EP2604860A1 - Nassläuferpumpe mit Vorkammer - Google Patents

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Publication number
EP2604860A1
EP2604860A1 EP12008222.7A EP12008222A EP2604860A1 EP 2604860 A1 EP2604860 A1 EP 2604860A1 EP 12008222 A EP12008222 A EP 12008222A EP 2604860 A1 EP2604860 A1 EP 2604860A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
wet
chamber
impeller
separating element
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.)
Granted
Application number
EP12008222.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2604860B1 (de
Inventor
Günter Strelow
Thomas Materne
Bernd Küster
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.)
Wilo SE
Original Assignee
Wilo SE
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wilo SE filed Critical Wilo SE
Publication of EP2604860A1 publication Critical patent/EP2604860A1/de
Application granted granted Critical
Publication of EP2604860B1 publication Critical patent/EP2604860B1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D13/00—Pumping installations or systems
    • F04D13/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D13/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F04D13/0606—Canned motor pumps
    • F04D13/0613—Special connection between the rotor compartments
    • 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
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5806—Cooling the drive system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2240/00—Components
    • F05D2240/60—Shafts
    • F05D2240/61—Hollow

Definitions

  • the invention relates to a wet-running pump with a stator and a rotor separated by a split tube from this, comprising a rotor shaft and a rotor core and is rotatably mounted in a rotor space formed by the gap tube, wherein the rotor shaft at one axial end disposed in a pump chamber impeller contributes to the promotion of a liquid and the split tube at its impeller end has a substantially radially outwardly extending flange, wherein between the split tube and the rotor shaft, a bearing support with a bearing for supporting the rotor shaft is arranged and held by the split tube.
  • the rotor rotates in a liquid which generally corresponds to the fluid to be pumped, so that there is a fluid exchange between the liquid in the rotor chamber and the pumped medium and at the same time a heat exchange and thus cooling of the rotor is achieved.
  • the fluid in the rotor chamber lubricates the bearings, which are designed as plain bearings. As a rule, water is pumped and used in the rotor space.
  • the rotor space is the hottest place in a wet-running pump, because a large part of the waste heat generated in the stator is discharged via the can into the rotor space.
  • plastic components for example, a bearing or bearing plate made of plastic
  • the resulting heat in the motor due to the plastic-specific insulation properties is insufficient dissipated to the flowing medium in the pump housing.
  • From a temperature of about 60 ° C is also added that more lime precipitation occurs, as long as the rotor space is filled conventionally with water. Depending on the hardness of the water, more or less lime precipitates. It would therefore be desirable for this reason, to keep the liquid exchange between the rotor space and the medium as low as possible.
  • a wet-running pump with a stator and a rotor separated by a split tube from this rotor which comprises a rotor shaft and a rotor package and is rotatably mounted in a rotor space formed by the gap
  • the rotor shaft at one axial end arranged in a pump chamber
  • a bearing support is arranged with a bearing for supporting the rotor shaft and held by the split tube, and between the impeller and the flange a pre-chamber, the impeller out through a separator and the stator through the flange is limited, wherein the antechamber is communicatively connected via channels with the rotor space.
  • the core idea of the present invention is to provide a comparatively large prechamber between the rotor space and the pump chamber, i. behind the impeller and in front of the flange, so that the strong turbulence of the flow in the pump chamber can not get into the antechamber.
  • the prechamber is rather a largely calm flow relative to the pump chamber.
  • the separator which spatially separates the prechamber from the pump chamber so that the rotor space is separated from the swirl caused by the impeller.
  • the separator also has a comparatively large surface and can serve as a heat exchanger.
  • this prechamber / settling chamber is separated from the rotor space by the bearing carrier and the bearing received therein, whereby a sufficient fluid exchange takes place between the prechamber and the rotor space via channels and thus the necessary heat exchange is ensured.
  • the channels may be located in the bearing carrier and / or between the bearing carrier and the can and / or between the bearing and the bearing carrier.
  • the heat is then transferred to the pumped fluid in the pump chamber via the separating element, whose inner wall surface is overflowed by the circulating liquid.
  • the partition thus acts here as a heat exchanger.
  • Another advantage of the pre-chamber is that in the rotor chamber or possibly resulting particles, for example, by lime precipitation or due to wear collect in the antechamber. If the pump is switched off, they fall to the bottom and accumulate in the lower part of the pre-chamber, so that they can not get into the rotor space or enter the bearing gap of the plain bearings and cause wear or damage there.
  • the flange can be integrally formed on the split tube or be attached or plugged on or in this as a separate component.
  • the pre-chamber is at least during operation of the wet-running pump to the pump chamber structurally completed.
  • this does not necessarily have to be the case for the idle state.
  • the pre-chamber in the pressureless state of the wet-running pump i. in the off mode, either also closed to the pump chamber or is open to the pump chamber.
  • the pre-chamber in the wet-running pump can be formed by a dimensionally stable component comprising the separating element. This completely prevents the penetration of particles from the fluid into the rotor space.
  • the separating element can form a filter.
  • the pre-chamber is then still spatially separated from the pump chamber during operation of the wet-running pump, but the separating element is then liquid-flowable. In this way, an exchange of liquid between the antechamber and the pump chamber can take place, so that the heat dissipation is further improved, but at the same time the pump chamber is kept free of larger particles from the pumped medium.
  • the separating element may itself be designed as a filter and / or contain one or more filter elements. They can lie symmetrically along a concentric circle of the separating element. As a result, the separating element is independent of a specific mounting position. It is advantageous to arrange the filter element or filters for better venting of the pre-chamber and / or the rotor chamber radially far outside.
  • the filter elements can sponge-like filter body or mesh-like fabric of metal or plastic or by corresponding to the particles to be filtered small be formed sized openings.
  • filter bodies these are used in the separator, in the case of a net-like fabric made of metal or plastic, this is held on the separator, and in the case of openings, these are introduced into the separator, so that the separator itself forms the filter.
  • the openings may be distributed over the entire or part of the surface of the separating element in the manner of a perforation.
  • the separating element may have a net-like structure and thereby form the filter itself.
  • the pre-chamber is bounded radially outwardly by a tubular outer wall which is connected at one axial end to the flange and which carries at its other axial end of the separating element, abuts this or passes into this.
  • the separating element can either be formed integrally with the outer wall, so that the outer wall merges into the separating element at the other axial end, or it can be a component that is separate from the outer wall, so that the separating element lies or rests only on the outer wall.
  • the partition may be solid, i. be dimensionally stable and relentless. Alternatively, however, it may also have some flexibility and compliance in both cases. These properties are mainly dependent on the material used and the thickness of the separating element.
  • the separating element may consist of a material which, although having a certain dimensional stability, is yielding. This means that the separating element is movable under pressure, in particular expandable.
  • the separating element may be integrally formed with the outer wall or on her or lie.
  • the separating element can not be completely formed dimensionally stable, at least in its radial outer region, preferably completely.
  • a partition member is obtained, for example, by having the aforementioned net-like structure or formed of a membrane.
  • the separator also has a compliance, but must be additionally supported. Due to lack of dimensional stability, it can be attached to the other axial end of the outer wall, in particular be clamped there, so that this end of the outer wall carries the separating element.
  • the outer wall can bear sealingly against the flange. This can be done for example directly or indirectly by a sealing lip, a sealing washer or a sealing ring, which is integrally formed on the outer wall or as a separate part between the outer wall and the flange.
  • the pre-chamber is limited to the rotor shaft at least partially by an inner ring, which is connected to the bearing carrier and carries the separator or passes into this.
  • the inner ring may be connected at one axial end to the bearing carrier and carry at the other axial end of the separating element or pass into this.
  • the pre-chamber may be sealed towards the rotor shaft. This can also be done directly or indirectly by a sealing lip, a sealing washer or a sealing ring, but preferably by means of a dynamic seal or a mechanical seal.
  • the separating element is formed by a heat-conducting material, in particular of metal.
  • the separating element made of sheet metal, steel or brass.
  • a thermally conductive plastic can be used. The heat-conducting property of the separating element ensures that effective heat can be released via the separating element to the conveying medium in the pump chamber.
  • the separating element may be at least partially formed by a flexible membrane.
  • a membrane has the advantage that it can absorb pressure pulses that arise, for example, when switching on and off the pump. Furthermore, it can provide a pressure equalization between the rotor chamber and the pump chamber.
  • the membrane may be made of a resilient plastic material or a metal, for example a steel membrane. This has a higher heat transfer coefficient than plastic, so that a better heat transfer is achieved.
  • the separating element can be held on the inside of the inner ring, for example glued to a collar of the inner ring, welded or clamped firmly. Also, the membrane can be firmly fixed to the outer wall.
  • the outer wall may have a radially inwardly directed projection on which the membrane can come to rest. Since the pressure in the pump chamber is greater than the pressure in the rotor chamber, the membrane is pressed against the end face of the outer wall. An additional, full-scale fixation of the membrane is therefore not required. However, securing the membrane to the outer wall at discretely discrete locations may be helpful, particularly for assembly, to maintain the membrane in position. The membrane is thus liquid-tight but not gas-tight at the end of the outer wall during operation of the pump.
  • the separating element is brought close to the impeller, wherein the distance between the impeller and the separating element should be selected depending on the impeller diameter, in particular between 0.015 and 0.04 may be impeller diameter. Since behind the impeller strong turbulence exist that lead to hydraulic losses, causes a comparatively small gap between the impeller and separator an improvement in efficiency by reducing this turbulence.
  • the bearing carrier may be formed integrally with the gap tube.
  • the bearing carrier together with the can preferably made of plastic.
  • the bearing carrier may be formed integrally with the bearing and thus form a bearing carrier assembly.
  • the assembly of bearing and bearing carrier may preferably be made of plastic.
  • the separating element or at least the inner ring may be formed integrally with the bearing carrier. Additionally or alternatively, the separating element may be formed integrally with the inner ring, in particular made of plastic. This is particularly suitable if the partition is to form a dimensionally stable wall, for example for receiving the aforementioned filter elements.
