EP3805570A1 - Centrifugal pump for conveying a fluid - Google Patents

Centrifugal pump for conveying a fluid Download PDF

Info

Publication number
EP3805570A1
EP3805570A1 EP20195762.8A EP20195762A EP3805570A1 EP 3805570 A1 EP3805570 A1 EP 3805570A1 EP 20195762 A EP20195762 A EP 20195762A EP 3805570 A1 EP3805570 A1 EP 3805570A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
wear ring
impeller
centrifugal pump
pump according
axial direction
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.)
Withdrawn
Application number
EP20195762.8A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Thomas Welschinger
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.)
Sulzer Management AG
Original Assignee
Sulzer Management AG
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 Sulzer Management AG filed Critical Sulzer Management AG
Publication of EP3805570A1 publication Critical patent/EP3805570A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

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
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/16—Sealings between pressure and suction sides
    • F04D29/165—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for liquid pumps
    • F04D29/167—Sealings between pressure and suction sides especially adapted for liquid pumps of a centrifugal flow wheel
    • 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
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/426—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps especially adapted for liquid pumps

Definitions

  • the invention relates to a centrifugal pump for conveying a fluid according to the preamble of the independent claim.
  • Centrifugal pumps which are designed, for example, as centrifugal pumps with a radial impeller, are used in many different technological areas, for example in the oil and gas processing industry, in the water industry or in the context of industrial energy generation. Many different embodiments are known here, for example single-stage pumps, multi-stage pumps, single-flow pumps or double-flow pumps.
  • the centrifugal pump comprises a suction chamber which is flow-connected to the inlet of the pump, and a pressure chamber which is flow-connected to the outlet of the pump.
  • An impeller which is arranged non-rotatably on a shaft, conveys the fluid, for example water, from the suction chamber into the pressure chamber and thereby increases the pressure of the fluid.
  • each stage has a suction space and a pressure space, the pressure space of one stage representing the suction space of the next stage, so to speak.
  • the impeller is designed, for example, as a closed impeller.
  • the impeller comprises a hub disk on which a plurality of blades are arranged, and a cover disk which completely or at least partially covers the blades on their side facing away from the hub disk.
  • a cover disk which completely or at least partially covers the blades on their side facing away from the hub disk.
  • the shaft on which the impeller is arranged is set in rotation by a drive, for example an electric motor, and rotates around the axis of the shaft, which defines an axial direction.
  • a drive for example an electric motor
  • the impeller is arranged in a stationary housing part of the pump housing.
  • a non-rotating wear ring, which surrounds the impeller, is usually provided between the impeller, which rotates in the operating state, and the stationary housing part.
  • the wear ring is arranged, for example, in such a way that it surrounds a central area of the cover disk of the impeller. This creates a radial sealing gap which separates the pressure chamber from the suction chamber.
  • the area between the front side of the impeller, for example the cover plate, and the stationary housing part is also referred to as the side space of the pump.
  • part of the pumped fluid flows from the pressure chamber through the side chamber and the radial sealing gap back into the suction chamber of the pump.
  • the wear ring is designed with a predetermined clearance with respect to the rotating impeller, so that the annular radial sealing gap is formed between a radially inner, cylinder jacket-shaped boundary surface of the wear ring and the rotating impeller, through which a leakage flow from the pressure chamber to the suction chamber is made possible.
  • This arrangement is often referred to as a labyrinth.
  • the leakage flow is advantageous on the one hand because it contributes to the hydrodynamic stabilization of the rotor (shaft with impeller), on the other hand it also means a certain loss in terms of the efficiency of the pump.
  • the dimensioning of this radial sealing gap therefore plays an important role. The aim is to avoid direct physical contact between the stationary wear ring and the rotating shaft during operation of the pump.
  • the radial sealing gap must not be made too narrow, because radial movements of the impeller can occur during operation of the pump, for example due to the bending of the Wave.
  • the width of the radial sealing gap by which its extent in the radial direction is meant, can also change in the course of operation, for example due to erosion on the wear ring.
  • the dimensions of the radial sealing gap therefore always represent a compromise between the efficiency of the pump and the operational reliability of the pump.
  • a centrifugal pump for conveying a fluid with a suction chamber, a pressure chamber and an impeller arranged rotatably about an axial direction, with which the fluid can be pumped from the suction chamber into the pressure chamber, and with a wear ring that cannot rotate on a stationary housing part is arranged, wherein the wear ring delimits a radial sealing gap together with the impeller, wherein the wear ring is arranged displaceably in the axial direction, wherein a preload element is provided which exerts a force on the wear ring which is directed in the axial direction towards the impeller is, and wherein the wear ring is designed and arranged such that, in the operating state, a hydraulic force also acts on the wear ring, which is directed in the axial direction towards the impeller.
  • the wear ring is thus mounted in a floating manner with respect to the axial direction and is pressed onto the impeller in the axial direction by the prestressing element.
  • the fluid to be conveyed penetrates from the pressure chamber through the radial sealing gap and thereby lifts the wear ring off the impeller in the axial direction against the force of the pretensioning element.
  • the wear ring is designed and arranged in such a way that the fluid also exerts a hydraulic force on the wear ring, this hydraulic force being directed in the axial direction towards the impeller. This additional hydraulic force thus acts on the wear ring in the same direction as the force exerted on the wear ring by the pretensioning element.
  • the axial sealing gap is formed between the impeller and the wear ring, which forms a lubricating film between the wear ring and the impeller. Further opening of the axial sealing gap is prevented by the joint action of the hydraulic force, which tries to press the wear ring onto the impeller, and the force exerted on the wear ring by the pretensioning element.
  • the function of the radial sealing gap between the impeller and the wear ring which is known from the prior art, is mainly performed by the axial sealing gap in the configuration according to the invention.
  • the radial sealing gap can therefore be made even larger than in the prior art, that is to say with a larger width. This has the great advantage that, in the operating state, physical contact between the impeller and the wear ring in the area of the radial sealing gap can be prevented more reliably.
  • the wear ring and the pretensioning element are preferably designed such that, in the operating state, there is an axial sealing gap between the impeller and the wear ring which is smaller than the radial sealing gap.
  • the prestressing element is preferably designed as a spring element, for example in the form of compression springs, cup springs or corrugated springs
  • a rotation lock is provided which prevents the wear ring from rotating.
  • the wear ring can be displaced in the axial direction, it cannot rotate about the axial direction.
  • the wear ring has a front end face facing the impeller and a pressure surface facing away from the impeller, the pressure surface and the stationary housing part delimiting a rear space into which the fluid can penetrate from the pressure space.
  • a radial gap is provided between a radially outer surface of the wear ring and the stationary housing part through which the fluid can penetrate from the pressure chamber into the rear chamber.
  • a sealing element is preferably provided between the wear ring and the stationary housing part, which sealing element is designed and arranged in such a way that it seals off the rear space from the suction space.
  • This sealing element which is designed as an O-ring, for example, makes it particularly easy to ensure that the fluid can only get back into the suction chamber via the axial sealing gap.
  • the prestressing element acts on the pressure surface of the wear ring.
  • the wear ring is designed with a Z-shaped profile.
  • the wear ring has a rear end face which is different from the pressure surface, the rear end face being parallel to the pressure surface and being arranged at a distance from the pressure surface with respect to the axial direction.
  • the prestressing element acts on the rear end face.
  • Another preferred measure consists in that the sealing element is arranged between the rear end face and the pressure face with respect to the axial direction.
  • the impeller is particularly preferably designed as a closed impeller, that is to say, the impeller has a cover plate which interacts with the wear ring.
  • a race can be provided on the impeller or on the cover disk, which is connected to the impeller in a rotationally fixed manner and which interacts with the wear ring.
  • the centrifugal pump is designed as a centrifugal pump in which the impeller is designed as a radial impeller.
  • centrifugal pump which is designed as a single-stage, single-flow centrifugal pump. It goes without saying that the invention is not restricted to such centrifugal pumps, but rather relates to centrifugal pumps in general.
  • the centrifugal pump according to the invention can also be designed as a multi-stage pump or as a double-flow pump.
  • Fig. 1 shows, in a sectional view, an exemplary embodiment of a centrifugal pump according to the invention for conveying a fluid, which is designated in its entirety by the reference symbol 1.
  • a centrifugal pump 1 which is designed as a centrifugal pump 1 with a covered impeller 2, the impeller 2 being designed as a radial impeller 2.
  • Covered running wheels 2 are also referred to as closed running wheels 2.
  • the impeller 2 has a hub disk 21 which is non-rotatably connected to a shaft 3, several blades 22, which are arranged on the hub disk 21, and a cover disk 23, which the blades 22 on their side or edge facing away from the hub disk 21 at least partially covered. This creates several channels in the impeller 2 through which the fluid is conveyed.
  • the centrifugal pump 1 also has a suction chamber 4, which is flow-connected to an inlet 41 for the fluid, and a pressure chamber 5, which is connected to the an outlet 51 for the fluid is in flow communication.
  • the impeller 2 is arranged in a housing part 6 and is surrounded by the housing part 6.
  • the shaft 3 is driven to rotate about its longitudinal or central axis, which defines an axial direction A, by a drive (not shown), for example an electric motor.
  • a drive for example an electric motor.
  • the shaft 3 rotates together with the impeller 2 arranged on it in the axial direction A. This rotation sucks the fluid out of the suction chamber 4 and delivers it from the impeller 2 into the pressure chamber 5, from where the fluid goes to the outlet 51 of the pump 1 can stream.
  • the direction of the longitudinal axis of the shaft 3 is always meant.
  • the radial direction then means a direction perpendicular to the axial direction A.
  • part of the delivered fluid flows back from the pressure chamber 5 through a side chamber 7 of the centrifugal pump into the suction chamber 4 of the centrifugal pump 1.
  • the side space 7 is that space which is delimited in the axial direction A on the one hand by the stationary housing part 6 and on the other hand by the cover plate 23 of the impeller 2 a non-rotatably arranged wear ring 8 is provided on the stationary housing part 6, which wear ring cooperates with the impeller 2, more precisely with the cover plate 23 of the impeller 2.
  • Fig. 2 shows in an enlarged detail the impeller 2, the stationary housing part 6 and the wear ring 8 of an embodiment of the centrifugal pump 1 according to the invention.
  • the wear ring 8 has an L-shaped profile, with one leg of the L-shaped profile - here the longer leg -
  • the cover plate 23 surrounds radially on the outside.
  • the other leg of the L-shaped profile forms an axial front end face 81 which faces the impeller 2 and rests on the end face of the cover disk 23.
  • the wear ring 8 is arranged in an annular groove 9 which is provided in the stationary housing part 6 and which surrounds the shaft 3 coaxially.
  • the wear ring 8 is secured against rotation or rotation about the axial direction A in the groove 9 by a rotation lock 10.
  • the rotation lock 10 is designed, for example, as a pin which engages on the one hand in the stationary housing part 6 and on the other hand in a bore in the wear ring 8. With respect to the axial direction A, the wear ring 8 is arranged displaceably.
  • the longer leg of the wear ring 8 is designed in such a way that a radial sealing gap 11 is formed between this leg and the cover plate 23 of the impeller 2. This means that the radially inner surface of the leg of the wear ring 8 and the radially outer surface of the cover disk 23 of the impeller 2 delimit the radial sealing gap 11.
  • Such an arrangement in which a sealing gap is provided between a suction space and a pressure space or more generally between two spaces in which different pressures prevail in the operating state, which is limited on the one hand by a rotating part and on the other hand by a stationary part of the pump, is often also known as a labyrinth.
  • a prestressing element 12 which exerts a force on the wear ring 8 which is directed in the axial direction A towards the impeller 2.
  • the prestressing element 12 is preferably designed as a spring element.
  • the prestressing element 12 can comprise one or more springs, each spring being designed, for example, as a compression spring, a plate spring or a corrugated spring.
  • the wear ring 8 also has an axial pressure surface 82 which faces away from the impeller 2.
  • the pressure surface 82 is arranged in the groove 9 of the stationary housing part 6, so that the pressure surface 82 and the stationary housing part 6 - namely the bottom of the groove 9 - delimit a rear space 14.
  • the prestressing element 12 is arranged in this rear space 14, which is supported on the one hand on the stationary housing part 6 and on the other hand on the pressure surface 82 of the wear ring 8, so that the wear ring 8 is prestressed by the prestressing element 12 against the cover plate 23 of the impeller 2.
  • the wear ring 8 is designed in such a way that a radial gap 15 is provided between a radially outer surface 83 of the wear ring 8 and the stationary housing part 6, through which the fluid can pass from the pressure chamber 5 into the rear chamber 14.
  • the delivered fluid can flow from the pressure chamber 5 through the radial gap 15 into the rear chamber 14 and build up a pressure there.
  • a sealing element 16 is provided between the wear ring 8 and the stationary housing part 6, which sealing element 16 is arranged in such a way that it seals off the rear space 14 from the suction space 4.
  • the pressure drop from the pressure in the rear space 14 to the suction pressure in the suction space 4 takes place via this sealing element 16.
  • the sealing element 16 is preferably designed as an O-ring.
  • the sealing element 16 is arranged on the radially inner wall of the groove 9.
  • this wall of the groove 9 can have an annular recess into which the sealing element 16 is inserted. It is also possible that an annular recess is provided in the wear ring 8, into which the sealing element 16 is inserted. be.
  • the pressurized fluid can penetrate from the pressure chamber 5 through the radial gap 15 into the rear chamber 14, but cannot flow out of the rear chamber 14 into the suction chamber 4 due to the sealing element 16. In the operating state, therefore, a pressure builds up in the rear space 14 which, in addition to the prestressing element 12, exerts a hydraulic force on the wear ring 8, which tries to push it in the axial direction A in the direction of the impeller 2.
  • the pressurized fluid from the pressure chamber 5 passes through the radial sealing gap 11 to the front end face 81 of the wear ring 8.
  • the pressure of the fluid also acts on the wear ring 8 in the operating state, which forces the wear ring 8 in the axial direction A from the impeller 2, more precisely the cover plate 23 tries to push away.
  • three forces act on the wear ring the hydraulic force generated by the pretensioning element 12 and the pressure in the rear chamber 14 act in the direction of the impeller 2 on the wear ring 8, and furthermore, the one under pressure Fluid generates a force which tries to push the wear ring 8 away from the impeller 2.
  • an axial sealing gap 17 opens between the front end face 81 of the wear ring 8 and the impeller 2, more precisely the cover plate 23, which allows a leakage flow from the pressure chamber 5 through the radial sealing gap 11 and the axial sealing gap 17 in the suction chamber 4 allows.
  • the radial sealing gap 11 between the wear ring 8 and the impeller 2 can be made wider than is possible in the prior art.
  • the width of the radial sealing gap 11 means its extension in the radial direction.
  • a wider radial sealing gap 11 has the advantage that physical contact between the impeller 2 and the wear ring 8 can be avoided even when the impeller 1 moves in the radial direction, as can be caused, for example, by bending of the shaft 3.
  • the axial sealing gap 17 between the impeller 2 and the wear ring 8 preferably has a smaller width than the radial sealing gap 11.
  • the centrifugal pump 1 works as follows. When the centrifugal pump 1 is at a standstill, the front end face 81 of the wear ring rests against the cover disk 23 of the impeller 2. When the centrifugal pump is put into operation and the impeller 2 rotates, a fluid film builds up in the axial sealing gap 17, which is delimited by the floating wear ring 8, which keeps the axial sealing gap 17 open. At the same time, the now additionally acting pressure in the rear space 14 ensures that the axial sealing gap 17 does not open too far. A dynamic equilibrium is therefore established, which enables a small leakage flow from the pressure chamber 5 into the suction chamber 4.
  • a race 24 on the impeller 2 is shown in Fig. 3 first variant shown. Apart from the race 24, this first variant is configured the same as that in FIG Fig. 2 illustrated embodiment.
  • the race 24 is in a correspondingly shaped recess arranged in the cover disk 23 of the impeller 2 in such a way that its radially outer boundary surface is opposite the radially inner boundary surface of the wear ring 8.
  • the wear ring 8 and the race 24 are arranged coaxially and together delimit the radial sealing gap 11, which is arranged between the wear ring 8 and the race 24.
  • the race 24 is designed in such a way that it extends inwards at least as far in the radial direction as the axial end face 81 of the wear ring 8.
  • the race 24 extends somewhat further inwards in the radial direction than Axial end face 81 of the wear ring 8.
  • the race 24 extends in the axial direction A in the direction of view of the impeller 2 at least as far as the longer leg of the L-shaped profile of the wear ring 8
  • the race 24 preferably protrudes beyond the longer leg of the wear ring 8, as seen in the direction of the blades 22 of the impeller 2 with respect to the axial direction A.
  • This configuration ensures that the wear ring 8 can only come into contact with the race 24 of the impeller, but not with other components of the cover plate 23 or the impeller 2.
  • compensating bores 25 are provided in the impeller 2, more precisely in the hub disk 21, each of which extends completely through the hub disk 21 in the axial direction A. These compensating bores 25 reduce the axial thrust acting on the impeller 2 and thus relieve the axial bearing of the centrifugal pump 1. The compensating bores 25 relieve the pressure on the side of the hub disk 21 facing away from the cover disk 23 in the area of the shaft 3.
  • the radially outer region of the hub disk 21 delimits a rear side space 71, which adjoins the pressure space 5 in a similar manner to the side space 7
  • a further labyrinth 10 is provided on the radially inner area of the hub disk 21, which creates a radial annular gap between the hub disk 21, which rotates in the operating state, and that of the hub disk 21 opposite stationary part includes.
  • this labyrinth 10 can also be designed in the same way with a wear ring floating in the axial direction A, as has been explained with reference to the wear ring 8.
  • the labyrinth 10 can also comprise a raceway in the same way as was explained with reference to the raceway 24.
  • the wear ring 8 has an essentially Z-shaped profile, with an annular radially outer part 86, an annular radially inner part 87 and a middle part 85, which connects the radially outer part 86 to the radially inner part 87.
  • the pressure surface 82 which delimits the rear space 14, is formed by the middle part 85.
  • the wear ring 8 also has a rear end face 84 which delimits the radially inner part 87 in the axial direction A.
  • the rear end face 84 is therefore different from the pressure surface 82, the rear end face 84 and the pressure surface 82 being parallel to one another and spaced apart from one another with respect to the axial direction A.
  • the prestressing element 12 is arranged such that it acts on the rear end face 84, that is, the prestressing element 12 is supported on the one hand on the stationary housing part 6 and on the other hand on the rear end face 84 of the wear ring 8.
  • the third variant shown corresponds to that in Fig 4 shown second variant, except that in the third variant in the same way as in the first variant ( Fig. 3 ) the race 24 is provided on the cover plate 23 of the impeller 2.
  • the fourth variant shown is very similar to the second variant ( Fig. 4 ), but in the fourth variant the prestressing element 12 is arranged in the rear space 14 so that the prestressing element 12 acts on the pressure surface 82 of the wear ring 8.
  • the prestressing element 12 is supported on the one hand on the stationary housing part 6 and on the other hand on the pressure surface 82 of the wear ring 8.
  • the sealing element 16 is also arranged in the fourth variant with respect to the axial direction A between the pressure surface 82 and the rear end surface 84, so that the sealing element 16 seals the rear space 14 from the suction space 4.
  • the invention is not limited to one-step or single-flow inventions.
  • the centrifugal pump according to the invention can in particular be designed as a double-flow pump. It goes without saying that both labyrinths, namely that between the first suction space and the pressure space and that between the second suction space and the pressure space, can then be designed according to the invention.
  • the invention is suitable for every labyrinth in a centrifugal pump, the labyrinth being an arrangement in which two rooms, in which different pressures prevail in the operating state, are connected to one another via a sealing gap between a rotating part of the centrifugal pump and a relative the pump housing is arranged stationary part.
  • each labyrinth in a centrifugal pump can be designed according to the invention.
  • the labyrinth between two adjacent stages can in particular also be designed according to the invention.

