EP4172505A1 - Kreiselpumpe zur förderung feststoffhaltiger medien - Google Patents

Kreiselpumpe zur förderung feststoffhaltiger medien

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EP4172505A1
EP4172505A1 EP21737003.0A EP21737003A EP4172505A1 EP 4172505 A1 EP4172505 A1 EP 4172505A1 EP 21737003 A EP21737003 A EP 21737003A EP 4172505 A1 EP4172505 A1 EP 4172505A1
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EP
European Patent Office
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centrifugal pump
pump according
layer
rotating element
carbon
Prior art date
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Pending
Application number
EP21737003.0A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Markus PITTROFF
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KSB SE and Co KGaA
Original Assignee
KSB SE and Co KGaA
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Filing date
Publication date
Application filed by KSB SE and Co KGaA filed Critical KSB SE and Co KGaA
Publication of EP4172505A1 publication Critical patent/EP4172505A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • F05D2300/611—Coating

Definitions

  • the invention relates to a centrifugal pump for pumping solids-containing media with an arrangement for reducing a backflow from a first space into a second space.
  • Centrifugal pumps have gaps through which a flow can flow at various points, for example between the impeller and the housing, where a pressure difference causes a leakage flow that is sometimes very lossy.
  • the seal With regard to the size of the gap, the seal here must be chosen so that it is neither too large, so that the efficiency of the centrifugal pump drops due to high losses over this gap, nor may the gap be too small, because otherwise there is a risk of that there is a start-up, i.e. contact between the rotating and the stationary component.
  • Such a seal can, for example, be a split ring seal arrangement.
  • Split ring seals are used in centrifugal pumps to seal spaces with different pressures.
  • the arrangement comprises a non-rotating element and a rotating element.
  • the non-rotating element can be, for example, a split ring which is arranged on the housing, or the housing itself or a housing part.
  • the rotating element can be, for example, a raceway which is arranged on the impeller, or the impeller itself or a part of the impeller, for example the cover disk of the impeller in the case of a closed impeller.
  • the gap that is formed between the rotating element and the non-rotating element acts as a throttle between the spaces of different pressures and prevents too high a flow from the space of higher pressure into the space of lower pressure.
  • this endeavor is opposed by the fact that a gap that is too small is very difficult to bring into line with the manufacturing tolerances and the operational influences. It is important to avoid contact between the elemen in order to prevent the rotating element from rubbing against the non-rotating element and thus to prevent wear. Due to the necessary tolerances in the manufacture of the individual components, there is a minimum gap width that precisely prevents elements from touching each other and thus causing friction and wear. During operation, however, particularly when starting up or shutting down the pump, situations repeatedly arise in which there is contact and then pressing or material wear occurs.
  • Wastewater in particular communal and industrial wastewater, is an example of a solid-containing medium.
  • This usually includes raw sewage (e.g. dirty water, faeces), sewage (mechanically purified water from sewage tanks), sludge (e.g. activated, fresh, digested and vaccinated sludge) and rainwater.
  • raw sewage e.g. dirty water, faeces
  • sewage mechanically purified water from sewage tanks
  • sludge e.g. activated, fresh, digested and vaccinated sludge
  • rainwater can have a very corrosive or abrasive effect on the centrifugal pumps used, in particular the components of the centrifugal pump that come into contact with the medium.
  • cast components are often used in centrifugal pumps.
  • a solid body in the desired shape is created from a liquid material after it has solidified.
  • the desired housing structures or impellers or other components of the centrifugal pump can thus be produced in a targeted manner.
  • Cast materials in centrifugal pump construction are usually iron-carbon alloys.
  • DE 10 2017 223602 A1 specifies a split ring / raceway pair of a centrifugal pump based on silicon carbide.
  • the hardness of the material is intended to protect the centrifugal pump from abrasive wear.
  • a ceramic element made of silicon carbide is inserted into a casting tool and then filled with a metallic casting material.
  • the object of the invention is to provide a centrifugal pump for pumping media containing solids. Damage to wear rings through abrasive wear is said to be effective be reduced.
  • the pump should be able to maintain its efficiency in operation for a long time.
  • the centrifugal pump should be characterized by high reliability and a long service life. You should also ensure easy assembly ge. Furthermore, the centrifugal pump should convince with the lowest possible manufacturing costs.