  • the split tube may have, at its axial end facing away from the impeller, a bottom closing the rotor space, so that the split tube forms a so-called split pot.
  • the outer wall can preferably be connected to the coaxial inner ring for stabilizing the separating element via radial transverse webs.
  • the separating element is designed as a membrane, in particular as a non-dimensionally stable membrane. This can then rest on the transverse webs, in particular loosely or only be supported fixed at discrete locations, and be supported by the transverse webs.
  • the separating element in the pressureless state of the wet-running pump may be gap-formingly spaced from the outer wall in at least a portion of its radially outer peripheral edge and pressed against the outer wall during operation of the wet-running pump. If the separating element is located on the outer wall, the pre-chamber is closed. Is it in the off state of the pump spaced from the outer wall, there is a gap between this and the separator so that depending on the location of this gap on the one hand gas and / or other particles can escape from the antechamber, and also liquid during filling of the pump can occur there.
  • That portion of the radially outer peripheral edge of the separating element at a standstill of the pump are spaced from the outer wall, which is based on their installation position at the bottom of the pump.
  • the particles swirling around in the pre-chamber then sink to the bottom in the switched-off state of the pump and can sink further into the pump chamber through the gap between separating element and outer wall, from where they are conveyed out of the pump the next time the pump starts up.
  • the inside of the outer wall can drop off at an angle to the impeller, at least in this area. The particles then slide down this slope and fall into the pump chamber.
  • the separating element may be a flexible annular disc, in particular of dimensionally stable, elastomeric plastic or a thin, movable plate.
  • the sheet or the dimensionally stable plastic has the advantage over an elastic membrane that it / he is dimensionally stable with the same thickness and does not need to be fixed to the outer wall. Furthermore, it / he can absorb higher forces and better deliver the heat from the antechamber to the liquid in the pump chamber. On transverse webs between outer wall and inner ring can then be dispensed with, so that the Liquid in the prechamber the separating element can easily flow over for heat dissipation.
  • the separating element lies gap-formingly spaced apart from the outer wall not only in a partial region of its radially outer circumferential edge but also pressed against the outer wall during operation of the wet-running pump.
  • the inner side of the outer wall can drop toward the impeller, at least in the lower region of the pre-chamber.
  • dropping means that the distance between the inside of the outer wall and the axis of rotation of the impeller and the pump shaft increases in the direction of the impeller.
  • this gradient can continue in full, so that the antechamber is rotationally symmetrical.
  • the pre-chamber opens with respect to its shape towards the pump chamber or the inside of the outer wall runs conically towards the stator. This has the advantage that it does not depend on the installation position of the pump even with the outer wall, so that the particles collecting at the bottom of the prechamber can slide forward into the pump chamber.
  • a single-walled outer wall of constant thickness can be used, which is conical overall to the stator. This means that also the outside of the outer wall to the stator runs conically.
  • the outer wall may be triangular in axial section, wherein its thickness decreases towards the impeller under increasing inner radius of the antechamber.
  • the outer wall in each of the embodiments may also be formed zwewandig, wherein an inner first wall bounded the antechamber and in shape of said single-walled exterior wall design the constant thickness corresponds, whereas an outer second wall is axially parallel to the rotor shaft. The inner first wall and the outer second wall then go over at their end facing the impeller at an acute angle into one another.
  • the separating element may have structural elements for increasing the surface.
  • Such structural elements may be, for example, ribs, grooves, nubs, beads or depressions.
  • the structural elements are present at least at the back of the separating element directed to the antechamber, since they would cause hydraulic losses on the front side directed towards the pumping chamber.
  • the structural elements improve the heat absorption.
  • the structural elements can in principle be arbitrarily shaped, for example, extend radially, secantially, in concentric circles or helically.
  • the bearing carrier may have a collar extending toward the outer wall at its axial end facing the impeller. This is designed such that it separates the antechamber into a front, directed to the pump chamber chamber chamber, and a rear chamber facing away from the pump chamber chamber. Through this collar, which also acts as a partition, the flow in the pre-chamber can be targeted.
  • the two chamber spaces can be connected to each other via at least one opening, so that the liquid can flow from one chamber space to the other chamber space.
  • the at least one opening may be in the Collar be present or be formed by a distance between the collar and outer wall.
  • the at least one opening may be annular. That is, the collar ends at a distance in front of the inside of the outer wall. Alternatively, several openings may be present. Again, the plurality of openings may be present in the collar or be formed by a distance between the collar and outer wall.
  • the collar can integrally merge into the outer wall, wherein the opening are provided in the collar.
  • the opening or the openings can be located radially far outward, so that the separating element is overflowed as far as possible.
  • the pre-chamber in particular the front chamber space, may have a space region open to the rotor shaft.
  • the rotor shaft can carry a further impeller, which causes an at least partially radially directed flow in the pre-chamber.
  • the further impeller may be an impeller or a disk, whose axial end face or end faces has grooves and / or ribs / and thereby also causes a liquid delivery.
  • these grooves or ribs may be helical.
  • the impeller should be made very small, so that only a minimal flow is generated.
  • the length of the wings in the case of an impeller in the radial direction need only be between 1/4 and 1/3 of the radius of the rotor shaft.
  • the rotor shaft is designed as a hollow shaft with a fattykeits tellströmbaren, preferably central bore, which is open at the end facing away from the impeller of the shaft and there opens into the rotor chamber.
  • this may have one or more transverse bores through which liquid can flow from the rotor shaft into the prechamber.
  • the cross hole or cross holes connect / connect the central hole with the antechamber to achieve a liquid circulation.
  • these transverse bores cause a flow, so that the aforementioned further impeller is basically not necessary. However, it can be used additionally.
  • an impeller is used as an additional impeller, its wings can advantageously extend in the axial direction to the bore, so that they additionally drive the flow when rotating the rotor shaft. They generate in the / the transverse bores a negative pressure, through which the liquid is sucked in the rotor space in the rotor shaft. In addition, they promote the liquid in the antechamber radially outward, wherein the liquid flows over the back of the partition and thereby release its heat to this.
  • the liquid can then flow from the front chamber space in the rear chamber space in the axial direction and from there through the channels between the bearing support and the can and / or the bearing support and the bearing in the rotor chamber, where the liquid heats up and at the end of the rotor shaft enters this.
  • an effective cooling circuit is maintained, through which the heat in the rotor chamber is effectively guided to the separating element between the prechamber and pump chamber, which then emits the heat to the pumping chamber located in the pumped conveying medium.
  • FIG. 1 shows a partial view of an axial sectional view of a wet-running pump according to the invention 1. Shown is only the hydraulic part of the pump 1 and the transition region to the electric motor of the pump 1, the only in the embodiment according to Fig. 3 is completely visible.
  • the pump 1 comprises a stator 3 and a rotor 5, 6 which is separated therefrom by a split tube 2 and which in turn comprises a rotor shaft 5 and a rotor core 6 and is rotatably mounted in a rotor space 4 formed by the split tube 2, see Fig. 3 ,
  • the rotor core 6 comprises permanent magnets, which are not shown in detail.
  • the rotor shaft 5 protrudes at an axial end into a pump chamber 15 and carries there an impeller 7 for conveying a liquid.
  • the split tube 2 has at its impeller-side end a substantially radially outwardly extending flange 8.
  • a bearing support 9 is arranged with a sliding bearing 10 for supporting the rotor shaft 5.
  • the sliding bearing 10 is firmly inserted in the bearing bracket 9.
  • the bearing support 9 is in turn firmly inserted in the can 2.
  • Between the impeller 7 and the flange 8 is an annular pre-chamber 11 for flow calming, which is limited to the impeller 7 through a separating element 12, which is dimensionally stable in this embodiment.
  • the antechamber 11 is limited by the flange 8.
  • the prechamber 11 is communicatively connected only via outer channels 14 between the bearing bracket 9 and the split tube 2 and inner channels 13 between the bearing 10 and the bearing bracket 9 with the rotor chamber 4.
  • the pump chamber 15 facing side of the bearing support 9 includes a receptacle 35 in the form of an annular groove into which the separating element 12 is inserted non-positively. The contact surface between separating element 12 and bearing support 9 thereby forms a circumferential sealing surface.
  • the separating element 12 is made of a dimensionally stable material with a high heat transfer coefficient, for example a thermally conductive plastic or metal, and separates the prechamber 11 from the pumping chamber 15.
  • the separating element 12 has the shape of a perforated disc.
  • the pre-chamber 11 is carried out largely closed, both during operation of the wet-running pump 1 and in its off state.
  • the pre-chamber 11 is bounded radially outwardly by a pipe-section-shaped outer wall 16.
  • This outer wall 16 extends axially parallel to the rotor shaft 5 and is at an axial end to the flange 8 sealingly.
  • the flange 8 has a to the pump chamber 15 extending annular projection 28, on the inside of the outer wall 16 comes to rest.
  • This has in this investment area a survey 29 which extends along the circumference of the outer wall 16 and sealingly against the inside of the projection 28 presses.
  • the outer wall 16 merges into the separating element 12. That is, it is integrally formed with this.
  • the axial length of the outer wall corresponds approximately to the width of the perforated disk-shaped separating element 12 in the radial direction, so that it is possible to speak of a large pre-chamber 11.
  • the antechamber 11 is also sealed to the rotor shaft 5.
  • the pre-chamber 11 is limited to the rotor shaft 5 through an inner ring 17 which bears against the bearing support 9, in particular in the annular receptacle 35 rests.
  • the inner ring 17 is also formed integrally with the separating element 12 and passes into this.
  • the separating element 12, the inner ring 17 and the outer wall 16 form a hat-shaped bearing plate.
  • the dynamic seal 30, which largely prevents liquid from passing along the rotor shaft 5 into open regions of the bearing carrier 9 and thus into the pre-chamber 11, is located on the axial end of the bearing carrier 9 facing the pump chamber 15.
  • the separating element 12 is brought close to the impeller 7.
