DE9116052U1 - Pumpe für Flüssigkeiten niedriger Viskosität oder nahe dem Siedepunkt - Google Patents

Description

Beschreibung; Pumpenbau G. Schulte, Kruppstr. la, W-4040 Neuss 21

Pumpe für Flüssigkeiten niedriger Viskosität oder nahe dem Siedepunkt

Die Erfindung betrifft eine Pumpe für die Förderung von Flüssigkeiten niedriger Viskosität oder mit Temperaturen nahe am Siedepunkt, insbesondere eine über Magnete angetriebe Kreiselpumpe, mit einem Pumpenraum und einem darin angeordneten Pumpenrad, das auf einer Pumpenwelle sitzt, welche in Wellenlagern geführt ist, wobei die Wellenlager über ein Kanalsystem mit der Druckseite des Pumpenraumes zum Zwecke der Schmierung der Wellenlager mit der geförderten Flüssigkeit verbunden sind.

Flüssigkeiten sehr niedriger Viskosität oder mit einer Temperatur nahe dem Siedepunkt werden häufig in geschlossenen Systemen mit Hilfe von Magnetkupplungspumpen gefördert. Solche Pumpen sind vollständig gekapselt und werden deshalb nicht direkt, d. h. über eine Welle von einem Pumpenmotor angetrieben, sondern über innerhalb und außerhalb der Kapselung angeordnete Magnete, wobei die außerhalb der Kapselung vorgesehenen Magnete von dem Pumpenmotor in Drehbewegung versetzt werden. Sie nehmen dabei die innerhalb der Kapselung mit der Pumpenwelle verbundenen Magnete mit und treiben auf diese Weise die Pumpenwelle an.

Die Wellenlager der Pumpenwelle werden bei solchen Pumpen mit der zu fördernden Flüssigkeit geschmiert. Hierzu ist ein Kanalsystem vorgesehen, das von der Druckseite des Pumpenraumes abzweigt und zu den Wellenlagern hinführt. Ein bestimmter, geringer Teil der von dem Pumpenrad geförderten Flüssigkeit

gelangt auf diese Weise über das Kanalsystem zu dem gewöhnlich als Gleitlager ausgebildeten Wellenlagern und sorgt für deren Schmierung im Betrieb. Danach wird dieser Teil der Flüssigkeit entweder zur Druckseite des Pumpenraumes zurück- oder dessen Saugseite zugeführt.

Beim Betrieb solcher Pumpen traten nicht selten Schäden an den Wellenlagern auf, und zwar insbesondere an dem zum Pumpenrad entfernten Wellenlager. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Pumpe der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß das Auftreten von Lagerschäden vermieden wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in dem Kanalsystem eine Druckerhöhungspumpe angeordnet ist, die von der Pumpenwelle angetrieben ist. Nach der Erfindung wird also mittels einer zusätzlichen Pumpe das Druckniveau des für die Schmierung der Wellenlager abgezweigten Flüssigkeitsanteils vor dem Erreichen der Wellenlager erhöht, um auf diese Weise eine zuverlässigere Schmierung der Wellenlager zu erzielen. Dies beruht auf der Erkenntnis, daß die aufgetretenen Lagerschäden ihren Grund darin hatten, daß innerhalb des Kanalsystems Druckverluste auftraten, die zu einer Vergasung und damit mangelhaften Versorgung der Wellenlager oder sogar zu Kavitationen in diesen Lagern führten. Mit Hilfe der erfindungsgemäß vorgesehenen Druckerhöhungspumpe erhält die Flüssigkeit einen solchen Druck, daß sämtlichen Wellenlagern ein Schmiermittel in flüssigem Aggregatzustand ohne die Gefahr von Kavitationen zugeführt wird. Versuche haben gezeigt, daß bei solchermaßen ausgestatteten Pumpen Lagerschäden der vorbeschriebenen Art nicht mehr auftreten.

In Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Druckerhöhungspumpe ein auf der Pumpenwelle sitzendes Pumpenrad aufweist, weil hierdurch die konstruktive Gestaltung besonders einfach wird. Dabei sollte das Pumpenrad mit seinem äußeren Bereich in einen Ringkanal hineinragen, der Teil des

Kanalsystems ist. Dieser Ringkanal läßt es zu, daß das Kanalsystem mehrere Zuführkanäle zwischen Druckseite des Pumpenraumes und Druckerhöhungspumpe hat, die in den Ringkanal münden.

