EP2786020A2 - Nassläufer-motorpumpe - Google Patents

Nassläufer-motorpumpe

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EP2786020A2
EP2786020A2 EP12818776.2A EP12818776A EP2786020A2 EP 2786020 A2 EP2786020 A2 EP 2786020A2 EP 12818776 A EP12818776 A EP 12818776A EP 2786020 A2 EP2786020 A2 EP 2786020A2
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EP
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impeller
motor
rotor
space
annular
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Günter Strelow
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Wilo SE
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    • 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
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/58—Cooling; Heating; Diminishing heat transfer
    • F04D29/5806—Cooling the drive system

Definitions

  • the invention relates to a wet-rotor motor pump with a can, which separates the motor stator from the rotor mounted in the can on a motor shaft, wherein the motor shaft protrudes into the pump chamber and there carries the pump impeller, and wherein on the impeller back coaxial with the pump chamber there is an open annular space from which through at least one flow passage located in the dividing wall, the delivery fluid flows into the rotor space in order to flow back into the pump chamber after flowing through the rotor space.
  • the rotor of the electric motor is surrounded by the medium.
  • the stator is separated from the medium by a canned / pot.
  • the bearings of the rotor are lubricated by the medium.
  • the media are with particles and
  • the object of the invention is to allow as few particles as possible to enter the rotor space.
  • Annulus connects with the impeller interior in particular with the pump suction.
  • the impeller rear carries conveying elements, in particular in the form of blades, which hold the fluid in the annular space
  • a coaxial ring element can protrude, which surrounds the motor shaft and delimits the annular space towards the motor shaft. It is also advantageous if the annular element of the impeller with its free annular end face on the can, in particular on Spaltrohrflansch adjacent in such a way that between the end face and the can, in particular the
  • Canned tube surrounding rotor space passes. It is also proposed that the wall of the coaxial ring element is bent in a quarter-circle in cross-section to the outside, so that the ring member has a larger diameter at its annular free end face than in the remaining area.
  • the motor shaft is a hollow shaft through which liquid in the rotor chamber flows into the pump chamber.
  • the motor hollow shaft in the amount of the ring member at least one particular radial opening, bore or groove, flows through the liquid from the annular element surrounding the inner ring space in the wave cavity, so that also thereby particles are discharged to the suction side.
  • the impeller has a rear support disk on which the impeller blades are arranged, wherein on the back of the Support disc permanent magnets are mounted, for trapping contained in the pumped liquid particles wherein the support disc is made of plastic, that the magnets are disposed within the plastic of the support disc and that the magnet side, which is located on the back of the support disc
  • Flow is facing is covered by a layer of material.
  • the material layer covering the magnets ensures that the magnetizable particles do not adhere to the magnet of the impeller, but are conveyed into the pump chamber by the centrifugal forces acting on the rear side of the impeller and thus conveyed to the pump outlet.
  • the magnets have it for the
  • magnetizable particles a diverting effect, being sure that they do not adhere to the magnet and thus does not worsen the efficiency of the impeller.
  • the wet-rotor motor pump has, as a centrifugal pump, an impeller 1 which is driven by a coaxial shaft, in particular a hollow shaft 2, which carries a rotor core 3 which rotates within the stator 4 of the electric motor.
  • the rotor core 3 is separated from the stator by a split tube 5, that of the conveyed medium
  • the can 5 forms on the impeller 1 end facing a
  • a ring member 11 is coaxially formed, so that between the impeller back and the Spaltrohrflansch 8, an annular space 12 which is separated from the rest of the pump chamber 10 to a gap 13.
  • An annular throttled flow opening 7 is formed between the front end of the annular projection 11 and the can 5 and / or between the annular projection 11 and a sealing coaxial, not shown sealing ring, in particular floating ring surrounding the Hohiweiie 2.
  • the from the Annulus 12 through the annular opening 17 between ring member 11 and can 5 in the crevice interior flowing medium first flows past the inner wall of the can 5 to the crevice end to pass through openings in the longitudinal cavity 18 of the hollow shaft 2 and back to the suction side of the pump.
  • the ring member 11 has substantially the shape of a cylinder liner, which is integrally formed on the rear wheel.
  • the wall of the coaxial ring element is bent in a quarter-circle in cross-section to the outside, so that the ring member 11 at its annular free end face has a larger diameter than in the remaining area.
  • the outer end face 14 of the ring element with the gap tube 5 or the Spaltrohrflansch 8 the flow opening 17 through which flows a small portion of the fluid from the annular space 12 in the rotor space surrounding the can.
  • the liquid within the annular space 12 is throttled by the fact that in the rear wall of the impeller 1 at least one throttled opening 15 is arranged, flows through the liquid contained in the annular space 12 there accumulated particles to the suction side of the pump.
  • the hollow shaft 2 is located near the impeller 1 at the level of the ring member 11 at least one particular radial opening 19, bore or groove, flows through the liquid from the annular element 11 surrounding the inner annular space 20 in the wave cavity 18.
  • bore or groove flows through the liquid from the annular element 11 surrounding the inner annular space 20 in the wave cavity 18.
  • the effect of the magnetic force acting on the particles that the aspiring through the Radreteraumströmung to the center (wave) particles are deflected by these magnets on the impeller back to the impeller rear wall and are pushed back by the centrifugal force acting here in the pump chamber, without the engine rotor space within the Can reach gap pot or canned and without getting into the camp.
  • the magnets can be designed differently, eg as a ring,

