EP2604860B1 - Nassläuferpumpe mit Vorkammer - Google Patents

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Publication number
EP2604860B1
EP2604860B1 EP12008222.7A EP12008222A EP2604860B1 EP 2604860 B1 EP2604860 B1 EP 2604860B1 EP 12008222 A EP12008222 A EP 12008222A EP 2604860 B1 EP2604860 B1 EP 2604860B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
separating element
wet
rotor
rotor pump
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
EP12008222.7A
Other languages
English (en)
French (fr)
Other versions
EP2604860A1 (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 from it by a can, which comprises a rotor shaft and a rotor pack and is rotatably mounted in a rotor space formed by the can, the rotor shaft having an impeller arranged in a pump chamber at one axial end for conveying a liquid and the can at its impeller end has a substantially radially outwardly extending flange, a bearing bracket with a bearing for supporting the rotor shaft being arranged between the can and the rotor shaft and being held by the can.
  • the rotor rotates in a liquid that generally corresponds to the pumped medium, so that there is a liquid exchange between the liquid in the rotor chamber and the pumped medium and, at the same time, heat exchange and thus cooling of the rotor is achieved.
  • the liquid in the rotor space lubricates the bearings, which are designed as plain bearings. As a rule, water is pumped and used in the rotor space.
  • German patent application DE 1 808 305 A describes a wet rotor pump in which the rotor shaft carries an auxiliary impeller in addition to the impeller arranged at one axial end. This drives a cooling circuit, which leads through the rotor space, opens into a pipe at the end of the rotor space, which winds around the stator as a cooling coil, and which then opens back into the space, in which the auxiliary impeller rotates.
  • a bearing for supporting the rotor shaft is held in a bearing plate, which in turn is attached to a housing part of the pump. The coolant enters the rotor chamber through openings in this end shield.
  • the pump chamber of the auxiliary impeller is surrounded by a bell-shaped housing part of the pump, through which the rotor shaft also extends into the pump chamber with the main impeller.
  • this housing part is shaped in the form of an anchor in cross section and is flanged with the anchor-shaped part to a further component which is part of the pump chamber housing.
  • 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 released into the rotor space via the can.
  • plastic components for example a plastic bearing or end shield
  • the heat generated in the motor is insufficiently dissipated to the medium flowing in the pump housing due to the plastic-specific insulation properties.
  • Above a temperature of approx. 60 ° C there is also an increase in lime precipitation, provided the rotor space is conventionally filled with water. Depending on the hardness of the water, more or less lime precipitates. For this reason it would therefore be desirable to keep the liquid exchange between the rotor space and the pumped medium as low as possible.
  • a wet-running pump with a stator and a rotor separated from it by a can which comprises a rotor shaft and a rotor pack and is rotatably mounted in a rotor space formed by the can
  • the rotor shaft having an one arranged in a pump chamber at one axial end
  • Impeller for conveying a liquid carries and the can at its impeller end substantially radially has an externally extending flange
  • a bearing bracket with a bearing for mounting the rotor shaft and is held by the can arranged between the can and the rotor shaft, and between the impeller and the flange a prechamber leading to the impeller through a separating element and to the stator the flange is limited, the prechamber being communicated with the rotor space via channels.
  • the main idea of the present invention is to provide a comparatively large prechamber between the rotor space and the pump chamber, i.e. behind the impeller and in front of the flange so that the strong turbulence of the flow in the pump chamber cannot get into the antechamber. Rather, there is a largely calmed flow in the antechamber opposite the pump chamber.
  • This is achieved by the separating element, which spatially separates the prechamber from the pump chamber, so that the rotor space is separated from the turbulences caused by the impeller.
  • the separating element also offers a comparatively large surface area and can serve as a heat exchanger.
  • this prechamber / calming chamber is separated from the rotor space by the bearing bracket and the bearing accommodated therein, with an adequate fluid exchange taking place between the prechamber and the rotor space and thus the necessary heat exchange being ensured.
  • the channels can lie in the bearing bracket and / or between the bearing bracket and the can and / or between the bearing and the bearing bracket.
  • the heat is then given off to the pumped fluid in the pump chamber via the separating element, the inner wall surface of which is circulated by the circulating liquid.
  • the separating element consequently acts here as a heat exchanger.
  • Another advantage of the prechamber is that particles located in the rotor space or possibly arising, for example due to lime precipitation or due to wear, collect in the prechamber. If the pump is switched off, they fall to the ground and collect in the lower area of the prechamber so that they do not get into the rotor space or enter the bearing gap of the plain bearings and can cause wear or damage there.