  • the distance between the impeller 7 and the separator 12 is less than 4% of the impeller diameter. This increases the hydraulic efficiency of the wet-running pump 1.
  • liquid flows from the pre-chamber 11 through a channel 14 between the can 4 and the bearing carrier 9 into the rotor space 4. Furthermore, liquid is conveyed through the bearing gap during a rotation of the shaft 5 and occurs at an axial end of the bearing 10 again, from where it flows into a channel 13 between the bearing 10 and bearing carrier 9. From this channel 13 enters a part of the liquid, which serves as lubrication, at the other axial end in the bearing gap again. Consequently, there is a circulation of the liquid in the rotor chamber 4 through the bearing gap.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of the inventive wet-running pump 1.
  • a flexible membrane 12a is used as a separating element.
  • the membrane 12a is made of an elastic material.
  • the membrane 12 a is held on the inner ring 17, wherein it is firmly clamped to a collar of the inner ring 17.
  • the membrane 32 is loose, at least when the impeller 7 rotates, whereby the membrane 32 is liquid-tight but not airtight pressed onto the outer wall 16.
  • This has the advantage that when filling the Pump 1, with the medium to be pumped, this can flow into the rotor chamber 4 through a very small gap and the air at the highest point of the rotor chamber 4 and the prechamber 11 can escape.
  • a pressure difference arises between the pump chamber 15 and the rotor chamber 4, which presses the separating element 12a firmly against the outer wall 16 and with the inner ring 17 into the receptacle 35 on the bearing carrier 9.
  • the outer wall 16 is connected to the coaxial inner ring 17 via radial transverse webs 17a.
  • the membrane 12a is also on when it is pressed during operation of the pump 1 by the prevailing pressure in the pump chamber 15 to the rear.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the inventive wet runner pump 1.
  • the bearing support 9 is double-walled. Between an outer wall and an inner wall, channels 34 are provided, wherein the outer wall rests against the inside of the split tube 2 and the sliding bearing 10 rests with its outer periphery on the inner wall.
  • the pre-chamber 11 is communicatively connected by the channels 34 with the rotor chamber 4.
  • the bearing support 9 at its axial end facing the impeller 7, a collar 18 extending to the outer wall 16, which separates the pre-chamber 11 in a front, directed to the pump chamber 15 chamber chamber 19, and a rear, the pump chamber 15 facing away chamber chamber 20.
  • the collar 18 is integrally formed with the outer wall 16 and merges into several joints in this.
  • Bearing carrier 9, collar 18 and outer wall 16 thus form a common molding. Between the connection points openings 21, 22 are provided, through which the chamber chambers 19, 20 are interconnected. The openings 21, 22 are thus radially far outward, so that the separating element 12a can be almost completely overflowed with a circulating flow in the front chamber space 19.
  • the prechamber 11 has a space portion 23 at least partially open to the rotor shaft 5.
  • the rotor shaft 5 carries an impeller 24, 27 with wings 27, which has an at least partially radially directed flow generated.
  • the impeller 24 is disposed between the shaft seal 30 and the bearing 10 on the shaft 5.
  • the rotor shaft 5 is formed as a hollow shaft with a central, liquid-flowable bore 25, which is open at the end facing away from the impeller 7 of the shaft 5 and there opens into the rotor chamber 4.
  • the opposite end of the rotor shaft 5 is closed.
  • the can 4 is closed at its end facing away from the pump chamber 15 by a bottom 31, so that it forms a split pot.
  • another bearing 32 is held for the rotor shaft 5.
  • the rotor shaft 5 In the axial direction of the rotor shaft 5 at the level of the impeller 24, the rotor shaft 5 has one or more transverse bores 26 through which the liquid from the bore 25 of the rotor shaft 5 can flow into the pre-chamber 11.
  • the wings 27 of the impeller 24 extend in the axial direction to the transverse bores 26, so that they produce a suction through which the liquid flows out of the hollow shaft 5.
  • an at least partially radially directed flow would already be achieved by the transverse bores 26 alone, so that the impeller 24 is not absolutely necessary.
  • the impeller 24 conveys the liquid radially outward past the separator 12b, giving up its heat to it.
  • the liquid then flows from the front chamber space 19 into the rear chamber space 20.
  • the rear chamber space 20 is connected via radial inlet openings 33 with the channels 34 in the bearing carrier 9.
  • the liquid flows through these inlet openings 33 and these channels 34 into the rotor chamber 4, wherein it absorbs heat.
  • the liquid then flows into the open end of the rotor shaft 5 and flows to the transverse bores 26 in the shaft 5 at the level of the impeller 24 where it exits the shaft 5 again, flows through the separator 12 b and its Gives off heat to this. In this way, an effective, closed cooling circuit is formed.
  • FIG. 4 An enlargement of the impeller-side bearing assembly is in FIG. 4 shown.
  • the partition member 12b is designed as a flexible sheet which is gap-forming spaced in the pressureless state of the wet-running pump 1 with its entire radially outer peripheral edge to the end face of the outer wall 16 and pressed during operation of the wet-running pump 1 by the pressure in the pump chamber 15 on the outer wall 16 is. If the hydraulic system in which the pump 1 is integrated, put into operation and filled with liquid, this liquid can penetrate through the gap between the separating element 12 and outer wall 16 in the rotor chamber 4 and fill it. At the same time, the air can escape through the gap at the top.

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  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nassläuferpumpe (1) mit einem Stator (3) und einem durch ein Spaltrohr (2) von diesem getrennten Rotor (5, 6), der eine Rotorwelle (5) und ein Rotorpaket (6) umfasst und in einem durch das Spaltrohr (2) gebildeten Rotorraum (4) drehbar gelagert ist. Die Rotorwelle (5) trägt an einem axialen Ende ein in einer Pumpenkammer (15) angeordnetes Laufrad (7) zur Förderung einer Flüssigkeit, und das Spaltrohr (2) weist an seinem laufradseitigen Ende einen sich im Wesentlichen radial nach außen erstreckenden Flansch (8) auf. Zwischen dem Spaltrohr (2) und der Rotorwelle (5) ist ein Lagerträger (9) mit einem Lager (10) zur Lagerung der Rotorwelle (5) angeordnet und von dem Spaltrohr (2) gehalten. Ferner liegt zwischen dem Laufrad (7) und dem Flansch (8) eine Vorkammer (11), die zum Laufrad (7) hin durch ein Trennelement (12, 12a, 12b) und zum Stator (3) hin durch den Flansch (8) begrenzt ist, wobei die Vorkammer (11) über Kanäle (13, 14, 34) mit dem Rotorraum (4) kommunizierend verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Nassläuferpumpe mit einem Stator und einem durch ein Spaltrohr von diesem getrennten Rotor, der eine Rotorwelle und ein Rotorpaket umfasst und in einem durch das Spaltrohr gebildeten Rotorraum drehbar gelagert ist, wobei die Rotorwelle an einem axialen Ende ein in einer Pumpenkammer angeordnetes Laufrad zur Förderung einer Flüssigkeit trägt und das Spaltrohr an seinem laufradseitigen Ende einen sich im Wesentlichen radial nach außen erstreckenden Flansch aufweist, wobei zwischen dem Spaltrohr und der Rotorwelle ein Lagerträger mit einem Lager zur Lagerung der Rotorwelle angeordnet und von dem Spaltrohr gehalten ist.
  • Bei Nassläuferpumpen dreht der Rotor in einer Flüssigkeit, die in der Regel dem Fördermedium entspricht, so dass es zum einen zu einem Flüssigkeitsaustausch zwischen der im Rotorraum befindlichen Flüssigkeit und dem geförderten Medium kommt und dadurch gleichzeitig ein Wärmeaustausch und damit eine Kühlung des Rotors erreicht wird. Zum anderen schmiert die Flüssigkeit im Rotorraum die Lager, die als Gleitlager ausgebildet sind. In der Regel wird Wasser gefördert und im Rotorraum verwendet.
  • Bei stark mit Partikeln kontaminierten Fördermedien können sich diese Partikel, beispielsweise magnetische Eisen- oder Rostpartikel, Schmier- oder Zusatzstoffe, im Rotorraum einlagern und zu Verschleiß und sogar zu einem Blockieren des Rotors und der Lagerung führen. Aus diesem Grunde könnte der Rotorraum grundsätzlich flüssigkeitsdicht von der Pumpenkammer und dem geförderten Medium getrennt werden. Dies würde jedoch dazu führen, dass kein Flüssigkeitsaustausch mehr zwischen Rotorraum und Pumpenkammer stattfinden kann und damit eine geringe Kühlung des Rotorraums stattfindet. Es ist daher von Vorteil, wenn eine Flüssigkeitszirkulation durch den Rotorraum stattfindet.
  • Allgemein ist der Rotorraum der heißeste Ort in einer Nassläuferpumpe, weil ein Großteil der im Stator erzeugten Abwärme über das Spaltrohr in den Rotorraum abgegeben wird. Werden Kunststoffkomponenten im Rotorraum verwendet, beispielsweise ein Lager oder Lagerschild aus Kunststoff, wird die im Motor entstehenden Wärme aufgrund der kunststoffspezifischen Isolationseigenschaften unzureichend an das im Pumpengehäuse fließende Medium abgeführt. Ab einer Temperatur von ca. 60° C kommt des Weiteren hinzu, dass vermehrt Kalkausfällung auftritt, sofern der Rotorraum konventionell mit Wasser gefüllt ist. Je nach Härtegrad des Wassers, fällt mehr oder weniger Kalk aus. Es wäre daher auch aus diesem Grunde wünschenswert, den Flüssigkeitsaustausch zwischen Rotorraum und Fördermedium so gering wie möglich zu halten.
  • Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Nassläuferpumpe bereitzustellen, bei der zum einen eine ausreichende und effiziente Wärmeabfuhr der im Rotorraum befindlichen Wärme an das geförderte Medium bei gleichzeitiger Minimierung des Flüssigkeitsaustauschs erfolgt und gleichzeitig die Gefahr der Einlagerung von Feststoffpartikeln und der Kalkausfällung vermieden oder zumindest minimiert ist.
