EP2233748B1 - Mehrstufige Kreiselpumpe - Google Patents

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EP2233748B1
EP2233748B1 EP09003471.1A EP09003471A EP2233748B1 EP 2233748 B1 EP2233748 B1 EP 2233748B1 EP 09003471 A EP09003471 A EP 09003471A EP 2233748 B1 EP2233748 B1 EP 2233748B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shaft
spring
centrifugal pump
pump according
ring
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
EP09003471.1A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2233748A1 (de
Inventor
Bruhn Aage
Lars ØSTERGAARD
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Grundfos Management AS
Original Assignee
Grundfos Management AS
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Filing date
Publication date
Application filed by Grundfos Management AS filed Critical Grundfos Management AS
Priority to EP09003471.1A priority Critical patent/EP2233748B1/de
Priority to TW098121124A priority patent/TWI495797B/zh
Priority to US12/720,735 priority patent/US8366388B2/en
Priority to CN2010101355987A priority patent/CN101832270B/zh
Publication of EP2233748A1 publication Critical patent/EP2233748A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2233748B1 publication Critical patent/EP2233748B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/10—Shaft sealings
    • F04D29/12—Shaft sealings using sealing-rings
    • F04D29/126—Shaft sealings using sealing-rings especially adapted for liquid pumps

Definitions

  • the invention relates to a multi-stage centrifugal pump according to the features specified in the preamble of claim 1.
  • centrifugal pumps of the type in question are state of the art.
  • the present invention particularly relates to such multi-stage centrifugal pumps, the drive shaft lying, d. H. is arranged horizontally in normal operation.
  • centrifugal pumps as they belong to the prior art, are offered for example by the company Grundfos in the series CH and CHN.
  • These pumps have a pump housing with a rotatably mounted therein shaft, which at its motor end has at least one cylindrical portion and then pump side then a splined portion on which rotatable wheels are arranged, clamped between a seated on the shaft stop ring and the free end of the shaft are.
  • Such pumps are driven by an electric motor whose drive shaft is rotatably connected to the bearing in the pump housing, the wheels bearing shaft and is connected via screw to the pump.
  • a mechanical seal is provided, which is incorporated between the cylindrical shaft portion and the pump housing.
  • This mechanical seal has a stationary and sealed relative to the pump housing stationary seal ring and arranged on the shaft and sealed against the shaft rotating seal on each other have sliding and each other Federkraftbeetzte Axialdichftlächen.
  • a spring is provided, which is arranged between two spring retainers and acts on them oppositely with a compressive force.
  • a comparable mechanical seal is out DE 295 11 211 U1 known, there the axial sealing surfaces are pressed against each other by means of a helical compression spring.
  • WO 2006/008844 A1 is a multi-stage centrifugal pump, in which a quasi-rigid ring seal is used, which dispenses with a spring arrangement for pressing the sliding surfaces.
  • centrifugal pumps of the series CH and CHN mentioned above have proven their worth, especially the mechanical seal provided here and described above.
  • the above-described arrangement requires a relatively large axial length.
  • the present invention has the object, a generic centrifugal pump in such a way that their axial length can be reduced in otherwise the same hydraulic performance.
  • the design should be designed so that it can be produced as inexpensively as possible in mass production.
  • the multistage centrifugal pump according to the invention has a pump housing and a shaft rotatably mounted therein, which at its motor end at least one cylindrical section and then pumpenseitlg then has a splined shaft portion on which rotors are arranged between the wheels sitting on the shaft stop ring and the free Shaft end are clamped.
  • a mechanical seal is incorporated, which has a arranged in the pump housing and sealed in contrast stationary sliding ring and arranged on the shaft and the opposite sealed rotating seal ring.
  • These slip rings slide with their oppositely directed axial surfaces on each other and are spring-loaded. To apply the spring forces two spring holders are provided, between which compression spring means are held.
  • the stop ring is arranged in the transition region of the shaft between the cylindrical portion and the spline portion and arranged between the spring holders.
  • Formschiussstoff are provided between the Federhaltem, which are effective at least in the intended direction of rotation of the shaft, ie in working direction.
  • This solution according to the invention utilizes the otherwise unused transition region of the shaft for the arrangement of the stop ring, ie the diameter difference between the groove bottom from the splined shaft section to the cylindrical section. At the same time, it lies between the spring holders, ie a space that otherwise usually remains unused constructively. As a result, the axial length of the pump can be significantly reduced.
  • interlocking means are provided according to the invention between the spring holders, which the rotational movement of the shaft from the splined portion to the pump-side spring holder and transmitted via the positive locking means to the motor-side spring holder and from there to the rotating seal ring.
  • the stop ring is held in a form-fitting manner on the shaft at least in the axial direction toward the motor end of the shaft.
  • a form-fitting mounting is particularly easy to implement in particular when the cylindrical shaft portion has a larger diameter than at the groove bottom of the spline portion, which is provided according to a development of the invention.
  • the cylindrical shaft portion should be the same or equal larger diameter than the spline portion outside of the grooves to allow mounting of the seal rings from the pump side.
  • the stop ring is suitably held not only in the axial direction positively on the shaft, but also in the direction of rotation.
  • the stop ring on its inside a corresponding profiling, with which it is positively engaged with the spline of the spline shaft section.
  • the profiling of the shaft to the spline profile is advantageously carried out by force deformation, ie by forming the shaft by means of a die. Since this method is also subject to comparatively small tolerances in the axial direction, the stop ring can be mounted at a defined location on the shaft, by positive locking, which is particularly advantageous.
  • the stop ring is provided on its inside with inclined surfaces, which is located on the at least one corresponding inclined surface of the shaft in the transition region of the shaft between the cylindrical portion and according to an embodiment of the invention support the spline shaft section.