  • the flange can be integrally formed on the can, or can be attached or attached to or in this as a separate component.
  • the prechamber is preferably structurally closed towards the pump chamber at least during operation of the wet-running pump. However, this does not have to be the case for the inoperative state. As will be clarified below, this means that the prechamber in the non-pressurized state of the wet-running pump, i.e. when switched off, either is also closed towards the pump chamber or is open towards the pump chamber.
  • the prechamber in the wet-running pump can be formed by a dimensionally stable component comprising the separating element. This completely prevents particles from the pumped medium from entering the rotor chamber.
  • the separating element can form a filter.
  • the prechamber is then still spatially separated from the pump chamber during operation of the wet-running pump, but the separating element can then be flowed through by liquid.
  • liquid can be exchanged between the prechamber and the pump chamber, 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 can 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 elements radially far outside for better ventilation of the prechamber and / or the rotor space.
  • the filter elements can be sponge-like filter bodies or mesh-like fabrics made of metal or plastic or small according to the particles to be filtered dimensioned openings are formed.
  • these are inserted into the separating element, in the case of a mesh-like fabric made of metal or plastic, this is held on the separating element, and in the case of openings, these are introduced into the separating element, so that the separating element itself forms the filter.
  • the openings can be distributed over the whole or a part of the surface of the separating element in the manner of a perforation.
  • the separating element can have a net-like structure and thereby itself form the filter.
  • the antechamber is preferably delimited radially outwards by an outer wall in the form of a tubular section, which is connected to the flange at one axial end and which carries the separating element at its other axial end, abuts against it or merges into it.
  • the separating element can either be formed in one piece 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 separate from the outer wall, so that the separating element only rests or rests on the outer wall.
  • the separating element can be solid, i.e. be dimensionally stable and unyielding. Alternatively, however, it can have some flexibility and compliance in both cases. These properties are primarily dependent on the material used and the thickness of the separating element.
  • the separating element can consist of a material that has a certain dimensional stability, but is flexible. This means that the separating element is movable, in particular stretchable, under pressure.
  • An elastomer plastic of a certain thickness or a thin metal sheet is particularly suitable for this.
  • the separating element can be formed in one piece with the outer wall or rest on or rest on it.
  • the separating element may not be designed to be completely dimensionally stable, at least in its radial outer region, preferably completely.
  • a separating element is obtained, for example, if it has the aforementioned net-like structure or is formed from a membrane.
  • the separating element also has a resilience, but must be additionally supported. Due to the lack of dimensional stability, it can be fastened to the other axial end of the outer wall, in particular it can be clamped there, so that this end of the outer wall carries the separating element.
  • the outer wall can lie sealingly on the flange. This can take place, for example, directly or indirectly through a sealing lip, a sealing washer or a sealing ring which is formed on the outer wall or is a separate part between the outer wall and the flange.
  • the antechamber towards the rotor shaft is preferably at least partially delimited by an inner ring which is connected to the bearing bracket and carries or separates into the separating element.
  • the inner ring can be connected to the bearing bracket at one axial end and can carry or merge into the separating element at the other axial end.
  • the prechamber can be sealed off from the rotor shaft. This can also be done directly or indirectly through 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 preferably formed from a heat-conducting material, in particular from metal.
  • the separating element can consist of sheet metal, steel or brass.
  • a thermally conductive plastic can also be used.
  • the heat-conducting property of the separating element ensures that effective heat can be given off via the separating element to the pumped medium in the pump chamber.
  • the separating element can be at least partially formed by a flexible membrane.
  • the advantage of a diaphragm is that it can absorb pressure pulses that arise, for example, when the pump is switched on and off. Furthermore, it can ensure pressure equalization between the rotor space and the pump chamber.
  • the membrane can consist of an elastic plastic material or a metal, for example a steel membrane. This has a higher heat transfer coefficient than plastic, so that better heat transfer is achieved.
  • the separating element can be held on the inside of the inner ring, for example glued, welded or firmly clamped to a collar of the inner ring.
  • the membrane can also be firmly fixed to the outer wall.
  • the outer wall can have a radially inward 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 front of the outer wall. An additional, comprehensive fixing of the membrane is therefore not necessary. However, fixing the membrane to the outer wall at individual, discrete locations can be helpful, especially for assembly, so that the membrane maintains its position. The membrane is thus liquid-tight but not gas-tight on the end face of the outer wall when the pump is operating.