Abstract

Es wird eine Kreiselpumpe zum Fördern eines Fluids vorgeschlagen, mit einem Saugraum (4), einem Druckraum (5) und einem um eine axiale Richtung (A) rotierbar angeordneten Laufrad (2), mit welchem das Fluid von dem Saugraum (4) in den Druckraum (5) förderbar ist, sowie mit einem Verschleissring (8), der nicht drehbar an einem stationären Gehäuseteil (6) angeordnet ist, wobei der Verschleissring (8) gemeinsam mit dem Laufrad (2) einen radialen Dichtspalt (11) begrenzt, wobei der Verschleissring (8) in axialer Richtung (A) verschiebbar angeordnet ist, wobei ein Vorspannelement (12) vorgesehen ist, das auf den Verschleissring (8) eine Kraft ausübt, welche in axialer Richtung (A) auf das Laufrad (2) hin gerichtet ist, und wobei der Verschleissring (8) derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass im Betriebszustand zusätzlich eine hydraulische Kraft auf den Verschleissring (8) wirkt, welche in axialer Richtung (A) auf das Laufrad (2) hin gerichtet ist.

Figure imgaf001
A centrifugal pump for conveying a fluid is proposed, with a suction chamber (4), a pressure chamber (5) and an impeller (2) which is rotatable about an axial direction (A) and with which the fluid is transported from the suction chamber (4) into the Pressure chamber (5) can be conveyed, as well as with a wear ring (8) which is arranged non-rotatably on a stationary housing part (6), the wear ring (8) together with the impeller (2) delimiting a radial sealing gap (11), wherein the wear ring (8) is arranged displaceably in the axial direction (A), a preloading element (12) being provided which exerts a force on the wear ring (8) which is directed in the axial direction (A) towards the impeller (2) is, and wherein the wear ring (8) is designed and arranged in such a way that, in the operating state, a hydraulic force also acts on the wear ring (8), which is directed in the axial direction (A) towards the impeller (2).
Figure imgaf001

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe zum Fördern eines Fluids gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.The invention relates to a centrifugal pump for conveying a fluid according to the preamble of the independent claim.

Kreiselpumpen, die beispielsweise als Zentrifugalpumpen mit radialem Laufrad ausgestaltet sind, werden in vielen verschiedenen technologischen Gebieten eingesetzt, beispielsweise in der öl- und gasverarbeitenden Industrie, in der Wasserindustrie oder im Rahmen der industriellen Energiegewinnung. Hierbei sind viele verschiedene Ausführungsformen bekannt, beispielsweise einstufige Pumpen, mehrstufige Pumpen, einflutige Pumpen oder doppelflutige Pumpen.Centrifugal pumps, which are designed, for example, as centrifugal pumps with a radial impeller, are used in many different technological areas, for example in the oil and gas processing industry, in the water industry or in the context of industrial energy generation. Many different embodiments are known here, for example single-stage pumps, multi-stage pumps, single-flow pumps or double-flow pumps.