  • These inclined surfaces can be achieved on the shaft side in a simple manner by the above-described forming process. Stop ring side these are expediently formed as well as the spline, for example by forging. Alternatively, here also a cast component or a machined component can be used.
  • the axial length of the centrifugal pump can be further reduced in that the spring means are arranged and designed so that they overlap at least partially the stop ring and the rotating seal ring. This reduces the axial length of the mechanical seal so that it corresponds approximately to the axial length of the rotating seal ring plus the axial length of the stop ring.
  • the stop ring can correspond approximately to the inner diameter of the spring and thereby absorb the forces of the inclined surface of the transition region without deforming.
  • This can be done advantageously by providing a helical compression spring as a spring means.
  • Such helical compression springs provide sufficient design with appropriate design, are inexpensive to manufacture and sufficient with appropriate dimensions for applying the required forces.
  • the construction of the invention is preferably designed so that the mechanical seal is not mounted from the motor side, but from the pump side of the shaft.
  • positive locking means on the spring holders with which these under bias of the spring means for the purpose of assembly at least in one direction axially fixed to each other. There are thus biased by these positive locking means of the spring holder during assembly, the spring means and practically put out of action in their effect. Only when the assembly is completed and the last pump impeller is placed on the shaft and clamped, these positive locking means are released to apply the necessary axial pressure on the mechanical seal, in particular the rotating seal ring.
  • a kind of bayonet connection can be provided between the spring holders according to the invention. It when the bayonet connection is designed so that the locking takes place counter to the working direction of rotation or that upon movement of the shaft in working direction, the lock is released automatically is particularly advantageous.
  • Such an arrangement has the advantage that no separate step for releasing the interlocking means between the spring holders is required, but that they automatically solve during start-up of the centrifugal pump in working direction.
  • the sliding ring-side spring retainer is formed cranked so that it circumferentially engages over the rotating seal ring with its bent portion, wherein in this cross-part the preferably helical compression spring is guided.
  • the impeller-side spring holder In order to non-rotatably connect the impeller-side spring holder with the shaft, at least one driver engaging in the splined shaft profile is provided on the impeller-side spring holder.
  • the impeller-side spring holder on a central recess which is profiled according to the spline profile, so that it sits positively over its entire circumference on the shaft.
  • the stationary seal ring has positive locking means, which are preferably mounted on its outer periphery to secure it in the pump housing against rotation.
  • positive locking means which are preferably mounted on its outer periphery to secure it in the pump housing against rotation.
  • the impeller-side spring holder is pot-shaped and has the sliding ring-side spring holder open recesses in the peripheral wall, engage in the radial projections of the slip ring side spring holder. About these open recesses reach the radial projections of the sliding ring-side spring holder in the region of the impeller-side spring holder, which then positively entrains them in the direction of rotation.
  • the edges of the recesses in the engagement region of the projections are formed reinforced according to an embodiment of the invention.
  • Such a reinforcement can be effected particularly simply by enlarging the support surface, which can happen, for example, in the case of a sheet-metal component in that a section is bent so that not the sheet edge, but the flat side forms the bearing surface. In this way, a "digging" of a projection in the support surface is effectively prevented.
  • centrifugal pump unit has an electric drive motor 1, to which a three-stage centrifugal pump 2 is mounted, which drives the motor 1.
  • the centrifugal pump 2 has a pump housing 3, which is lined or formed with stainless steel sheet.
  • the frontal housing parts 4 and 5, so the outer support flange 4 and the inner connecting flange 5 are formed as castings, whereas the housing shell 6 is formed of sheet metal.
  • the delivery liquid enters through a suction flange 7 provided in the support flange 4. From there, the liquid to be delivered passes via three pump stages with impellers 8 into an annular space formed between the pump stages and the jacket 6 and from there to a radially outgoing pressure port 9 on the jacket. 6
  • the connecting flange 5 forms in this embodiment, the frontal end of the engine and carries a bearing 10, with which the motor shaft 11 is mounted in this area.
  • the motor shaft 11 is fixedly connected to the pump shaft 12, on which the wheels 8 sit and which is sealed by means of a mechanical seal 13 with respect to the connecting flange 5, which is penetrated by the pump shaft 12.
  • the mechanical seal 13 has a housing-fixed, ie not co-rotating, stationary seal ring 14 which is sealed by means of an O-ring 15 relative to the pump housing 3, in particular the sheet metal lining in the region of the connecting flange 5.
  • the stationary seal ring 14 has two projecting beyond the otherwise circular shape lugs 16 which are arranged diametrically and bear against a sheet metal portion of the lining, not shown in the drawing, which holds the seal ring 14 rotatably and also ensures that carried by the liquid conveyed Gas does not accumulate in the area of the sliding ring, but is discharged with the delivery liquid.
  • axially offset to the pump facing axial surface 17 in the form of an annular surface which forms the fixed sliding surface of the seal.
  • a helical compression spring 23 is provided, which is arranged between two spring holders 24 and 25.
  • the motor-side spring holder 24 is formed cranked. It is formed in the direction of rotation of the shaft 12 positive reception of the rotating seal ring 19 and surrounds this circumferentially almost completely, as from Fig. 3 is apparent.
  • the motor-side spring holder 24 closes with little play on the cylinder portion 21 of the shaft 12. It initially extends radially, and then about 90 ° to the motor 1 toward bending in the direction of rotation of the shaft positive inclusion of the rotating seal ring 19 and the O-ring 20.
  • the pump-side spring holder 25 however, has on its inner side a profiling for engagement in the spline profile in the region of the splined shaft section 22.