Das Pumpenrad kann durchaus verschieden gestaltet sein. Als zweckmäßig hat sich eine¹ Ausführung als Zentrifugalpumpe erwiesen.

In der Zeichnung ist die Erfindung an Hand eines Ausführungsbeispiels näher veranschaulicht. Sie zeigt in einem Längsschnitt durch die Längsachse eine Kreiselpumpe (1), wobei die Zeichnung lediglich die obere Hälfte der Kreiselpumpe (1) zeigt, während die untere, im wesentlichen gleich ausgebildete Hälfte der Übersichtlichkeit halber weggelassen ist.

Die Kreiselpumpe (1) weist vorderseitig ein Spiralgehäuse (2) auf, in das ein Gehäuseeinsatz (3) zur Bildung eines Pumpenraums (4) eingesetzt ist. Spiralgehäuse (2) und Gehäuseeinsatz (3) bilden mittig eine Einlaßöffnung (5), über die Kreiselpumpe (1) an das hydraulische System, in dem die zu fördernde Flüssigkeit gefördert wird, angeschlossen werden kann.

Im Pumpenraum (4) ist ein Pumpenrad (6) angeordnet, das eine im wesentlichen sich in radialer Richtung erstreckende Scheibe aufweist, auf deren dem Gehäuseeinsatz (3) gegenüberliegenden Seite eine Vielzahl von sich ebenfalls im wesentlichen in radialer Richtung erstreckenden Pumpenschaufeln (7) angeformt sind. Die Pumpenschaufeln (7) gehen bis nahe an die Wandung des Gehäuseeinsatzes (3). Sie teilen den Pumpenraum (4) in eine der Einlaßöffnung (5) benachbarte Saugseite (8) und eine sich an die radial außenliegenden Ränder der Pumpenschaufeln (7) anschließende Druckseite (9) auf, wobei der Pumpenraum (4) druckseitig in einen hier nicht näher dargestellten Auslaß mündet.

Das Pumpenrad (6) sitzt mit seiner Nabe auf dem vorderseitigen Teil einer Pumpenwelle (10) und ist mit dieser über eine Paßfeder (11) drehfest verbunden. In axialer Richtung wird die Nabe des Pumpenrades (6) mit Hilfe einer Spannscheibe (12) gegen einen Wellenbund (13) verspannt.

Zur Rückseite hin schließt sich an das Spiralgehäuse (2) eine Gehäuseringscheibe (14) an, auf die ein Gehäusemantel (15) folgt. Spiralgehäuse (2), Gehäuseringscheibe (14) und Gehäusemantel (15) sind über hier nicht näher dargestellte, über den Umfang verteilte Schrauben miteinander verspannt.

Die Pumpenwelle (10) setzt sich über den Wellenbund (13) zur rückwärtigen Seite der Kreiselpumpe (1) fort. Auf die Pumpenwelle (10) ist ein am Wellenbund (13) anliegender vorderer Haltering (16) - über einen Radialstift (17) drehfest gehalten -, eine Lagerhülse (18) und ein weiterer, rückwärtiger Haltering (19) aufgeschoben. Der vordere Haltering (16), die Lagerhülse (18) und der rückwärtige Haltering (19) sind über eine auf das rückwärtige Ende der Pumpenwelle (9) aufgesetzte und mittels einer Spannschraube (20) gehaltene Spannscheibe (21) gegen den Wellenbund (13) verspannt.

In den Halteringen (16, 19) ist jeweils ein Axiallagerring (22, 23) gehalten. Zwischen diesen beiden Axiallagerringen (22, 23) ist eine die Lagerhülse (18) umgebende Traghülse (24) angeordnet, die über einen radial nach außen vorstehenden Flansch (25) mittels hier nicht näher dargestellten, über den Umfang verteilten Schrauben an der Gehäuseringscheibe (14) befestigt ist. Im Bereich der Enden der Traghülse (24) sind innenseitig in entsprechende Ausnehmungen Lagerringe (26, 27) angeordnet, an denen sich die Pumpenwelle (10) über die Lagerhülse (18) radial und über die Axiallagerringe (22, 23) axial abstützt. Bei der axialen Abstützung kommen die außenseitigen Stirnseiten der Lagerringe (26, 27) in

Gleitkontakt mit den jeweils gegenüberliegenden Stirnflächen der Axiallagerringe (22, 23).