Typischerweise umfasst die Kreiselpumpe einen Saugraum, der mit dem Einlass der Pumpe strömungsverbunden ist, sowie einen Druckraum, der mit dem Auslass der Pumpe strömungsverbunden ist. Ein Laufrad, das drehfest auf einer Welle angeordnet ist, fördert das Fluid, beispielsweise Wasser, von dem Saugraum in den Druckraum und erhöht dabei den Druck des Fluids. Bei mehrstufigen Pumpen hat im Prinzip jede Stufe einen Saugraum und einen Druckraum, wobei der Druckraum einer Stufe quasi den Saugraum der nächsten Stufe darstellt.Typically, the centrifugal pump comprises a suction chamber which is flow-connected to the inlet of the pump, and a pressure chamber which is flow-connected to the outlet of the pump. An impeller, which is arranged non-rotatably on a shaft, conveys the fluid, for example water, from the suction chamber into the pressure chamber and thereby increases the pressure of the fluid. In the case of multistage pumps, in principle each stage has a suction space and a pressure space, the pressure space of one stage representing the suction space of the next stage, so to speak.

Das Laufrad ist beispielsweise als geschlossenes Laufrad ausgestaltet. Bei einer solchen Ausgestaltung umfasst das Laufrad eine Nabenscheibe, auf welcher eine Mehrzahl von Schaufeln angeordnet ist, und eine Deckscheibe, welche die Schaufeln auf Ihrer der Nabenscheibe abgewandten Seite ganz oder zumindest teilweise überdeckt. Somit bilden sich zwischen den Schaufeln zumindest teilweise geschlossene Kanäle aus, die sich jeweils vom Zentrum des Laufrads bis zu seiner äusseren radialen Begrenzungsfläche erstrecken.The impeller is designed, for example, as a closed impeller. In such a configuration, the impeller comprises a hub disk on which a plurality of blades are arranged, and a cover disk which completely or at least partially covers the blades on their side facing away from the hub disk. Thus, at least partially, form between the blades closed channels, which each extend from the center of the impeller to its outer radial boundary surface.

Die Welle, auf welcher das Laufrad angeordnet ist, wird durch einen Antrieb, beispielsweise einen elektrischen Motor, in Rotation versetzt und rotiert um die Achse der Welle, die eine axiale Richtung festlegt.The shaft on which the impeller is arranged is set in rotation by a drive, for example an electric motor, and rotates around the axis of the shaft, which defines an axial direction.

Das Laufrad ist in einem stationären Gehäuseteil des Pumpengehäuses angeordnet. Zwischen dem im Betriebszustand rotierenden Laufrad und dem stationären Gehäuseteil ist üblicherweise ein nicht rotierender Verschleissring vorgesehen, welcher das Laufrad umgibt. Der Verschleissring ist beispielsweise so angeordnet, dass er einen zentralen Bereich der Deckscheibe des Laufrads umgibt. Dadurch entsteht ein radialer Dichtspalt, welcher den Druckraum vom Saugraum abgrenzt. Der Bereich zwischen der Vorderseite des Laufrads, also beispielsweise der Deckplatte, und dem stationären Gehäuseteil wird auch als Seitenraum der Pumpe bezeichnet.The impeller is arranged in a stationary housing part of the pump housing. A non-rotating wear ring, which surrounds the impeller, is usually provided between the impeller, which rotates in the operating state, and the stationary housing part. The wear ring is arranged, for example, in such a way that it surrounds a central area of the cover disk of the impeller. This creates a radial sealing gap which separates the pressure chamber from the suction chamber. The area between the front side of the impeller, for example the cover plate, and the stationary housing part is also referred to as the side space of the pump.

Während des Betriebs der Pumpe strömt ein Teil des geförderten Fluids vom Druckraum durch den Seitenraum und den radialen Dichtspalt zurück in den Saugraum der Pumpe.During the operation of the pump, part of the pumped fluid flows from the pressure chamber through the side chamber and the radial sealing gap back into the suction chamber of the pump.

Der Verschleissring ist mit einem vorgegebenen Spiel bezüglich des rotierenden Laufrads ausgestaltet, sodass zwischen einer radial innenliegenden, zylindermantelförmigen Begrenzungsfläche des Verschleissrings und dem rotierenden Laufrad der ringförmiger radiale Dichtspalt ausgebildet ist, durch welchen eine Leckageströmung vom Druckraum zum Saugraum ermöglicht wird. Diese Anordnung wird häufig auch als Labyrinth bezeichnet. Die Leckageströmung ist einerseits vorteilhaft, weil sie zur hydrodynamischen Stabilisierung des Rotors (Welle mit Laufrad) beiträgt, andererseits bedeutet sie auch einen gewissen Verlust bezüglich der Effizienz der Pumpe. Der Bemessung dieses radialen Dichtspalts kommt daher eine bedeutende Rolle zu. Es wird angestrebt, dass während des Betriebs der Pumpe ein direkter körperlicher Kontakt zwischen dem stationären Verschleissring und der rotierenden Welle vermieden wird. Daher darf man den radialen Dichtspalt nicht zu eng machen, denn beim Betrieb der Pumpe kann es zu radialen Bewegungen des Laufrads kommen, beispielsweise durch die Biegung der Welle. Die Breite des radialen Dichtspalts, womit seine Erstreckung in radialer Richtung gemeint ist, kann sich auch im Laufe des Betriebs verändern, beispielsweise durch Erosion am Verschleissring.The wear ring is designed with a predetermined clearance with respect to the rotating impeller, so that the annular radial sealing gap is formed between a radially inner, cylinder jacket-shaped boundary surface of the wear ring and the rotating impeller, through which a leakage flow from the pressure chamber to the suction chamber is made possible. This arrangement is often referred to as a labyrinth. The leakage flow is advantageous on the one hand because it contributes to the hydrodynamic stabilization of the rotor (shaft with impeller), on the other hand it also means a certain loss in terms of the efficiency of the pump. The dimensioning of this radial sealing gap therefore plays an important role. The aim is to avoid direct physical contact between the stationary wear ring and the rotating shaft during operation of the pump. Therefore, the radial sealing gap must not be made too narrow, because radial movements of the impeller can occur during operation of the pump, for example due to the bending of the Wave. The width of the radial sealing gap, by which its extent in the radial direction is meant, can also change in the course of operation, for example due to erosion on the wear ring.

Die Abmessung des radialen Dichtspalts stellt somit immer einen Kompromiss dar zwischen der Effizienz der Pumpe und der Betriebssicherheit der Pumpe.The dimensions of the radial sealing gap therefore always represent a compromise between the efficiency of the pump and the operational reliability of the pump.

Heutzutage ist man häufig bemüht, eine Pumpe mit möglichst hoher Energieeffizienz bereitzustellen. Dies lässt sich insbesondere dadurch ermöglichen, dass man das Rückströmen des geförderten Fluids von dem Druckraum durch den Seitenraum in den Saugraum soweit wie möglich reduziert, ohne dass man dadurch die Betriebssicherheit der Pumpe gefährdet.Nowadays efforts are often made to provide a pump with the highest possible energy efficiency. This can be made possible in particular by reducing the return flow of the pumped fluid from the pressure chamber through the side chamber into the suction chamber as far as possible without endangering the operational safety of the pump.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Kreiselpumpe mit einer besonders hohen Effizienz bereitzustellen, welche ein möglichst geringes Rückströmen des Fluids aus dem Druckraum in den Saugraum aufweist, ohne dass dafür Zugeständnisse an die Betriebssicherheit der Kreiselpumpe notwendig sind.It is therefore an object of the invention to provide a centrifugal pump with a particularly high efficiency which has as little return flow of the fluid from the pressure chamber into the suction chamber as possible without making concessions to the operational reliability of the centrifugal pump.

Der diese Aufgabe lösende Gegenstand der Erfindung ist durch die Merkmale des unabhängigen Patentanspruchs gekennzeichnet.The subject matter of the invention which solves this problem is characterized by the features of the independent patent claim.

Erfindungsgemäss wird also eine Kreiselpumpe zum Fördern eines Fluids vorgeschlagen, mit einem Saugraum, einem Druckraum und einem um eine axiale Richtung rotierbar angeordneten Laufrad, mit welchem das Fluid von dem Saugraum in den Druckraum förderbar ist, sowie mit einem Verschleissring, der nicht drehbar an einem stationären Gehäuseteil angeordnet ist, wobei der Verschleissring gemeinsam mit dem Laufrad einen radialen Dichtspalt begrenzt, wobei der Verschleissring in axialer Richtung verschiebbar angeordnet ist, wobei ein Vorspannelement vorgesehen ist, das auf den Verschleissring eine Kraft ausübt, welche in axialer Richtung auf das Laufrad hin gerichtet ist, und wobei der Verschleissring derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass im Betriebszustand zusätzlich eine hydraulische Kraft auf den Verschleissring wirkt, welche in axialer Richtung auf das Laufrad hin gerichtet ist.According to the invention, a centrifugal pump for conveying a fluid is proposed, with a suction chamber, a pressure chamber and an impeller arranged rotatably about an axial direction, with which the fluid can be pumped from the suction chamber into the pressure chamber, and with a wear ring that cannot rotate on a stationary housing part is arranged, wherein the wear ring delimits a radial sealing gap together with the impeller, wherein the wear ring is arranged displaceably in the axial direction, wherein a preload element is provided which exerts a force on the wear ring which is directed in the axial direction towards the impeller is, and wherein the wear ring is designed and arranged such that, in the operating state, a hydraulic force also acts on the wear ring, which is directed in the axial direction towards the impeller.

Der Verschleissring ist somit bezüglich der axialen Richtung schwimmend gelagert und wird durch das Vorspannelement in axialer Richtung auf das Laufrad gedrückt. Während des Betriebs der Pumpe dringt das zu fördernde Fluid aus dem Druckraum durch den radialen Dichtungsspalt und hebt dadurch den Verschleissring gegen die Kraft des Vorspannelements in axialer Richtung von dem Laufrad ab. Hierdurch öffnet sich zwischen den Verschleissring und dem Laufrad ein axialer Dichtspalt. Zudem ist der Verschleissring so ausgestaltet und angeordnet, dass das Fluid zusätzlich eine hydraulische Kraft auf den Verschleissring ausübt, wobei diese hydraulische Kraft in axialer Richtung auf das Laufrad hin gerichtet ist. Diese zusätzliche hydraulische Kraft wirkt also in die gleiche Richtung auf den Verschleissring wie die von dem Vorspannelement auf den Verschleissring ausgeübte Kraft. Zwischen dem Laufrad und dem Verschleissring bildet sich der axiale Dichtspalt aus, welcher einen Schmierfilm zwischen dem Verschleissring und dem Laufrad bildet. Ein weiteres Öffnen des axialen Dichtspalts wird durch das gemeinsame Einwirken der hydraulischen Kraft, welche den Verschleissring auf das Laufrad hin zu drücken versucht, und die von dem Vorspannelement auf den Verschleissring ausgeübte Kraft verhindert.The wear ring is thus mounted in a floating manner with respect to the axial direction and is pressed onto the impeller in the axial direction by the prestressing element. During operation of the pump, the fluid to be conveyed penetrates from the pressure chamber through the radial sealing gap and thereby lifts the wear ring off the impeller in the axial direction against the force of the pretensioning element. This opens an axial sealing gap between the wear ring and the impeller. In addition, the wear ring is designed and arranged in such a way that the fluid also exerts a hydraulic force on the wear ring, this hydraulic force being directed in the axial direction towards the impeller. This additional hydraulic force thus acts on the wear ring in the same direction as the force exerted on the wear ring by the pretensioning element. The axial sealing gap is formed between the impeller and the wear ring, which forms a lubricating film between the wear ring and the impeller. Further opening of the axial sealing gap is prevented by the joint action of the hydraulic force, which tries to press the wear ring onto the impeller, and the force exerted on the wear ring by the pretensioning element.

