EP0577936B1 - Pumpe - Google Patents

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EP0577936B1
EP0577936B1 EP93106328A EP93106328A EP0577936B1 EP 0577936 B1 EP0577936 B1 EP 0577936B1 EP 93106328 A EP93106328 A EP 93106328A EP 93106328 A EP93106328 A EP 93106328A EP 0577936 B1 EP0577936 B1 EP 0577936B1
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pump
rotor shaft
face
casing
cooling fins
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SIG Combibloc GmbH and Co KG
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0003Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps
    • F04C15/0023Axial sealings for working fluid
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0003Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps
    • F04C15/0034Sealing arrangements in rotary-piston machines or pumps for other than the working fluid, i.e. the sealing arrangements are not between working chambers of the machine
    • F04C15/0038Shaft sealings specially adapted for rotary-piston machines or pumps
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04CROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; ROTARY-PISTON, OR OSCILLATING-PISTON, POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04C15/00Component parts, details or accessories of machines, pumps or pumping installations, not provided for in groups F04C2/00 - F04C14/00
    • F04C15/0096Heating; Cooling

Definitions

  • the invention relates to a pump with a Axial direction wavy and cylindrical on its circumference molded pump element, which is attached to a a pump housing mounted rotor shaft in one Pump channel of the pump housing rotates.
  • a pump of this type is from Germany Publication DE 34 18 708 A1 known.
  • This pump has a rotor located in a pump channel which the pump element protrudes collar-shaped is.
  • the pump element is in its axial Longitudinally wavy while its Circumferential surfaces are circular cylindrical.
  • the rotor is connected to a drive Rotor shaft fastened and rotated in one in the Pump housing trained pump channel with a Pump inlet and a pump outlet is connected.
  • For Seals between the inlet and outlet of the pump are in the pump channel axially displaceable sealing elements provided against the working surface of the pump element be pressed and the wave motion of the rotating Pump elements follow.
  • the well-known pump has with regard to their Conveying capacity especially when conveying thick matter as proven reliable.
  • their use is problematic when the pump is used in the aseptic area should.
  • the known pump has it has been found that there is contamination in the Pump channel conveyed goods through from outside into the pump entering particles can come. Beyond that it comes due to the construction of conventional seals Residual deposits of the material to be conveyed, which is also a Can cause contamination of the conveyed goods. This applies especially when the rotor and shaft bearings due to the design-related required Running play to excessive stress on the seal and ultimately leads to their destruction.
  • the object of the invention is a pump improve the type mentioned in that a Contamination of the pumped to the pump in the pump channel Good by entering the pump housing from the outside Particle is excluded and a deposit of Conveyed material is avoided, as well as damage to the pump is excluded due to overheating.
  • the slide ring elements are concentric stressed and flushed Pump interior arranged. This arrangement allows the inside of the pump to be Easy to clean slide ring elements. On this is the case when using the pump Aseptic area a termination of the pumped goods with impurities excluded at all times.
  • the wear of the sealing element can be thereby reduce that in the flat face of the pump element a recess is formed in which a slide ring at which the in the annular groove of the Sealing element is seated in the housing opening. In this way it is possible to use the material of the seal and the material of the slide ring in an optimal way to coordinate with each other so that good sliding behavior can be achieved with little wear on the seal can.
  • cooling fins are vertical extend, because in this case, which is characterized by the Convection of the heated ambient air natural air flow can be used.
  • This Cooling can also be used to cool the Pump housing can be used when the cooling fins are on the end face of the pump housing assigned Extend the bearing flange.
  • the Cooling effect of the cooling fins are supported, that the cooling fins from that through the rotor shaft flowing coolant are flowing.
  • the pump has a pump housing 1, which on a Bearing flange 2 is attached.
  • a housing opening 3rd molded through which a one-sided through bearing 4 in the bearing flange 2 mounted rotor shaft 5 in the Pump housing 1 is guided.
  • annular groove 11 formed, which does not have a shown channel connected to a superheated steam inlet 12 is.
