and ring disks made of non-metallic material being arranged on both sides of each impeller, which serve as a seal between the suction and pressure sides of the impeller in question and axially fix the impeller within the aforementioned limits, characterized in that the pump housing (2a) is made of rust-proof material and that a first pump housing part (12) which engages over each impeller (9a, 9b) and the associated guide device (10a, 10b) and is connected to a second pump housing part (13) in such a way that each guide device is clamped to the pump housing in a rotationally fixed manner.

2. Submersible pump unit according to claim 1, characterized in that the first pump housing part (12) has the axially directed pressure connection (18) / while suction openings (17) are provided in the second pump housing part (13).

3. Submersible pump unit according to one of claims 1 and 2, characterized in that the two pump housing parts (12, 13) are screwed together.

4. Submersible pump unit according to one of claims 1 to 3, characterized in that each guide device (10a, 10b) is fixed on its outer circumference with a sleeve (11a, 11b) which is braced against the second pump housing part (13) by means of the first pump housing part (12).

5. Submersible pump unit according to one of claims 1 to 4, characterized in that the second pump housing part (13) has openings (17) which are connected on the one hand to the environment and on the other hand to an annular channel (16) provided on the suction side of the impeller (9a) or the motor-side impeller (9a).

6. Submersible pump unit according to claim 5, characterized in that the free flow cross-section of the annular channel (16) is larger than the cross-section of one of the aforementioned openings (17).

7. Submersible pump unit according to one of claims 1 to 6, characterized in that it is designed for a speed η in a range from 12,000 to 30,000 rpm and that its maximum external diameter d is in the range from 35 mm to 50 mm.

Submersible pump unit according to one of claims 1 to 7, characterized in that the rotor (3b) of the wet rotor motor (3) and/or the side of the spout pipe (Id) facing the rotor, which separates the rotor chamber (Ib) from the stator chamber (Ic), is coated with a slippery plastic, preferably with PTFE.

y. Submersible pump unit according to one of the claims 1 to 7, characterized in that in the valveless pump part (2) there is always a free passage between the pressure nozzle (19) and the mentioned suction openings (17).