Die Funktion des radialen Dichtspalts zwischen dem Laufrad und dem Verschleissring, der aus dem Stand der Technik bekannt ist, wird bei der erfindungsgemässen Ausgestaltung hauptsächlich durch den axialen Dichtspalt ausgeübt. Daher kann der radiale Dichtspalt im Vergleich zum Stand der Technik sogar noch grösser, das heisst mit einer grösseren Breite, ausgestaltet werden. Dies hat den grossen Vorteil, dass sich im Betriebszustand ein körperlicher Kontakt zwischen dem Laufrad und dem Verschleissring im Bereich des radialen Dichtspalts zuverlässiger verhindern lässt.The function of the radial sealing gap between the impeller and the wear ring, which is known from the prior art, is mainly performed by the axial sealing gap in the configuration according to the invention. The radial sealing gap can therefore be made even larger than in the prior art, that is to say with a larger width. This has the great advantage that, in the operating state, physical contact between the impeller and the wear ring in the area of the radial sealing gap can be prevented more reliably.

Da der nicht drehbare Verschleissring schwimmend gelagert ist und durch die hydraulische Kraft zusammen mit der von dem Vorspannelement generierten Kraft in Richtung der Frontseite des Laufrads gedrückt wird, entsteht eine dynamische axiale Dichtung, wodurch sich die Menge des aus dem Druckraum in den Saugraum rückströmenden Fluids deutlich reduziert. Somit verbessert sich die wirtschaftliche Effizienz.Since the non-rotatable wear ring is floating and is pressed by the hydraulic force together with the force generated by the preload element in the direction of the front of the impeller, a dynamic axial seal is created, which clearly increases the amount of fluid flowing back from the pressure chamber into the suction chamber reduced. Thus, the economic efficiency improves.

Um eine besonders gute Effizienz der Pumpe zu erreichen, sind vorzugsweise der Verschleissring und das Vorspannelement so ausgestaltet, dass im Betriebszustand ein axialer Dichtspalt zwischen dem Laufrad und dem Verschleissring existiert, der eine kleinere Breite aufweist als der radiale Dichtspalt.In order to achieve particularly good efficiency of the pump, the wear ring and the pretensioning element are preferably designed such that, in the operating state, there is an axial sealing gap between the impeller and the wear ring which is smaller than the radial sealing gap.

Bevorzugt ist das Vorspannelement als Federelement ausgestaltet, beispielsweise in Form von Druckfedern, Tellerfedern oder Wellfedern
Eine weitere vorteilhaft Massnahme besteht darin, dass eine Drehsicherung vorgesehen ist, welche ein Drehen des Verschleissrings verhindert. Somit ist der Verschleissring zwar in axialer Richtung verschiebbar, kann sich aber nicht um die axiale Richtung drehen.The prestressing element is preferably designed as a spring element, for example in the form of compression springs, cup springs or corrugated springs
Another advantageous measure is that a rotation lock is provided which prevents the wear ring from rotating. Thus, although the wear ring can be displaced in the axial direction, it cannot rotate about the axial direction.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform weist der Verschleissring eine vordere Stirnfläche auf, welche dem Laufrad zugewandt ist, sowie eine Druckfläche, welche dem Laufrad abgewandt ist, wobei die Druckfläche und das stationäre Gehäuseteil einen Hinterraum begrenzen, in welchen das Fluid aus dem Druckraum eindringen kann. Diese Ausgestaltung ermöglicht es besonders einfach, das zu fördernde Fluid aus dem Druckraum in einen Bereich zu führen, wo das Fluid die gewünschte hydraulische Kraft auf den Verschleissring ausüben kann.According to a preferred embodiment, the wear ring has a front end face facing the impeller and a pressure surface facing away from the impeller, the pressure surface and the stationary housing part delimiting a rear space into which the fluid can penetrate from the pressure space. This configuration makes it particularly easy to guide the fluid to be conveyed out of the pressure chamber into an area where the fluid can exert the desired hydraulic force on the wear ring.

Damit das Fluid aus dem Druckraum möglichst einfach in den Hinterraum gelangen kann, ist es bevorzugt, dass zwischen einer radial äusseren Oberfläche des Verschleissrings und dem stationäre Gehäuseteil ein Radialspalt vorgesehen ist, durch welchen das Fluid aus dem Druckraum in den Hinterraum eindringen kann.So that the fluid from the pressure chamber can reach the rear chamber as easily as possible, it is preferred that a radial gap is provided between a radially outer surface of the wear ring and the stationary housing part through which the fluid can penetrate from the pressure chamber into the rear chamber.

Vorzugsweise ist zwischen dem Verschleissring und dem stationären Gehäuseteil ein Dichtungselement vorgesehen, welches so ausgestaltet und angeordnet ist, dass es den Hinterraum gegenüber dem Saugraum abdichtet. Durch dieses Dichtungselement, das beispielsweise als O-Ring ausgestaltet ist, lässt es sich besonders einfach erreichen, dass das Fluid nur über den axialen Dichtspalt zurück in den Saugraum gelangen kann.A sealing element is preferably provided between the wear ring and the stationary housing part, which sealing element is designed and arranged in such a way that it seals off the rear space from the suction space. This sealing element, which is designed as an O-ring, for example, makes it particularly easy to ensure that the fluid can only get back into the suction chamber via the axial sealing gap.

Gemäss einer bevorzugten Ausgestaltung wirkt das Vorspannelement auf die Druckfläche des Verschleissrings ein.According to a preferred embodiment, the prestressing element acts on the pressure surface of the wear ring.

Eine vorteilhafte Ausführungsform ist es, das der Verschleissring mit einem Z-förmigen Profil ausgestaltet ist.It is an advantageous embodiment that the wear ring is designed with a Z-shaped profile.

Bei der Ausführungsform mit Z-förmigen Profil weist der Verschleissring eine hintere Stirnfläche auf, welche von der Druckfläche verschieden ist, wobei die hintere Stirnfläche parallel zur Druckfläche ist, und bezüglich der axialen Richtung beabstandet zur Druckfläche angeordnet ist.In the embodiment with a Z-shaped profile, the wear ring has a rear end face which is different from the pressure surface, the rear end face being parallel to the pressure surface and being arranged at a distance from the pressure surface with respect to the axial direction.

Insbesondere bei der Ausführungsform mit Z-förmigen Profil kann es auch vorteilhaft sein, wenn das Vorspannelement auf die hintere Stirnfläche einwirkt.In the case of the embodiment with a Z-shaped profile, in particular, it can also be advantageous if the prestressing element acts on the rear end face.

Eine weitere bevorzugte Massnahme besteht darin, dass das Dichtungselement bezüglich der axialen Richtung zwischen der hinteren Stirnfläche und der Druckfläche angeordnet ist.Another preferred measure consists in that the sealing element is arranged between the rear end face and the pressure face with respect to the axial direction.

Besonders bevorzugt ist das Laufrad als geschlossenes Laufrad ausgestaltet, das heisst, das Laufrad weist eine Deckscheibe auf, welche mit dem Verschleissring zusammenwirkt.The impeller is particularly preferably designed as a closed impeller, that is to say, the impeller has a cover plate which interacts with the wear ring.

Optional kann auf dem Laufrad oder auf der Deckscheibe ein Laufring vorgesehen sein, der drehfest mit dem Laufrad verbunden ist, und der mit dem Verschleissring zusammenwirkt.Optionally, a race can be provided on the impeller or on the cover disk, which is connected to the impeller in a rotationally fixed manner and which interacts with the wear ring.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform ist die Kreiselpumpe als Zentrifugalpumpe ausgestaltet, bei welcher das Laufrad als radiales Laufrad ausgestaltet ist.According to a preferred embodiment, the centrifugal pump is designed as a centrifugal pump in which the impeller is designed as a radial impeller.

Weitere vorteilhafte Massnahmen und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.Further advantageous measures and configurations of the invention emerge from the dependent claims.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und anhand der Zeichnung näher erläutert. In der schematischen Zeichnung zeigen, teilweise im Schnitt:

Fig. 1:
eine Schnittdarstellung einer Kreiselpumpe,
Fig. 2:
ein vergrösserter Ausschnitt mit dem Laufrad und mit dem Verschleissring gemäss einer erfindungsgemässen Ausführungsform,
Fig. 3:
wie Fig. 2, jedoch für eine erste Variante,
Fig. 4:
wie Fig. 2, jedoch für eine zweite Variante,
Fig. 5:
wie Fig. 4, jedoch für eine dritte Variante, und
Fig. 6:
wie Fig. 2, jedoch für eine vierte Variante.
The invention is explained in more detail below with the aid of exemplary embodiments and the drawing. In the schematic drawing show, partly in section:
Fig. 1:
a sectional view of a centrifugal pump,
Fig. 2:
an enlarged section with the impeller and with the wear ring according to an embodiment of the invention,
Fig. 3:
how Fig. 2 , but for a first variant,
Fig. 4:
how Fig. 2 , but for a second variant,
Fig. 5:
how Fig. 4 , but for a third variant, and
Fig. 6:
how Fig. 2 , but for a fourth variant.

Im Folgenden wird mit beispielhaftem Charakter auf eine Kreiselpumpe Bezug genommen, die als einstufige, einflutige Kreiselpumpe ausgestaltet ist. Es versteht sich, dass die Erfindung nicht auf solche Kreiselpumpen beschränkt ist, sondern Kreiselpumpen im Allgemeinen betrifft. So kann die erfindungsgemässe Kreiselpumpe beispielsweise auch als mehrstufige Pumpe oder als doppelflutige Pumpe ausgestaltet sein.In the following, reference is made, by way of example, to a centrifugal pump which is designed as a single-stage, single-flow centrifugal pump. It goes without saying that the invention is not restricted to such centrifugal pumps, but rather relates to centrifugal pumps in general. For example, the centrifugal pump according to the invention can also be designed as a multi-stage pump or as a double-flow pump.

Fig. 1 zeigt in einer Schnittdarstellung ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Kreiselpumpe zum Fördern eines Fluids, die in ihrer Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist. Im Speziellen zeigt Fig. 1 eine Kreiselpumpe 1, die als Zentrifugalpumpe 1 mit einem gedeckten Laufrad 2 ausgestaltet ist, wobei das Laufrad 2 als radiales Laufrad 2 ausgestaltet ist. Gedeckte Laufräder 2 werden auch als geschlossene Laufräder 2 bezeichnet. Fig. 1 shows, in a sectional view, an exemplary embodiment of a centrifugal pump according to the invention for conveying a fluid, which is designated in its entirety by the reference symbol 1. Specifically shows Fig. 1 a centrifugal pump 1, which is designed as a centrifugal pump 1 with a covered impeller 2, the impeller 2 being designed as a radial impeller 2. Covered running wheels 2 are also referred to as closed running wheels 2.

