EP3575606A1

EP3575606A1 - Kreiselpumpe

Info

Publication number: EP3575606A1
Application number: EP19176085.9A
Authority: EP
Inventors: Werner Platt
Original assignee: Hwc & Co KG GmbH
Current assignee: Hwc & Co KG GmbH
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2019-05-23
Publication date: 2019-12-04
Also published as: DE102018112896A1

Abstract

Bei einer Kreiselpumpe (100), mit einer Tragstruktur (1), die eine Wand (12) aufweist, mit einem sich von der Wand (12) über eine Länge (l1) forterstreckende, ein von der Wand (12) fortweisendes, distales Ende (10) und eine Außenfläche (16) aufweisenden Pumpenlagerträger (11), mit einer axial aus dem distalen Ende (10) des Pumpenlagerträgers (11) herausstehenden Antriebswelle (8), und mit einer mit der Antriebswelle (8) verbundenen Pumpenantriebsscheibe (18), ist eine koaxial zur Antriebswelle (8) angeordnete Hohlwelle (17) vorgesehen, die sich vom distalen Ende (10) über zumindest einen Teil des Pumpenlagerträgers (11) erstreckt und mit der Antriebswelle (8) in dem aus dem distalen Ende (10) herausstehenden Bereich verbunden ist, und die Pumpenantriebsscheibe (18) ist mit der Hohlwelle (17) verbunden.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, mit einer eine Wand aufweisenden Tragstruktur, mit einem sich von der Wand über eine Länge forterstreckenden, ein distales, von der Wand fortweisendes Ende und eine Außenfläche aufweisenden Pumpenlagerträger, mit einer axial aus dem distalen Ende des Pumpenlagerträgers herausstehenden Antriebswelle und mit einer mit der Antriebswelle drehfest verbundenen Pumpenantriebsscheibe.
Eine derartige Kreiselpumpe ist von der WERNERT-Pumpen GmbH unter der Bezeichnung NE 100-65-250 bekannt. Bei dieser Pumpe handelt es sich um eine so genannte Chemie-Normpumpe, die als Zentrifugalpumpe ausgebildet ist. Bei dieser wird das Pumpmedium durch ein mit der Antriebswelle verbundenes Laufrad durch einen Einlass axial angesaugt und durch Zentrifugalkräfte aus einem radialen Auslass herausgefördert. Zum Antrieb dieser Zentrifugalpumpe dient ein Antriebsmotor, der eine Motorwelle umfasst, die eine Motorantriebsscheibe aufweist. Die Motorwelle ist parallel zur Antriebswelle ausgerichtet und erstreckt sich von dem distalen Ende des Pumpenlagerträgers fort. Sie ist bezogen auf eine Standfläche der Pumpe höher als die Antriebswelle angeordnet. Zur Übertragung der Motorwellenrotation auf die Antriebswelle dient ein Zugmittel, beispielsweise ein Zahnriemen, ein Keilriemen oder eine Kette, das sich mit der Motorantriebsscheibe und der Pumpenantriebsscheibe in Wirkverbindung befindet. Das Zugmittel kann - gegebenenfalls nach Reduzierung der Zugspannung, unter der es während des Betriebs steht - leicht gewechselt werden.
Durch die von dem distalen Ende des Pumpenlagerträgers fortweisende Ausrichtung der Motorwelle und der Anordnung des Antriebsmotors - vom Einlass des Pumpengehäuses betrachtet - hinter der Zentrifugalpumpe, weist dieses die Zentrifugalpumpe und den Antriebsmotor aufweisende Pumpenaggregat eine Baulänge auf, die etwa der Summe der Baulängen der Zentrifugalpumpe und des Antriebsmotors entspricht.
In der Praxis besteht oft aufgrund des für die Platzierung eines Pumpenaggregats zur Verfügung stehenden Raums der Wunsch nach einer Reduzierung der Länge des Pumpenaggregats. Aufgrund des radialen Auslasses kommt eine umgekehrte Montage des Antriebsmotors, bei welcher sich dieser oberhalb der Pumpe befindet, regelmäßig nicht in Betracht, da er mit Teilen des Pumpengehäuses oder mit an den Auslass angeschlossenen Komponenten kollidieren würde.
Aus der EP 718 530 A1 ist eine Kreiselpumpe der eingangsgenannten Art bekannt, die als Axialpumpe ausgebildet ist. Bei dieser wird die Flüssigkeit mit Hilfe eines mit der Antriebswelle verbundenen Pumpenpropellers axial angesaugt und im Pumpengehäuse in eine axiale Strömung versetzt. Das Pumpengehäuse ist etwa rohrbogenförmig ausgebildet derart, dass die Flüssigkeit etwa quer zur Ansaugrichtung austritt. Aufgrund der Form des Gehäuses werden diese Axialpumpen auch "Rohrbogenpumpen" genannt.