  • Diese Aufgabe wird durch die Nassläuferpumpe mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben und werden nachfolgend näher erläutert.
  • Erfindungsgemäß wird eine Nassläuferpumpe mit einem Stator und einem durch ein Spaltrohr von diesem getrennten Rotor, der eine Rotorwelle und ein Rotorpaket umfasst und in einem durch das Spaltrohr gebildeten Rotorraum drehbar gelagert ist, vorgeschlagen, wobei die Rotorwelle an einem axialen Ende ein in einer Pumpenkammer angeordnetes Laufrad zur Förderung einer Flüssigkeit trägt und das Spaltrohr an seinem laufradseitigen Ende einen sich im Wesentlichen radial nach außen erstreckenden Flansch aufweist, zwischen dem Spaltrohr und der Rotorwelle ein Lagerträger mit einem Lager zur Lagerung der Rotorwelle angeordnet und von dem Spaltrohr gehalten ist, und zwischen dem Laufrad und dem Flansch eine Vorkammer, die zum Laufrad hin durch ein Trennelement und zum Stator hin durch den Flansch begrenzt ist, wobei die Vorkammer über Kanäle mit dem Rotorraum kommunizierend verbunden ist.
  • Kerngedanke der vorliegenden Erfindung ist es, eine vergleichsweise große Vorkammer zwischen dem Rotorraum und der Pumpenkammer vorzusehen, d.h. hinter dem Laufrad und vor dem Flansch, so dass die starken Turbulenzen der Strömung in der Pumpenkammer nicht in die Vorkammer gelangen können. In der Vorkammer ist vielmehr eine weitgehend beruhigte Strömung gegenüber der Pumpenkammer. Dies wird durch das Trennelement erreicht, das die Vorkammer von der Pumpenkammer räumlich trennt, so dass der Rotorraum von den durch das Laufrad verursachten Verwirbelungen getrennt ist. Das Trennelement bietet zudem eine vergleichsweise große Oberfläche und kann als Wärmetauscher dienen. Des Weiteren ist diese Vorkammer/ Beruhigungskammer zum Rotorraum durch den Lagerträger und das darin aufgenommene Lager getrennt, wobei zwischen der Vorkammer und dem Rotorraum über Kanäle ein ausreichender Flüssigkeitsaustausch stattfindet und damit der nötige Wärmeaustausch gewährleistet ist.
  • Die Kanäle können im Lagerträger und/ oder zwischen dem Lagerträger und dem Spaltrohr und/ oder zwischen dem Lager und dem Lagerträger liegen. Über das Trennelement, dessen Innenwandfläche von der zirkulierenden Flüssigkeit überströmt ist, wird dann die Wärme an das geförderte Fluid in der Pumpenkammer abgegeben. Das Trennelement wirkt hier folglich als Wärmetauscher.
  • Ein weiterer Vorteil der Vorkammer besteht darin, dass sich im Rotorraum befindliche oder gegebenenfalls entstehende Partikel, beispielsweise durch Kalkausfällung oder aufgrund Verschleißes, in der Vorkammer sammeln. Wird die Pumpe ausgeschaltet, fallen sie zu Boden und sammeln sich im unteren Bereich der Vorkammer, so dass sie nicht in den Rotorraum gelangen bzw. in den Lagerspalt der Gleitlager eintreten und dort Verschleiß oder Schaden verursachen können.
  • Der Flansch kann am Spaltrohr einstückig angeformt sein oder als separates Bauteil an oder in diesem auf- oder angesteckt sein.
  • Vorzugsweise ist die Vorkammer zumindest während des Betriebs der Nassläuferpumpe zur Pumpenkammer hin baulich abgeschlossen. Dies muss jedoch nicht zwingend für den betriebslosen Zustand der Fall sein. Wie nachfolgend noch verdeutlicht wird, bedeutet dies, dass die Vorkammer im drucklosen Zustand der Nassläuferpumpe, d.h. im ausgeschalteten Betrieb, entweder ebenfalls zur Pumpenkammer hin abgeschlossen ist oder zur Pumpenkammer hin offen ist. Letztere Ausführungsvariante wird nachstehend noch erläutert. Hinsichtlich derjenigen Variante, bei der sowohl im Betrieb der Pumpe als auch im betriebslosen Zustand die Vorkammer abgeschlossen ist, kann die Vorkammer in der Nassläuferpumpe durch ein formstabiles, das Trennelement umfassendes Bauteil ausgebildet sein. Dies verhindert gänzlich das Eindringen von Partikeln aus dem Fördermedium in den Rotorraum.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung einer der genannten Ausführungsvariante kann das Trennelement einen Filter bilden. Die Vorkammer ist dann im Betrieb der Nassläuferpumpe noch immer räumlich von der Pumpenkammer getrennt, jedoch ist das Trennelement dann flüssigkeitsdurchströmbar. Auf diese Weise kann ein Flüssigkeitsaustausch zwischen der Vorkammer und der Pumpenkammer erfolgen, so dass die Wärmeabfuhr weiter verbessert wird, gleichzeitig aber auch die Pumpenkammer frei von größeren Partikeln aus dem Fördermedium gehalten wird.
  • Das Trennelement kann selbst als Filter ausgebildet sein und/ oder ein oder mehrere Filterelemente enthalten. Sie können symmetrisch entlang eines konzentrischen Kreises des Trennelements liegen. Hierdurch wird das Trennelement unabhängig von einer bestimmten Montageposition. Dabei ist es von Vorteil, das oder die Filterelemente zur besseren Entlüftung der Vorkammer und/ oder des Rotorraums radial weit außen anzuordnen.
  • Die Filterelemente können schwammartige Filterkörper oder netzartige Gewebe aus Metall oder Kunststoff oder durch entsprechend der zu filternden Partikel klein dimensionierte Öffnungen gebildet sein. Im Falle von Filterkörpern sind diese in das Trennelement eingesetzt, im Falle eines netzartigen Gewebes aus Metall oder Kunststoff ist dieses an dem Trennelement gehalten, und im Falle von Öffnungen sind diese in das Trennelement eingebracht, so dass das Trennelement selbst den Filter bildet. Die Öffnungen können über die gesamte oder einen Teil der Oberfläche des Trennelements in der Art einer Perforation verteilt sein. Alternativ kann das Trennelement eine netzartige Struktur aufweisen und dadurch selbst den Filter bilden.
  • Vorzugsweise ist die Vorkammer radial nach außen durch eine rohrabschnittförmige Außenwand begrenzt, die an einem axialen Ende mit dem Flansch verbunden ist und die an ihrem anderen axialen Ende das Trennelement trägt, an diesem anliegt oder in dieses übergeht. Das Trennelement kann demgemäß entweder einstückig mit der Außenwand ausgebildet sein, so dass die Außenwand an dem anderen axialen Ende in das Trennelement übergeht, oder es kann ein von der Außenwand separates Bauteil sein, so dass das Trennelement lediglich an der Außenwand auf- oder anliegt.
  • In beiden genannten Fällen kann das Trennelement solide, d.h. formstabil und unnachgiebig sein. Alternativ kann es jedoch auch in beiden Fällen eine gewisse Flexibilität und Nachgiebigkeit besitzen. Diese Eigenschaften sind vor allem abhängig vom verwendeten Material und der Dicke des Trennelements.
  • So kann das Trennelement beispielsweise aus einem Material bestehen, dass zwar eine gewisse Formstabilität besitzt, jedoch nachgiebig ist. Dies bedeutet, dass das Trennelement unter Druck beweglich, insbesondere dehnbar ist. Hierzu eignet sich insbesondere ein elastomerer Kunststoff einer bestimmten Dicke oder ein dünnes Metallblech. In dieser Ausführungsvariante kann das Trennelement einstückig mit der Außenwand ausgebildet sein oder an ihr an- oder aufliegen.
  • Alternativ kann das Trennelement gänzlich nicht formstabil ausgebildet sein, zumindest in seinem radialen Außenbereich, vorzugsweise vollständig. Ein solches Trennelement wird beispielsweise dadurch erhalten, wenn es die vorgenannte netzartige Struktur aufweist oder aus einer Membran gebildet ist. In diesem Fall besitzt das Trennelement ebenfalls eine Nachgiebigkeit, muss jedoch zusätzlich gestützt werden. Aufgrund fehlender Formstabilität kann es an dem anderen axialen Ende der Außenwand befestigt, insbesondere dort aufgespannt sein, so dass dieses Ende der Außenwand das Trennelement trägt.
  • Demgegenüber kann bei einem formstabilen, nachgiebigen Trennelement vorgesehen sein, dass es lediglich an dem anderen axialen Ende der Außenwand zur Anlage kommt, ohne dort befestigt bzw. aufgespannt zu sein, da dies aufgrund der Formstabilität nicht erforderlich ist. Es liegt dann an diesem an oder auf, insbesondere im Betrieb der Pumpe, wie nachfolgend noch erläutert wird.
  • Um auch zum Stator hin eine weitgehend abgeschlossene Vorkammer zu erhalten, kann die Außenwand dichtend an dem Flansch anliegen. Dies kann beispielsweise unmittelbar oder mittelbar durch eine Dichtlippe, eine Dichtscheibe oder einen Dichtring erfolgen, die an der Außenwand angeformt ist oder als separates Teil zwischen der Außenwand und dem Flansch liegt.
  • Vorzugsweise ist die Vorkammer zur Rotorwelle hin zumindest teilweise durch einen Innenring begrenzt, der mit dem Lagerträger verbunden ist und das Trennelement trägt oder in dieses übergeht. Insbesondere kann der Innenring an einem axialen Ende mit dem Lagerträger verbunden sein und an dem anderen axialen Ende das Trennelement tragen oder in dieses übergehen.