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Nassläufer-Motorpumpe mit einem Spaltrohr, das den Motorstator von dem der im Spaltrohr auf einer Motorwelle gelagerten Rotor trennt, wobei die Motorwelle in die Pumpenkammer hineinragt und dort das Pumpen- Laufrad trägt, und wobei auf der Laufradrückseite ein koaxialer zur Pumpenkammer offener Ringraum besteht, von dem durch mindestens einen in der Trennwand befindlichen Strömungsdurchlass die Förderflüssigkeit in den Rotorraum fließt, um nach Durchströmen des Rotorraumes in die Pumpenkammer zurückzuströmen, wobei die Laufradrückwand im Bereich des Ringraums eine gedrosselte Durchflussöffnung aufweist, die den Ringraum mit dem Laufradinneren insbesondere mit der Pumpensaugseite verbindet.

Description

Nassläufer-Motorpumpe
Die Erfindung betrifft eine Nassläufer-Motorpumpe mit einem Spaltrohr, das den Motorstator von dem der im Spaltrohr auf einer Motorwelle gelagerten Rotor trennt, wobei die Motorwelle in die Pumpenkammer hineinragt und dort das Pumpen- Laufrad trägt, und wobei auf der Laufradrückseite ein koaxialer zur Pumpenkammer offener Ringraum besteht, von dem durch mindestens einen in der Trennwand befindlichen Strömungsdurchlass die Förderflüssigkeit in den Rotorraum fließt, um nach Durchströmen des Rotorraumes in die Pumpenkammer zurückzuströmen.
Bei diesen Nassläuferpumpen wird der Rotor des Elektromotors vom Medium umspült. Der Stator ist vom Medium durch ein Spaltrohr /-topf getrennt. Die Lager des Rotors werden vom Medium geschmiert. Solche Konstruktionen sind
wartungsfrei und verfügen über eine sehr lange Lebensdauer, solange das Medium relativ sauber ist.
In vielen Anwendungsbereichen sind die Medien jedoch mit Partikeln und
chemischen Mitteln (Inhibitoren) kontaminiert. Dies macht es erforderlich, abrasive Partikel am Eindringen in den Rotorraum zu hindern.
So ist es aus der EP 1 477 683 A2 bekannt, an der Rückseite des Laufrades
Schaufeln anzuordnen, um eine Ansammlung von Partikeln im rückseitigen Raum zu verhindern. Partikel dringen aber weiterhin abhängig von der Pumpenleistung in den Rotorraum ein. Aufgabe der Erfindung ist es, möglichst wenige Partikel in den Rotorraum gelangen zu lassen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Laufradrückwand im Bereich des Ringraums eine gedrosselte Durchflussöffnung aufweist, die den
Ringraum mit dem Laufradinneren insbesondere mit der Pumpensaugseite verbindet.
Hierdurch werden die im Ringraum hinter dem Laufrad sich ansammelnden Partikel sicher zur Pumpensaugseite geführt und damit fort gepumpt, so dass im Medium enthaltene Partikel und chemische Mittel nur noch im geringsten Maß in den
Rotorraum gelangen.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass die Laufradrückseite Förderelemente insbesondere in Form von Schaufeln trägt, die die Flüssigkeit im Ringraum
umwälzen. Auch kann auf der Laufradrückseite ein koaxiales Ringelement vorstehen, das die Motorwelle umgibt und den Ringraum zur Motorwelle hin abgrenzt. Ferner ist von Vorteil, wenn das Ringelement des Laufrades mit seiner freien ringförmigen Stirnseite an dem Spaltrohr insbesondere am Spaltrohrflansch in der Weise angrenzt, dass zwischen der Stirnseite und dem Spaltrohr insbesondere dem