  • the separating element is preferably brought close to the impeller, 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 times the impeller diameter. Since there is strong turbulence behind the impeller, which leads to hydraulic losses, a comparatively small gap between the impeller and the separating element improves the efficiency by reducing these turbulence.
  • the bearing bracket can be formed in one piece with the can.
  • the bearing bracket together with the can is preferably made of plastic.
  • the bearing bracket can be formed in one piece with the bearing and thus form a bearing bracket assembly.
  • the assembly of bearings and bearing supports can preferably be made of plastic.
  • the separating element or at least the inner ring can be formed in one piece with the bearing bracket. Additionally or alternatively, the separating element can be formed in one piece with the inner ring, in particular made of plastic. This is particularly suitable if the separating element is to form a dimensionally stable wall, for example to accommodate the filter elements mentioned above.
  • the can at its axial end facing away from the impeller can have a bottom which closes the rotor space, so that the can forms a so-called can.
  • the outer wall can preferably be connected to the coaxial inner ring via radial transverse webs in order to stabilize the separating element.
  • the separating element is designed as a membrane, in particular as a non-dimensionally stable membrane. This can then rest on the crosspieces, in particular lie loosely or only fastened at discrete points, and be supported by the crosspieces.
  • the separating element in the depressurized state of the wet-running pump can be spaced apart from the outer wall in at least a partial area of its radially outer peripheral edge and can be pressed onto the outer wall during operation of the wet-running pump. If the partition is against the outer wall, the antechamber is closed. If it is at a distance from the outer wall when the pump is switched off, there is a gap between it and the separating element, so that depending on the position of this gap on the one hand gas and / or on the other hand particles can or can escape from the prechamber, and also liquid when filling the pump can enter there.
  • That portion of the radially outer peripheral edge of the separating element can preferably be spaced apart from the outer wall when the pump is at a standstill, which is below the pump in relation to its installation position.
  • the particles swirling around in the prechamber then sink to the bottom when the pump is switched off and can sink further into the pump chamber through the gap between the separating element and the outer wall, from where they are conveyed out of the pump the next time the pump is started.
  • the inside of the outer wall can drop obliquely towards the impeller, at least in this area. The particles then slide down this slope and fall into the pump chamber.
  • the separating element can be a flexible ring disk, in particular made of dimensionally stable, elastomeric plastic or a thin, movable sheet metal.
  • the sheet or the dimensionally stable plastic has the advantage over an elastic membrane that it is dimensionally stable with the same thickness and does not have to be fixed to the outer wall. Furthermore, he / she can absorb higher forces and better transfer the heat from the prechamber to the liquid in the pump chamber. Crosspieces between the outer wall and inner ring can then be dispensed with, so that the Liquid in the prechamber can flow well over the separating element for heat emission.
  • the separating element is not only in a partial area of its radially outer peripheral edge but also with its entire peripheral edge spaced apart from the outer wall and is pressed accordingly on the outer wall during operation of the wet-running pump.
  • the inside of the outer wall can drop towards the impeller, at least in the lower region of the prechamber.
  • falling means that the distance between the inside of the outer wall and the axis of rotation of the impeller and pump shaft increases in the direction of the impeller.
  • this gradient can continue over the full extent, so that the antechamber is rotationally symmetrical.
  • the shape of the prechamber opens towards the pump chamber or that the inside of the outer wall tapers towards the stator. This has the advantage that the installation position of the pump is also irrelevant for the outer wall, so that the particles collecting at the bottom of the prechamber can slide forward into the pump chamber.
  • the radially delimiting outer wall of which falls away from the inside towards the impeller for example, a single-walled outer wall of constant thickness can be used, which is conical overall to the stator. This means that the outside of the outer wall also tapers to the stator.
  • the outer wall can be triangular in axial section, its thickness decreasing towards the impeller as the inner radius of the prechamber increases.
  • the outer wall in each of the design variants can also be designed with two walls, an inner first wall delimiting the antechamber and in its shape with the single-walled outer wall design mentioned corresponds to the constant thickness, whereas an external second wall runs axially parallel to the rotor shaft. The inner first wall and the outer second wall then merge into one another at an acute angle on their end facing the impeller.
  • the separating element in addition to or as an alternative to the other features described, in order to improve the heat transfer to the liquid in the pump chamber, can have structural elements for increasing the surface.
  • Structural elements of this type can be, for example, ribs, grooves, knobs, beads or depressions.