Auf der Rückseite eines von dem rückwärtigen Haltering (19) radial vorstehenden Bundes ist über hier nicht näher dargestellte Schrauben eine Antriebshülse (28) angeschraubt. Sie umgibt die Traghülse' (24). In ihre Außenseite ist ein Satz von Innenmagneten (29) eingelassen. Ihnen gegenüber und radial außenseitig befindet sich ein Satz Außenmagnete (30), die in einen Antriebsring (31) eingelassen ist, der zu einem hier nicht näher dargestellten Antriebsstrang gehört, welcher zu einem Antriebsmotor führt und von diesem in Drehbewegung setzbar ist. Diese Drehbewegung wird mittels der Sätze von Innen- und Außenmagneten (29, 30) derart auf die Antriebshülse (28) und über den Haltering (19) auf die Pumpenwelle (10) übertragen, daß letztere mitgenommen und damit das Pumpenrad (6) in Drehbewegung versetzt wird.

Das untere Ende und damit insbesondere der Lagerteil der Kreiselpumpe (1) ist mittels eine Blechtopfes (32) vollständig gekapselt. Dieser Blechtopf (32) durchsetzt in Richtung nach vorn den Spalt zwischen Antriebshülse (28) und Antriebsring (31) und weist am vorderseitigen, offenen Ende einen Flanschring (33) auf, mit dem der Blechtopf (32) über hier nicht näher dargestellte, über den Umfang verteilte Schrauben an der Gehäuseringscheibe (14) abdichtend angeschraubt ist.

In eine vorderseitige Ausnehmung der Gehäuseringscheibe (14) ist eine Druckerhöhungspumpe (34) eingesetzt. Sie weist zwei in axialer Richtung hintereinander angeordnete, ringförmige Gehäusescheiben (35) auf, von denen die vordere mit der Gehäuseringscheibe (14) unter Verspannung der hinteren Gehäusescheibe (36) verschraubt ist. Zwischen den beiden Gehäusescheiben (35, 36) ist ein Zentrifugalpumpenrad (37) angeordnet, das konzentrisch auf der Nabe des Pumpenrades (6) sitzt und mit diesem über eine Paßfeder verbunden ist. Das

Zentrifugalpumpenrad (37) weist im außenliegenden Bereich beidseitig eine Vielzahl von sich radial erstreckenden Pumpenschaufeln (38, 39) auf, die sich in einem von den beiden Gehäusescheiben (35, 26) gebildeten, ringförmigen Pumpenraum (40) erstrecken.

In den Pumpenraum (40) münden von der Vorderseite her drei radial verlaufende Zuführkanäle, die über den Umfang verteilt sind und von denen in dieser Darstellung nur der eine Zuführkanal (41) gezeigt ist. Die Zuführkanäle (41) gehen durch die Gehäuseringscheibe (14) und die vorderseitige Gehäusescheibe (35) der Druckerhöhungspumpe (34) und weisen im radial außenliegenden Bereich jeweils ein Verbindungsloch (42) auf, über die die Zuführkanäle (41) Verbindung zu einem Raum an der Rückseite des Pumpenrades (6) haben, welcher zur Druckseite (9) des Pumpenraums (4) gehört. Auf diese Weise wird ein Teilstrom der zu fördernden Flüssigkeit von der Druckseite (9) des Pumpenraums (4) abgezweigt und gelangt ber die Verbindungslöcher (42) in die Zuführkanäle (41), strömt dort radial nach innen und mündet in den Pumpenraum (40) der Druckerhöhungspumpe (34). In diesem Raum bewirkt das mit dem Pumpenrad (6) mitlaufende Zentrifugalpumpenrad (37) eine Druckerhöhung.