Zum Antrieb der aus der EP 718 530 A1 bekannten Axialpumpe dient wiederum ein Antriebsmotor, der derart angeordnet ist, dass seine Motorwelle parallel zur Antriebswelle verläuft. Er umfasst eine Motorantriebsscheibe und steht mittels eines Zugmittels mit der Pumpenantriebsscheibe in Wirkverbindung. Jedoch ist dieser Antriebsmotor - von der Einlassseite des Pumpengehäuses betrachtet - nicht hinter dem Pumpengehäuse angeordnet, sondern seitlich daneben bzw. darunter, so dass dieses Pumpenaggregat in axialer Richtung eine kürzere Baulänge aufweist, die jedoch zu einer deutlichen Vergrößerung der Baubreite bzw. zur Notwendigkeit, eine Ausschachtung im Fundament vorsehen zu müssen, führt. Zwar kann das Zugmittel wiederum leicht gewechselt werden. Allerdings ist die Vergrößerung der Baubreite aufgrund des begrenzten Raums, der regelmäßig für den Einbau eines Pumpenaggregats zur Verfügung steht, unerwünscht.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kreiselpumpe zu schaffen, die einen Einsatz in einem Pumpenaggregat ermöglicht, welches einen geringeren Platzbedarf aufweist und gleichwohl ein Wechsel des Zugmittels zumindest nicht erheblich erschwert ist.
Diese Aufgabe wird durch die in Anspruch 1 wiedergegebene Kreiselpumpe und durch das in Anspruch 13 wiedergegebene Kreiselpumpenaggregat gelöst.
Bei der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe ist eine koaxial zur Antriebswelle angeordnete Hohlwelle vorgesehen, die sich vom distalen Ende des Pumpenlagerträgers über zumindest einen Teil des Pumpenlagerträgers erstreckt und mit der Antriebswelle in dem aus dem distalen Ende herausstehenden Bereich drehfest verbunden ist. Die Pumpenantriebsscheibe ist mit der Hohlwelle drehfest verbunden. Aufgrund dieser Ausbildung können die Pumpenantriebsscheibe und somit auch der Antriebsmotor mit einem geringeren Abstand zum Pumpengehäuse angeordnet werden. Insbesondere ist eine Anordnung des Antriebsmotors oberhalb des Pumpenlagerträgers derart möglich, dass der Antriebsmotor den Pumpenlagerträger zumindest teilweise überdeckt. Die Baulänge eines derart mit einer erfindungsgemäßen Kreiselpumpe gebildeten Pumpenaggregats ist somit etwa um die Länge der Überdeckung von Antriebsmotor und Pumpenlagerträger reduziert, ohne dass der Wechsel des Zugmittels erschwert wäre. Es kann weiterhin - gegebenenfalls nach Reduzierung seiner Spannung - zunächst von der Motorantriebsscheibe abgenommen und dann durch Verlagerung entlang des Pumpenlagergehäuses entfernt werden. Eine Montage des Zugmittels kann entsprechend umgekehrt erfolgen.
Wesentlich ist auch, dass eine Reduzierung des Bauraums ermöglicht ist, ohne dass die Länge des Pumpenlagerträgers verringert werden müsste. Es kann sogar die Möglichkeit bestehen, die Länge des Pumpenlagerträgers zu vergrößern, ohne dass hierdurch die Baulänge eines die erfindungsgemäße Kreiselpumpe umfassenden Pumpenaggregats erhöht wird. Dies gilt, sofern das distale Ende eines Pumpenlagerträgers die der Motorantriebsscheibe gegenüberliegende Stirnseite des Antriebsmotors nicht überragt.
Aufgrund eines verlängerten Pumpenlagerträgers kann auch der Abstand der Radiallager für die Antriebswelle vergrößert werden. Eine solche Vergrößerung ist bei Kreiselpumpen regelmäßig wünschenswert, da der Bereich der Antriebswelle, der aus dem Pumpenlagerträger in das Pumpengehäuse hineinragt, auch als "Wellenauskragung" bezeichnet, regelmäßig nicht gelagert ist und sich aufgrund der Vergrößerung des Lagerabstandes die radial auf die Lager wirkenden Kräfte reduzieren lassen.
Grundsätzlich ist es möglich, die Antriebswelle - wie bei zum Stand der Technik gehörenden Kreiselpumpen - lediglich mit Hilfe von zwei innerhalb des Pumpenlagerträgers angeordneten, in axialer Richtung voneinander beabstandeten Drehlagern, beispielsweise Rollenlagern vorzunehmen. Diese Ausbildung erfordert eine besonders stabile Ausbildung der Hohlwelle und insbesondere deren Verbindung an dem aus dem distalen Ende des Pumpenlagerträgers herausstehenden Bereich der Antriebswelle, um über die Pumpenantriebsscheibe eingeleitete Kräfte und Momente übertragen zu können.
Ein erstes bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung sieht daher vor, zur Lagerung der Antriebswelle und der Hohlwelle zumindest ein inneres, die Antriebswelle aufnehmendes Innenradiallager und axial von dem Innenradiallager beabstandet zumindest ein erstes äußeres, die Hohlwelle auf der Außenfläche des Pumpenlagerträgers abstützendes Außenradiallager vorzusehen. Dabei ist das Innenradiallager vorzugsweise möglichst weit entfernt vom distalen Ende des Pumpenlagerträgers, das Außenradiallager vorzugsweise möglichst dicht benachbart zum distalen Ende des Pumpenlagerträgers angeordnet, um so einen möglichst großen Lagerabstand in axialer Richtung zu erzielen.