Das Laufrad 2 weist eine Nabenscheibe 21 auf, welche drehfest mit einer Welle 3 verbunden ist, ferner mehrere Schaufeln 22, die auf der Nabenscheibe 21 angeordnet sind, sowie eine Deckscheibe 23, welche die Schaufeln 22 auf ihrer der Nabenscheibe 21 abgewandten Seite bzw. Kante zumindest teilweise überdeckt. Dadurch entstehen in dem Laufrad 2 mehrere Kanäle, durch welche das Fluid gefördert wird.The impeller 2 has a hub disk 21 which is non-rotatably connected to a shaft 3, several blades 22, which are arranged on the hub disk 21, and a cover disk 23, which the blades 22 on their side or edge facing away from the hub disk 21 at least partially covered. This creates several channels in the impeller 2 through which the fluid is conveyed.

Die Kreiselpumpe 1 weist ferner einen Saugraum 4 auf, welcher mit einem Einlass 41 für das Fluid strömungsverbunden ist, sowie einen Druckraum 5, welcher mit einem Auslass 51 für das Fluid strömungsverbunden ist. Das Laufrad 2 ist in einem Gehäuseteil 6 angeordnet und wird von dem Gehäuseteil 6 umgeben.The centrifugal pump 1 also has a suction chamber 4, which is flow-connected to an inlet 41 for the fluid, and a pressure chamber 5, which is connected to the an outlet 51 for the fluid is in flow communication. The impeller 2 is arranged in a housing part 6 and is surrounded by the housing part 6.

Die Welle 3 wird von einem nicht dargestellten Antrieb, beispielsweise einem Elektromotor, zur Rotation um ihre Längs- oder Mittelachse angetrieben, welche eine axiale Richtung A festlegt. Im Betriebszustand rotiert die Welle 3 zusammen mit dem darauf angeordneten Laufrad 2 um die axiale Richtung A. Durch diese Rotation wird das Fluid aus dem Saugraum 4 angesaugt und von dem Laufrad 2 in den Druckraum 5 gefördert, von wo das Fluid zum Auslass 51 der Pumpe 1 strömen kann.The shaft 3 is driven to rotate about its longitudinal or central axis, which defines an axial direction A, by a drive (not shown), for example an electric motor. In the operating state, the shaft 3 rotates together with the impeller 2 arranged on it in the axial direction A. This rotation sucks the fluid out of the suction chamber 4 and delivers it from the impeller 2 into the pressure chamber 5, from where the fluid goes to the outlet 51 of the pump 1 can stream.

Im Folgenden ist bei Bezugnahmen auf die axiale Richtung A immer die Richtung der Längsachse der Welle 3 gemeint. Mit der radialen Richtung ist dann eine auf der axialen Richtung A senkrecht stehende Richtung gemeint.In the following, when referring to the axial direction A, the direction of the longitudinal axis of the shaft 3 is always meant. The radial direction then means a direction perpendicular to the axial direction A.

Während des Betriebs der Kreiselpumpe 1 strömt ein Teil des geförderten Fluids von dem Druckraum 5 durch einen Seitenraum 7 der Kreiselpumpe in den Saugraum 4 der Kreiselpumpe 1 zurück. Der Seitenraum 7 ist derjenige Raum der in axialer Richtung A einerseits von dem stationären Gehäuseteil 6 begrenzt wird und andererseits von der Deckscheibe 23 des Laufrads 2. Um den Leckagestrom des Fluids aus dem Druckraum 5 durch den Seitenraum 7 in den Saugraum 4 zu begrenzen, ist an dem stationären Gehäuseteil 6 ein nicht drehbar angeordneter Verschleissring 8 vorgesehen, welcher mit dem Laufrad 2, genauer gesagt mit der Deckscheibe 23 des Laufrads 2 zusammenwirkt.During the operation of the centrifugal pump 1, part of the delivered fluid flows back from the pressure chamber 5 through a side chamber 7 of the centrifugal pump into the suction chamber 4 of the centrifugal pump 1. The side space 7 is that space which is delimited in the axial direction A on the one hand by the stationary housing part 6 and on the other hand by the cover plate 23 of the impeller 2 a non-rotatably arranged wear ring 8 is provided on the stationary housing part 6, which wear ring cooperates with the impeller 2, more precisely with the cover plate 23 of the impeller 2.

Fig. 2 zeigt in einer vergrösserten Ausschnittsdarstellung das Laufrad 2, das stationäre Gehäuseteil 6 und den Verschleissring 8 eines Ausführungsbeispiels der erfindungsgemässen Kreiselpumpe 1. Bei diesem Ausführungsbeispiel hat der Verschleissring 8 ein L-förmiges Profil, wobei ein Schenkel des L-förmigen Profils - hier der längere Schenkel - die Deckscheibe 23 radial aussenliegend umgibt. Der andere Schenkel des L-förmigen Profils bildet eine axiale vordere Stirnfläche 81, welche dem Laufrad 2 zugewandt ist und an der Stirnseite der Deckscheibe 23 anliegt. Fig. 2 shows in an enlarged detail the impeller 2, the stationary housing part 6 and the wear ring 8 of an embodiment of the centrifugal pump 1 according to the invention. In this embodiment, the wear ring 8 has an L-shaped profile, with one leg of the L-shaped profile - here the longer leg - The cover plate 23 surrounds radially on the outside. The other leg of the L-shaped profile forms an axial front end face 81 which faces the impeller 2 and rests on the end face of the cover disk 23.

Der Verschleissring 8 ist in einer ringförmigen Nut 9 angeordnet, welche in dem stationären Gehäuseteil 6 vorgesehen ist, und welche die Welle 3 koaxial umgibt.The wear ring 8 is arranged in an annular groove 9 which is provided in the stationary housing part 6 and which surrounds the shaft 3 coaxially.

Der Verschleissring 8 ist in der Nut 9 durch eine Drehsicherung 10 gegen eine Rotation oder eine Drehung um die axiale Richtung A gesichert. Die Drehsicherung 10 ist beispielsweise als ein Stift ausgestaltet, der einerseits in das stationäre Gehäuseteil 6 und andererseits in eine Bohrung in dem Verschleissring 8 eingreift. Bezüglich der axialen Richtung A ist der Verschleissring 8 verschiebbar angeordnet.The wear ring 8 is secured against rotation or rotation about the axial direction A in the groove 9 by a rotation lock 10. The rotation lock 10 is designed, for example, as a pin which engages on the one hand in the stationary housing part 6 and on the other hand in a bore in the wear ring 8. With respect to the axial direction A, the wear ring 8 is arranged displaceably.

Der längere Schenkel des Verschleissrings 8 ist so ausgestaltet, dass zwischen diesem Schenkel und der Deckscheibe 23 des Laufrads 2 ein radialer Dichtspalt 11 ausgebildet ist. Das heisst, die radial innere Oberfläche des Schenkels des Verschleissrings 8 und die radial äussere Oberfläche der Deckscheibe 23 des Laufrads 2 begrenzen den radialen Dichtspalt 11.The longer leg of the wear ring 8 is designed in such a way that a radial sealing gap 11 is formed between this leg and the cover plate 23 of the impeller 2. This means that the radially inner surface of the leg of the wear ring 8 and the radially outer surface of the cover disk 23 of the impeller 2 delimit the radial sealing gap 11.

Eine solche Anordnung, bei welcher zwischen einem Saugraum und einem Druckraum oder allgemeiner zwischen zwei Räumen, in denen im Betriebszustand unterschiedliche Drücke herrschen, ein Dichtspalt vorgesehen ist, welcher einerseits von einem rotierenden Teil und andererseits von einem Stationären Teil der Pumpe begrenzt wird, wird häufig auch als Labyrinth bezeichnet.Such an arrangement, in which a sealing gap is provided between a suction space and a pressure space or more generally between two spaces in which different pressures prevail in the operating state, which is limited on the one hand by a rotating part and on the other hand by a stationary part of the pump, is often also known as a labyrinth.

Ferner ist bei der Kreiselpumpe 1 ein Vorspannelement 12 vorgesehen, welches auf den Verschleissring 8 eine Kraft ausübt, die in axialer Richtung A auf das Laufrad 2 hin gerichtet ist. Vorzugsweise ist das Vorspannelement 12 als Federelement ausgestaltet. Im Speziellen kann das Vorspannelement 12 eine oder mehrere Feder(n) umfassen, wobei jede Feder beispielsweise als Druckfeder, als Tellerfeder oder als Wellfeder ausgestaltet ist.Furthermore, in the case of the centrifugal pump 1, a prestressing element 12 is provided which exerts a force on the wear ring 8 which is directed in the axial direction A towards the impeller 2. The prestressing element 12 is preferably designed as a spring element. In particular, the prestressing element 12 can comprise one or more springs, each spring being designed, for example, as a compression spring, a plate spring or a corrugated spring.

Der Verschleissring 8 weist ferner eine axiale Druckfläche 82 auf, welche dem Laufrad 2 abgewandt ist. Die Druckfläche 82 ist in der Nut 9 des stationären Gehäuseteils 6 angeordnet, sodass die Druckfläche 82 und das stationäre Gehäuseteil 6 - nämlich der Boden der Nut 9 - einen Hinterraum 14 begrenzen. In diesem Hinterraum 14 ist das Vorspannelement 12 angeordnet, welches sich einerseits an dem stationären Gehäuseteil 6 abstützt und andererseits an der Druckfläche 82 des Verschleissrings 8, sodass der Verschleissring 8 durch das Vorspannelement 12 gegen die Deckscheibe 23 des Laufrads 2 vorgespannt wird.The wear ring 8 also has an axial pressure surface 82 which faces away from the impeller 2. The pressure surface 82 is arranged in the groove 9 of the stationary housing part 6, so that the pressure surface 82 and the stationary housing part 6 - namely the bottom of the groove 9 - delimit a rear space 14. The prestressing element 12 is arranged in this rear space 14, which is supported on the one hand on the stationary housing part 6 and on the other hand on the pressure surface 82 of the wear ring 8, so that the wear ring 8 is prestressed by the prestressing element 12 against the cover plate 23 of the impeller 2.

Zudem ist der Verschleissring 8 so ausgestaltet, dass zwischen einer radial äusseren Oberfläche 83 des Verschleissrings 8 und dem stationären Gehäuseteil 6 ein Radialspalt 15 vorgesehen ist, durch welchen das Fluid aus dem Druckraum 5 in den Hinterraum 14 gelangen kann. Somit kann während des Betriebs der Kreiselpumpe 1 das geförderte Fluid aus dem Druckraum 5 durch den Radialspalt 15 in den Hinterraum 14 strömen und dort einen Druck aufbauen.In addition, the wear ring 8 is designed in such a way that a radial gap 15 is provided between a radially outer surface 83 of the wear ring 8 and the stationary housing part 6, through which the fluid can pass from the pressure chamber 5 into the rear chamber 14. Thus, during operation of the centrifugal pump 1, the delivered fluid can flow from the pressure chamber 5 through the radial gap 15 into the rear chamber 14 and build up a pressure there.