  • the structural elements are preferably present at least on the rear side of the separating element facing the prechamber, since they would cause hydraulic losses on the front side facing the pump chamber.
  • the structural elements on the back improve heat absorption. To the extent that such structural elements are molded or molded on the front for better heat dissipation, they should not rise too far in the direction of the impeller so that the hydraulic losses are not too great.
  • the structural elements can have any shape, for example extend radially, secantially, in concentric circles or in a helical shape.
  • the bearing bracket can have a collar extending to the outer wall at its axial end facing the impeller. This is designed in such a way that it separates the prechamber into a front chamber space facing the pump chamber and a rear chamber space facing away from the pump chamber. Through this collar, which also acts as a partition, the flow in the antechamber can be directed.
  • the two chamber spaces can preferably be connected to one another 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 can be in the Collar be present or be formed by a distance between the collar and the outer wall.
  • the at least one opening can be annular. This means that the collar ends at a distance in front of the inside of the outer wall. Alternatively, several openings can also be present. Here, too, the plurality of openings can be present in the collar or be formed by a distance between the collar and the outer wall.
  • the collar can merge into the outer wall in one piece, the opening being provided in the collar.
  • the opening or the openings can be located radially far outside, so that the separation element is overflowed as much as possible.
  • the prechamber in particular the front chamber space, can have a space area open to the rotor shaft.
  • the rotor shaft can carry another impeller, which causes an at least partially radially directed flow in the prechamber.
  • the further impeller can be an impeller or a disk, the axial end face or end faces of which has / have grooves and / or ribs and which thereby likewise causes a liquid to be conveyed.
  • these grooves or ribs can be helical.
  • the impeller should be made very small so that only minimal flow is generated. In the case of an impeller in the radial direction, the length of the vanes need only be between 1/4 and 1/3 of the radius of the rotor shaft.
  • the rotor shaft is preferably designed as a hollow shaft with a preferably central bore through which liquid can flow, which is open at the end of the shaft facing away from the impeller and opens there into the rotor space.
  • the rotor shaft In relation to the axial direction of the rotor shaft, it can have one or more transverse bores through which liquid can flow from the rotor shaft into the prechamber.
  • the cross hole or cross holes connects / connect the central bore to the prechamber to achieve fluid circulation.
  • an impeller is used as an additional impeller, its blades can advantageously extend in the axial direction up to the bore so that they additionally drive the flow when the rotor shaft is rotated. They create a negative pressure in the transverse bore (s) through which the liquid in the rotor space is sucked into the rotor shaft. In addition, they convey the liquid in the antechamber radially outwards, the liquid flowing over the back of the partition and being able to give off its heat to it.
  • the liquid can then flow from the front chamber space into the rear chamber space in the axial direction and from there enter the rotor space through the channels between the bearing bracket and the can and / or the bearing bracket and the bearing, where the liquid heats up and enters the rotor shaft at the end.
  • This maintains an effective cooling circuit through which the heat in the rotor chamber is effectively conducted to the separating element between the prechamber and the pump chamber, which then releases the heat to the pumping medium located in the pump chamber.
  • FIG. 1 shows a partial view of an axial sectional view of a wet-running pump 1 according to the invention. Only the hydraulic part of the pump 1 and the transition area to the electric motor of the pump 1 are shown, which is only shown in the variant according to FIG Fig. 3 is completely visible.
  • the pump 1 comprises a stator 3 and a rotor 5, 6 separated from it by a can 2, which in turn comprises a rotor shaft 5 and a rotor packet 6 and is rotatably mounted in a rotor space 4 formed by the can 2, see Fig. 3 ,
  • the rotor package 6 comprises permanent magnets, which are not shown in detail.
  • the rotor shaft 5 projects at one axial end into a pump chamber 15 and carries an impeller 7 there for conveying a liquid.
  • the can 2 has at its end on the impeller side a flange 8 which extends essentially radially outwards.
  • a bearing bracket 9 with a slide bearing 10 is arranged for mounting the rotor shaft 5.
  • the plain bearing 10 is firmly inserted in the bearing bracket 9.
  • the bearing bracket 9 is in turn firmly inserted in the can 2.
  • the antechamber 11 is delimited towards the stator 3 by the flange 8.
  • the antechamber 11 is only communicated with the rotor space 4 via outer channels 14 between the bearing bracket 9 and the can 2 and inner channels 13 between the bearing 10 and the bearing bracket 9.