Das Vorsehen eines die Hohlwelle auf der Außenfläche des Pumpenlagerträgers abstützenden Außenradiallagers bewirkt darüber hinaus gegenüber der Lageranordnung nach dem Stand der Technik die weiteren Vorteile:

1. Das Außenradiallager ist radial größer als ein an entsprechender axialer Position angeordnetes Innenradiallager, so dass es bereits aus diesem Grund zur Aufnahme höherer Kräfte geeignet ist.
2. Die Kühlung des Außenradiallagers erfolgt unter anderem durch die rotierende (regelmäßig aus einem metallischen, gut Wärme leitenden Werkstoff gefertigten) Hohlwelle, die über bewegte Konvektion Wärme an die Außenluft abgeben kann. Im Gegensatz hierzu kann bei der zum Stand der Technik gehörenden Lageranordnung Wärme der Lager nur über eine unbewegte Konvektion an den Pumpenlagerträger, der zumeist aus einem dickwandigen Gusskörper gefertigt ist, abgegeben werden.

Bei einer besonders bevorzugten, zweiten Ausführungsform ist zur Erhöhung der Belastbarkeit der Lageranordnung ein zweites Außenradiallager vorgesehen, das die Hohlwelle auf der Außenfläche des Pumpenlagerträgers axial von dem ersten beabstandet abstützt.
Besonders bevorzugt ist es, wenn das erste Außenradiallager nahe des distalen Endes und das zweite Außenradiallager nahe der Antriebsscheibe vorgesehen sind. Auf diese Weise wird das Einbringen eines hohen Biegemoments in die Hohlwelle und in die Antriebswelle aufgrund von Antriebskräften wirksam reduziert. Auch kann die Hohlwelle im Vergleich zu der zuvor beschriebenen Ausführungsform mit lediglich einem einzigen Außenradiallager dünnwandiger ausgebildet werden, wodurch sich die aufgrund der Hohlwelle bewirkte Wärmeabfuhr von den Außenradiallagern verbessern und Materialkosten reduzieren lassen.
Grundsätzlich können die Antriebswelle, die Hohlwelle und die Pumpenantriebsscheibe einstückig ausgebildet sein. Um jedoch sowohl die Herstellbarkeit, als auch die Montierbarkeit dieser Bauteile zu erleichtern, ist es bevorzugt, mehrere Bauteile vorzusehen, die zu einer die Antriebswelle, die Hohlwelle und die Pumpenantriebsscheibe umfassenden Baugruppe zusammenfügbar sind.
Insbesondere ist es bevorzugt, zumindest die Pumpenantriebsscheibe als separates, an der Hohlwelle befestigbares und besonders bevorzugt auswechselbares Bauteil auszubilden. Nicht nur ein Austausch der Pumpenantriebscheibe bei Erreichen einer Verschleißgrenze ist dann möglich, sondern bedarfsweise kann durch Auswechseln der Pumpenantriebsscheibe gegenüber einer mit einem anderen Durchmesser die Drehzahl der Antriebswelle im Betrieb ohne Veränderung der Drehzahl eines Antriebsmotors verändert werden, was zur Anpassung der Kreiselpumpe an verschiedene Betriebsbedingungen wünschenswert sein kann.
Auch ist es bevorzugt, die Gesamtheit aus Antriebswelle und Hohlwelle aus zwei separaten und zusammenfügbaren Bauteilen vorzusehen, um die Herstellbarkeit und Montierbarkeit zu erleichtern. Bei einer ersten, bevorzugten Ausführungsform ist mit der Antriebswelle fest verbunden ein Bereich der Hohlwelle, der das erste Außenradiallager umschließt, so dass sowohl dieser Bereich der Hohlwelle, als auch die Antriebswelle auch im nicht mit dem weiteren Teil der Hohlwelle verbundenen Zustand gelagert und zentriert sind.
Bei einer zweiten bevorzugten Ausführungsform umfasst das eine Bauteil die Antriebswelle und das zweite Bauteil die Hohlwelle mit einem über das distale Ende des Pumpenlagerträgers reichenden und die Verbindung mit der Antriebswelle bewirkenden Bereich. Bei dieser Ausführungsform ist zwar die Montierbarkeit erleichtert. Es existiert jedoch eine Fügestelle zwischen den Lagerstellen, die eventuell zu einer schlechten Fluchtung der Lager führen kann.
Bei einer erfindungsgemäßen Kreiselpumpe umfasst - vorzugsweise - die Antriebswelle einen ersten Längenbereich a, der durch den Mittenabstand der den maximalen axialen Abstand zueinander aufweisender Innen- und Außenradiallager bestimmt ist, und einen zweiten Längenbereich b, der durch eine lagerfreie Länge, über die die Antriebswelle in das Pumpengehäuse hineinragt, bestimmt ist.
Handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe um eine Axialpumpe oder um eine Zentrifugalpumpe, deren Antriebswelle etwa vertikal verläuft (Vertikalpumpe) so hat sich überraschenderweise gezeigt, dass diese Kreiselpumpe eine besonders hohe Standfestigkeit relativ zu den Herstellungskosten aufweist, wenn für die Abhängigkeiten der ersten und zweiten Längenbereiche a, b gilt: $0, 6 < b / (a + b) < 0, 8$
Handelt es sich bei der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe um eine Zentrifugalpumpe, so hat sich überraschenderweise gezeigt, dass dann für die ersten und zweiten Längenbereiche a, b gilt: $0, 45 < b / (a + b) < 0, 65$
Die Erfindung umfasst auch ein Kreiselpumpenaggregat mit einer erfindungsgemäßen Kreiselpumpe, welches einen Antriebsmotor, der eine eine Motorantriebsscheibe aufweisende Motorwelle umfasst und der derart angeordnet ist, dass die Motorwelle parallel zur Antriebswelle verläuft. Ferner umfasst dieses Kreiselpumpenaggregat ein Zugmittel, das sich mit der Motorantriebsscheibe und der Pumpenantriebsscheibe in Wirkverbindung befindet.
Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform dieses Kreiselpumpenaggregats ist ein formstabiles Zwischengehäuse auf der Seite der Tragstruktur, von der aus sich der Pumpenlagerträger erstreckt, vorgesehen. Unter "formstabil" ist zu verstehen, dass das Zwischengehäuse sämtliche durch das Gewicht des Antriebsmotors und durch die aufgrund der Übertragung des Antriebsmoments von der Motorantriebswelle auf die Pumpenantriebswelle auf das Zwischengehäuse wirkenden Kräfte zumindest im wesentlichen verwindungsfrei aufnehmen kann. Aufgrund dieser Maßnahme kann der Antriebsmotor ausschließlich an dem Zwischengehäuse befestigt sein, wodurch dieses Pumpenaggregat besonders kompakt ist und keine weiteren, dessen Herstellungsaufwand erhöhenden Bauteile zur Halterung des Antriebsmotors erfordert.
Wenn - wie besonders bevorzugt - das Zwischengehäuse derart ausgebildet ist, dass es die Motorantriebsscheibe, die Pumpenantriebsscheibe und das Zugmittel zumindest teilweise umgibt, dient es zugleich zumindest teilweise als Berührungsschutz und als Schutz gegen das Eindringen von Verunreinigungen, so dass sich der mit solchen - im Betrieb des Pumpenaggregats erforderlichen - Schutzeinrichtungen verbundene Aufwand reduzieren lässt.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung - teilweise rein schematisch - dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1: ein Kreiselpumpenaggregat mit einem ersten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kreiselpumpe, die als Axialpumpe ausgebildet ist, teilweise im Längsschnitt;
Fig. 2: ein Kreiselpumpenaggregat mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kreiselpumpe, die als Zentrifugalpumpe ausgebildet ist, teilweise im Längsschnitt;
Fig. 3: ein Kreiselpumpenaggregat mit einem dritten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kreiselpumpe, die als vertikale Zentrifugalpumpe ausgebildet ist, in einer Aufsicht;
Fig. 4: dasselbe Ausführungsbeispiel im Schnitt gemäß Schnittlinie A-A in Fig. 3;
Fig. 5: die Antriebswelle des ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe in einer Einzeldarstellung;
Fig. 6: die Antriebswelle des zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe in einer Einzeldarstellung;
Fig. 7: - rein schematisch - eine bevorzugte Variante einer Ausgestaltung der Lagerung einer die Antriebswelle, eine Hohlwelle und eine Pumpenantriebsscheibe umfassenden Baugruppe sowie deren Kopplung mit einem Antriebsmotor einer erfindungsgemäßen Kreiselpumpe;
Fig. 8: eine weitere bevorzugte Variante dieser Baugruppe in einer Fig. 7 entsprechenden Darstellung;
Fig. 9: eine weitere bevorzugte Variante dieser Baugruppe in einer Fig. 8 entsprechenden Darstellung sowie
Fig. 10: eine weitere bevorzugte Variante dieser Baugruppe in einer Fig. 8 entsprechenden Darstellung.

Das erste, in Fig. 1 als Ganzes mit 100 bezeichnete Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Kreiselpumpe ist als Axialpumpe ausgebildet. Diese Axialpumpe umfasst eine Tragstruktur 1, welche an ein Pumpengehäuse 1A und ein daran angeflanschtes Rohrbogengehäuse 1B mit etwa der Form eines 90°-Rohrbogens angeordnet sind. Eine derartige Kreiselpumpe wird daher auch "Rohrbogenpumpe" genannt. Das Rohrbogengehäuse 1B weist einen Einlassflansch 2, der einen Einlass 3 umgibt, sowie einen Auslassflansch 4, der einen Auslass 5 umgibt, auf. Das Rohrbogengehäuse 1B ist derart angeordnet, dass der Einlassflansch 2 etwa in einer vertikalen Ebene, der Auslassflansch 4 etwa in einer horizontalen Ebene liegt.