  • the central recess 27 is profiled accordingly.
  • the spring holder 25 extends from the recess 27 radially outward and is bent at its end by about 90 ° to the motor 1 out and end to the outside (see Fig. 3 ).
  • the dimensioning of the spring holder 24, 25 is such that within the axially parallel outer portions of the spring holder 24 and 25, the spring 23 is guided laterally outwardly.
  • the inwardly adjoining radial sections form the pressure surfaces for the spring 23.
  • the spring holder 25 has in its axially parallel annular portion 28, three recesses 29 which are bent on one side to a support surface 30 and on the other side with a projection 31 are provided. These recesses 29 form in conjunction with the Projections 26 of the motor-side spring holder 24 positive locking means which ensure that during normal operation of the pump, in particular when the shaft 12 is driven in working direction 32, the rotational movement of the shaft 12 on the spring holder 25 and from there over the bearing surfaces 30 of the recesses 29 the radial end faces of the projections 26 and thus the spring holder 24 is transmitted, which surrounds the rotary slide ring 19 positively and this rotates with the shaft 12.
  • the support surfaces 30, which are formed by bending over a portion of the ring section material 28, the contact surface is enlarged relative to the projections 26, so that the projections 26 can not impress in the ring sections 28.
  • the projections 26 in conjunction with the recesses 29 form a bayonet connection.
  • the spring holder 24 and 25 are moved for assembly purposes after placement on the shaft 12 under bias of the spring 23 toward each other until the projections 26 engage in the recesses 29 and then rotated counter to the direction of rotation 32, so that the projections 26 behind the projections 31st engage behind the bayonet and hold the spring 23 in a prestressed state.
  • This serving only the mounting position can be reversed by turning the shaft in the direction 32, as is done automatically even after installation during operation when the engine aneutic in the direction 32.
  • a stop ring 33 which is arranged in the transition region between the cylinder portion 21 and the spline portion 22.
  • the stop ring 33 is profiled on its inside so that it sits positively in the transition region 34 both in the axial direction towards the engine 1 and in the direction of rotation.
  • the stop ring on its inside inclined surfaces 35 which cooperate with corresponding inclined surfaces in the transition region, to support the ring as viewed in the axial direction of the shaft towards the engine.
  • the positive connection in the direction of rotation is effected by projections 36 which engage in the expiring spline profile in this area.
  • the stop ring 33 supports the arranged on the pump shaft 12 in the spline shaft 22 impellers 8, which are clamped in the assembled state by means of an end nut relative to the stop ring 33.
  • the stop ring 33 is seated within the spring holder 25 and forms the inner guide for the spring 23 surrounding it.
  • the mechanical seal 13 is mounted from the impeller side of the shaft 12. After the motor shaft 11 and pump shaft 12 are fixedly connected together and the connecting flange 5 is mounted, the mechanical seal 13 is mounted by first placing the stationary seal ring 14 with the O-ring 15 thereon from the impeller side onto the shaft and into the lining of the connecting flange 5 is set. Then, the rotary seal ring 19 is mounted with the O-ring 20 and the over-center spring holder 24 from the impeller-side end of the shaft 12, after which the stop ring 33 is placed, the spring 23 inserted and finally the spring holder 25 is placed.

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Description

  • Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Kreiselpumpe gemäß den im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen.
  • Ein- oder mehrstufige Kreiselpumpen der in Rede stehenden Art zählen zum Stand der Technik. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere solche mehrstufigen Kreiselpumpen, deren Antriebswelle liegend, d. h. bei üblichem Betrieb horizontal angeordnet ist. Derartige Kreiselpumpen, wie sie zum Stand der Technik zählen, werden beispielsweise von der Firma Grundfos in den Baureihen CH und CHN angeboten. Diese Pumpen weisen ein Pumpengehäuse mit einer darin drehbar gelagerten Welle auf, die an ihrem motorseitigen Ende mindestens einen zylindrischen Abschnitt und daran pumpenseitig anschließend einen Keilwellenabschnitt aufweist, auf dem drehfest Laufräder angeordnet sind, die zwischen einem auf der Welle sitzenden Anschlagring und dem freien Wellenende eingespannt sind. Angetrieben werden solche Pumpen von einem Elektromotor, dessen Antriebswelle mit der im Pumpengehäuse gelagerten, die Laufräder tragenden Welle drehfest verbunden ist und der über Schraubverbindungen mit der Pumpe verbunden ist.
  • Um den feststehenden Gehäuseteil der Pumpe gegenüber der drehenden Welle dauerhaft abzudichten, ist eine Gleitringdichtung vorgesehen, die zwischen dem zylindrischen Wellenabschnitt und dem Pumpengehäuse eingegliedert ist. Diese Gleitringdichtung weist einen feststehenden und gegenüber dem Pumpengehäuse abgedichteten stationären Gleitring und einen auf der Welle angeordneten und gegenüber der Welle abgedichteten rotierenden Gleitring auf, die aufeinander gleitende und zueinander federkraftbeaufschlagte Axialdichftlächen aufweisen. Zur Aufbringung der Federkraft ist eine Feder vorgesehen, die zwischen zwei Federhaltem angeordnet ist und diese entgegengerichtet mit einer Druckkraft beaufschlagt.
  • Eine vergleichbare Gleitringdichtung ist aus DE 295 11 211 U1 bekannt, dort werden die Axialdichtflächen mittels einer Schraubendruckfeder aufeinander gedrückt.
  • Aus WO 2006/008844 A1 ist eine mehrstufige Kreiselpumpe bekannt, bei welcher eine quasi starre Gleichringdichtung Verwendung findet, welche auf eine Federanordnung zur Anpressung der Gleitflächen verzichtet.