In der rückwärtigen Gehäusescheibe (36) befindet sich eine Auslaßbohrung (43), die zu einem in die Rückseite der hinteren Gehäusescheibe (36) eingeformten, zur Pumpenwelle (10) konzentrischen Ringkanal (44) führt. Von diesem Ringkanal (44) geht ein weiterer Zuführkanal (45) aus, der in einen kleinen Ringraum mündet, der radial außenseitig des Spaltes zwischen dem vorderen Axiallagerring (22) und dem vorderen Lagerring (26) verläuft. Die druckerhöhte Flüssigkeit gelangt auf diese Weise zu den Lagerflächen des vorderen Lagerrings (26), tritt axial zwischen diesem Lagerring (26) und der Lagerhülse (18) hindurch und gelangt auf diese Weise in einen konzentrischen Ringraum (46) zwischen Lagerhülse (18) und Traghülse (24).

Ein Teilstrom der Flüssigkeit durchläuft die hintere Lagerung mit Lagerring (26), Lagerhülse (18) und Axiallagerring (23), strömt durch den Spalt zwischen Axiallagerring (23) und Lagerring (27) radial nach außen und gelangt in einen weiteren konzentrischen Ringraum (47) zwischen Traghülse (24) und Antriebshülse (28). Eine' Radialbohrung dient zur Abführung möglicher Gasblasenbildung in diesen Ringraum (47). Von dort strömt ein Teilstrom über eine Axialbohrung in dem Axiallagerring (23) und der Antriebshülse (28) in einen hinteren, von dem Blechtopf (32) umhüllten Abschlußraum (50), von wo die Flüssigkeit über einen Ringspalt zwischen Innenseite des Blechtopfes (32) und Außenseite der Antriebshülse (28) wieder nach vorn geht. Ein anderer Teilstrom geht direkt über einen Spalt zwischen Flansch (25) und Innenseite der Antriebshülse (28) in einen zwischen den gegenüberliegenden Stirnseiten von Gehäuseringscheibe (14) und Antriebshülse (28) gebildeten, weiteren Ringraum (51), wo sich die beiden Teilströme wieder vereinigen. Von diesem Ringraum (51) geht ein sich zunächst axial und dann radial nach außen erstreckender Rückführkanal (52) aus, der in der Gehäuseringscheibe (14) verläuft und der über hier nicht näher dargestellte Leitungen Verbindung zur Saugseite (8) des Pumpenrades (6) hat. Auf diese Weise gelangt die für die Schmierung der Lager herangezogene Flüssigkeit wieder in das Fördersystem.

Auf Grund der in der Druckerhöhungspumpe (34) bewirkten Druckerhöhung wird vermieden, daß der zu den Lagern geführte Flüssigkeitsteilstrom auf Grund der im Kanalsystem stattfindenden Druckverluste vorzeitig den Siedepunkt erreicht oder in den Lagern kavitiert.

Claims (5)

Ansprüche: Pumpenbau G. Schulte, Kruppstr. la, W-4040 Neuss 21 Pumpe für Flüssigkeiten niedriger Viskosität oder nahe dem Siedepunkt

1. Pumpe für für die Förderung von Flüssigkeiten niedriger Viskosität oder mit Temperaturen nahe dem Siedepunkt, insbesondere über Magnete angetriebene Kreiselpumpe, mit einem Pumpenraum und einem darin angeordneten Pumpenrad, das auf einer Pumpenwelle sitzt, welche in Wellenlagern geführt ist, wobei die Wellenlager über ein Kanalsystem mit der Druckseite des Pumpenraums zum Zwecke der Schmierung der Wellenlager mit der geförderten Flüssigkeit verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Kanalsystem (41, 42, 45) eine Druckerhöhungspumpe (34) angeordnet ist, die von der Pumpenwelle (10) angetrieben ist.

2. Pumpe nach Anspruch (1),

dadurch gekennzeichnet, daß die Druckerhöhungspumpe (34) ein auf der Pumpenwelle (10) sitzendes Pumpenrad (37) aufweist.

3. Pumpe nach Anspruch (2),

dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenrad (37) mit seinem äußeren Bereich in einen Ringkanal (40) hineinragt, der Teil des Kanalsystems (41, 42, 45) ist.

4. Pumpe nach Anspruch (3),

dadurch gekennzeichnet, daß das Kanalsystem (41, 42, 45) mehrere Zuführkanäle (41) zwischen Druckseite (9) des Pumpenraums (4) und Druckerhöhungspumpe (34) hat, die in den Ringkanal (40) münden.

5. Pumpe nach einem der Ansprüche (1) bis (4), dadurch gekennzeichnet, daß das Pumpenrad (40) als Zentrifugalpumpenrad ausgebildet ist.