  • annular sealing element 13 At the front end of the annular groove 11 is a annular sealing element 13, which has a annular pressure piece 14 by the force of a Coil spring 15 is spring-loaded, which between the Thrust piece 14 and the rear shoulder of the annular groove 11 is clamped.
  • a second annular groove-shaped recess 16 is formed in the rear facing the housing opening 3 flat end wall 6b of the hub 6a of the pump element 6 .
  • a sealing ring 17 In this recess 16 is a sealing ring 17, the has a rectangular cross section.
  • the thigh of the sealing ring 17 seal against a slide ring 18 the outer wall 16a and the end wall 16b of the recess 16 from.
  • the end face of the slide ring 18 lies against it the sealing element 13.
  • the sealing element 13 is also under pressure Superheated steam pressed against the slide ring 18. This slides with the pump element 6 rotating on the sealing element 13, whereby at the same time the Sealing effect of the ring seal 17 is supported. On this is a permanent seal of the pump channel 9 compared to the superheated steam in the annular groove 11 sufficient contact pressure is ensured at the same time.
  • the Rotor shaft 5 For cooling the rotor shaft 5, which by the in Ring groove 11 pending hot steam is heated, the Rotor shaft 5 has an axial bore 19 with radial Channels 19a, b of the rotor shaft 5 into one Cooling pipe system is connected.
  • the radial Channels 19a, b open into annular grooves 20,21 which in the Outside of the rotor shaft 5 are embedded.
  • the first Ring groove 20 forms with the inner wall of the opening of the Bearing flange 2 a chamber, over the compressed air, which enters the chamber via a compressed air connection 22, fed into the cooling line system of the rotor shaft 5 becomes.

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Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit einem in Achsrichtung wellenförmig und an seinem Umfang zylindrisch ausgeformten Pumpelement, welches befestigt auf einer in einem Pumpengehäuse gelagerten Rotorwelle in einem Pumpkanal des Pumpengehäuses rotiert.
Eine Pumpe dieser Art ist aus der deutschen Offenlegungsschrift DE 34 18 708 A1 bekannt. Diese Pumpe weist einen in einem Pumpkanal gelegenen Rotor auf, an dem das Pumpelement kragenförmig abstehend ausgebildet ist. Das Pumpelement ist dabei in seiner axialen Längsrichtung wellenförmig ausgeformt, während seine Umfangsflächen kreiszylindrisch ausgebildet sind. Der Rotor ist auf einer mit einem Antrieb verbundenen Rotorwelle befestigt und rotiert in einem in dem Pumpengehäuse ausgebildeten Pumpkanal, der mit einem Pumpenein- und einem Pumpenauslaß verbunden ist. Zur Abdichtung zwischen Einlaß und Auslaß der Pumpe sind in dem Pumpkanal axial verschiebbare Dichtelemente vorgesehen, die gegen die Arbeitsfläche des Pumpelements gedrückt werden und der Wellenbewegung des rotierenden Pumpelements folgen.
Die bekannte Pumpe hat sich hinsichtlich ihrer Förderleistung besonders beim Fördern von Dickstoffen als zuverlässig bewährt. Problematisch ist ihr Einsatz aber dann, wenn die Pumpe im Aseptikbereich eingesetzt werden soll. Bei einer solchen Verwendung der bekannten Pumpe hat sich herausgestellt, daß es zu Verunreinigungen des in dem Pumpkanal geförderten Gutes durch von außen in die Pumpe eintretende Partikel kommen kann. Darüber hinaus kommt es bedingt durch die Konstruktion herkömmlicher Abdichtungen zu Restablagerungen des Fördergutes, welche ebenfalls eine Kontamination des geförderten Gutes verursachen können. Dies gilt besonders dann, wenn die Rotor- und Wellenlagerung aufgrund des konstruktionsbedingten erforderlichen Laufspiels zu einer übermäßigen Beanspruchung der Abdichtung und schließlich zu deren Zerstörung führt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Pumpe der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, daß eine Kontaminierung des in dem Pumpkanal zu der Pumpe geförderten Gutes durch von außen in das Pumpengehäuse eintretende Partikel ausgeschlossen ist und eine Ablagerung von Fördergut vermieden wird, sowie Schädigung der Pumpe aufgrund von Überhitzung ausgeschlossen wird.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ausgehend von der der rückwärtigen Stirnseite des Pumpenelements benachbarten Wand des Pumpengehäuses an der Wand der die Rotorwelle aufnehmenden Gehäuseöffnung eine Ringnut ausgeformt ist, in der ein bei rotierendem Pumpelement an der ebenen Stirnseite des Pumpelements gleitend anliegendes federbelastetes Dichtelement einsitzt, welches über mit der Ringnut verbundene Druckkanäle mit Heißdampf druckbeaufschlagt ist und daß die Rotorwelle radiale und axiale Kanäle aufweist, die ein Kühlsystem bilden und von einem Kühlmittel duchströmt werden.