  • Des Weiteren kann die Vorkammer zur Rotorwelle hin abgedichtet sein. Auch dies kann unmittelbar oder mittelbar durch eine Dichtlippe, eine Dichtscheibe oder einen Dichtring, vorzugsweise jedoch mittels einer dynamischen Dichtung oder einer Gleitringdichtung erfolgen.
  • Bevorzugt ist das Trennelement von einem wärmeleitenden Material, insbesondere aus Metall gebildet. Beispielsweise kann das Trennelement aus Blech, Stahl oder Messing bestehen. Auch ein wärmeleitender Kunststoff kann verwendet werden. Die wärmeleitende Eigenschaft des Trennelements gewährleistet, dass eine effektive Wärmeabgabe über das Trennelement an das Fördermedium in der Pumpenkammer erfolgen kann.
  • Wie bereits angesprochen, kann das Trennelement zumindest teilweise durch eine flexible Membran ausgebildet sein. Eine Membran hat den Vorteil, dass sie Druckimpulse aufnehmen kann, die beispielsweise beim Ein- und Ausschalten der Pumpe entstehen. Weiterhin kann sie für einen Druckausgleich zwischen Rotorraum und Pumpenkammer sorgen. Die Membran kann aus einem elastischen Kunststoffmaterial oder einem Metall bestehen, beispielsweise aus einer Stahlmembran. Diese hat einen höheren Wärmedurchgangskoeffizienten als Kunststoff, so dass eine bessere Wärmeübertragung erreicht wird.
  • In der Ausführung als Membran kann das Trennelement innen an dem Innenring gehalten sein, beispielsweise an einem Bund des Innenrings aufgeklebt, angeschweißt oder fest eingespannt sein. Auch kann die Membran fest an der Außenwand fixiert sein.
  • Es ist jedoch von Vorteil, wenn sie außen lose auf der Stirnseite des zum Laufrad gerichteten axialen Endes der Außenwand aufliegt. Um die Auflagefläche zu erhöhen, kann die Außenwand einen radial nach innen gerichteten Vorsprung aufweisen, auf dem die Membran zur Auflage kommen kann. Da der Druck in der Pumpenkammer größer ist als der Druck im Rotorraum wird die Membran gegen die Stirnseite der Außenwand gedrückt. Ein zusätzliches, vollumfängliches Fixieren der Membran ist damit nicht erforderlich. Ein Fixieren der Membran an der Außenwand an einzelnen, diskreten Stellen kann jedoch hilfreich sein, insbesondere für die Montage, damit die Membran ihre Position beibehält. Die Membran liegt damit im Betrieb der Pumpe flüssigkeitsdicht aber nicht gasdicht an der Stirnseite der Außenwand an. Dies gewährleistet, dass Gas aus dem Rotorraum oben entweichen kann, wenn dieser bei der Inbetriebnahme der Pumpe mit Flüssigkeit befüllt wird. Auch kann die Flüssigkeit im Rotorraum bei der Außerbetriebnahme der Pumpe durch den Spalt zwischen der Membran und der Stirnseite der Außenwand unten entweichen.
  • Bevorzugt ist das Trennelement nahe an das Laufrad herangeführt, wobei der Abstand zwischen dem Laufrad und dem Trennelement abhängig von dem Laufraddurchmesser gewählt werden sollte, insbesondere zwischen 0,015 und 0,04 mal Laufraddurchmesser betragen kann. Da hinter dem Laufrad starke Verwirbelungen existieren, die zu hydraulischen Verlusten führen, bewirkt ein vergleichsweise kleiner Spalt zwischen Laufrad und Trennelement eine Verbesserung des Wirkungsgrads durch Reduzierung dieser Verwirbelungen.
  • Bei der erfindungsgemäßen Nassläuferpumpe kann der Lagerträger einstückig mit dem Spaltrohr ausgebildet sein. Dabei kann der Lagerträger samt Spaltrohr vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt werden. Des Weiteren kann zusätzlich oder alternativ der Lagerträger einstückig mit dem Lager ausgebildet sein und so eine Lagerträgerbaugruppe bilden. Auch in diesem Fall kann die Baugruppe aus Lager und Lagerträger vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt sein.
  • Schließlich kann in einer weiteren Ausführungsvariante oder Weiterbildung zusätzlich oder alternativ zu den vorgenannten Varianten das Trennelement oder zumindest der Innenring einstückig mit dem Lagerträger ausgebildet sein. Zusätzlich oder alternativ kann das Trennelement einstückig mit dem Innenring, insbesondere aus Kunststoff ausgebildet sein. Dies ist vor allem geeignet, wenn das Trennelement eine formstabile Wand bilden soll, beispielsweise zur Aufnahme der zuvor genannten Filterelemente.
  • Zusätzlich oder alternativ zu den vorgenannten Merkmalen kann das Spaltrohr an seinem dem Laufrad abgewandten axialen Ende einen den Rotorraum verschließenden Boden aufweisen, so dass das Spaltrohr einen sogenannten Spalttopf bildet.
  • In Kombination oder alternativ zu den Merkmalen einer der vorbeschriebenen Ausführungsvarianten kann die Außenwand bevorzugt zur Stabilisierung des Trennelements über radiale Querstege mit dem koaxialen Innenring verbunden sein. Dies ist besonders vorteilhaft, wenn das Trennelement als Membran ausgebildet ist, insbesondere als nicht formstabile Membran. Diese kann dann auf den Querstegen aufliegen, insbesondere lose oder nur an diskreten Stellen befestigt aufliegen, und durch die Querstege gestützt werden.
  • Gemäß einem anderen vorteilhaften Aspekt der Erfindung kann zusätzlich oder alternativ zu den vorherigen Absätzen beschriebenen Merkmalen das Trennelement im drucklosen Zustand der Nassläuferpumpe in zumindest einem Teilbereich seiner radial außen liegenden Umfangskante spaltbildend beabstandet zur Außenwand liegen und während des Betriebs der Nassläuferpumpe auf die Außenwand gedrückt sein. Liegt das Trennelement an der Außenwand an, wird die Vorkammer verschlossen. Ist es im ausgeschalteten Zustand der Pumpe beabstandet zur Außenwand, liegt ein Spalt zwischen dieser und dem Trennelement, so dass je nach Lage dieses Spalts einerseits Gas und/ oder andererseits Partikel aus der Vorkammer austreten kann bzw. können, und zudem Flüssigkeit beim Befüllen der Pumpe dort eintreten kann.
  • Vorzugsweise kann derjenige Teilbereich der radial außen liegenden Umfangskante des Trennelements im Stillstand der Pumpe beabstandet zur Außenwand liegen, der bei der Pumpe bezogen auf ihre Einbaulage unten liegt. Die in der Vorkammer umher wirbelnden Partikel sinken dann im ausgeschalteten Zustand der Pumpe zu Boden und können durch den Spalt zwischen Trennelement und Außenwand weiter in die Pumpenkammer sinken, von wo sie beim nächsten Anlauf der Pumpe aus dieser heraus gefördert werden.
  • Um das Absinken der Partikel in die Pumpenkammer zu ermöglichen, kann die Innenseite der Außenwand zumindest in diesem Bereich zum Laufrad hin schräg abfallen. Die Partikel rutschen dann diese Schräge hinunter und fallen in die Pumpenkammer.
  • Zur Erreichung der vorgenannten Beweglichkeit kann das Trennelement eine flexible Ringscheibe sein, insbesondere aus formstabilem, elastomeren Kunststoff oder einem dünnen, beweglichen Blech. Das Blech bzw. der formstabile Kunststoff hat gegenüber einer elastischen Membran den Vorteil, dass es/ er bei gleicher Dicke formstabiler ist und an der Außenwand nicht fixiert werden muss. Des Weiteren vermag es/ er höhere Kräfte aufzunehmen und die Wärme aus der Vorkammer besser an die Flüssigkeit in der Pumpenkammer abzugeben. Auf Querstege zwischen Außenwand und Innenring kann dann verzichtet werden, so dass die Flüssigkeit in der Vorkammer das Trennelement zur Wärmeabgabe gut überströmen kann.
  • Besonders vorteilhaft ist es, wenn das Trennelement im drucklosen Zustand der Nassläuferpumpe nicht nur in einem Teilbereich seiner radial außen liegenden Umfangskante sondern mit seiner gesamten Umfangskante spaltbildend beabstandet zur Außenwand liegt und entsprechend während des Betriebs der Nassläuferpumpe auf die Außenwand gedrückt ist. Hierdurch können unten die Partikel und oben Gas aus der Vorkammer entweichen, ohne das es auf eine Orientierung der Einbaulage des Trennelements in Bezug auf die Einbaulage der Nassläuferpumpe ankommt.
  • Zusätzlich oder alternativ zu den vorgenannten Merkmalen kann die Innenseite der Außenwand zumindest im unteren Bereich der Vorkammer zum Laufrad hin abfallen. Unter Abfallen ist in diesem Sinne zu verstehen, dass sich der Abstand zwischen der Innenseite der Außenwand und der Rotationsachse von Laufrad und Pumpenwelle in Richtung des Laufrads vergrößert. Im unteren Bereich der Vorkammer bedeutet in diesem Sinne, dass das Gefälle bezogen auf die Einbaulage der Nassläuferpumpe, d.h. in Richtung der Gravitationskraft unten ist. In einer bevorzugten Weiterbildung kann sich dieses Gefälle vollumfänglich fortsetzen, so dass die Vorkammer rotationssymmetrisch ist. D.h., dass sich die Vorkammer bezüglich ihrer Form zur Pumpenkammer hin öffnet bzw. die Innenseite der Außenwand zum Stator hin konisch verläuft. Dies hat den Vorteil, dass es auch bei der Außenwand nicht auf die Einbaulage der Pumpe ankommt, damit die sich am Boden der Vorkammer sammelnden Partikel nach vorne in die Pumpenkammer abgleiten können.