  • Diese eingangs genannten Kreiselpumpen der Baureihen CH und CHN haben sich bestens bewährt, insbesondere auch die hier vorgesehenen und weiter oben beschriebene Gleitringdichtung. Allerdings bedingt die vorbeschriebene Anordnung eine verhältnismäßig große axiale Baulänge.
  • Vor diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine gattungsgemäße Kreiselpumpe so auszubilden, dass ihre axiale Baulänge bei im Übrigen gleichen hydraulischen Leistungen verringert werden kann. Darüber hinaus soll die Konstruktion so ausgebildet sein, dass sie in der Großserienfertigung möglichst kostengünstig hergestellt werden kann.
  • Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die in Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung.
  • Die erfindungsgemäße mehrstufige Kreiselpumpe weist ein Pumpengehäuse und eine darin drehbar gelagerte Welle auf, die an ihrem motorseitigen Ende mindestens einen zylindrischen Abschnitt und daran pumpenseitlg anschließend einen Keilwellenabschnitt aufweist, auf dem drehfest Laufräder angeordnet sind, die zwischen einem auf der Welle sitzenden Anschlagring und dem freien Wellenende eingespannt sind. Zwischen dem zylindrischen Wellenabschnitt und dem Pumpengehäuse ist eine Gleitringdichtung eingegliedert, die einen im Pumpengehäuse angeordneten und demgegenüber abgedichteten stationären Gleitring sowie einen auf der Welle angeordneten und der gegenüber abgedichteten rotierenden Gleitring aufweist. Diese Gleitringe gleiten mit ihren gegeneinander gerichteten Axialflächen aufeinander und sind federkraftbeaufschlagt. Zum Aufbringen der Federkräfte sind zwei Federhalter vorgesehen, zwischen denen Druckfedermittel gehalten sind. Gemäß der Erfindung ist der Anschlagring im Übergangsbereich der Welle zwischen dem zylindrischen Abschnitt und den Keilwellenabschnitt angeordnet sowie zwischen den Federhaltern angeordnet. Darüber hinaus sind Formschiussmittel zwischen den Federhaltem vorgesehen, welche zumindest in der bestimmungsgemäßen Drehrichtung der Welle, also in Arbeitsdrehrichtung wirksam sind.
  • Diese erfindungsgemäße Lösung nutzt zur Anordnung des Anschlagringes den sonst ungenutzten Übergangsbereich der Welle, also den Durchmesservnterschied zwischen dem Nutgrund vom Keilwellenabschnitt zum zylindrischen Abschnitt hin aus. Er liegt gleichzeitig zwischen den Federhaltern, also einem Raum, der sonst konstruktiv üblicherweise ungenutzt bleibt. Hierdurch kann die axiale Baulänge der Pumpe erheblich verringert werden. Um den mit der Welle mitrotierenden Gleitring ohne Belastung seiner Abdichtung gegenüber der Welle mitdrehen zu lassen, sind gemäß der Erfindung Formschlussmittel zwischen den Federhaltern vorgesehen, welche die Drehbewegung der Welle vom Keilwellenabschnitt an den pumpenseitigen Federhalter und über die Formschlussmittel an den motorseitigen Federhalter und von da an den rotierenden Gleitring übertragen.
  • Vorteilhaft ist der Anschlagring zumindest in axialer Richtung zum motorseitigen wellenende hin formschlüssig auf der Welle gehalten. Eine solche formschlüssige Halterung ist insbesondere dann besonders einfach zu realisieren, wenn der zylindrische Wellenabschnitt einen größeren Durchmesser als am Nutgrund des Keilwellenabschnitts aufweist, was gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen ist. Darüberhinaus sollte der zylindrische Wellenabschnitt einen gleich großen oder größeren Durchmesser als der Keilwellenabschnitt außerhalb der Nuten aufweisen, um eine Montage der Gleitringe von der Pumpenseite aus zu ermöglichen. Dabei ist der Anschlagring zweckmäßigerweise nicht nur in axialer Richtung formschlüssig auf der Welle gehalten, sondern auch in Drehrichtung. Hierzu weist der Anschlagring an seiner Innenseite eine entsprechende Profilierung auf, mit der er formschlüssig in Eingriff mit dem Keilwellenprofil des Keilwellenabschnitts steht. In der Großserienfertigung erfolgt die Profilierung der Welle zum Keilwellenprofil vorteilhaft durch Kraftverformung, d. h. durch Umformen der Welle mittels einer Matrize. Da dieses Verfahren auch in Achsrichtung mit vergleichsweise geringen Toleranzen behaftet ist, kann der Anschlagring an definierter Stelle auf der Welle angebracht werden, und zwar durch Formschluss, was besonders vorteilhaft ist.
  • Um eine möglichst großflächige Anlage zu gewährleisten und damit auch hohe Kräfte aufnehmen zu können, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der Anschlagring an seiner Innenseite mit Schrägflächen versehen, die sich an der mindestens einen korrespondierenden Schrägfläche der Welle im Übergangsbereich der Welle zwischen dem zylindrischen Abschnitt und dem Keilwellenabschnitt abstützen. Diese Schrägflächen können wellenseitig auf einfache Weise durch das vorbeschriebene Umformverfahren erzielt werden. Anschlagringseitig werden diese zweckmäßigerweise ebenso wie das Keilwellenprofil eingeformt, beispielsweise durch Schmieden. Alternativ kann hier auch ein Gussbauteil oder ein spanend bearbeitetes Bauteil eingesetzt werden.