Durch die erfindungsgemäße Anordnung einer Dichtung, die bei rotierendem Pumpelement als Gleitringdichtung gegen die ebene Stirnfläche des Pumpelemts gedrückt wird, ist eine zuverlässige Abdichtung des Innenraums des Pumpengehäuses gegenüber der Umgebung gewährleistet. Da zudem Heißdampf zum Anpressen der Dichtung gegen die Stirnseite des Pumpelementes genutzt wird, ist selbst bei einer Leckage der Dichtung Keimfreiheit gewährleistet. Zudem sind die Gleitringelemente konzentrisch planlaufend beansprucht und im durchspülten Pumpeninnenbereich angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht es, das Pumpeninnere mit den Gleitringelementen auf einfache Weise zu reinigen. Auf diese Weise ist bei Verwendung der Pumpe im Aseptikbereich eine Konterminierung des gepumpten Gutes mit Verunreinigungen zu jeder Zeit ausgeschlossen.
Gleichzeitig stellt das in der Rotorwelle aus radial und axial verlaufenden Kanäle gebildete und von Kühlmittel durchströmte Kühlsystem sicher, daß es zu keiner Schädigung der Pumpe aufgrund von Überhitzung kommen kann. So ermöglicht es die Erfindung keimfreien Heißdampf zum Anpressen der Dichtung zu nutzen und gewährleistet gleichzeitig einen zuverlässigen, störungsfreien Betrieb der Pumpe.
Der Verschleiß des Dichtelementes läßt sich dadurch vermindern, daß in der ebenen Stirnseite des Pumpelements eine Ausnehmung eingeformt ist, in der ein Gleitring einliegt, an welchem das in der Ringnut der Gehäuseöffnung einsitzende Dichtelement anliegt. Auf diese Weise ist es möglich, das Material der Dichtung und das Material des Gleitringes in optimaler Weise aufeinander abzustimmen, so daß ein gutes Gleitverhalten bei geringem Verschleiß der Dichtung erzielt werden kann.
Besonders bei einer einseitigen Lagerung der Rotorwelle ist es günstig, wenn die Rotorwelle in einem Lagerflansch gelagert ist, der an wenigstens einer seiner Stirnseiten Kühlrippen aufweist. Bei Verwendung eines solchen Lagerflansches wird die beim Betrieb der Pumpe durch die mit Heißdampf druckbeaufschlagte Sterilsperre entstehende Wärme abgeführt.
Dabei ist es günstig, wenn sich die Kühlrippen vertikal erstrecken, da in diesem Fall die sich durch die Konvektion der erwärmten Umgebungsluft einstellende natürliche Luftströmung genutzt werden kann. Diese Kühlung kann gleichzeitig auch zur Kühlung des Pumpengehäuses genutzt werden, wenn die Kühlrippen sich auf der dem Pumpengehäuse zugeordneten Stirnseite des Lagerflansches erstrecken. Zusätzlich kann die Kühlwirkung der Kühlrippen dadurch unterstützt werden, daß die Kühlrippen von dem durch die Rotorwelle strömenden Kühlmittel umströmt sind.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel zeigenden Zeichnung erläutert. Die Figur zeigt einen Teilschnitt einer im Aseptikbereich eingesetzten erfindungsgemäßen Pumpe in teilweise aufgebrochener Darstellung in Aufsicht.