  • Für die Realisierung einer Vorkammer, deren radial begrenzende Außenwand mit ihrer Innenseite zum Laufrad hin abfällt, kann beispielsweise eine einwandige Außenwand konstanter Dicke verwendet werden, die insgesamt zum Stator konisch verläuft. D.h. dass auch die Außenseite der Außenwand zum Stator konisch verläuft. Alternativ kann die Außenwand im axialen Schnitt dreieckig sein, wobei ihre Dicke zum Laufrad hin unter größer werdendem Innenradius der Vorkammer abnimmt. Weiter alternativ kann die Außenwand bei jeder der Ausführungsvarianten auch zweiwandig ausgebildet sein, wobei eine innenliegende erste Wand die Vorkammer begrenzt und in ihrer Form der genannten einwandigen Außenwandausführung mit der konstanten Dicke entspricht, wohingegen eine außenliegende zweite Wand achsparallel zur Rotorwelle verläuft. Die innenliegenden erste Wand und die außenliegenden zweite Wand gehen dann an ihrer zum Laufrad gerichteten Stirnseite in einem spitzen Winkel ineinander über.
  • In einer Weiterbildung einer der Ausführungsvarianten kann zusätzlich oder alternativ zu den anderen beschriebenen Merkmalen zur Verbesserung der Wärmeabgabe an die Flüssigkeit in der Pumpenkammer das Trennelement Strukturelemente zur Oberflächenerhöhung aufweisen. Derartige Strukturelemente können beispielsweise Rippen, Nuten, Noppen, Sicken oder Vertiefungen sein.
  • Vorzugsweise sind die Strukturelemente zumindest an der zur Vorkammer gerichteten Rückseite des Trennelements vorhanden, da sie an der zur Pumpenkammer gerichteten Vorderseite hydraulische Verluste verursachen würden. An der Rückseite verbessern die Strukturelemente die Wärmeaufnahme. Soweit an der Vorderseite derartige Strukturelemente zur besseren Wärmeabgabe an- oder ausgeformt sind, sollten sie sich nicht zu weit in Richtung Laufrad erheben, damit die hydraulischen Verluste nicht zu stark sind. Die Strukturelemente können grundsätzlich beliebig geformt sein, sich beispielsweise radial, sekantial, in konzentrischen Kreisen oder schneckenförmig erstrecken.
  • Gemäß einer weiteren Weiterbildung der erfindungsgemäßen Nassläuferpumpe kann zusätzlich oder alternativ zu den beschriebenen anderen Merkmalen der Lagerträger an seinem dem Laufrad zugewandten axialen Ende einen sich zur Außenwand erstreckenden Kragen aufweisen. Dieser ist derart ausgeführt, dass er die Vorkammer in einen vorderen, zur Pumpenkammer gerichteten Kammerraum, und einen hinteren, der Pumpenkammer abgewandten Kammerraum trennt. Durch diesen Kragen, der ebenfalls wie eine Trennwand wirkt, kann die Strömung in der Vorkammer gezielt geführt werden.
  • Vorzugsweise können die beiden Kammerräume über zumindest eine Öffnung miteinander verbunden sein, so dass die Flüssigkeit von dem einen Kammerraum zum anderen Kammerraum strömen kann. Die zumindest eine Öffnung kann in dem Kragen vorhanden sein oder durch einen Abstand zwischen Kragen und Außenwand gebildet sein.
  • Die zumindest eine Öffnung kann ringförmig sein. Das heißt, dass der Kragen in einem Abstand vor der Innenseite der Außenwand endet. Alternativ können auch mehrere Öffnungen vorhanden sein. Auch hier können die mehreren Öffnungen in dem Kragen vorhanden sein oder durch einen Abstand zwischen Kragen und Außenwand gebildet sein.
  • Sofern mehrere Öffnungen vorhanden sind, kann der Kragen einstückig in die Außenwand übergehen, wobei die Öffnung in dem Kragen vorgesehen sind.
  • Bei jeder der vorgenannten Varianten kann die Öffnung oder können die Öffnungen radial weit außen liegen, so dass das Trennelement größtmöglich überströmt wird.
  • In einer vorteilhaften Weiterbildung einer der vorgenannten Ausführungsvarianten kann die Vorkammer, insbesondere der vordere Kammerraum, einen zur Rotorwelle offenen Raumbereich aufweisen. In diesem Raumbereich kann die Rotorwelle ein weiteres Laufrad tragen, das eine zumindest anteilig radial gerichtete Strömung in der Vorkammer bewirkt. Das weitere Laufrad kann ein Flügelrad oder eine Scheibe sein, deren axiale Stirnseite oder Stirnseiten Nuten und/ oder Rippen aufweist/aufweisen und das dadurch ebenfalls eine Flüssigkeitsförderung bewirkt. Beispielsweise können diese Nuten oder Rippen schraubenförmig sein. Das Laufrad sollte sehr klein ausgeführt sein, damit eine nur minimale Strömung erzeugt wird. So braucht die Länge der Flügel im Falle eines Flügelrads in radialer Richtung nur zwischen 1/4 und 1/3 des Radius der Rotorwelle zu betragen.
  • Vorzugsweise ist die Rotorwelle als Hohlwelle mit einer flüssigkeitsdurchströmbaren, vorzugsweis zentralen Bohrung ausgebildet, die an dem dem Laufrad abgewandten Ende der Welle offen ist und dort in den Rotorraum mündet.
  • Bezogen auf die axiale Richtung der Rotorwelle kann diese eine oder mehrere Querbohrungen aufweisen, durch die Flüssigkeit aus der Rotorwelle in die Vorkammer strömen kann. Die Querbohrung oder Querborhungen verbindet/verbinden die zentrale Bohrung mit der Vorkammer, um eine Flüssigkeitszirkulation zu erreichen. Bereits diese Querbohrungen bewirken eine Strömung, so dass das vorgenannte weitere Laufrad grundsätzlich nicht notwendig ist. Es kann jedoch zusätzlich verwendet werden.
  • Sofern als zusätzliches Laufrad ein Flügelrad verwendet wird, können sich dessen Flügel vorteilhafterweise in axialer Richtung bis vor die Bohrung erstrecken, so dass sie beim Drehen der Rotorwelle die Strömung zusätzlich antreiben. Dabei erzeugen sie in der/den Querbohrungen einen Unterdruck, durch den die Flüssigkeit im Rotorraum in die Rotorwelle gesaugt wird. Darüber hinaus fördern sie die Flüssigkeit in der Vorkammer radial nach außen, wobei die Flüssigkeit die Rückseite der Trennwand überströmt und dabei seine Wärme an diese abgeben kann.
  • Selbst wenn jedoch das weitere Laufrad nicht vorhanden wäre, würde sich eine Zirkulation der Flüssigkeit im Rotorraum und in der Vorkammer aufgrund des Temperaturgradienten und der wirkenden Fliehkräfte im Bereich der Querbohrung(en) ergeben.
  • Am äußeren Umfangsbereich kann die Flüssigkeit dann von dem vorderen Kammerraum in den hinteren Kammerraum in axialer Richtung einströmen und von dort durch die Kanäle zwischen dem Lagerträger und dem Spaltrohr und/ oder dem Lagerträger und dem Lager in den Rotorraum eintreten, wo sich die Flüssigkeit erwärmt und am Ende der Rotorwelle in diese eintritt. Hierdurch wird ein effektiver Kühlkreislauf unterhalten, durch den die Wärme im Rotorraum wirksam an das Trennelement zwischen Vorkammer und Pumpenkammer geführt wird, welches dann die Wärme an das in der Pumpenkammer befindliche Fördermedium abgibt.
  • Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und der beigefügten Figuren näher erläutert. Es zeigen:
    • Fig. 1:
    Teilansicht einer Axialschnittdarstellung durch eine erfindungsgemäße Nassläuferpumpe mit großer Vorkammer und formstabilem Trennelement
    Fig. 2:
    Teilansicht einer Axialschnittdarstellung durch eine andere erfindungsgemäße Nassläuferpumpe mit großer Vorkammer und Membran als flexibles Trennelement
    Fig. 3:
    Axialschnittdarstellung durch eine weitere erfindungsgemäße Nassläuferpumpe mit getrennter Vorkammer und flügelradgetriebenem Wärmekreislauf
    Fig. 4:
    Vergrößerte Darstellung der Lagerträgerbaugruppe gemäß Figur 3
  • Figur 1 zeigt eine Teilansicht einer Axialschnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Nassläuferpumpe 1. Dargestellt ist lediglich der hydraulische Teil der Pumpe 1 sowie der Übergangsbereich zum Elektromotor der Pumpe 1, der nur bei der Ausführungsvariante gemäß Fig. 3 vollständig zu sehen ist. Die Pumpe 1 umfasst einen Stator 3 und einen durch ein Spaltrohr 2 von diesem getrennten Rotor 5, 6, der wiederrum eine Rotorwelle 5 und ein Rotorpaket 6 umfasst und in einem durch das Spaltrohr 2 gebildeten Rotorraum 4 drehbar gelagert ist, siehe Fig. 3. Das Rotorpaket 6 umfasst Permanentmagnete, die nicht näher dargestellt sind.
  • Die Rotorwelle 5 ragt an einem axialen Ende in eine Pumpenkammer 15 und trägt dort ein Laufrad 7 zur Förderung einer Flüssigkeit. Das Spaltrohr 2 weist an seinem laufradseitigen Ende einen sich im Wesentlichen radial nach außen erstreckenden Flansch 8 auf. Zwischen dem Flansch 8 und der Rotorwelle 5 ist ein Lagerträger 9 mit einem Gleitlager 10 zur Lagerung der Rotorwelle 5 angeordnet. Das Gleitlager 10 ist in dem Lagerträger 9 fest eingesetzt. Der Lagerträger 9 ist wiederrum in dem Spaltrohr 2 fest eingesetzt. Zwischen dem Laufrad 7 und dem Flansch 8 liegt eine ringförmige Vorkammer 11 zur Strömungsberuhigung, die zum Laufrad 7 hin durch ein Trennelement 12 begrenzt ist, das in dieser Ausführungsvariante formstabil ist. Zum Stator 3 hin ist die Vorkammer 11 durch den Flansch 8 begrenzt. Die Vorkammer 11 ist nur über äußere Kanäle 14 zwischen dem Lagerträger 9 und dem Spaltrohr 2 und innere Kanäle 13 zwischen dem Lager 10 und dem Lagerträger 9 mit dem Rotorraum 4 kommunizierend verbunden.