An den Einlassflansch 2 ist das Pumpengehäuse 1A in Form eines Pumpenpropellergehäuses 6 angeflanscht, in welchem ein Pumpenpropeller 7 untergebracht ist. Er ist drehfest an einer Antriebswelle 8 angebracht, die sich etwa horizontal von dem Pumpenpropeller 7 durch einen Antriebswellentunnel 9 des Rohrbogengehäuses 1B und weiter bis zu einem dem Pumpengehäuse 1A entfernten, distalen Ende 10 eines Pumpenlagerträgers 11 erstreckt, der eine Länge l1 aufweist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Pumpenlagerträger 11 an einer zur Antriebswelle 8 senkrechten Wand 12 der Tragstruktur 1 montiert, an welcher auch der Auslassflansch 4 des Rohrbogengehäuses 1B befestigt ist.
Zwischen dem Antriebswellentunnel 9 und dem Pumpenlagerträger 11 ist eine Dichtungsanordnung 13 vorgesehen, die ein Austreten von zu pumpendem Medium aus dem Antriebswellentunnel 9 verhindert.
Die mit dem zu pumpenden Medium in Berührung gelangenden Teile des Pumpengehäuses 1A des Rohrbogengehäuses 1B und des Antriebswellentunnels 9 sind mit einer Schicht 14 überzogen, die widerstandsfähig gegen aggressive Medien ist, so dass diese Kreiselpumpe 100 beispielsweise auch in chemischen Anlagen eingesetzt werden kann.
Die Antriebswelle 8 steht aus dem distalen Ende 10 des Pumpenlagerträgers 11 heraus und ist hier mit einer radialen Erweiterung 15 versehen, deren Außenumfang größer als der Außendurchmesser des Pumpenlagerträgers 11 ist und die somit über die Außenfläche 16 desselben übersteht. Die Außenfläche 16 ist von einer separat ausgebildeten Hülse 11A des Pumpenlagerträgers 11 gebildet.
Mit der radialen Erweiterung 15 ist eine Hohlwelle 17 drehfest verbunden, die sich längs des Pumpenlagerträgers 11 koaxial zur Antriebswelle 8 erstreckt.
Mit Hilfe der Hohlwelle 17 kann somit die Antriebswelle 8 in Rotation versetzt werden. Hierzu ist im Bereich des der Wand 12 zugewandten Endes auf der Hohlwelle 17 eine Pumpenantriebsscheibe 18 befestigt, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel als Riemenscheibe, konkret als Mehrfachkeilriemenscheibe ausgebildet ist. Bei dem die Kreiselpumpe 100 umfassenden Kreiselpumpenaggregat 400 wirkt die Mehrfachkeilriemenscheibe mit einem Zugmittel 19 zusammen, welches dementsprechend bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel mehrere, nebeneinander angeordnete Keilriemen umfasst. Das Zugmittel 19 umläuft eine bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel wiederum als Mehrfachkeilriemenscheibe ausgebildete Motorantriebsscheibe 20, die an einer Motorantriebswelle 21 eines Antriebsmotors 22, hier eines Elektromotors, angebracht ist. Es versteht sich, dass als Zugmittel und Antriebsscheiben sämtliche konstruktive Varianten, die eine Drehkopplung der Antriebsscheiben ermöglichen, Verwendung finden können. Beispielhaft seien Ketten sowie Zahn- oder Rippenriemen und hieran angepasste Antriebsscheiben genannt.
Die Antriebswelle 8 ist bei der Kreiselpumpe 100 ausschließlich mittels des Pumpenlagerträgers 11 in einem ersten Längenbereich a gelagert. Hierzu sind ein inneres, die Antriebswelle aufnehmendes Innenradiallager 23, welches in der Nähe des der Wand 12 zugewandten Endes des Pumpenlagerträgers 11 angeordnet ist, ein erstes äußeres, von dem Innenradiallager 23 beabstandetes, die Hohlwelle 17 auf der Außenfläche 16 des Pumpenlagerträgers im Bereich dessen distalen Endes abstützendes Außenradiallager 24 sowie ein zweites äußeres, die Hohlwelle 17 auf der Außenfläche 16 des Pumpenlagerträgers 11 im Bereich der Pumpenantriebsscheibe 18 abstützendes Außenradiallager 25 vorgesehen. Das Innenradiallager 23 ist als Zylinderrollenlager, das erste Außenradiallager 24 als Einfachkugellager und das zweite Außenradiallager als Doppelkugellager ausgebildet.
Zwischen dem Innenradiallager 23 und dem Pumpenpropeller 7 ist keine weitere Lagerung der Pumpenwelle 8 vorgesehen. Diese Länge wird dementsprechend auch mit lagerfreier Längenbereich b oder auch Wellenauskragung bezeichnet.
Bei dem ersten Ausführungsbeispiel 100 beträgt die Kennziffer b / (a+b) der beiden Längenbereiche 0,7 (siehe Fig. 5).