Ferner ist zwischen dem Verschleissring 8 und dem stationären Gehäuseteil 6 ein Dichtungselement 16 vorgesehen, welches so angeordnet ist, dass es den Hinterraum 14 gegenüber dem Saugraum 4 abdichtet. Über dieses Dichtungselement 16 erfolgt der Druckabfall vom Druck im Hinterraum 14 auf den Saugdruck im Saugraum 4. Das Dichtungselement 16 ist vorzugsweise als O-Ring ausgestaltet. Das Dichtungselement 16 ist an der radial innenliegenden Wand der Nut 9 angeordnet. Dazu kann diese Wand der Nut 9 eine ringförmige Ausnehmung aufweisen, in welche das Dichtungselement 16 eingelegt wird. Es ist auch möglich, dass in dem Verschleissring 8 eine ringförmige Ausnehmung vorgesehen ist, in welche das Dichtungselement 16 eingelegt wird. sein.Furthermore, a sealing element 16 is provided between the wear ring 8 and the stationary housing part 6, which sealing element 16 is arranged in such a way that it seals off the rear space 14 from the suction space 4. The pressure drop from the pressure in the rear space 14 to the suction pressure in the suction space 4 takes place via this sealing element 16. The sealing element 16 is preferably designed as an O-ring. The sealing element 16 is arranged on the radially inner wall of the groove 9. For this purpose, this wall of the groove 9 can have an annular recess into which the sealing element 16 is inserted. It is also possible that an annular recess is provided in the wear ring 8, into which the sealing element 16 is inserted. be.

Während des Betriebs der Kreiselpumpe 1 kann also das unter Druck stehende Fluid aus dem Druckraum 5 durch den Radialspalt 15 in den Hinterraum 14 eindringen, aber aufgrund des Dichtungselements 16 nicht aus dem Hinterraum 14 in den Saugraum 4 abströmen. Daher baut sich im Hinterraum 14 im Betriebszustand ein Druck auf, welcher zusätzlich zu dem Vorspannelement 12 eine hydraulische Kraft auf den Verschleissring 8 ausübt, welche diesen in axialer Richtung A in Richtung des Laufrads 2 zu schieben versucht.During operation of the centrifugal pump 1, the pressurized fluid can penetrate from the pressure chamber 5 through the radial gap 15 into the rear chamber 14, but cannot flow out of the rear chamber 14 into the suction chamber 4 due to the sealing element 16. In the operating state, therefore, a pressure builds up in the rear space 14 which, in addition to the prestressing element 12, exerts a hydraulic force on the wear ring 8, which tries to push it in the axial direction A in the direction of the impeller 2.

Ferner gelangt das unter Druck stehende Fluid aus dem Druckraum 5 durch den radialen Dichtspalt 11 an die vordere Stirnfläche 81 des Verschleissrings 8. Durch den Druck des Fluids wirkt auf den Verschleissring 8 im Betriebszustand ferner eine Kraft, welche den Verschleissring 8 in axialer Richtung A von dem Laufrad 2, genauer gesagt der Deckscheibe 23 fort zu schieben versucht. Somit wirken im Betriebszustand bezüglich der axialen Richtung A drei Kräfte auf den Verschleissring ein: die von dem Vorspannelement 12 und dem Druck im Hinterraum 14 generierte hydraulische Kraft wirken in Richtung des Laufrads 2 auf den Verschleissring 8 ein, und ferner wird von dem unter Druck stehenden Fluid eine Kraft generiert, welche den Verschleissring 8 von dem Laufrad 2 wegzuschieben versucht. Diese drei Kräfte sind so aufeinander abgestimmt, dass sich im Betriebszustand ein axialer Dichtspalt 17 zwischen der vorderen Stirnfläche 81 des Verschleissrings 8 und dem Laufrad 2, genauer gesagt der Deckscheibe 23 öffnet, der eine Leckageströmung aus dem Druckraum 5 durch den radialen Dichtspalt 11 und den axialen Dichtspalt 17 in den Saugraum 4 ermöglicht.Furthermore, the pressurized fluid from the pressure chamber 5 passes through the radial sealing gap 11 to the front end face 81 of the wear ring 8. The pressure of the fluid also acts on the wear ring 8 in the operating state, which forces the wear ring 8 in the axial direction A from the impeller 2, more precisely the cover plate 23 tries to push away. Thus, in the operating state with respect to the axial direction A, three forces act on the wear ring: the hydraulic force generated by the pretensioning element 12 and the pressure in the rear chamber 14 act in the direction of the impeller 2 on the wear ring 8, and furthermore, the one under pressure Fluid generates a force which tries to push the wear ring 8 away from the impeller 2. These three forces are coordinated in such a way that, in the operating state, an axial sealing gap 17 opens between the front end face 81 of the wear ring 8 and the impeller 2, more precisely the cover plate 23, which allows a leakage flow from the pressure chamber 5 through the radial sealing gap 11 and the axial sealing gap 17 in the suction chamber 4 allows.

Da die Dichtfunktion zwischen dem Druckraum 5 und dem Saugraum 4 primär durch den axialen Dichtspalt 17 realisiert wird, kann der radiale Dichtspalt 11 zwischen dem Verschleissring 8 und dem Laufrad 2 breiter ausgestaltet werden als es im Stand der Technik möglich ist. Mit der Breite des radialen Dichtspalts 11 ist dabei seine Erstreckung in radialer Richtung gemeint. Ein breiterer radialer Dichtspalt 11 hat den Vorteil, dass auch bei Bewegungen des Laufrads 1 in radialer Richtung, wie sie beispielsweise durch Biegungen der Welle 3 verursacht werden können, ein körperlicher Kontakt zwischen dem Laufrad 2 und dem Verschleissring 8 vermieden werden kann. Vorzugsweise weist im Betriebszustand der axialer Dichtspalt 17 zwischen dem Laufrad 2 und dem Verschleissring 8 eine kleinere Breite auf als der radiale Dichtspalt 11.Since the sealing function between the pressure chamber 5 and the suction chamber 4 is primarily realized by the axial sealing gap 17, the radial sealing gap 11 between the wear ring 8 and the impeller 2 can be made wider than is possible in the prior art. The width of the radial sealing gap 11 means its extension in the radial direction. A wider radial sealing gap 11 has the advantage that physical contact between the impeller 2 and the wear ring 8 can be avoided even when the impeller 1 moves in the radial direction, as can be caused, for example, by bending of the shaft 3. In the operating state, the axial sealing gap 17 between the impeller 2 and the wear ring 8 preferably has a smaller width than the radial sealing gap 11.

Die Kreiselpumpe 1 funktioniert wie folgt. Bei Stillstand der Kreiselpumpe 1 liegt die vordere Stirnfläche 81 des Verschleissrings an der Deckscheibe 23 des Laufrads 2 an. Wenn die Kreiselpumpe in Betrieb genommen wird und das Laufrad 2 rotiert baut sich in dem axialen Dichtspalt 17, der von dem schwimmend gelagerten Verschleissring 8 begrenzt wird ein Fluidfilm auf, welcher den axialen Dichtspalt 17 geöffnet hält. Gleichzeitig sorgt der nun zusätzlich wirkende Druck in dem Hinterraum 14 dafür, dass sich der axiale Dichtspalt 17 nicht zu weit öffnet. Es stellt sich also ein dynamisches Gleichgewicht ein, welches einen geringen Leckagestrom aus dem Druckraum 5 in den Saugraum 4 ermöglicht.The centrifugal pump 1 works as follows. When the centrifugal pump 1 is at a standstill, the front end face 81 of the wear ring rests against the cover disk 23 of the impeller 2. When the centrifugal pump is put into operation and the impeller 2 rotates, a fluid film builds up in the axial sealing gap 17, which is delimited by the floating wear ring 8, which keeps the axial sealing gap 17 open. At the same time, the now additionally acting pressure in the rear space 14 ensures that the axial sealing gap 17 does not open too far. A dynamic equilibrium is therefore established, which enables a small leakage flow from the pressure chamber 5 into the suction chamber 4.

Selbstverständlich ist es auch möglich, auf dem Laufrad 2, genauer gesagt auf der Deckscheibe 23 einen Laufring 24 vorzusehen, welcher gemeinsam mit dem Laufrad 2 rotiert, und welcher mit dem Verschleissring 8 zusammenwirkt. Eine solche Ausgestaltung zeigt die in Fig. 3 dargestellte erste Variante. Abgesehen von dem Laufring 24 ist diese erste Variante gleich ausgestaltet wie die in Fig. 2 dargestellte Ausführungsform. Der Laufring 24 ist in einer entsprechend geformten Ausnehmung in der Deckscheibe 23 des Laufrads 2 angeordnet, derart, dass seine radial äussere Begrenzungsfläche der radial innenliegenden Begrenzungsfläche des Verschleissrings 8 gegenüberliegt. Der Verschleissring 8 und der Laufring 24 sind koaxial angeordnet und begrenzen gemeinsam den radialen Dichtspalt 11, der zwischen dem Verschleissring 8 und dem Laufring 24 angeordnet ist. Bezüglich seiner Erstreckung in radialer Richtung ist der Laufring 24 derart ausgestaltet, dass er sich bezüglich der radialen Richtung mindestens so weit nach innen erstreckt wie die axiale Stirnfläche 81 des Verschleissrings 8. Vorzugsweise erstreckt sich der Laufring 24 in radialer Richtung etwas weiter nach innen als die axiale Stirnfläche 81 des Verschleissrings 8. Analoges gilt für die Erstreckung des Laufrings 24 in axialer Richtung A: Der Laufring 24 erstreckt sich in axialer Richtung A in Blickrichtung auf das Laufrad 2 mindestens so weit wie der längere Schenkel des L-förmigen Profils des Verschleissrings 8. Vorzugsweise ragt der Laufring 24 bezüglich der axialen Richtung A in Richtung auf die Schaufeln 22 des Laufrads 2 gesehen über den längeren Schenkel des Verschleissrings 8 hinaus.Of course, it is also possible to provide a race 24 on the impeller 2, more precisely on the cover plate 23, which rotates together with the impeller 2 and which interacts with the wear ring 8. Such a configuration is shown in Fig. 3 first variant shown. Apart from the race 24, this first variant is configured the same as that in FIG Fig. 2 illustrated embodiment. The race 24 is in a correspondingly shaped recess arranged in the cover disk 23 of the impeller 2 in such a way that its radially outer boundary surface is opposite the radially inner boundary surface of the wear ring 8. The wear ring 8 and the race 24 are arranged coaxially and together delimit the radial sealing gap 11, which is arranged between the wear ring 8 and the race 24. With regard to its extension in the radial direction, the race 24 is designed in such a way that it extends inwards at least as far in the radial direction as the axial end face 81 of the wear ring 8. Preferably, the race 24 extends somewhat further inwards in the radial direction than Axial end face 81 of the wear ring 8. The same applies to the extension of the race 24 in the axial direction A: The race 24 extends in the axial direction A in the direction of view of the impeller 2 at least as far as the longer leg of the L-shaped profile of the wear ring 8 The race 24 preferably protrudes beyond the longer leg of the wear ring 8, as seen in the direction of the blades 22 of the impeller 2 with respect to the axial direction A.

Durch diese Ausgestaltung ist gewährleistet, dass der Verschleissring 8 nur mit dem Laufring 24 des Laufrads in Kontakt kommen kann, nicht aber mit anderen Komponenten der Deckscheibe 23 oder des Laufrads 2.This configuration ensures that the wear ring 8 can only come into contact with the race 24 of the impeller, but not with other components of the cover plate 23 or the impeller 2.