  • An der zur Pumpenkammer 15 gerichteten Seite des Lagerträgers 9 befindet sich eine Aufnahme 30a zum Einsetzen einer dynamischen Dichtung 30, die die Abdichtung zur rotierenden Rotorwelle 5 übernimmt. Als dynamische Dichtung 30 kann auch eine Labyrinthdichtung oder eine Spaltdichtung eingesetzt werden, die den Mediendurchsatz klein hält. Weiterhin beinhaltet die der Pumpenkammer 15 zugewandte Seite des Lagerträgers 9 eine Aufnahme 35 in Gestalt einer ringförmigen Nut, in die das Trennelement 12 kraftschlüssig eingesetzt ist. Die Kontaktfläche zwischen Trennelement 12 und Lagerträger 9 bildet dadurch eine umlaufende Dichtfläche.
  • Das Trennelement 12 ist aus einem formstabilen Material mit hohem Wärmedurchgangskoeffizienten, beispielsweise einem wärmeleitenden Kunststoff oder Metall gefertigt und trennt die Vorkammer 11 von der Pumpenkammer 15. Das Trennelement 12 hat die Gestalt einer Lochscheibe. Durch das im Betrieb rotierende Rotorpaket 6 wird die Flüssigkeit im Rotorraum 4 verwirbelt und ebenfalls in eine Drehbewegung versetzt. Von dem Stator 3 wird Wärme über das Spaltrohr 2 in den Rotorraum 4 abgegeben, die die Flüssigkeit im Rotorraum 4 aufnimmt. Über die Kanäle 13, 14 gelangt die Flüssigkeit in die Vorkammer 11. Das Trennelement 12 wirkt wie eine Wärmetauscherscheibe und gibt die Wärme an das Fördermedium in der Pumpenkammer 15 ab.
  • In der Ausführung gemäß Figur 1 ist die Vorkammer 11 weitegehend geschlossen ausgeführt, sowohl im Betrieb der Nassläuferpumpe 1 als auch in ihrem ausgeschalteten Zustand. Hierzu ist die Vorkammer 11 radial nach außen durch eine rohrabschnittförmige Außenwand 16 begrenzt. Diese Außenwand 16 erstreckt sich achsparallel zur Rotorwelle 5 und liegt an einem axialen Ende an dem Flansch 8 dichtend an. Hierzu weist der Flansch 8 einen sich zur Pumpenkammer 15 erstreckenden ringförmigen Vorsprung 28 auf, an dessen Innenseite die Außenwand 16 zur Anlage kommt. Diese hat in diesem Anlagebereich eine Erhebung 29, die sich entlang des Umfangs der Außenwand 16 erstreckt und dichtend gegen die Innenseite des Vorsprungs 28 drückt. An ihrem anderen axialen Ende geht die Außenwand 16 in das Trennelement 12 über. Das heißt, dass sie einstückig mit diesem ausgebildet ist. Die axiale Länge der Außenwand entspricht annähernd der Breite des lochscheibenförmigen Trennelements 12 in radialer Richtung, so dass von einer großen Vorkammer 11 gesprochen werden kann.
  • Des Weiteren ist die Vorkammer 11 auch zur Rotorwelle 5 hin abgedichtet.
  • In der Ausführungsvariante gemäß Figur 1 erfolgt dies dadurch, dass die Vorkammer 11 zur Rotorwelle 5 hin durch einen Innenring 17 begrenzt ist, der an dem Lagerträger 9 anliegt, insbesondere in der ringförmigen Aufnahme 35 einliegt. Der Innenring 17 ist ebenfalls einstückig mit dem Trennelement 12 ausgebildet und geht in dieses über. Das Trennelement 12, der Innenring 17 und die Außenwand 16 bilden ein hutförmiges Lagerschild. An dem zur Pumpenkammer 15 gerichteten axialen Ende des Lagerträgers 9 liegt -wie oben beschrieben- die dynamische Dichtung 30, die weitgehend verhindert, dass Flüssigkeit entlang der Rotorwelle 5 in offene Bereiche des Lagerträgers 9 und damit in die Vorkammer 11 gelangt.
  • Das Trennelement 12 ist nah an das Laufrad 7 herangeführt. Der Abstand zwischen dem Laufrad 7 und dem Trennelement 12 beträgt weniger als 4% des Laufraddurchmessers. Dies erhöht den hydraulischen Wirkungsgrad der Nassläuferpumpe 1.
  • Im Betrieb der Nassläuferpumpe 1 strömt Flüssigkeit von der Vorkammer 11 durch einen Kanal 14 zwischen dem Spaltrohr 4 und dem Lagerträger 9 in den Rotorraum 4. Des Weiteren wird Flüssigkeit bei einer Rotation der Welle 5 durch den Lagerspalt gefördert und tritt an einem Axialende des Lagers 10 wieder aus, von wo sie in einen Kanal 13 zwischen Lager 10 und Lagerträger 9 fließt. Von diesem Kanal 13 tritt ein Teil der Flüssigkeit, die hier als Schmierung dient, am anderen Axialende in den Lagerspalt wieder ein. Es entsteht folglich eine Zirkulation der Flüssigkeit im Rotorraum 4 durch den Lagerspalt.
  • Figur 2 zeigt eine alternative Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Nassläuferpumpe 1. Bei dieser ist anstelle eines formstabilen Trennelements 12 eine flexible Membran 12a als Trennelement verwendet. Die Membran 12a besteht aus einem elastischen Material.
  • Die Membran 12a ist an dem Innenring 17 gehalten, wobei sie an einem Bund des Innenrings 17 fest eingespannt ist. Auf der Stirnseite des zum Laufrad 7 gerichteten axialen Endes der Außenwand 16 liegt die Membran 32 lose auf, zumindest wenn das Laufrad 7 dreht, wodurch die Membran 32 flüssigkeitsdicht aber nicht luftdicht auf die Außenwand 16 gedrückt wird. Das hat den Vorteil, dass beim Befüllen der Pumpe 1, mit dem zu pumpenden Medium, dieses in den Rotorraum 4 durch einen sehr kleinen Spalt einströmen kann und die Luft an der höchsten Stelle des Rotorraumes 4 respektive der Vorkammer 11 entweichen kann. Beim Betrieb der Pumpe 1 stellt sich zwischen Pumpenkammer 15 und Rotorraum 4 eine Druckdifferenz ein, welche das Trennelement 12a fest an die Außenwand 16 und mit dem Innenring 17 in die Aufnahme 35 am Lagerträger 9 drückt.
  • Zur Stabilisierung der Membran 12a ist die Außenwand 16 über radiale Querstege 17a mit dem koaxialen Innenring 17 verbunden. Auf diesen Querstegen 17a liegt die Membran 12a ebenfalls auf, wenn sie im Betrieb der Pumpe 1 durch den in der Pumpenkammer 15 herrschenden Druck nach hinten gedrückt wird.
  • Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsvariante der erfindungsgemäßen Nassläuferpumpe 1. In dieser Variante ist der Lagerträger 9 doppelwandig ausgeführt. Zwischen einer äußeren Wand und einer inneren Wand, sind Kanäle 34 vorhanden, wobei die äußere Wand an der Innenseite des Spaltrohrs 2 anliegt und das Gleitlager 10 mit seinem Außenumfang an der inneren Wand anliegt. Die Vorkammer 11 ist durch die Kanäle 34 mit dem Rotorraum 4 kommunizierend verbunden. Ferner weist der Lagerträger 9 an seinem dem Laufrad 7 zugewandten axialen Ende einen sich zur Außenwand 16 erstreckenden Kragen 18 auf, der die Vorkammer 11 in einen vorderen, zur Pumpenkammer 15 gerichteten Kammerraum 19, und einen hinteren, der Pumpenkammer 15 abgewandten Kammerraum 20 trennt. Der Kragen 18 ist einstückig mit der Außenwand 16 ausgebildet und geht an mehreren Verbindungsstellen in diese über. Lagerträger 9, Kragen 18 und Außenwand 16 bilden somit ein gemeinsames Formteil. Zwischen den Verbindungsstellen sind Öffnungen 21, 22 vorhanden, durch die die Kammerräume 19, 20 miteinander verbunden sind. Die Öffnungen 21, 22 liegen somit radial weit außen, so dass das Trennelement 12a bei einer zirkulierenden Strömung im vorderen Kammerraum 19 nahezu vollständig überströmt werden kann.
  • Die Vorkammer 11 weist einen zur Rotorwelle 5 zumindest teilweise offenen Raumbereich 23 auf. In diesem Raumbereich 23 trägt die Rotorwelle 5 ein Flügelrad 24, 27 mit Flügeln 27, das eine zumindest anteilig radial gerichtete Strömung erzeugt. Das Flügelrad 24 ist zwischen der Wellenabdichtung 30 und dem Lager 10 auf der Welle 5 angeordnet.
  • Die Rotorwelle 5 ist als Hohlwelle mit einer zentralen, flüssigkeitsdurchströmbaren Bohrung 25 ausgebildet, die an dem dem Laufrad 7 abgewandten Ende der Welle 5 offen ist und dort in den Rotorraum 4 mündet. Das gegenüberliegende Ende der Rotorwelle 5 ist verschlossen. Das Spaltrohr 4 ist an seinem der Pumpenkammer 15 abgewandten Ende durch einen Boden 31 geschlossen, so dass es ein Spalttopf bildet. An dem Boden 31 ist ein weiteres Lager 32 für die Rotorwelle 5 gehalten.