  • a centrifugal pump for conveying media containing solids with at least one arrangement for reducing a backflow has a non-rotating element which at least partially has a layer of carbon.
  • Such an arrangement for reducing a backflow can be designed according to the inven tion as a gap seal, which can be formed by a split ring and a raceway or by a split ring and an impeller.
  • This arrangement serves to seal off spaces with different pressures and acts as a throttle between these spaces.
  • a first space is to be understood as a space with higher pressure and a second space as a space with lower pressure.
  • the space of higher pressure is accordingly the space of the pressure connection and the spiral housing.
  • the space of lower pressure is the space of the suction area in front of the impeller.
  • the split ring is arranged by means of a press fit on the pump housing and is accordingly fixed as well as non-rotating. As such, the split ring is arranged directly on the pump housing. Furthermore, it forms a gap with a rotating counter element.
  • the rotating element can be, for example, a running ring which is arranged on the impeller, or the impeller itself or a part of the impeller, for example a radial and / or axial surface of the cover disk of the impeller in the case of a closed impeller.
  • the split ring advantageously has a carbon layer on a radial surface such as the inside of the split ring and / or on an axial surface such as the front side of the split ring. As a result, the hardness of an ordinary gap ring made of a cast material and / or a stainless steel material is increased enormously. The split ring thus receives effective protection against the abrasive effects of solid particles in the pumped medium.
  • the carbon layer is particularly advantageous in terms of touching or running against the counter-element. Due to the particularly smooth surface of the carbon layer and its extraordinary hardness, the split ring is insensitive to the rubbing action of a counter-element.
  • a second split ring is used to seal the running wheel against the bearing carrier cover.
  • This split ring also has a carbon layer that protects the split ring particularly against the abrasive effects of media containing solids and undesired contact with the impeller.
  • the split ring cooperates with a counter-element in order to prevent a particularly small gap to reduce a backflow from a space of higher pressure into a space of lower pressure of the pump.
  • This counter element can be designed in the form of a raceway ring which is arranged on a prepared surface of the cover disk of the impeller.
  • the counter-element can be designed in the form of a machined, radial and / or axial surface of the cover disk of the impeller.
  • a carbon layer is applied to the gap-forming surfaces. This ideally protects the rotating counter-element from the abrasive effects of the solid-containing medium.
  • wear rings made of common metallic materials, in particular cast materials and / or stainless steel materials, which are then coated with a particularly hard carbon fiber that protects against abrasion. Layer to be coated.
  • split rings can be produced from an inexpensive raw material that can be processed at the same time with known standard manufacturing methods.
  • the carbon layers are understood to be layers in which carbon is the predominant component.
  • the carbon layer can be applied, for example, with a PVD (Physical Vapor Deposition), a physical vapor deposition, for example by evaporation or sputtering) or a CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
  • PVD Physical Vapor Deposition
  • physical vapor deposition for example by evaporation or sputtering
  • CVD Chemical Vapor Deposition
  • amorphous carbon layer in particular a tetrahedral, hydrogen-free amorphous carbon layer, which is also referred to as a ta-C layer.
  • the atomic bonds belonging to the crystal lattice of graphite (3 in total) are identified with the designation "sp2". There is an sp2 hybridization.
  • each carbon atom forms a tetrahedral arrangement with four neighboring atoms.
  • all atomic distances are equally small. There are therefore very high binding forces between the atoms, in all spatial directions. This results in the high strength and extreme hardness of the diamond.
  • the atomic compounds belonging to the crystal lattice of diamonds, four in total, are identified with the designation “sp3”. There is thus an sp3 hybridization.
  • the carbon layer consists of a mixture of sp3 and sp2 hybridized carbon.
  • This layer is characterized by an amorphous structure.
  • Foreign atoms such as hydrogen, silicon, tungsten or fluorine can also be built into this carbon network.
  • a carbon layer on a split ring By arranging a carbon layer on a split ring, an extremely smooth axial surface with non-stick properties is created without the need for complex mechanical reworking of the impeller.
  • several split rings can be introduced into a coating reactor, which is preferably designed as a vacuum chamber, where the ta-C coating is applied under moderate thermal stress.
  • the centrifugal pump according to the invention with at least one split ring is characterized by relatively low production costs.