Spaltrohrflansch ein Ringspalt besteht, durch den Förderflüssigkeit in den vom
Spaltrohr umgebenden Rotorraum gelangt. Ferner wird vorgeschlagen, dass die Wand des koaxialen Ringelements im Querschnitt viertelkreisförmig nach außen gebogen ist, so dass das Ringelement an seiner ringförmigen freien Stirnseite einen größeren Durchmesser aufweist als im übrigen Bereich.
Femer wird vorgeschlagen, dass die Motorwelle eine Hohlwelle ist, durch die im Rotorraum befindliche Flüssigkeit in die Pumpenkammer strömt. Hierbei kann in der Motor-Hohlwelle in Höhe des Ringelements mindestens eine insbesondere radiale Öffnung, Bohrung oder Nut sein, durch die Flüssigkeit von dem vom Ringelement umgebenden inneren Ringraum in den Wellenhohlraum strömt, so dass auch hierdurch noch Partikel zur Saugseite abgeführt werden.
Vorzugsweise wird vorgeschlagen, dass das Laufrad eine rückseitige Tragscheibe aufweist, auf der die Laufradschaufein angeordnet sind, wobei auf der Rückseite der Tragscheibe Permanentmagnete befestigt sind, zum Einfangen von in der Förderflüssigkeit enthaltenen Partikeln wobei die Tragscheibe aus Kunststoff besteht, dass die Magnete innerhalb des Kunststoffs der Tragscheibe angeordnet sind und das die Magnetseite, die dem auf der Tragscheibenrückseite befindlichen
Förderstrom zugewandt ist, von einer Materialschicht überdeckt ist. Die die Magnete abdeckende Materialschicht sorgt dafür, dass die magnetisierbaren Partikel an den Magneten des Laufrades nicht anhaften, sondern durch die auf der Rückseite des Laufrades wirkenden Zentrifugalkräfte in die Pumpenkammer gefördert und damit zum Pumpenauslass gefördert werden. Die Magnete haben damit für die
magnetisierbaren Partikel eine umleitende Wirkung, wobei sichergestellt ist, dass sie an den Magneten nicht haften bleiben und somit den Wirkungsgrad des Laufrades nicht verschlechtern.
Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Motorpumpe ist in der Zeichnung in einem axialen Schnitt dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
Die Nassläufer-Motorpumpe weist als Kreiselpumpe ein Laufrad 1 auf, das von einer koaxialen Welle insbesondere einer Hohlwelle 2 angetrieben wird, die ein Rotorpaket 3 trägt, das sich innerhalb des Stators 4 des Elektromotors dreht. Das Rotorpaket 3 ist vom Stator durch ein Spaltrohr 5 getrennt, das vom geförderten Medium
durchflössen ist, so dass die im Spaltrohr 5 befindlichen Lager geschmiert und gekühlt werden. Das Spaltrohr ist rückseitig geschlossen, so dass auch von einem „Spalttopf" gesprochen werden kann.
Das Spaltrohr 5 bildet auf der dem Laufrad 1 zugewandten Ende einen
Spaltrohrflansch 8, um die Pumpenkammer 10 vom Motorenstator 4 zu trennen.