Bezüglich des Materials, aus welchem der Verschleissring 8 und optional der Laufring 24 gefertigt wird, sind dem Fachmann viele Möglichkeiten bekannt. Als ein Beispiel seien hier martensitische Edelstähle bzw. rostfreie Stähle genannt. Für den Verschleissring 8 und/oder den Laufring 24 können auch keramische Werkstoffe verwendet werden.With regard to the material from which the wear ring 8 and optionally the race 24 are made, many possibilities are known to the person skilled in the art. Martensitic stainless steels or stainless steels are mentioned here as an example. Ceramic materials can also be used for the wear ring 8 and / or the race 24.

Bei manchen Ausgestaltungen der Kreiselpumpe 1 (Fig. 1) sind im Laufrad 2, genauer gesagt in der Nabenscheibe 21 Ausgleichsbohrungen 25 vorgesehen, welche sich jeweils in axialer Richtung A vollständig durch die Nabenscheibe 21 hindurch erstrecken. Diese Ausgleichsbohrungen 25 reduzieren den auf das Laufrad 2 wirkenden Axialschub und entlasten somit das Axiallager der Kreiselpumpe 1. Durch die Ausgleichsbohrungen 25 wird die der Deckscheibe 23 abgewandte Seite der Nabenscheibe 21 im Bereich der Welle 3 vom Druck entlastet. Der radial äussere Bereich der Nabenscheibe 21 begrenzt einen hinteren Seitenraum 71, der in ähnlicher Weise an den Druckraum 5 angrenzt wie der Seitenraum 7. Um diesen hinteren Seitenraum 71 gegenüber demjenigen Bereich abzudichten, der aufgrund der Ausgleichsbohrungen 25 im Wesentlichen mit dem Saugdruck beaufschlagt ist, ist am radial innenliegenden Bereich der Nabenscheibe 21 ein weiteres Labyrinth 10 vorgesehen, welches einen radialen Ringspalt zwischen der im Betriebszustand rotierenden Nabenscheibe 21 und dem der Nabenscheibe 21 gegenüberliegenden stationären Teil umfasst. Es versteht sich, dass auch dieses Labyrinth 10 in sinngemäss gleicher Weise mit einem in axialer Richtung A schwimmend gelagerten Verschleissring ausgestaltet sein kann, wie dies anhand des Verschleissrings 8 erläutert wurde. Optional kann auch das Labyrinth 10 einen Laufring umfassen in sinngemäss gleicher Weise wie dies anhand des Laufrings 24 erläutert wurde.In some configurations of the centrifugal pump 1 ( Fig. 1 ) compensating bores 25 are provided in the impeller 2, more precisely in the hub disk 21, each of which extends completely through the hub disk 21 in the axial direction A. These compensating bores 25 reduce the axial thrust acting on the impeller 2 and thus relieve the axial bearing of the centrifugal pump 1. The compensating bores 25 relieve the pressure on the side of the hub disk 21 facing away from the cover disk 23 in the area of the shaft 3. The radially outer region of the hub disk 21 delimits a rear side space 71, which adjoins the pressure space 5 in a similar manner to the side space 7 To seal the rear side space 71 from the area that is essentially subjected to the suction pressure due to the compensating bores 25, a further labyrinth 10 is provided on the radially inner area of the hub disk 21, which creates a radial annular gap between the hub disk 21, which rotates in the operating state, and that of the hub disk 21 opposite stationary part includes. It goes without saying that this labyrinth 10 can also be designed in the same way with a wear ring floating in the axial direction A, as has been explained with reference to the wear ring 8. Optionally, the labyrinth 10 can also comprise a raceway in the same way as was explained with reference to the raceway 24.

Im Folgenden werden anhand der Darstellungen in den Fig. 4, Fig. 5 und Fig. 6 noch weitere Varianten für das in Fig. 2 dargestellte Ausführungsbeispiel bzw. die in Fig. 3 dargestellte erste Variante erläutert. Dabei werden nur die Unterschiede zu dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel bzw. der in Fig. 3 dargestellten ersten Variante erläutert. Ansonsten gelten die Erläuterung zu dem Ausführungsbeispiel in Fig. 2 und der ersten Variante in Fig. 3 in gleicher oder in sinngemäss gleicher Weise auch für die in den Fig. 4-6 dargestellten Varianten. Insbesondere sind gleiche oder von der Funktion her gleichwirkende Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen versehen, die bereits im Zusammenhang mit Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 erläutert wurden.In the following, based on the representations in the Fig. 4 , Fig. 5 and Fig. 6 even more variants for the in Fig. 2 illustrated embodiment or in Fig. 3 illustrated first variant explained. Only the differences to the one in Fig. 2 illustrated embodiment or in Fig. 3 illustrated first variant explained. Otherwise, the explanation of the exemplary embodiment in FIG Fig. 2 and the first variant in Fig. 3 in the same or analogously in the same way for those in the Fig. 4-6 shown variants. In particular, components that are the same or have the same function in terms of their function are provided with the same reference symbols as those already in connection with Fig. 1 , Fig. 2 and Fig. 3 have been explained.

Bei der in Fig. 4 dargestellten zweiten Variante hat der Verschleissring 8 ein im Wesentlichen Z-förmiges Profil, mit einem ringförmigen radial äusseren Teil 86, einem ringförmigen radial inneren Teil 87 und einem Mittelteil 85, welches das radial äussere Teil 86 mit dem radial inneren Teil 87 verbindet. Die Druckfläche 82, welche den Hinterraum 14 begrenzt, wird von dem Mittelteil 85 gebildet. Der Verschleissring 8 weist ferner eine hintere Stirnfläche 84 auf, welche den radial inneren Teil 87 in axialer Richtung A begrenzt. Die hintere Stirnfläche 84 ist also von der Druckfläche 82 verschieden, wobei die hintere Stirnfläche 84 und die Druckfläche 82 parallel zueinander und bezüglich der axialen Richtung A beabstandet voneinander sind.At the in Fig. 4 The second variant shown, the wear ring 8 has an essentially Z-shaped profile, with an annular radially outer part 86, an annular radially inner part 87 and a middle part 85, which connects the radially outer part 86 to the radially inner part 87. The pressure surface 82, which delimits the rear space 14, is formed by the middle part 85. The wear ring 8 also has a rear end face 84 which delimits the radially inner part 87 in the axial direction A. The rear end face 84 is therefore different from the pressure surface 82, the rear end face 84 and the pressure surface 82 being parallel to one another and spaced apart from one another with respect to the axial direction A.

Das Vorspannelement 12 ist derart angeordnet, dass es auf die hintere Stirnfläche 84 einwirkt, das heisst, das Vorspannelement 12 stützt sich einerseits auf dem stationären Gehäuseteil 6 ab und andererseits auf der hinteren Stirnfläche 84 des Verschleissrings 8.The prestressing element 12 is arranged such that it acts on the rear end face 84, that is, the prestressing element 12 is supported on the one hand on the stationary housing part 6 and on the other hand on the rear end face 84 of the wear ring 8.

Die in Fig. 5 dargestellte dritte Variante entspricht der in Fig 4 dargestellten zweiten Variante, ausser dass bei der dritten Variante in sinngemäss gleicher Weise wie bei der ersten Variante (Fig. 3) auf der Deckscheibe 23 des Laufrads 2 der Laufring 24 vorgesehen ist.In the Fig. 5 The third variant shown corresponds to that in Fig 4 shown second variant, except that in the third variant in the same way as in the first variant ( Fig. 3 ) the race 24 is provided on the cover plate 23 of the impeller 2.

Die in Fig. 6 dargestellten vierte Variante ist sehr ähnlich zu der zweiten Variante (Fig. 4) ausgestaltet, aber das Vorspannelement 12 ist bei der vierten Variante in dem Hinterraum 14 angeordnet, sodass das Vorspannelement 12 auf die Druckfläche 82 des Verschleissrings 8 einwirkt. Das Vorspannelement 12 stützt sich einerseits auf dem stationären Gehäuseteil 6 ab und andererseits auf der Druckfläche 82 des Verschleissrings 8. Das Dichtungselement 16 ist auch bei der vierten Variante bezüglich der axialen Richtung A zwischen der Druckfläche 82 und der hinteren Stirnfläche 84 angeordnet, sodass das Dichtungselement 16 den Hinterraum 14 gegenüber dem Saugraum 4 abdichtet.In the Fig. 6 The fourth variant shown is very similar to the second variant ( Fig. 4 ), but in the fourth variant the prestressing element 12 is arranged in the rear space 14 so that the prestressing element 12 acts on the pressure surface 82 of the wear ring 8. The prestressing element 12 is supported on the one hand on the stationary housing part 6 and on the other hand on the pressure surface 82 of the wear ring 8. The sealing element 16 is also arranged in the fourth variant with respect to the axial direction A between the pressure surface 82 and the rear end surface 84, so that the sealing element 16 seals the rear space 14 from the suction space 4.

Es versteht sich, dass auch bei der in Fig. 6 dargestellte vierte Variante in sinngemäss gleicher Weise wie bei der ersten Variante (Fig. 3) bzw. bei der dritten Variante (Fig. 5) auf der Deckscheibe 23 des Laufrads 2 ein Laufring 24 vorgesehen sein kann.It goes without saying that the in Fig. 6 The fourth variant shown in the same way as for the first variant ( Fig. 3 ) or with the third variant ( Fig. 5 ) a race 24 can be provided on the cover plate 23 of the impeller 2.

Wie bereits erwähnt, ist die Erfindung nicht auf einstufige oder einflutige Erfindungen beschränkt. So kann die erfindungsgemässe Kreiselpumpe insbesondere als doppelflutige Pumpe ausgestaltet sein. Es versteht sich, dass dann beide Labyrinthe, nämlich das zwischen dem ersten Saugraum und dem Druckraum sowie das zwischen dem zweiten Saugraum und dem Druckraum erfindungsgemäss ausgestaltet sein können.As already mentioned, the invention is not limited to one-step or single-flow inventions. Thus, the centrifugal pump according to the invention can in particular be designed as a double-flow pump. It goes without saying that both labyrinths, namely that between the first suction space and the pressure space and that between the second suction space and the pressure space, can then be designed according to the invention.

Die Erfindung eignet sich für jedes Labyrinth in einer Kreiselpumpe, wobei mit dem Labyrinth eine Anordnung gemeint ist, bei welcher zwei Räume, in denen im Betriebszustand unterschiedliche Drücke herrschen, über einen Dichtspalt miteinander verbunden sind, der zwischen einem rotierenden Teil der Kreiselpumpe und einem bezüglich des Pumpengehäuses stationären Teil angeordnet ist. Das heisst, jedes Labyrinth in einer Kreiselpumpe kann gemäss der Erfindung ausgestaltet sein.The invention is suitable for every labyrinth in a centrifugal pump, the labyrinth being an arrangement in which two rooms, in which different pressures prevail in the operating state, are connected to one another via a sealing gap between a rotating part of the centrifugal pump and a relative the pump housing is arranged stationary part. The that is, each labyrinth in a centrifugal pump can be designed according to the invention.

Bei mehrstufigen Pumpen kann insbesondere auch das Labyrinth zwischen zwei benachbarten Stufen jeweils erfindungsgemäss ausgestaltet sein.In the case of multi-stage pumps, the labyrinth between two adjacent stages can in particular also be designed according to the invention.