  • the carbon layer is applied as a coating on a split ring.
  • the thickness of the layer is advantageously more than 0.5 ⁇ m, preferably more than 1.0 ⁇ m, in particular more than 1.5 ⁇ m. Furthermore, it proves to be advantageous if the carbon layer is less than 18 ⁇ m, preferably less than 16 ⁇ m, in particular less than 14 ⁇ m.
  • the carbon coating has an extremely smooth axial surface with non-stick properties, in which the mean roughness value R a of the carbon layer is less than 0.7 ⁇ m, preferably less than 0.5 ⁇ m, in particular less than 0.3 ⁇ m.
  • the ta-C coating has a very low coefficient of friction and, at the same time, very good chemical resistance.
  • the hardness of the coating comes very close to the hardness of diamonds, the hardness preferably more than 20 GPa, preferably more than 30 GPa, in particular more than 40 GPa and less than 120 GPa, preferably less than 110 GPa, in particular less than 100 GPa amounts to.
  • ta-C coatings are harder than aC: H layers.
  • ta-C does not contain any hydrogen. It can therefore be assumed that ta-C is more resistant than aC: H in contact with water (at temperatures above 80 ° C). In contact with other - especially polar - liquids that contain molecules in where hydrogen is bound, ta-C could also be more stable than aC: H.
  • the carbon layer is not applied directly to a split ring, but first an adhesion promoter layer is provided.
  • B. through the formation of stable carbides. Appropriately thin layers of chrome, titanium or silicon are used as bonding layers that meet these requirements. In particular, chromium and tungsten carbide have proven useful as adhesion promoters.
  • the coating has an adhesion promoter layer which preferably contains a chrome material.
  • the adhesion promoter layer is preferably more than 30% by weight, preferably more than 60% by weight, in particular more than 90% by weight, of chromium.
  • the ta-C coating according to the invention is a simple, quickly realizable and economical coating for wear rings in centrifugal pumps.
  • the coating according to the invention also has excellent sliding properties and good chemical resistance.
  • most metallic materials are characterized by a higher ductility in direct comparison to a ceramic material.
  • the advantage of the higher hardness due to the ta-C coating is based on the fact that small and large solid particles, which are often contained in the solid-containing media, can now have a greatly reduced abrasive effect on the gap seal, i.e. the split ring and a counter element. Due to the flow, these solid particles normally act like an abrasive.
  • the wear ring, bearing ring, impellers and / or suction-side housing parts that are coated with ta-C have an extremely hard protective layer against abrasion, which significantly increases their service life when pumping solids-containing media. PECVD / PACVD processes can preferably be used for coating.
  • the plasma is excited in the gas phase by coupling in pulsed DC voltage, medium-frequency (KHz range) or high-frequency (MHz range) power.
  • pulsed DC voltage medium-frequency (KHz range) or high-frequency (MHz range) power.
  • KHz range medium-frequency
  • MHz range high-frequency
  • PVD processes are used for coating. These processes are particularly simple and have a low process temperature. This technology leads to layers in which foreign atoms can also be incorporated as required. The process is preferably carried out in such a way that changes to the structure and dimensions of the materials to be coated (metallic, gray cast iron, etc.) are excluded.
  • the ta-C coating Compared to a CVD diamond layer, the ta-C coating has the advantage that the coating temperature for CVD diamond layers is 600 to 1000 ° C and for amorphous carbon layers such as ta-C is significantly below 500 ° C. This is of particular technical relevance for the coating of metallic materials. The production of PVD diamond layers is not possible.
  • FIG. 1 sectional view of a centrifugal pump for conveying solids-containing media with a closed impeller
  • FIG. 2 sectional view of a centrifugal pump for conveying solids-containing media with a closed impeller
  • FIG. 3 sectional view of a centrifugal pump for conveying solids-containing media with a closed single-channel wheel
  • Fig. 4 enlarged detail in the area of the suction mouth
  • FIG. 5 shows a detailed section of a stationary, non-rotating element.
  • the arrangement 13 25 shows a sectional illustration of a centrifugal pump for conveying media containing solids with two arrangements for reducing a backflow 13, 25 from a first space into a second space.
  • the arrangements 13, 25 include two non-rotating elements 2, 6 which interact with the closed impeller 4 in this exemplary embodiment.
  • This embodiment is a horizontally positioned volute casing pump.