  • Die axiale Baulänge der Kreiselpumpe kann weiter dadurch verringert werden, dass die Federmittel so angeordnet und ausgelegt werden, dass sie den Anschlagring sowie den rotierenden Gleitring zumindest teilweise übergreifen. Dadurch verringert sich die axiale Länge der Gleitringdichtung so, dass sie etwa der axialen Länge des rotierenden Gleitringes zuzüglich der axialen Länge des Anschlagrings entspricht.
  • Gleichzeitig kann dann der Anschlagring etwa dem Innendurchmesser der Feder entsprechen und dadurch die Kräfte der Schrägfläche des Übergangsbereichs aufnehmen ohne sich zu verformen. Dies kann vorteilhaft durch Vorsehen einer Schraubendruckfeder als Federmittel erfolgen. Derartige Schraubendruckfedern gewähren bei entsprechender Auslegung ausreichenden Federweg, sind kostengünstig in der Herstellung und genügen bei entsprechender Dimensionierung zur Aufbringung der erforderlichen Kräfte.
  • Die erfindungsgemäße Konstruktion ist bevorzugt so ausgelegt, dass die Gleitringdichtung nicht von der Motorseite her, sondern von der Pumpenseite der Welle aus montiert wird. Um dann die Montage zu erleichtern, insbesondere dafür zu sorgen, dass der Anschlagring in seiner bestimmungsgemäßen Stellung verbleibt, ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, Formschlussmittel an den Federhaltern vorzusehen, mit denen diese unter Vorspannung der Federmittel zum Zwecke der Montage zumindest in eine Richtung axial zueinander fixierbar sind. Es werden also durch diese Formschlussmittel der Federhalter während der Montage die Federmittel vorgespannt und in ihrer Wirkung praktisch außer Kraft gesetzt. Erst wenn die Montage abgeschlossen ist und das letzte Pumpenlaufrad auf die Welle aufgesetzt und verspannt ist, werden diese Formschlussmittel gelöst, um den notwendigen axialen Druck auf die Gleitringdichtung, insbesondere den rotierenden Gleitring aufzubringen. Hierzu kann gemäß der Erfindung eine Art Bajonettverbindung zwischen den Federhaltern vorgesehen sein. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Bajonettverbindung so ausgestaltet ist, dass die Verriegelung entgegen der Arbeitsdrehrichtung erfolgt bzw. dass bei Bewegung der Welle in Arbeitsdrehrichtung die Verriegelung selbsttätig gelöst wird. Eine solche Anordnung hat den Vorteil, dass kein gesonderter Arbeitsschritt zum Lösen der Formschlussmittel zwischen den Federhaltern erforderlich ist, sondern dass diese sich selbsttätig beim Anlauf der Kreiselpumpe in Arbeitsdrehrichtung lösen.
  • Um die Federmittel, insbesondere die Schraubendruckfeder so anordnen zu können, dass sie den rotierenden Gleitring umgibt, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung der gleitringseitige Federhalter gekröpft ausgebildet, so dass er den rotierenden Gleitring mit seinem gekröpften Teil umfänglich übergreift, wobei in diesen übergreifenden Teil die vorzugsweise Schraubendruckfeder geführt ist.
  • Um den laufradseitigen Federhalter drehfest mit der Welle zu verbinden, ist am laufradseitigen Federhalter mindestens ein in das Keilwellenprofil formschlüssig eingreifender Mitnehmer vorgesehen. Vorteilhaft weist der laufradseitige Federhalter eine zentrale Ausnehmung auf, die entsprechend dem Keilwellenprofil profiliert ist, so dass er über seinen gesamten Umfang formschlüssig auf der Welle sitzt.
  • Auch der stationäre Gleitring weist Formschlussmittel auf, die vorzugsweise an seinem Außenumfang angebracht sind, um diesen im Pumpengehäuse gegen Drehen zu sichern. Bei Anbringung der Formschlussmittel am Außenumfang sind diese gut zu montieren, ohne dass eine verdeckte Ausrichtung erforderlich ist, wie es beispielsweise bei Anordnung von Formschlussmitteln an einer Axialseite der Fall ist.
  • Vorteilhaft ist gemäß einer Weiterbildung der Erfindung der laufradseitige Federhalter topfartig ausgebildet und weist zum gleitringseitigen Federhalter hin offene Ausnehmungen in der Umfangswand auf, in die radiale Vorsprünge des gleitringseitigen Federhalters eingreifen. Über diese offenen Ausnehmungen gelangen die radialen Vorsprünge des gleitringseitigen Federhalters in den Bereich des laufradseitigen Federhalters, der diese dann in Drehrichtung formschlüssig mitnimmt.
  • Um zu verhindern, dass insbesondere, wenn die vorgenannten Bauteile aus Blechen gebildet sind, ein Verschleiß der Anlagefläche in der Ausnehmung auftritt, sind gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Ränder der Ausnehmungen im Eingriffsbereich der Vorsprünge verstärkt ausgebildet. Besonders einfach kann eine solche Verstärkung durch Vergrößerung der Auflagefläche erfolgen, was bei einem Blechbauteil beispielsweise dadurch geschehen kann, dass ein Abschnitt umgebogen ist, so dass nicht die Blechkante, sondern die Flachseite die Auflagefläche bildet. Auf diese Weise wird ein "Eingraben" eines Vorsprungs in die Auflagefläche wirksam verhindert.
  • Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1
    eine dreistufige Kreiselpumpe mit Antriebsmotor im Längsschnitt,
    Fig. 2
    die Gleitringdichtung mit Federhaltern, Feder und Haltering in perspektivischer Explosionsdarstellung und
    Fig. 3
    die den Gleitring und dessen Anbringung betreffende Einzelheit der Fig. 1 in stark vergrößerter Schnittdarstellung.