Die Pumpe weist ein Pumpengehäuse 1 auf, das an einem Lagerflansch 2 befestigt ist. In der dem Lagerflansch 2 zugeordneten rückwärtigen Gehäusewand 1a ist koaxial zu der Öffnung des Lagerflansches 2 eine Gehäuseöffnung 3 ausgeformt, durch welche eine einseitig durch Lager 4 in dem Lagerflansch 2 gelagerte Rotorwelle 5 in das Pumpengehäuse 1 geführt ist.
Ein in axialer Längsrichtung der Pumpe wellenförmig und an seinem Umfang zylindrisch ausgebildetes Pumpelement 6 ist mit seiner Nabe 6a auf einem Wellenabsatz 5a am stirnseitigen Ende 5b der Rotorwelle 5 mittels einer Paßfeder 7 und einer in eine stirnseitige Bohrung 5c der Rotorwelle eingeschraubten Schraube 8 drehfest mit der Rotorwelle 5 verbunden. Das Pumpelement 6 rotiert in einem von dem Pumpengehäuse 1 umgebenen Pumpkanal 9, wobei die vordere Stirnwand des Pumpkanals 9 durch einen abnehmbaren Gehäusedeckel 10 gebildet ist.
Ausgehend von der Innenseite 1a' der rückwärtigen Gehäusewand 1a ist in der Gehäuseöffnung 3 eine radial umlaufende Ringnut 11 ausgeformt, die über einen nicht gezeigten Kanal mit einem Heißdampfeinlaß 12 verbunden ist. Am vorderen Ende der Ringnut 11 liegt ein ringförmiges Dichtelement 13 an, das über ein ringförmiges Druckstück 14 durch die Kraft einer Spiralfeder 15 federbelastet ist, welche zwischen dem Druckstück 14 und dem hinteren Absatz der Ringnut 11 eingespannt ist.
In der der Gehäuseöffnung 3 zugewandten rückwärtigen ebenen Stirnwand 6b der Nabe 6a des Pumpelements 6 ist eine zweite ringnutförmige Ausnehmung 16 ausgeformt. In dieser Ausnehmung 16 liegt ein Dichtungsring 17 ein, der einen rechtwinkligen Querschnitt aufweist. Die Schenkel des Dichtrings 17 dichten einen Gleitring 18 gegenüber der äußeren Wand 16a und der Stirnwand 16b der Ausnehmung 16 ab. Mit seiner Stirnseite liegt der Gleitring 18 an dem Dichtelement 13 an.
Das Dichtelement 13 wird bei Druckbeaufschlagung mit Heißdampf gegen den Gleitring 18 gedrückt. Dieser gleitet bei rotierendem Pumpelement 6 auf dem Dichtelement 13, wobei durch den Anpreßdruck gleichzeitig auch die Dichtwirkung der Ringdichtung 17 unterstützt wird. Auf diese Weise ist eine dauerhafte Abdichtung des Pumpkanals 9 gegenüber dem Heißdampf in der Ringnut 11 bei gleichzeitig ausreichendem Anpreßdruck sichergestellt.
Zum Kühlen der Rotorwelle 5, welche durch den in der Ringnut 11 anstehenden Heißdampf erwärmt wird, weist die Rotorwelle 5 eine axiale Bohrung 19 auf, die mit radialen Kanälen 19a,b der Rotorwelle 5 zu einem Kühlleitungssystem verbunden ist. Die radialen Kanäle 19a,b münden in Ringnuten 20,21, die in die Außenseite der Rotorwelle 5 eingelassen sind. Die erste Ringnut 20 bildet mit der Innenwand der Öffnung des Lagerflansches 2 eine Kammer, über die Druckluft, welche über einen Druckluftanschluß 22 in die Kammer eintritt, in das Kühlleitungssystem der Rotorwelle 5 eingespeist wird.