  • the elements 2 and 6 are designed in this exemplary embodiment from as split rings.
  • the medium containing solids flows into the pump via the suction mouth 1, is subjected to kinetic energy by the closed impeller 4, which is connected to the mounting 12 with the shaft 9 in a rotationally fixed manner, and leaves the housing part 10, which in this example is the pump housing is formed via the pressure port 5.
  • the shaft 9 is rotatably supported by the ball bearings 8.
  • the housing part 7, which is designed as a pressure cover in this exemplary embodiment, closes the pump chamber in the direction of the drive.
  • the elements 2 and 6 are coated with a carbon layer, preferably with an amorphous carbon layer, in particular with ta-C.
  • a particularly ideal protection against abrasive wear which inevitably acts on the wear rings when pumping media containing solids, is achieved.
  • Due to the smooth and extremely hard ta-C coating on the wear rings there is no need for a ceramic material such as silicon carbide.
  • the wear rings can be made of a common cast material or a common stainless steel material and are protected from the abrasive effects of the solid-containing media by the ta-C coating.
  • a stationary, non-rotating element 2 In the area of the suction mouth 1, in the interior of the housing part 10, a stationary, non-rotating element 2, here designed as a split ring, is connected to the housing part 10 by means of a press fit.
  • the element 2 and the impeller 4 are spaced apart from one another, so that a gap is formed between the element 2 and the impeller 4, which gap functions as a sealing gap with geometrically identical surfaces.
  • 2 shows a sectional illustration of a centrifugal pump for conveying media containing solids with an arrangement for reducing a backflow 13 from a first space into a second space.
  • the arrangement 13 comprises a stationary, non-rotating element 2 which, in this exemplary embodiment, interacts with the closed paddle wheel 4.
  • the element 2 is removablebil det in the example as a split ring.
  • the solid-containing medium flows into the pump via the suction mouth 1, is subjected to kinetic energy by the closed impeller 4, which is connected to the shaft 9 in a rotationally fixed manner, and leaves the housing part 10 via the pressure port 5.
  • the shaft 9 is supported by the ball bearings 8 rotatably mounted.
  • the element 2 is coated with a carbon layer, preferably with an amorphous carbon layer, in particular special with ta-C. A particularly ideal protection against abrasive wear and also against the closed single-blade wheel running against the split ring is thus achieved.
  • the arrangement 13 comprises a stationary, non-rotating element 2 which, in this exemplary embodiment, interacts with the closed Einka nalrad 4.
  • the element 2 is designed as an L-shaped split ring which is coated on the surface with ta-C.
  • the solids-containing medium flows into the pump via the suction mouth 1, is acted upon by the closed impeller 4, which is non-rotatably connected to the shaft 9, with movement energy and leaves the housing part 10, which is designed as a pump housing, via the pressure port 5.
  • the shaft 9 is rotatably supported by the ball bearings 8.
  • the L-shaped element 2 which is also referred to as an angle split ring, is coated with a carbon layer, preferably with an amorphous carbon layer, in particular with ta-C. This is a particularly ideal protection against abrasive wear and also reached against the running of the closed single impeller 4 against the gap ring.
  • the centrifugal pump has an arrangement for reducing a backflow 13 in the form of a gap seal.
  • This includes a rotating construction part 14, which is designed as a raceway and a non-rotating component 2, which is designed as a gap ring.
  • the rotating component 14 is arranged on a radial outside of the cover disk 3 of the impeller 4.
  • the rotating component 14 thus rotates with the impeller 4.
  • the non-rotating component 2 is arranged on the housing part 10 and has a radial inner side of the ring as a guide which interacts with the radial outer side of the rotating component 14, which is designed as an angular running ring in the exemplary embodiment and forms the gap seal.
  • element 2 and rotating component 14 are coated with a carbon layer, preferably with an amorphous carbon layer, in particular with ta-C. This provides particularly ideal protection against abrasive wear.
  • a further arrangement 20 which comprises a rotating element 22 and a non-rotating element 21.
  • the rotating element 22 is designed as a ring which is arranged on the axial end face of the cover disk 3 and is also referred to as an angular raceway.
  • the rotating element 22 has a projection 19 which extends in the axial direction and which engages in a groove 15 in the cover disk 3.