  • In axialer Richtung der Rotorwelle 5 auf Höhe des Flügelrads 24 weist die Rotorwelle 5 eine oder mehrere Querbohrungen 26 auf, durch die die Flüssigkeit aus der Bohrung 25 der Rotorwelle 5 in die Vorkammer 11 strömen kann. Hierzu erstrecken sich die Flügel 27 des Flügelrads 24 in axialer Richtung bis vor die Querbohrungen 26, so dass diese einen Sog erzeugen, durch den die Flüssigkeit aus der Hohlwelle 5 herausströmt. Eine zumindest anteilig radial gerichtete Strömung würde jedoch bereits allein durch die Querbohrungen 26 erreicht werden, so dass das Flügelrad 24 nicht unbedingt nötig ist.
  • Das Flügelrad 24 fördert die Flüssigkeit radial nach außen an dem Trennelement 12b vorbei, wobei sie ihre Wärme an dieses abgibt. Durch die Öffnungen 21, 22 in dem Kragen 18 fließt die Flüssigkeit dann von dem vorderen Kammerraum 19 in den hinteren Kammerraum 20. Der hintere Kammerraum 20 ist über radiale Eintrittsöffnungen 33 mit den Kanälen 34 in dem Lagerträger 9 verbunden. Die Flüssigkeit strömt durch diese Eintrittsöffnungen 33 und diese Kanäle 34 in den Rotorraum 4 ein, wobei sie Wärme aufnimmt. An der Rückseite des Rotorraumes 4 strömt die Flüssigkeit dann in das offene Ende der Rotorwelle 5 ein und fließt zu den Querbohrungen 26 in der Welle 5 auf Höhe des Flügelrads 24, wo sie wieder aus der Welle 5 austritt, über das Trennelement 12b strömt und seine Wärme an dieses abgibt. Auf diese Weise wird ein effektiver, geschlossener Kühlkreislauf gebildet.
  • Eine Vergrößerung der laufradseitigen Lageranordnung ist in Figur 4 dargestellt.
  • In der Ausführungsvariante gemäß Figuren 3 und 4 ist das Trennelement 12b als flexibles Blech ausgeführt, das im drucklosen Zustand der Nassläuferpumpe 1 mit seiner gesamten radial außen liegenden Umfangskante spaltbildend beabstandet zur Stirnseite der Außenwand 16 liegt und während des Betriebs der Nassläuferpumpe 1 durch den Druck in der Pumpenkammer 15 auf die Außenwand 16 gedrückt ist. Wird das hydraulische System, in dem die Pumpe 1 integriert ist, in Betrieb genommen und mit Flüssigkeit gefüllt, kann diese Flüssigkeit durch den Spalt zwischen Trennelement 12 und Außenwand 16 in den Rotorraum 4 eindringen und diesen füllen. Gleichzeitig kann die Luft durch den Spalt oben entweichen.
  • Als weiterer Vorteil ergibt sich, dass in der Vorkammer 11, insbesondere im vorderen Kammerraum 19 Partikel und Sediment zu Boden sinken und sich unten auf der Innenseite der Außenwand 16 absetzen kann. Damit diese Partikel in die Pumpenkammer 15 gelangen, kann in einer nicht dargestellt Weiterbildung der Pumpe 1 die Innenseite der Außenwand 16 zum Laufrad 7 hin abfallen. Die Partikel rutschen dann auf der so gebildeten Schräge durch den Spalt in die Pumpenkammer 15, wo sie wieder heraus befördert werden, sobald die Pumpe 1 erneut in Betrieb geht.

Claims (23)

  1. Nassläuferpumpe (1) mit einem Stator (3) und einem durch ein Spaltrohr (2) von diesem getrennten Rotor (5, 6), der eine Rotorwelle (5) und ein Rotorpaket (6) umfasst und in einem durch das Spaltrohr (2) gebildeten Rotorraum (4) drehbar gelagert ist, wobei die Rotorwelle (5) an einem axialen Ende ein in einer Pumpenkammer (15) angeordnetes Laufrad (7) zur Förderung einer Flüssigkeit trägt und das Spaltrohr (2) an seinem laufradseitigen Ende einen sich im Wesentlichen radial nach außen erstreckenden Flansch (8) aufweist, wobei zwischen dem Spaltrohr (2) und der Rotorwelle (5) ein Lagerträger (9) mit einem Lager (10) zur Lagerung der Rotorwelle (5) angeordnet und von dem Spaltrohr (2) gehalten ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Laufrad (7) und dem Flansch (8) eine Vorkammer (11) liegt, die zum Laufrad (7) hin durch ein Trennelement (12, 12a, 12b) und zum Stator (3) hin durch den Flansch (8) begrenzt ist, wobei die Vorkammer (11) über Kanäle (13, 14, 34) mit dem Rotorraum (4) kommunizierend verbunden ist.
  2. Nassläuferpumpe (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (11) zumindest während des Betriebs der Nassläuferpumpe (1) zur Pumpenkammer (15) hin abgeschlossen ist.
  3. Nassläuferpumpe (1) nach einem Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kanäle (13, 14, 34) im Lagerträger (9) und/ oder zwischen dem Lagerträger (9) und dem Spaltrohr (2) und/ oder zwischen dem Lager (10) und dem Lagerträger (9) liegen.
  4. Nassläuferpumpe (1) nach einem Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (12, 12a, 12b) einen Filter bildet, insbesondere zumindest ein Filterelement in ihm angeordnet ist.
  5. Nassläuferpumpe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (11) radial nach außen durch eine rohrabschnittförmige Außenwand (16) begrenzt ist, die an einem axialen Ende mit dem Flansch (8) verbunden ist und die an ihrem anderen axialen Ende das Trennelement (12, 12a, 12b) trägt, an diesem anliegt oder in dieses übergeht.
  6. Nassläuferpumpe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (12, 12a, 12b) von einem wärmeleitenden Material, insbesondere aus Metall gebildet ist,
  7. Nassläuferpumpe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (12, 12a, 12b) zumindest teilweise durch eine flexible Membran (12a) gebildet ist.
  8. Nassläuferpumpe (1) nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (12, 12a, 12b) lose auf der Stirnseite des zum Laufrad (7) gerichteten axialen Endes der Außenwand (16) aufliegt.
  9. Nassläuferpumpe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (11) zur Rotorwelle (5) hin zumindest teilweise durch einen koaxialen Innenring (17) begrenzt ist, der mit dem Lagerträger (9) verbunden ist und der das Trennelement (12, 12a, 12b) trägt oder in dieses übergeht.
  10. Nassläuferpumpe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (9) einstückig mit dem Spaltrohr (2) ausgebildet ist.
  11. Nassläuferpumpe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (12, 12a, 12b) oder zumindest der Innenring (17) einstückig mit dem Lagerträger (9) ausgebildet ist.
  12. Nassläuferpumpe (1) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenwand (16) zur Stabilisierung des Trennelements (12, 32) über radiale Querstege (17a) mit dem Innenring (17) verbunden ist.
  13. Nassläuferpumpe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (11) im drucklosen Zustand der Nassläuferpumpe (1) zur Pumpenkammer (15) hin offen und während des Betriebs der Nassläuferpumpe (1) geschlossen ist.
  14. Nassläuferpumpe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (12a, 12b) im drucklosen Zustand der Nassläuferpumpe (1) in zumindest einem Teilbereich seiner radial außen liegenden Umfangskante, vorzugsweise entlang seiner gesamten radial außen liegenden Umfangskante, spaltbildend beabstandet zur Außenwand (16) liegt, und während des Betriebs der Nassläuferpumpe (1) auf die Außenwand (16) gedrückt ist.
  15. Nassläuferpumpe (1) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der spaltbildende Abstand der Umfangskante des Trennelements (12a, 12b) zur Außenwand (16) im drucklosen Zustand der Nassläuferpumpe (1) in Einbaulage der Nassläuferpumpe (1) unten liegt und die Innenseite der Außenwand (16) zumindest in diesem Bereich, vorzugsweise vollumfänglich, zum Laufrad (7) hin schräg abfällt.
  16. Nassläuferpumpe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Trennelement (12, 12a, 12b) Strukturelemente zur Oberflächenerhöhung aufweist, insbesondere an seiner zur Vorkammer (11) gerichteten Rückseite.
  17. Nassläuferpumpe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Lagerträger (9) an seinem dem Laufrad (7) zugewandten axialen Ende einen sich zur Außenwand (16) erstreckenden Kragen (18) aufweist, der die Vorkammer (11) in einen vorderen, zur Pumpenkammer (15) gerichteten Kammerraum (19), und einen hinteren, der Pumpenkammer (15) abgewandten Kammerraum (20) trennt.
  18. Nassläuferpumpe (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Kammerräume (19, 20) über zumindest eine oder mehrere Öffnungen (21, 22) miteinander verbunden sind.
  19. Nassläuferpumpe (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Öffnung oder Öffnungen (21, 22) in der Vorkammer (11) radial außen liegt/liegen.
  20. Nassläuferpumpe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorkammer (11) einen zur Rotorwelle (5) zumindest teilweise offenen Raumbereich (23) aufweist, in dem die Rotorwelle (5) ein weiteres Laufrad (24, 27) zur Erzeugung einer zumindest anteilig radial gerichteten Strömung trägt.
  21. Nassläuferpumpe (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (5) als Hohlwelle mit einer flüssigkeitsdurchströmbaren Bohrung (25) ausgebildet ist, die an dem der Pumpenkammer (15) abgewandten Ende der Welle (5) offen ist und dort in den Rotorraum (4) mündet.
  22. Nassläuferpumpe (1) nach den Ansprüchen 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, dass die Rotorwelle (5) eine oder mehrere Querbohrungen (26) aufweist, durch die Flüssigkeit aus der Rotorwelle (5) in die Vorkammer (11) strömen kann.
  23. Nassläuferpumpe (1) nach Ansprüchen 20 und 22, dadurch gekennzeichnet, dass das weitere Laufrad (24, 27) ein Flügelrad ist, dessen Flügel (27) sich in axialer Richtung bis vor die Querbohrung (26) oder Querbohrungen (26) erstrecken.
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