Auf der Rückseite des Pumpenlaufrades 1 ist ein Ringelement 11 koaxial angeformt, so dass zwischen der Laufradrückseite und dem Spaltrohrflansch 8 ein Ringraum 12 besteht, der von der übrigen Pumpenkammer 10 bis auf einen Spalt 13 getrennt ist. Eine ringförmige gedrosselte Durchflussöffnung 7 ist zwischen dem stirnseitigen Ende des ringförmigen Vorsprungs 11 und dem Spaltrohr 5 und/oder zwischen dem ringförmigen Vorsprung 11 und einem dichtenden koaxialen, nicht dargestellten Dichtring insbesondere Floatingring gebildet, der die Hohiweiie 2 umgibt. Das vom Ringraum 12 durch die ringförmige Öffnung 17 zwischen Ringelement 11 und Spaltrohr 5 in den Spaltrohrinnenraum fließende Medium strömt zuerst an der Innenwand des Spaltrohrs 5 vorbei zum Spaltrohrende, um dort durch Öffnungen in den Längshohlraum 18 der Hohlwelle 2 zu gelangen und zur Saugseite der Pumpe zurückzufließen.
Das Ringelement 11 weist im Wesentlichen die Form einer Zylinderbuchse auf, die an der Laufrad rückseite angeformt ist. Die Wand des koaxialen Ringelements ist im Querschnitt viertelkreisförmig nach außen gebogen ist, so dass das Ringelement 11 an seiner ringförmigen freien Stirnseite einen größeren Durchmesser aufweist als im übrigen Bereich. Dabei bildet die äußere Stirnseite 14 des Ringelements mit dem Spaltrohr 5 oder dem Spaltrohrflansch 8 die Durchflussöffnung 17, durch die ein geringer Teil des Fördermediums aus dem Ringraum 12 in den vom Spaltrohr umgebenden Rotorraum fließt.
Auf der Laufradrückseite sind Förderelemente in Form von Schaufeln 6 angeformt, die die Flüssigkeit im Ringraum 12 umwälzen.
Die Flüssigkeit innerhalb des Ringraums 12 wird dadurch gedrosselt, dass in der Rückwand des Laufrades 1 mindestens eine gedrosselte Öffnung 15 angeordnet ist, durch die im Ringraum 12 befindliche Flüssigkeit mit dort angesammelten Partikeln zur Saugseite der Pumpe strömt.
In der Hohlwelle 2 befindet sich nahe des Laufrades 1 in Höhe des Ringelements 11 mindestens eine insbesondere radiale Öffnung 19, Bohrung oder Nut, durch die Flüssigkeit von dem vom Ringelement 11 umgebenden inneren Ringraum 20 in den Wellenhohlraum 18 strömt. Hierdurch werden in der Förderflüssigkeit befindliche Partikel, die noch bis zur Welle vorgedrungen sind, zur Saugseite abgeführt. Dies kann auch durch radiale Kanäle oder Nuten in der Welle und/oder im Laufrad erfolgen.
Im Zwischenraum zwischen der Pumpenwand und der Laufradrückseite sammeln sich leichte Partikel and, die in den Rotorraum und in die Lager der Welle gelangen können und den Verschleiß beschleunigen. Um diese Partikel so früh wie möglich heraus zu befördern, sind in der Rückseite der Tragscheibe des Laufrades von einer vorzugsweisen nicht magnetischen Materialschicht insbesondere Kunststoffschicht bedeckte Permanentmagnete befestigt, die auf die im Zwischenraum befindliche Flüssigkeit einwirken. Dies führt dazu, dass in der Flüssigkeit befindliche Partikel aus magnetisierbarem Metall von dem Magneten angezogen werden, ohne an den Permanentmagneten haften zu bleiben. Vielmehr bewirkt die auf die Partikel wirkende Magnetkraft, dass die durch die Radseitenraumströmung zum Zentrum (Welle) strebenden Partikel durch diese Magnete an der Laufradrückseite zur Laufradrückwand abgelenkt werden und durch die hier wirkende Zentrifugalkraft in die Pumpenkammer zurückgedrängt werden, ohne den Motoren-Rotorraum innerhalb des Spalttopfes bzw. Spaltrohres zu erreichen und ohne in die Lager zu gelangen. Die Magnete können hierbei unterschiedlich ausgeführt sein, z.B. als Ring,
Einzelmagnete oder Segmente.