  • Das anhand von Fig. 1 im Längsschnitt dargestellte Kreiselpumpenaggregat weist einen elektrischen Antriebsmotor 1 auf, an dem eine dreistufige Kreiselpumpe 2 angebracht ist, die der Motor 1 antreibt. Die Kreiselpumpe 2 weist ein Pumpengehäuse 3 auf, welches mit Edelstahlblech ausgekleidet bzw. gebildet ist. Die stirnseitigen Gehäuseteile 4 und 5, also der äußere Stützflansch 4 sowie der innere Verbindungsflansch 5 sind als Gussteile ausgebildet, wohingegen der Gehäusemantel 6 aus Blech gebildet ist. Der Förderflüssigkeitseintritt erfolgt durch einen im Stützflansch 4 vorgesehenen Saugstutzen 7. Von dort gelangt die zu fördernde Flüssigkeit über drei Pumpenstufen mit Laufrädern 8 in einen zwischen den Pumpenstufen und dem Mantel 6 gebildeten Ringraum und von dort an einen radial abgehenden Druckstutzen 9 am Mantel 6.
  • Der Verbindungsflansch 5 bildet bei dieser Ausführungsform auch den stirnseitigen Abschluss des Motors und trägt ein Lager 10, mit dem in diesem Bereich die Motorwelle 11 gelagert ist. Die Motorwelle 11 ist fest verbunden mit der Pumpenwelle 12, auf der die Laufräder 8 sitzen und die mittels einer Gleitringdichtung 13 gegenüber dem Verbindungsflansch 5 abgedichtet ist, welcher von der Pumpenwelle 12 durchsetzt ist.
  • Die Gleitringdichtung 13 weist einen gehäusefesten, also nicht mitdrehenden, stationären Gleitring 14 auf, der mittels eines O-Rings 15 gegenüber dem Pumpengehäuse 3, insbesondere der Blechauskleidung im Bereich des Verbindungsflansches 5 abgedichtet ist. Der stationäre Gleitring 14 weist zwei über die sonst kreisrunde Form hinausragende Ansätze 16 auf, die diametral angeordnet sind und an einem in der Zeichnung nicht dargestellten Blechabschnitt der Auskleidung anliegen, welche den Gleitring 14 drehfest hält und darüber hinaus dafür sorgt, dass von der Förderflüssigkeit mitgeführtes Gas sich nicht im Bereich des Gleitrings staut, sondern mit der Förderflüssigkeit abgeführt wird. Demgegenüber axial abgesetzt ist eine zur Pumpe weisende Axialfläche 17 in Form einer Ringfläche, welche die feststehende Gleitfläche der Dichtung bildet. Auf dieser Gleitfläche 17 gleitet die in Fig. 2 nicht sichtbare Axialfläche 18 (siehe Fig. 3) eines rotierenden Gleitrings 19, der mittels eines O-Rings 20 gegenüber der Welle 12 abgedichtet ist, auf der er sitzt und mit der er mitdreht. Die Pumpenwelle 12 ist im Bereich der Gleitringe 14, 19 zylindrisch ausgebildet und bildet dort einen Zylinderabschnitt 21. Zu den Laufrädern 8 hin ist die Welle 12 verjüngt ausgebildet und geht dort in ein Keilwellenprofil über. Auf dem Keilwellenabschnitt 22 sitzen die Laufräder 8 der Pumpe formschlüssig.
  • Um die Axialflächen 17 und 18 der Gleitringe 14 und 19 mit der erforderlichen Kraft im Betrieb aufeinander zu drücken, ist eine Schraubendruckfeder 23 vorgesehen, die zwischen zwei Federhaltern 24 und 25 angeordnet ist. Der motorseitige Federhalter 24 ist gekröpft ausgebildet. Er ist zur in Drehrichtung der Welle 12 formschlüssigen Aufnahme des rotierenden Gleitrings 19 ausgebildet und umgibt diesen umfangsmäßig nahezu vollständig, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Der motorseitige Federhalter 24 schließt mit geringem Spiel an den Zylinderabschnitt 21 der Welle 12 an. Er erstreckt sich zunächst radial, um dann um etwa 90° zum Motor 1 hin unter in Drehrichtung der Welle formschlüssigen Einschluss des rotierenden Gleitrings 19 sowie des O-Rings 20 abzuknicken. Er verläuft dann parallel zur Welle 12 bis nahe zum motorseitigen axialen Ende des Gleitrings 19, um von dort um 90° abgebogen sich radial nach außen fortzusetzen. Am Ende des radialen Abschnitts ist der Federhalter 24 dann zum Laufrad 8 um 90° abgebogen, um schließlich in einen weiteren radialen Abschnitt überzugehen, in dem radiale Vorsprünge 26 gebildet sind.