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel des Kreiselpumpenaggregats 400 ist die Wand 12 Teil eines formstabilen Zwischengehäuses 26. Dieses umfasst eine weitere, zur Wand 12 parallele Wand 27, die einen Motoraufnahme-Flansch 27A umfasst, an dem der Antriebsmotor 22 angeflanscht ist. Die Wände 12 und 27 sind über in der Zeichnung nicht dargestellte, quer verlaufende Verbindungswände miteinander verbunden, so dass das Zwischengehäuse eine kastenartige Gestalt aufweist. Aufgrund der formstabilen Ausbildung des Zwischengehäuses 26 werden weitere Bauteile zur Befestigung des Antriebsmotors 22 nicht benötigt. Die Pumpenantriebsscheibe 18, die Motorantriebsscheibe 20 und das Zugmittel 19 befinden sich im Wesentlichen innerhalb des Zwischengehäuses 26, so dass bereits durch dieses ein wesentlicher Teil des erforderlichen Personenschutzes bereitgestellt ist.
In der Praxis wird ein in Fig. 1 nicht dargestellter Berührschutz vorgesehen sein, welcher verhindert, dass Personen während des Betriebes mit rotierenden Bauteilen in Kontakt gelangen können.
Das in Fig. 1 dargestellte Kreiselpumpenaggregat 400 zeichnet sich aufgrund der besonderen Ausgestaltung der Kreiselpumpe 100 durch eine besonders kompakte, insbesondere kurze Bauform bei Wahrung eines großen axialen Abstandes des Innenradiallagers 23 und des ersten Außenradiallagers 24 aus. Darüber hinaus ist ersichtlich, dass gleichwohl das Zugmittel - nach der erforderlichen Entspannung - demontiert und dementsprechend auch montiert werden kann, ohne dass es hierzu aufwändiger baulicher Maßnahmen bedarf.
Das zweite Ausführungsbeispiel 200 einer erfindungsgemäßen Kreiselpumpe, welches bei dem in Fig. 2 dargestellten Kreiselpumpenaggregat 400 Verwendung findet, unterscheidet sich lediglich hinsichtlich der Wirkungsweise der Kreiselpumpe von dem ersten Ausführungsbeispiel 100. Diese ist bei dem zweiten Ausführungsbeispiel als Zentrifugalpumpe ausgebildet. Nachfolgend soll zwecks Vermeidung von Wiederholungen daher lediglich auf die Unterschiede des zweiten Ausführungsbeispiels 200 gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel 100 eingegangen werden. Mit dem ersten Ausführungsbeispiel funktionell übereinstimmende Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen wie beim ersten Ausführungsbeispiel versehen.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel 200 der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe ist an der Tragstruktur 1 ein von einem Ringgehäuse 201A umgebenes Pumpengehäuse 201B angeordnet. Das Ringgehäuse ist aus Metall, das Pumpengehäuse aus Kunststoff gefertigt. Das Pumpengehäuse 201B weist einen axial gerichteten Einlass 203 und einen radial nach oben gerichteten Auslass 205 auf. Innerhalb des Pumpengehäuses 201B befindet sich ein mit Hilfe der etwa horizontal ausgerichteten Antriebswelle 8 angetriebenes Laufrad 206, mittels welchem die zu pumpende Flüssigkeit durch den Einlass 203 angesaugt und unter der Wirkung von Zentrifugalkraft aus dem Auslass 205 herausgefördert wird.
Die Kennziffer b / (a+b) der beiden Längenbereiche beträgt bei dem zweiten Ausführungsbeispiel 0,53 (siehe Fig. 6).
Im Übrigen entspricht der prinzipielle Aufbau des zweiten Ausführungsbeispiels 200 der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe prinzipiell demjenigen des Ausführungsbeispiels 100, so dass auf dessen Beschreibung insoweit verwiesen wird.
Das dritte Ausführungsbeispiel 300 einer erfindungsgemäßen Kreiselpumpe, welches bei dem in den Fig. 3 und 4 dargestellten Kreiselpumpenaggregat 400 Verwendung findet, ist wie auch das zweite Ausführungsbeispiel 200 als Zentrifugalpumpe ausgebildet. Nachfolgend soll zwecks Vermeidung von Wiederholungen daher lediglich auf die Unterschiede des dritten Ausführungsbeispiels 300 gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel 200 eingegangen werden. Mit den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen funktionell übereinstimmende Bauteile sind mit denselben Bezugszeichen bei den ersten und zweiten Ausführungsbeispielen versehen.
Bei dem dritten Ausführungsbeispiel 300 der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe sind an der Tragstruktur 1 wiederum ein von einem Ringgehäuse 301A umgebenes Pumpengehäuse 301B, innerhalb dessen sich ein mit Hilfe der Antriebswelle 8 angetriebenes Laufrad 306 befindet, angeordnet. Die Antriebswelle 8 ist im Unterschied zum ersten und zweiten Ausführungsbeispiel nicht etwa horizontal, sondern etwa vertikal ausgerichtet. Dementsprechend werden Pumpen nach der Art des dritten Ausführungsbeispiels 300 auch als Vertikalpumpen bezeichnet.