Claims

Ansprüche
1. Nassläufer-Motorpumpe mit einem Spaltrohr (5), das den Motorstator (4) von dem der im Spaltrohr auf einer Motorwelle (2) gelagerten Rotor trennt, wobei die Motorwelle in die Pumpenkammer (10) hineinragt und dort das Pumpen- Laufrad (1 ) trägt, und wobei auf der Laufrad rückseite ein koaxialer zur
Pumpenkammer (10) offener Ringraum (12) besteht, von dem durch mindestens einen in der Trennwand befindlichen Strömungsdurchlass (9) die Förderflüssigkeit in den Rotorraum fließt, um nach Durchströmen des
Rotorraumes in die Pumpenkammer (10) zurückzuströmen, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufradrückwand im Bereich des
Ringraums (12) eine gedrosselte Durchflussöffnung (15) aufweist, die den Ringraum ( 2) mit dem Laufradinneren insbesondere mit der
Pumpensaugseite verbindet.
2. Motorpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufrad rückseite Förderelemente (6) insbesondere in Form von Schaufeln trägt, die die Flüssigkeit im Ringraum (12) umwälzen.
3. Motorpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Laufradrückseite ein koaxiales Ringelement (11 ) vorsteht, das die Motorwelle (2) umgibt und den Ringraum (12) zur Motorwelle hin abgrenzt.
4. Motorpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Ringelement (11 ) des Laufrades (1 ) mit seiner freien ringförmigen Stirnseite (14) an dem Spaltrohr (5) insbesondere am Spaltrohrflansch (8) in der Weise angrenzt, dass zwischen der Stirnseite (14) und dem Spaltrohr (5) insbesondere dem Spaltrohrflansch (8) ein
Ringspalt besteht, durch den Förderflüssigkeit in den vom Spaltrohr (5) umgebenden Rotorraum gelangt.
5. Motorpumpe nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Wand des koaxialen Ringelements (11) im Querschnitt
viertelkreisförmig nach außen gebogen ist, so dass das Ringelement (11) an seiner ringförmigen freien, an das Spaltrohr (5) angrenzenden Stirnseite einen größeren Durchmesser aufweist als im übrigen Bereich.
6. Motorpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Motorwelle (2) eine Hohlwelle ist, durch die im Rotorraum befindliche Flüssigkeit in die Pumpenkammer strömt.
7. Motorpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass in der Motor-Hohlwelle (2) in Höhe des Ringelements (11 ) mindestens eine insbesondere radiale Öffnung (19), Bohrung oder Nut ist, durch die Flüssigkeit von dem vom Ringelement (11) umgebenden inneren Ringraum (20) in den Wellenhohlraum (18) strömt.
8. Motorpumpe nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass das Laufrad (1 ) eine rückseitige Tragscheibe aufweist, auf der die Laufradschaufeln angeordnet sind, wobei auf der
Rückseite der Tragscheibe Permanentmagnete befestigt sind, zum Einfangen von in der Förderflüssigkeit enthaltenen Partikeln, wobei die Tragscheibe aus Kunststoff besteht, dass die Magnete innerhalb des Kunststoffs der
Tragscheibe angeordnet sind und dass die Magnetseite, die dem auf der Tragscheibenrückseite befindlichen Förderstrom zugewandt ist, von einer Materialschicht überdeckt ist.
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