Claims (15)

Kreiselpumpe zum Fördern eines Fluids, mit einem Saugraum (4), einem Druckraum (5) und einem um eine axiale Richtung (A) rotierbar angeordneten Laufrad (2), mit welchem das Fluid von dem Saugraum (4) in den Druckraum (5) förderbar ist, sowie mit einem Verschleissring (8), der nicht drehbar an einem stationären Gehäuseteil (6) angeordnet ist, wobei der Verschleissring (8) gemeinsam mit dem Laufrad (2) einen radialen Dichtspalt (11) begrenzt, wobei der Verschleissring (8) in axialer Richtung (A) verschiebbar angeordnet ist, und wobei ein Vorspannelement (12) vorgesehen ist, das auf den Verschleissring (8) eine Kraft ausübt, welche in axialer Richtung (A) auf das Laufrad (2) hin gerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Verschleissring (8) derart ausgestaltet und angeordnet ist, dass im Betriebszustand zusätzlich eine hydraulische Kraft auf den Verschleissring (8) wirkt, welche in axialer Richtung (A) auf das Laufrad (2) hin gerichtet ist.Centrifugal pump for conveying a fluid, with a suction chamber (4), a pressure chamber (5) and an impeller (2) which is rotatable about an axial direction (A) and with which the fluid is transported from the suction chamber (4) into the pressure chamber (5) can be conveyed, as well as with a wear ring (8) which is non-rotatably arranged on a stationary housing part (6), the wear ring (8) together with the impeller (2) delimiting a radial sealing gap (11), the wear ring (8 ) is arranged displaceably in the axial direction (A), and wherein a biasing element (12) is provided which exerts a force on the wear ring (8) which is directed in the axial direction (A) towards the impeller (2), thereby characterized in that the wear ring (8) is designed and arranged in such a way that, in the operating state, a hydraulic force also acts on the wear ring (8), which is directed in the axial direction (A) towards the impeller (2). Kreiselpumpe nach Anspruch 1, wobei der Verschleissring (8) und das Vorspannelement (12) so ausgestaltet sind, dass im Betriebszustand ein axialer Dichtspalt (17) zwischen dem Laufrad (2) und dem Verschleissring (8) existiert, der eine kleinere Breite aufweist als der radiale Dichtspalt (11).Centrifugal pump according to claim 1, wherein the wear ring (8) and the pretensioning element (12) are designed so that, in the operating state, there is an axial sealing gap (17) between the impeller (2) and the wear ring (8) which is smaller than the width the radial sealing gap (11). Kreiselpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Vorspannelement (12) als Federelement ausgestaltet ist.Centrifugal pump according to one of the preceding claims, wherein the prestressing element (12) is designed as a spring element. Kreiselpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Drehsicherung (10) vorgesehen ist, welche ein Drehen des Verschleissrings (8) verhindert.Centrifugal pump according to one of the preceding claims, wherein a rotation lock (10) is provided which prevents rotation of the wear ring (8). Kreiselpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Verschleissring (8) eine vordere Stirnfläche (81) aufweist, welche dem Laufrad (2) zugewandt ist, sowie eine Druckfläche (82), welchem dem Laufrad (2) abgewandt ist, wobei die Druckfläche (82) und das stationäre Gehäuseteil (6) einen Hinterraum (14) begrenzen, in welchen das Fluid aus dem Druckraum (5) eindringen kann.Centrifugal pump according to one of the preceding claims, wherein the wear ring (8) has a front end face (81) which faces the impeller (2) and a pressure surface (82) which faces away from the impeller (2), the pressure surface ( 82) and the stationary housing part (6) delimit a rear space (14) into which the fluid can penetrate from the pressure space (5). Kreiselpumpe nach Anspruch 5, bei welchem zwischen einer radial äusseren Oberfläche (83) des Verschleissrings und dem stationäre Gehäuseteil (6) ein Radialspalt (15) vorgesehen ist, durch welchen das Fluid aus dem Druckraum (5) in den Hinterraum (14) eindringen kann.Centrifugal pump according to Claim 5, in which a radial gap (15) is provided between a radially outer surface (83) of the wear ring and the stationary housing part (6), through which the fluid can penetrate from the pressure chamber (5) into the rear chamber (14) . Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 5-6, wobei zwischen dem Verschleissring (8) und dem stationären Gehäuseteil (6) ein Dichtungselement (16) vorgesehen ist, welches so ausgestaltet und angeordnet ist, dass es den Hinterraum (14) gegenüber dem Saugraum (4) abdichtet.Centrifugal pump according to one of claims 5-6, wherein a sealing element (16) is provided between the wear ring (8) and the stationary housing part (6) which is designed and arranged in such a way that it opens the rear space (14) opposite the suction space (4 ) seals. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 5-7, wobei das Vorspannelement (12) auf die Druckfläche (82) des Verschleissrings (8) einwirkt.Centrifugal pump according to one of Claims 5-7, the pretensioning element (12) acting on the pressure surface (82) of the wear ring (8). Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 5-8, bei welchem der Verschleissring (8) mit einem Z-förmigen Profil ausgestaltet ist.Centrifugal pump according to one of Claims 5-8, in which the wear ring (8) is designed with a Z-shaped profile. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 5-9, bei welcher der Verschleissring (8) eine hintere Stirnfläche (84) aufweist, welche von der Druckfläche (82) verschieden ist, wobei die hintere Stirnfläche (84) parallel zur Druckfläche (82) ist, und bezüglich der axialen Richtung (A) beabstandet zur Druckfläche (82) angeordnet ist.Centrifugal pump according to one of Claims 5-9, in which the wear ring (8) has a rear end face (84) which is different from the pressure surface (82), the rear end face (84) being parallel to the pressure surface (82), and is arranged at a distance from the pressure surface (82) with respect to the axial direction (A). Kreiselpumpe nach Anspruch 10, wobei das Vorspannelement (12) auf die hintere Stirnfläche (84) einwirkt.A centrifugal pump according to claim 10, wherein the biasing element (12) acts on the rear end face (84). Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 10-11, bei welchem das Dichtungselement (16) bezüglich der axialen Richtung (A) zwischen der hinteren Stirnfläche (84) und der Druckfläche (82) angeordnet ist.Centrifugal pump according to one of Claims 10-11, in which the sealing element (16) is arranged between the rear end face (84) and the pressure surface (82) with respect to the axial direction (A). Kreiselpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Laufrad (2) eine Deckscheibe (23) aufweist, welche mit dem Verschleissring (8) zusammenwirkt.Centrifugal pump according to one of the preceding claims, wherein the impeller (2) has a cover disk (23) which cooperates with the wear ring (8). Kreiselpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei auf dem Laufrad (2) oder auf der Deckscheibe (23) ein Laufring (24) vorgesehen ist, der drehfest mit dem Laufrad (2) verbunden ist, und der mit dem Verschleissring (8) zusammenwirkt.Centrifugal pump according to one of the preceding claims, wherein a race (24) is provided on the impeller (2) or on the cover plate (23), which is connected non-rotatably to the impeller (2) and which cooperates with the wear ring (8). Kreiselpumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche ausgestaltet als Zentrifugalpumpe, bei welcher das Laufrad (2) als radiales Laufrad (2) ausgestaltet ist.Centrifugal pump according to one of the preceding claims designed as a centrifugal pump, in which the impeller (2) is designed as a radial impeller (2).
EP20195762.8A 2019-10-09 2020-09-11 Centrifugal pump for conveying a fluid Withdrawn EP3805570A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19202303 2019-10-09

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3805570A1 true EP3805570A1 (en) 2021-04-14

Family

ID=68242509

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20195762.8A Withdrawn EP3805570A1 (en) 2019-10-09 2020-09-11 Centrifugal pump for conveying a fluid

Country Status (1)

Country Link
EP (1) EP3805570A1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210164484A1 (en) * 2019-12-02 2021-06-03 Sulzer Management Ag Pump with a lifting device
CN113309732A (en) * 2021-05-31 2021-08-27 景德镇学院 Gas conveying device
CN115059622A (en) * 2022-06-27 2022-09-16 南京科技职业学院 Submersible sewage pump with sand prevention function

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1116886A1 (en) * 2000-01-11 2001-07-18 Sulzer Pumpen Ag Rotary machine for a fluid with a radial seal clearance between stator parts and a rotor
EP1808603A1 (en) * 2006-01-12 2007-07-18 Sulzer Pumpen Ag Rotary machine for fluid with a radial seal clearance
CN205805998U (en) * 2016-07-01 2016-12-14 南京林业大学 A kind of centrifugal fluid transporter of non-internal leakage axial force self-balancing
WO2017158003A1 (en) * 2016-03-16 2017-09-21 Ksb Aktiengesellschaft Centrifugal pump comprising an arrangement for reducing backflow

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1116886A1 (en) * 2000-01-11 2001-07-18 Sulzer Pumpen Ag Rotary machine for a fluid with a radial seal clearance between stator parts and a rotor
EP1808603A1 (en) * 2006-01-12 2007-07-18 Sulzer Pumpen Ag Rotary machine for fluid with a radial seal clearance
WO2017158003A1 (en) * 2016-03-16 2017-09-21 Ksb Aktiengesellschaft Centrifugal pump comprising an arrangement for reducing backflow
CN205805998U (en) * 2016-07-01 2016-12-14 南京林业大学 A kind of centrifugal fluid transporter of non-internal leakage axial force self-balancing

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20210164484A1 (en) * 2019-12-02 2021-06-03 Sulzer Management Ag Pump with a lifting device
CN113309732A (en) * 2021-05-31 2021-08-27 景德镇学院 Gas conveying device
CN115059622A (en) * 2022-06-27 2022-09-16 南京科技职业学院 Submersible sewage pump with sand prevention function

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3805570A1 (en) Centrifugal pump for conveying a fluid
EP2406497B1 (en) Hydraulic toothed wheel machine
DE4212169C2 (en) Dynamic locking system for the lubricating oil in the bearings of a centrifugal compressor
DE2939945A1 (en) SCREW MACHINE WITH AXIAL FLEXIBLE SEAL
DE19519799B4 (en) rotary pump
EP3071840A1 (en) Load-relieving device
DE2825616C2 (en) Bearing and sealing arrangement on the shafts of a gear pump
DE102009037443B4 (en) Self-priming vane pump
EP3199815B1 (en) Centrifugal pump
DE2146695B2 (en) Shaft seal for the electric motor of a submersible pump unit
EP1777417A1 (en) Turbocharger
EP2707629B1 (en) Apparatus for sealing off a pump space of a rotary piston pump, and rotary piston pump having same
DE3925404C2 (en)
DE112006000321T5 (en) Sealing structure of a turbomolecular pump
DE2539425B1 (en) AXIAL SLIDING BEARINGS FOR CENTRIFUGAL PUMPS AND FANS
DE102009038937A1 (en) Screw compressor has two rotors that are divided in main rotor and auxiliary rotor, where profile section of main rotor has distinct helical gearing
EP2216550B1 (en) Gear wheel pump with shaft seal
EP2286088B1 (en) Pump
EP2119869A2 (en) Hydro transformer
EP3140550B1 (en) Sealing assembly for a high-pressure pump and high-pressure pump with the same
DE102020133327B4 (en) pump assembly
DE2632523A1 (en) Centrifugal pump with shaft seal - has auxiliary blades on back of impeller disc to improve sealing
EP2153075A1 (en) Bearing
DE102010019940A1 (en) Vacuum pump stage
DE1152887B (en) Multi-stage pump for pumping boiling or almost boiling liquids or liquefied gases

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

AX Request for extension of the european patent

Extension state: BA ME

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20211014

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20230401