Die Druckluft tritt über die radialen Kanäle 19b aus der Rotorwelle 5 aus und wird über einen zwischen den benachbarten Stirnwänden 1a,2a von Pumpengehäuse 1 und Lagerflansch 2 ausgebildeten Spalt 23 abgeleitet. Dabei werden in vertikaler Richtung ausgerichtete Kühlrippen 24 umströmt, die auf der dem Pumpengehäuse 1 zugeordneten Stirnwand 2a des Lagerflansches 2 ausbegildet sind. Auf diese Weise wird durch die Kühlluft neben der Rotorwelle 5 selbst auch das Pumpengehäuse 1 und der Lagerflansch 2 gekühlt.
Bezugszeichenliste:
1
Pumpengehäuse
1a
rückwärtige Gehäusewand
1a'
Innenseite der rückwärtigen Gehäusewand 1a
2
Lagerflansch
2a
Stirnwand des Lagerflansch 2
3
Gehäuseöffnung
4
Lager
5
Rotorwelle
5a
Wellenende der Rotorwelle 5
5b
Ende der Rotorwelle 5
5c
stirnseitige Bohrung der Rotorwelle 5
6
Pumpelement
6a
Nabe des Pumpelements 6
6b
Stirnwand der Nabe 6a
7
Paßfeder
8
Schraube
9
Pumpkanal
10
Gehäusedeckel
11
Ringnut
12
Heißdampfeinlaß
13
ringförmiges Dichtelement
14
ringförmiges Druckstück
15
Spiralfeder
16
ringnutförmige Ausnehmung
16a
äußere Wand der Ausnehmung 16
16b
Stirnwand der Ausnehmung 16
17
Dichtring
18
Gleitring
19
axiale Bohrung der Rotorwelle 5
19a,b
radiale Kanäle der Rotorwelle 5
20,21
Ringnuten der Rotorwelle 5
22
Druckluftanschluß
23
Spalt
24
Kühlrippen

Claims (6)

  1. Pumpe mit einem in Achsrichtung wellenförmig und an seinem Umfang zylindrisch ausgeformten Pumpelement (6), welches befestigt auf einer in einem Pumpengehäuse (1) gelagerten Rotorwelle (5) in einem Pumpkanal (9) des Pumpengehäuses (1) rotiert,
    dadurch gekennzeichnet, daß ausgehend von der der ebenen Stirnseite (6b) des Pumpelements (6) benachbarten Wand (1a) des Pumpengehäuses (1) in der Wand der die Rotorwelle (5) aufnehmenden Gehäuseöffnung (3) eine Ringnut (11) ausgeformt ist, in der ein bei rotierendem Pumpelement (6) an der ebenen Stirnseite (6b) des Pumpelements (6) gleitend anliegendes federbelastetes Dichtelement (13) einsitzt, welches über mit der Ringnut (11) verbundene Druckkanäle mit Heißdampf druckbeaufschlagt ist, und daß die Rotorwelle (5) radiale und axiale Kanäle (19a,b) aufweist, die ein Kühlsystem bilden und von einem Kühlmittel durchströmt sind.
  2. Pumpe nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß in der ebenen Stirnseite (6b) des Pumpenelements (6) eine Ausnehmung (16) eingeformt ist, in der ein Gleitring (18) einliegt, an welchem das in der Ringnut (11) der Gehäuseöffnung (3) einsitzende Dichtelement (13) anliegt.
  3. Pumpe nach Anspruch 1 oder 2,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Rotorwelle (5) in einem Lagerflansch (2) gelagert ist, der an wenigstens einer seiner Stirnseiten (2a) Kühlrippen (24) aufweist.
  4. Pumpe nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (24) sich vertikal erstrecken.
  5. Pumpe nach Anspruch 3 oder 4,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen sich auf der dem Pumpengehäuse (1) zugeordneten Stirnseite (2a) des Lagerflansches (2) erstrecken.
  6. Pumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Kühlrippen (24) von dem durch die Rotorwelle (5) strömenden Kühlmittel umströmt sind.
EP93106328A 1992-07-09 1993-04-20 Pumpe Expired - Lifetime EP0577936B1 (de)

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DE9209117U DE9209117U1 (de) 1992-07-09 1992-07-09 Pumpe
DE9209117U 1992-07-09

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Publication Number Publication Date
EP0577936A1 EP0577936A1 (de) 1994-01-12
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EP (1) EP0577936B1 (de)
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