  • Der pumpenseitige Federhalter 25 hingegen weist an seiner Innenseite eine Profilierung zum Eingriff in das Keilwellenprofil im Bereich des Keilwellenabschnitts 22 auf. Die zentrale Ausnehmung 27 ist entsprechend profiliert. Der Federhalter 25 erstreckt sich von der Ausnehmung 27 radial nach außen und ist an seinem Ende um etwa 90° zum Motor 1 hin abgebogen sowie endseitig nach außen (siehe Fig. 3). Die Dimensionierung der Federhalter 24, 25 ist dergestalt, dass innerhalb der achsparallelen äußeren Abschnitte der Federhalter 24 und 25 die Feder 23 nach außen hin seitlich geführt wird. Die sich davon nach innen anschließenden radialen Abschnitte bilden die Druckflächen für die Feder 23. Der Federhalter 25 weist in seinem achsparallelen ringförmigen Abschnitt 28 drei Ausnehmungen 29 auf, die an einer Seite zu einer Auflagefläche 30 abgebogen sind und die an der anderen Seite mit einem Vorsprung 31 versehen sind. Diese Ausnehmungen 29 bilden in Verbindung mit den Vorsprüngen 26 des motorseitigen Federhalters 24 Formschlussmittel, welche dafür sorgen, dass im normalen Betrieb der Pumpe, insbesondere wenn die Welle 12 in Arbeitsdrehrichtung 32 angetrieben wird, die Drehbewegung der Welle 12 auf den Federhalter 25 und von dort über die Auflageflächen 30 der Ausnehmungen 29 auf die radialen Stirnseiten der Vorsprünge 26 und somit den Federhalter 24 übertragen wird, welcher den rotierenden Gleitring 19 formschlüssig umgreift und diesen mit der Welle 12 mitdreht. Durch die Auflageflächen 30, die durch Umbiegen eines Teils des Ringabschnittmaterials 28 gebildet sind, wird die Anlagefläche gegenüber den Vorsprüngen 26 vergrößert, so dass sich die Vorsprünge 26 nicht in die Ringabschnitte 28 einprägen können.
  • Die Vorsprünge 26 bilden in Verbindung mit den Ausnehmungen 29 eine Bajonettverbindung. So werden die Federhalter 24 und 25 zu Montagezwecken nach Aufsetzen auf die Welle 12 unter Vorspannung der Feder 23 aufeinander zu bewegt, bis die Vorsprünge 26 in den Ausnehmungen 29 eingreifen und dann entgegen der Drehrichtung 32 verdreht, so dass die Vorsprünge 26 hinter den Vorsprüngen 31 bajonettartig hintergreifen und die Feder 23 in vorgespanntem Zustand halten. Diese nur der Montage dienende Stellung kann durch Drehen der Welle in Richtung 32 wieder aufgehoben werden, wie dies auch nach erfolgter Montage im Betrieb selbsttätig erfolgt, wenn der Motor in Richtung 32 anfährt.
  • Zwischen den Federhaltern 24 und 25 ist jedoch nicht nur die Feder 23 eingegliedert, sondern auch ein Anschlagring 33, der im Übergangsbereich zwischen dem Zylinderabschnitt 21 und dem Keilwellenabschnitt 22 angeordnet ist. Der Anschlagring 33 ist an seiner Innenseite so profiliert, dass er sowohl in axialer zum Motor 1 hin als auch in Drehrichtung formschlüssig in dem Übergangsbereich 34 sitzt. Dazu weist der Anschlagring an seiner Innenseite Schrägflächen 35 auf, die mit korrespondierenden Schrägflächen im Übergangsbereich zusammenwirken, um den Ring in Achsrichtung der Welle zum Motor hin gesehen abzustützen. Die formschlüssige Verbindung in Drehrichtung erfolgt durch Vorsprünge 36, die in das auslaufende Keilwellenprofil in diesem Bereich eingreifen. Der Anschlagring 33 stützt die auf der Pumpenwelle 12 im Keilwellenabschnitt 22 angeordneten Laufräder 8 ab, die im montierten Zustand mittels einer endseitigen Mutter gegenüber dem Anschlagring 33 eingespannt sind.
  • Der Anschlagring 33 sitzt innerhalb des Federhalters 25 und bildet die innere Führung für die Feder 23, die diesen umgibt. Durch diese Anordnung in Verbindung mit dem den rotierenden Ring 19" übergreifenden Federhalter 24 kann die axiale Baulänge der Kreiselpumpe in diesem Bereich im Vergleich zu bekannten Bauausführungen erheblich vermindert werden, wodurch das Aggregat wesentlich kompakter und aufgrund der Moterioleinsparungen auch gewichtsmäßig leichter als bekannte Pumpen ausgebildet sein kann.
  • Montiert wird die Gleitringdichtung 13 von der Laufradseite der Welle 12 her. Nachdem Motorwelle 11 und Pumpenwelle 12 fest miteinander verbunden sind und der Verbindungsflansch 5 angebracht ist, wird die Gleitringdichtung 13 montiert, indem zunächst der stationäre Gleitring 14 mit dem darauf befindlichen O-Ring 15 von der Laufradseite auf die Welle aufgesetzt und in der Auskleidung des Verbindungsflansches 5 festgelegt wird. Sodann wird der rotierende Gleitring 19 mit dem darin gehaltenen O-Rlng 20 und dem übergreifenden Federhalter 24 vom laufradseitigen Ende der Welle 12 montiert, wonach der Anschlagring 33 aufgesetzt, die Feder 23 eingefügt und schließlich der Federhalter 25 aufgesetzt wird. Dieser wird unter Spannung der Feder 23 auf den Federhalter 24 gedrückt, bis die Vorsprünge 26 in die Ausnehmungen 29 eingreifen, wonach die Federhalter 24 und 25 entgegen der Drehrichtung 32 verdreht werden und mittels der Vorsprünge 31 in diesem vorgespannten Zustand gehalten werden. Sodann erfolgt die Montage der Laufräder sowie der übrigen Pumpenkomponenten. Die Bajonettverbindung, welche die Feder 23 unter Vorspannung hält, kann entweder durch Inbetriebnahme der Pumpe gelöst werden, wenn sich die Welle 11, 12 in Richtung 32 dreht oder aber ggf. auch manuell. Dann ist der Federhalter 25 durch die eingespannten Laufräder 8 abgestützt, so dass nunmehr die Federkraft auf den Federhalter 24 und den darin eingegliederten rotierenden Gleitring 19 drückt und damit die Gleitflächen 17 und 18 bestimmungsgemäß aneinander drückt.