  • a receptacle 30a for inserting a dynamic seal 30, which takes over the sealing to the rotating rotor shaft 5.
  • a dynamic seal 30 You can also use a labyrinth seal or a gap seal that keeps the media throughput low.
  • the side of the bearing bracket 9 facing the pump chamber 15 contains a receptacle 35 in the form of an annular groove, into which the separating element 12 is inserted in a force-fitting manner. The contact surface between separating element 12 and bearing bracket 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 antechamber 11 from the pump chamber 15.
  • the separating element 12 has the shape of a perforated disk.
  • the separating element 12 acts like a heat exchanger disk and releases the heat to the pumped medium in the pump chamber 15.
  • the prechamber 11 is largely closed, both in the operation of the wet-running pump 1 and in its switched-off state.
  • the pre-chamber 11 is delimited radially outwards by an outer wall 16 in the form of a tubular section.
  • This outer wall 16 extends axially parallel to the rotor shaft 5 and bears sealingly on the flange 8 at one axial end.
  • the flange 8 has an annular projection 28 extending to the pump chamber 15, on the inside of which the outer wall 16 comes to rest. This has an elevation 29 in this contact area, which extends along the circumference of the outer wall 16 and presses sealingly against the inside of the projection 28.
  • 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 one can speak of a large antechamber 11.
  • pre-chamber 11 is also sealed off from the rotor shaft 5.
  • the separating element 12 is brought close to the impeller 7.
  • the distance between the impeller 7 and the separating element 12 is less than 4% of the impeller diameter. This increases the hydraulic efficiency of the wet-running pump 1.
  • liquid flows from the prechamber 11 through a channel 14 between the can 4 and the bearing bracket 9 into the rotor space 4. Furthermore, when the shaft 5 rotates, liquid is conveyed through the bearing gap 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 bracket 9. From this channel 13, part of the liquid, which serves here as lubrication, re-enters the bearing gap at the other axial end. There is consequently a circulation of the liquid in the rotor space 4 through the bearing gap.
  • FIG. 2 shows an alternative embodiment of the wet-running pump 1 according to the invention.
  • a flexible membrane 12a is used as the separating element.
  • the membrane 12a consists of an elastic material.
  • the membrane 12a is held on the inner ring 17, wherein it is firmly clamped on a collar of the inner ring 17.
  • the membrane 32 lies loosely on the end face of the axial end of the outer wall 16 directed towards the impeller 7, at least when the impeller 7 rotates, as a result of which the membrane 32 is pressed onto the outer wall 16 in a liquid-tight but not air-tight manner.
  • This has the advantage that when filling the Pump 1, with the medium to be pumped, can flow into the rotor space 4 through a very small gap and the air can escape at the highest point of the rotor space 4 or the prechamber 11.
  • a pressure difference occurs 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 bracket 9.
  • the outer wall 16 is connected to the coaxial inner ring 17 via radial crosspieces 17a.
  • the membrane 12a also rests on these transverse webs 17a when it is pressed backwards during operation of the pump 1 by the pressure prevailing in the pump chamber 15.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of the wet rotor pump 1 according to the invention.
  • the bearing bracket 9 is double-walled. Channels 34 are present between an outer wall and an inner wall, the outer wall abutting the inside of the can 2 and the plain bearing 10 abutting the inner wall with its outer circumference.
  • the antechamber 11 is communicated with the rotor space 4 through the channels 34.
  • the bearing bracket 9 has at its axial end facing the impeller 7 a collar 18 which extends to the outer wall 16 and which separates the antechamber 11 into a front chamber space 19 directed towards the pump chamber 15 and a rear chamber space 20 facing away from the pump chamber 15.
  • the collar 18 is formed in one piece with the outer wall 16 and merges into it at several connection points.
  • Openings 21, 22 are present between the connection points, through which the chamber spaces 19, 20 are connected to one another.
  • the openings 21, 22 are thus located radially far outward, so that the separating element 12b can be almost completely flowed over in the case of a circulating flow in the front chamber space 19.
  • the prechamber 11 has a space 23 that is at least partially open to the rotor shaft 5.
  • the rotor shaft 5 carries an impeller 24, 27 with vanes 27, which has an at least partially radially directed flow generated.
  • the impeller 24 is arranged between the shaft seal 30 and the bearing 10 on the shaft 5.
  • the rotor shaft 5 is designed as a hollow shaft with a central bore 25 through which liquid can flow, which is open at the end of the shaft 5 facing away from the impeller 7 and opens into the rotor chamber 4 there.