  • the non-rotating element 21 is designed as an axially displaceable ring which is guided by a surface 16 of the housing part 10 against radial displacement.
  • a force-generating element 17 exerts a force on the non-rotating element 21 and presses the non-rotating element 21 against the rotating element 22.
  • the force-generating element 17 is designed as a spring.
  • a corrugated spring is used.
  • a sinusoidal spring or a group tion can be used.
  • the non-rotating element 21 is sealed off from the housing part 10 by a sealing element 18.
  • the sealing element 18 is preferably an O-ring.
  • the rotating element 22 and the non-rotating element 21 are in the execution example made of a stainless steel material that is coated according to the invention with ta-C be.
  • the two axially facing end faces of the rotating element 22 and of the non-rotating element 21 are pressed against each other by the force generating element 17. This creates a minimal gap.
  • the ta-C coating minimizes friction.
  • a lubricating film of conveying medium forms in the gap between the contacting surfaces of the rotating element 22 and the non-rotating element 21.
  • the arrangement 20, together with the device 13, prevents a backflow from a pressure chamber 5 of the pump into a suction chamber 1 of the centrifugal pump.
  • Fig. 5 shows a detailed section of a non-rotating element 2 which is coated on an axial surface 23 and on a radial surface 24 with a carbon layer be.
  • split rings can be made from a common cast material or a stainless steel material and given wear-resistant properties by means of ta-C coating.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien. Die Kreiselpumpe verfügt über mindestens eine Anordnung zur Reduzierung einer Rückströmung (13, 20, 25) von einem ersten Raum in einen zweiten Raum. Die Anordnung (13, 20, 25) umfasst mindestens ein nicht rotierendes Element (2, 6, 21), das mit mindestens einem rotierenden Gegenelement (14, 22) zusammenwirkt. Das Element (2, 6, 21) weist zumindest teilweise eine Schicht aus Kohlenstoffschicht auf.

Description

Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien
Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien mit einer Anordnung zur Reduzierung einer Rückströmung von einem ersten Raum in einen zweiten Raum.
Kreiselpumpen weisen an verschiedenen Stellen durchströmbare Spalte auf, wie zum Beispiel zwischen dem Laufrad und dem Gehäuse, wo ein Druckunterschied einen teil weise sehr verlustreichen Leckagestrom hervorruft. Die Abdichtung hier muss bezüglich der Größenordnung des Spaltes so gewählt sein, dass dieser weder zu groß ist, dass al-so der Wirkungsgrad der Kreiselpumpe infolge hoher Verluste über diesen Spalt sinkt, noch darf der Spalt zu klein sein, weil sonst die Gefahr besteht, dass es zu einem Anlaufen, also einer Berührung zwischen dem rotierenden und dem stillstehenden Bau teil kommt.
Bei einer solchen Abdichtung kann es sich beispielsweise um eine Spaltringdichtungs anordnung handeln. Spaltringdichtungen dienen in Kreiselpumpen zur Abdichtung von Räumen unterschiedlicher Drücke. Die Anordnung umfasst ein nicht rotierendes Ele ment und ein rotierendes Element. Bei dem nicht rotierenden Element kann es sich bei spielsweise um einen Spaltring handeln, der am Gehäuse angeordnet ist, oder um das Gehäuse selbst bzw. um ein Gehäuseteil. Bei dem rotierenden Element kann es sich beispielsweise um einen Laufring handeln, der auf dem Laufrad angeordnet ist, oder um das Laufrad selbst bzw. einen Teil des Laufrades, beispielsweise bei einem geschlosse nen Laufrad die Deckscheibe des Laufrades. Der Spalt, der zwischen dem rotierenden Element und dem nicht rotierenden Element gebildet wird, wirkt als Drossel zwischen den Räumen unterschiedlicher Drücke und verhindert einen zu hohen Strom vom Raum höheren Druckes in den Raum niedrigeren Druckes. Je kleiner der Spalt zwischen den beiden Elementen ist, desto geringer sind die Wirkungsgradverluste der Kreiselpumpe. Diesem Bestreben steht jedoch entgegen, dass ein zu kleiner Spalt sehr schwierig in Einklang mit den Fertigungstoleranzen sowie den betrieblichen Einflüssen zu bringen ist. Es gilt, Berührungen zwischen den Elemen ten zu vermeiden, um ein Anstreifen des rotierenden Elements an dem nicht rotieren den Element zu verhindern und somit einem Verschleiß vorzubeugen. Aufgrund der not wendigen Toleranzen bei der Herstellung der einzelnen Komponenten gibt es eine Min destspaltweite, die gerade verhindert, dass Elemente sich berühren und somit Reibung und Verschleiß entsteht. Es treten jedoch im Betrieb insbesondere beim Anfahren bzw. Abfahren der Pumpe immer wieder Situationen auf, in denen es zu einer Berührung kommt und dann ein Pressen bzw. Materialverschleiß auftritt.