    • Bezugszeichenliste
    • 1
    - Motor
    2
    - Kreiselpumpe
    3
    - Pumpengehäuse
    4
    - Stützflansch
    5
    - Verbindungsflansch
    6
    - Mantel
    7
    - Saugstutzen
    8
    - Laufräder
    9
    - Druckstutzen
    10
    - Lager
    11
    - Motorwelle
    12
    - Pumpenwelle
    13
    - Gleitringdichtung
    14
    - stationärer Gleitring
    15
    - O-Ring von 14
    16
    - Ansätze von 14
    17
    - Axialfläche von 14
    18
    - Axialfläche von 19
    19
    - rotierender Gleitring
    20
    - O-Ring von 19
    21
    - Zylinderabschnitt von 12
    22
    - Keilwellenabschnitt von 12
    23
    - Schraubendruckfeder
    24
    - motorseitiger Federhalter
    25
    - laufradseitiger Federhalter
    26
    - Vorsprünge von 24
    27
    - Ausnehmung von 25
    28
    - Ringabschnitt
    29
    - Ausnehmungen im Ringabschnitt
    30
    - Auflagefläche
    31
    - Vorsprung
    32
    - Arbeitsdrehrichtung
    33
    - Anschlagring
    34
    - Übergangsbereich zwischen 21 und 22
    35
    - Schrägflächen
    36
    - Vorsprünge

Claims (14)

  1. Mehrstufige Kreiselpumpe mit einem Pumpengehäuse (3) und einer darin drehbar gelagerten Welle (12), die an ihrem motorseitigen Ende mindestens einen zylindrischen Abschnitt (21) und daran anschließend einen Keilwellenabschnitt (22) aufweist, auf dem drehfest Laufräder (8) angeordnet sind, die zwischen einem auf der Welle (12) sitzenden Anschlagring (33) und dem freien Wellenende eingespannt sind, und mit einer Gleitringdichtung (13) die zwischen dem zylindrischen Wellenabschnitt (21) und dem Pumpengehäuse (3) eingegliedert ist, wobei die Gleitringdichtung (13) einen im Pumpengehäuse (3) angeordneten und demgegenüber abgedichteten stationären Gleitring (14) und einen auf der Welle (12) angeordneten und dergegenüber abgedichteten rotierenden Gleitring (19) aufweist, die aufeinander gleitende und zueinander federkraftbeaufschlagte Axialdichtflächen (17, 18) aufweisen, mit zwischen zwei Federhaltern (24, 25) angeordneten Druckfedermitteln (23), dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagring (33) im Übergangsbereich (34) der Welle (12) zwischen dem zylindrischen Abschnitt (21) und dem Keilwellenabschnitt (22) sowie zwischen den Federhaltern (24, 25) angeordnet ist, wobei Formschlussmittel (26, 30) zwischen den Federhaltern (24, 25) vorgesehen sind, welche zumindest in Arbeitsdrehrichtung (32) der Welle (12) wirksam sind.
  2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagring (33) zumindest in axialer Richtung zum motorseitigen Wellenende hin formschlüssig auf der Welle (12) gehalten ist.
  3. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zylindrische Wellenabschnitt (21) einen größeren Durchmesser als der Keilwellenabschnitt (22) im Nutgrund aufweist und der Durchmesser vorzugsweise gleich oder größer als der Durchmesser des Keilwellenabschnitts (22) im übrigen Bereich ist.
  4. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagring (33) an seiner Innenseite zum formschlüssigen Eingriff in das Keilwellenprofil des Keilwellenabschnitts (22) ausgebildet ist.
  5. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlagring (33) an seiner Innenseite Schrägflächen (35) aufweist, die sich an der mindestens einen korrespondierenden Schrägfläche der Welle (12) im Übergangsbereich (34) der Welle (12) zwischen dem zylindrischen Abschnitt (21) und dem Keilwellenabschnitt (22) abstützen.
  6. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel (23) den Anschlagring (33) und den rotierenden Gleitring (19) zumindest teilweise übergreifen.
  7. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federmittel durch eine Schraubendruckfeder (23) gebildet sind.
  8. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federhalter (24, 25) Formschlussmittel (26, 31) aufweisen, mit denen sie unter Vorspannung der Federmittel (23) zum Zwecke der Montage zumindest in eine Richtung axial zueinander fixierbar sind.
  9. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Federhalter (24, 25) zueinander bajonettierbar sind, vorzugsweise derart, dass die Verriegelung entgegen der Arbeitsdrehrichtung (32) erfolgt.
  10. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der gleitringseitige Federhalter (24) gekröpft ausgebildet ist, derart, dass die Federmittel (23), insbesondere die Schraubendruckfeder den rotierenden Gleitring (19) umgibt.
  11. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der laufradseitige Federhalter (25) mindestens einen in das Keilwellenprofil formschlüssig eingreifenden Mitnehmer aufweist, der den Federhalter (25) drehfest mit der Welle (12) verbindet.
  12. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der stationäre Gleitring (14) vorzugsweise an seinem Außenumfang Formschlussmittel (16) aufweist, mit denen dieser im Pumpengehäuse (3) gegen Drehen gesichert ist.
  13. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der laufradseitige Federhalter (25) topfartig ausgebildet ist und zum gleitringseitigen Federhalter (24) hin offene Ausnehmungen (29) in der Umfangswand (28) aufweist, in die radiale Vorsprünge (26) des gleitringseitigen Federhalters (24) eingreifen.
  14. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ränder der Ausnehmungen (29) im Eingriffsbereich der Vorsprünge (26) verstärkt ausgebildet sind, insbesondere durch eine Vergrößerung der Auflageflächen (30).
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