  • 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 base 31, so that it forms a can.
  • a further bearing 32 for the rotor shaft 5 is held on the base 31.
  • 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 can flow from the bore 25 of the rotor shaft 5 into the prechamber 11.
  • the vanes 27 of the impeller 24 extend in the axial direction up to the transverse bores 26, so that they generate suction through which the liquid flows out of the hollow shaft 5.
  • an at least partially radially directed flow would already be achieved through the transverse bores 26, so that the impeller 24 is not absolutely necessary.
  • the impeller 24 conveys the liquid radially outward past the separating element 12b, giving off its heat to it.
  • the liquid then flows through the openings 21, 22 in the collar 18 from the front chamber space 19 into the rear chamber space 20.
  • the rear chamber space 20 is connected to the channels 34 in the bearing bracket 9 via radial inlet openings 33.
  • the liquid flows through these inlet openings 33 and these channels 34 into the rotor space 4, whereby 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 emerges from the shaft 5, flows over the separating element 12b and its Gives off heat to this. In this way, an effective, closed cooling circuit is formed.
  • the separating element 12b is designed as a flexible sheet which, in the non-pressurized state of the wet-running pump 1, lies with its entire radially outer circumferential edge spaced apart from 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 is put into operation and filled with liquid, this liquid can penetrate into the rotor space 4 through the gap between the separating element 12 and the outer wall 16 and fill it. At the same time, the air can escape through the gap at the top.
  • a further advantage is that particles and sediment sink to the bottom in the antechamber 11, in particular in the front chamber space 19, and can settle down on the inside of the outer wall 16. So that these particles get into the pump chamber 15, the inside of the outer wall 16 can drop toward the impeller 7 in a further development of the pump 1, not shown. The particles then slide on the slope formed in this way through the gap into the pump chamber 15, where they are conveyed out again as soon as the pump 1 starts operating again.

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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.
  • Die deutsche Patentanmeldung DE 1 808 305 A beschreibt eine Nassläuferpumpe, bei der die Rotorwelle zusätzlich zu dem am einen axialen Ende angeordneten Laufrad ein Hilfslaufrad trägt. Dieses treibt einen Kühlkreislauf an, der durch den Rotorraum führt, am Ende des Rotorraumes in eine Rohrleitung mündet, welche sich als Kühlschlange um den Stator windet, und der dann wieder in den Raum mündet, in dem das Hilfslaufrad dreht. Ein Lager zur Lagerung der Rotorwelle ist in einem Lagerschild gehalten, welches wiederum an einem Gehäuseteil der Pumpe befestigt ist. Über Öffnungen in diesem Lagerschild gelangt die Kühlflüssigkeit in den Rotorraum. Der Pumpenraum des Hilfslaufrades ist von einem glockenförmigen Gehäuseteil der Pumpe umgeben, durch das sich auch die Rotorwelle in die Pumpenkammer mit dem Hauptlaufrad erstreckt. Zur Pumpenkammer hin ist dieses Gehäuseteil im Querschnitt ankerförmig geformt und an einem weiteren Bauteil, das Teil des Pumpenkammergehäuses ist, mit dem ankerförmigen Teil angeflanscht.
  • Eine andere Konstruktion einer Nassläuferpumpe zeigt die US-Schrift US 3,067,690 . Hier liegt das Spaltrohr in einer Öffnung des Pumpengehäuses ein und ist mit diesem verschweißt, so dass der Stator hermetisch abgeschlossen ist. Ein Lagerträger mit einem Lager ist in diese Öffnung eingeschoben und wird somit von dem Pumpengehäuse getragen. Der Lagerträger besitzt einen sich radial nach außen erstreckenden Kragen, der eine Vorkammer von der Pumpenkammer trennt. Über Kanäle am Außenumfang des Lagerträgers ist die Vorkammer kommunizierend mit dem Rotorraum verbunden.
  • Ähnliche Konstruktionen von Nassläuferpumpen zeigen die US-Patente 2,964,659 und 4,684,329 . Der Lagerträger ist hier jeweils an einem zum Pumpengehäuse gehörenden Teil festgeschraubt. Das DE-Patent 39 31 665 C1 zeigt eine Nassläuferpumpe mit einem Spaltrohr und innenliegender Rotorwelle. Zwischen Spaltrohr und Rotorwelle ist ein Lagerträger angeordnet, der durch das Spaltrohr gehalten wird.
  • 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 12b 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, wobei 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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