Das Pumpengehäuse 301B weist einen nach unten gerichteten Einlass 303 auf, über den die zu pumpende Flüssigkeit durch einen dem Einlass in Pumprichtung vorgeschalteten Einlassfilter angesaugt und unter der Wirkung von Zentrifugalkraft aus einem radial zur Seite gerichteten Auslass 305 herausgefördert wird. Dem Auslass 305 in Pumprichtung nachgeschaltet ist ein 90° Bogen 307, an den wiederum ein Steigrohr 308 angeflanscht ist, durch welches die zu pumpende Flüssigkeit nach oben befördert wird. Im Übrigen entspricht der prinzipielle Aufbau des dritten Ausführungsbeispiels 300 der erfindungsgemäßen Kreiselpumpe prinzipiell demjenigen des zweiten Ausführungsbeispiels 200, wobei das dritte Ausführungsbeispiel 300 aufgrund der erfindungsgemäßen Ausbildung durch eine gegenüber dem Stand der Technik reduzierte Bauhöhe auszeichnet.
Die Kennziffer b / (a+b) der beiden Längenbereiche beträgt bei dem dritten Ausführungsbeispiel 0,7.
Bei der in Fig. 7 rein schematisch dargestellten ersten bevorzugten Variante einer Ausgestaltung und Lagerung einer die Antriebswelle 8, die Hohlwelle 17 und die Pumpenantriebsscheibe 18 umfassenden Baugruppe 32 sind die Antriebswelle 8 und die Hohlwelle 17 einstückig ausgebildet. Die Pumpenantriebsscheibe 18 ist auswechselbar an der Hohlwelle angebracht. Zur Lagerung sind lediglich das Innenradiallager 23 und das erste Außenradiallager 24 vorgesehen.
Bei der in Fig. 8 dargestellten, weiteren bevorzugten Variante ist des Weiteren das zweite Außenradiallager 25 vorgesehen, welches die Hohlwelle 17 im Bereich der Pumpenantriebsscheibe 18 zusätzlich auf dem Pumpenlagerträger 11 lagert, so dass die von der Hohlwelle 17 aufzunehmenden Kräfte reduziert sind und diese dünnwandiger ausgebildet werden kann.
Bei der in Fig. 9 dargestellten, weiteren bevorzugten Variante sind das Innenradiallager 23 sowie das erste und das zweite Außenradiallager 24, 25 vorgesehen. Insoweit entspricht diese Variante der in Fig. 8 dargestellten. Allerdings ist die Gesamtheit 33 aus Antriebswelle und Hohlwelle aus zwei separaten und zusammenfügbaren Bauteilen 28, 29 vorgesehen. Das erste Teil 28 ist fest mit der Antriebswelle 8 verbunden und umfasst einen Bereich 30 der Hohlwelle 17, der das erste äußere Außenradiallager umschließt.
Bei der in Fig. 10 dargestellten, weiteren bevorzugten Variante umfasst der eine Teil 28 die Antriebswelle 8 und der zweite Teil 29 die Hohlwelle 17 mit dem Bereich 30, der dann der Verbindung mit der Antriebswelle 8 in dem über das distale Ende des Pumpenlagerträgers 11 herausstehenden Ende dient.
In den Figuren 7 bis 10 ist jeweils ein Berührschutz 31 dargestellt, der Personen davor schützt, mit rotierenden, sich außerhalb des Pumpenlagerträgers 11 befindenden Bauteile in Berührung zu gelangen.
Die in Fig. 7 bis 10 dargestellten Varianten können alternativ bei Ausführungsbeispielen 100, 200 und 300 Verwendung finden.

Bezuaszeichenliste:

100: Ausführungsbeispiel Kreiselpumpe
200: Ausführungsbeispiel Kreiselpumpe
300: Ausführungsbeispiel Kreiselpumpe
400: Kreiselpumpenaggregat
1: Tragstruktur
1A: Pumpengehäuse
1B: Rohrbogengehäuse
2: Einlassflansch
3: Einlass
4: Auslassflansch
5: Auslass
6: Pumpenpropellergehäuse
7: Pumpenpropeller
8: Antriebswelle
9: Antriebswellentunnel
10: distales Ende
11: Pumpenlagerträger
11A: Hülse
12: Wand
13: Dichtungsanordnung
14: Schicht
15: radiale Erweiterung
16: Außenfläche
17: Hohlwelle
18: Pumpenantriebsscheibe
19: Zugmittel
20: Motorantriebsscheibe
21: Motorantriebswelle
22: Antriebsmotor
23: Innenradiallager
24: erstes Außenradiallager
25: zweites Außenradiallager
26: formstabiles Zwischengehäuse
27: Wand
27A: Motoraufnahme-Flansch
28: Bauteil
29: Bauteil
30: Hohlwellen-Bereich
31: Berührschutz
32: Baugruppe
33: Gesamtheit
201A: Ringgehäuse
201B: Pumpengehäuse
203: Einlass
205: Auslass
206: Laufrad
301A: Ringgehäuse
301B: Pumpengehäuse
303: Einlass
304: Ansaugstutzen
305: Auslass
306: Laufrad
307: 90° Bogen
308: Steigrohr
a: erster Längenbereich
b: lagerfreier Längenbereich
l1: Länge des Pumpenlagerträgers
A-A: Schnitt

Claims

Kreiselpumpe (100, 200, 300),
mit einer Tragstruktur (1), die eine Wand (12) aufweist,
mit einem sich von der Wand (12) über eine Länge (l1) forterstreckenden, ein von der Wand (12) fortweisendes, distales Ende (10) und eine Außenfläche (16) aufweisenden Pumpenlagerträger (11),
mit einer axial aus dem distalen Ende (10) des Pumpenlagerträgers (11) herausstehenden Antriebswelle (8),
und mit einer mit der Antriebswelle (8) drehfest verbundenen Pumpenantriebsscheibe (18),
dadurch gekennzeichnet,
dass eine koaxial zur Antriebswelle (8) angeordnete Hohlwelle (17) vorgesehen ist, die sich vom distalen Ende (10) über zumindest einen Teil des Pumpenlagerträgers (11) erstreckt und mit der Antriebswelle (8) in dem aus dem distalen Ende (10) herausstehendem Bereich drehfest verbunden ist,
und dass die Pumpenantriebsscheibe (18) mit der Hohlwelle (17) drehfest verbunden ist.
Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lagerung der Antriebswelle (8) und der Hohlwelle (17) zumindest ein inneres, die Antriebswelle (8) aufnehmendes Innenradiallager (23) und axial von dem Innenradiallager (23) beabstandet zumindest ein erstes äußeres, die Hohlwelle (17) auf der Außenfläche (16) des Pumpenlagerträgers (11) abstützendes Außenradiallager (24) vorgesehen sind, dass vorzugsweise ein zweites äußeres, die Hohlwelle (17) auf der Außenfläche (16) des Pumpenlagerträgers (11) axial von dem ersten beabstandet abstützendes Außenradiallager (25) vorgesehen ist, und dass vorzugsweise das erste Außenradiallager (24) nahe des distalen Endes (10) und das zweite Außenradiallager (25) nahe der Pumpenantriebsscheibe (18) vorgesehen sind.
Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Pumpenantriebsscheibe (18) als separates, an der Hohlwelle (17) befestigbares und bevorzugt auswechselbares Bauteil ausgebildet ist.
Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtheit (33) aus Antriebswelle (8) und Hohlwelle (17) aus zwei separaten und zusammenfügbaren Bauteilen (28, 29) besteht, und dass vorzugsweise die Antriebswelle (8) in einem Bereich (30) mit der Hohlwelle (17) fest verbunden ist, der das erste Außenradiallager (24) umschließt.
Kreiselpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Bauteil (28) die Antriebswelle (8) und das zweite Bauteil (29) die Hohlwelle (17) mit einem über das distale Ende (10) des Pumpenlagerträgers (11) reichenden und die Verbindung mit der Antriebswelle (8) bewirkenden Bereich umfasst.
Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (8) einen ersten Längenbereich (a), der durch den Mittelabstand der den maximalen axialen Abstand zueinander aufweisenden Innen- und Außenradiallager (23, 24) bestimmt ist, und einen zweiten Längenbereich (b), der durch eine lagerfreie Länge (b), über die die Antriebswelle (8) in das Gehäuse (1, 201, 301) hineinragt, bestimmt ist, umfasst.
Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreiselpumpe (100) eine Axialpumpe ist.
Kreiselpumpe nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass für den Zusammenhang zwischen den ersten und den zweiten Längenbereichen a, b gilt: 0,6 < b / (a+b) < 0,8
Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreiselpumpe eine Zentrifugalpumpe (200) ist.
Kreiselpumpe nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass für den Zusammenhang zwischen den ersten und den zweiten Längenbereichen a, b gilt: 0,45 < b / (a+b) < 0,65
Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kreiselpumpe eine Vertikalpumpe (300) ist.
Kreiselpumpe nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass für den Zusammenhang zwischen den ersten und den zweiten Längenbereichen a, b gilt: 0,6 < b / (a+b) < 0,8
Kreiselpumpenaggregat (400),
mit einer Kreiselpumpe (100, 200, 300) nach einem der Ansprüche 1 bis 12, mit einem Antriebsmotor (22), der eine eine Motorantriebsscheibe (20) aufweisende Motorantriebswelle (21) umfasst und derart angeordnet ist, dass die Motorwelle (21) parallel zur Antriebswelle (8) verläuft,
und mit einem Zugmittel (19), das sich mit der Motorantriebsscheibe (20) und der Pumpenantriebsscheibe (18) in Wirkverbindung befindet.
Kreiselpumpenaggregat (400) nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Kreiselpumpenaggregat (400) ein formstabiles Zwischengehäuse (26) auf der Seite der Tragstruktur (1), von der aus sich der Pumpenlagerträger (11) erstreckt, umfasst.
Kreiselpumpenaggregat (400) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Motorantriebsscheibe (20), die Pumpenantriebsscheibe (18) und das Zugmittel (19) zumindest teilweise von dem Zwischengehäuse (26) umgeben sind.