Beim Fördern feststoffhaltiger Medien muss überdies mit einer durch die abrasive Wir kung der Schmutzteile verursachten Spalterweiterung gerechnet werden. Es ist also vor allem bei Schmutzwasserkreiselpumpen mit einem ansteigenden Wirkungsgradverlust zu rechnen.
Beispielgebend für ein feststoffhaltiges Medium ist Abwasser, insbesondere kommuna les und industrielles Abwasser. Dieses umfasst in der Regel Rohabwasser (z. B. Schmutzwasser, Fäkalien), Abwasser (mechanisch gereinigtes Wasser aus Klärbe cken), Schlamm (z. B. Belebt-, Frisch-, Faul- sowie Impfschlamm) und Regenwasser. Industrielles Abwasser kann unter Umständen sehr korrosiv oder abrasiv auf die einge setzten Kreiselpumpen, insbesondere die medienberührenden Bauteile der Kreisel pumpe, wirken.
Um einen stetigen Verschleiß der Spaltdichtung an Kreiselpumpen zur Förderung ab- rasi-ver Fluide Rechnung zu tragen, wurde bereits vorgeschlagen, eine Nachstellmög lichkeit des Spaltes über einstellbare Dichtungselemente vorzusehen. Die DE 35 13 116 A1 beschreibt eine derartige Spaltdichtung. Eine solche von Hand ein stellbare Spaltdichtung ist vergleichsweise aufwändig bei der Herstellung und erfordert viel Erfahrung von dem bedienenden Fachpersonal. Für das Einstellen, die Kontrolle und das zeitige Nachstellen der Dichtungselemente ist ein verhältnismäßig hoher Ar beitsaufwand erforderlich.
Generell kommen bei Kreiselpumpen häufig Gussbauteile zum Einsatz. Beim Gießen entsteht aus einem flüssigen Werkstoff nach dem Erstarren ein fester Körper in der ge wünschten Form. Somit können gezielt die gewünschten Gehäusestrukturen bzw. Lauf räder oder sonstige Bauteile der Kreiselpumpe erzeugt werden. Gusswerkstoffe im Krei selpumpenbau sind in der Regel Eisen-Kohlenstoff-Legierungen.
Die DE 10 2017 223602 A1 gibt ein Spaltring-Laufring-Paar einer Kreiselpumpe auf Ba sis von Siliziumkarbid an. Die Härte des Materials soll die Kreiselpumpe vor abrasiven Verschleiß schützen. Dazu wird ein Keramikelement aus Siliziumkarbid in ein Guss werkzeug eingelegt und anschließend mit einem metallischen Gusswerkstoff ausgegos sen.
Die DE 10 2018 214650 A1 beschreibt eine Spaltringdichtung einer Kreiselpumpe auf Basis von Kalziumcarbonat in der Modifikation Aragonit, die mit einer hohen Härte ver schleißbeständiger gegen abrasive Stoffe ist.
Insbesondere bei Kreiselpumpen, die zur Förderung von feststoffhaltigen Medien einge setzt werden, kommt es im Bereich der Spaltringdichtung zu Korrosions- bzw. Ver schleißerscheinungen. Aufgrund der hohen Sprödigkeit der meisten abrasionsbeständi gen keramischen Werkstoffe sind die vorgeschlagenen keramischen Lösungen bei be stimmten Bauteilgeometrien i. d. R. sehr teuer und aufwändig in der Umsetzung und können u. U. (beispielsweise durch Ausbrechen von Teilen) zu Betriebsstörungen führen.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien anzugeben. Die Beschädigung von Spaltringen durch abrasiven Verschleiß soll wirksam verringert werden. Darüber hinaus sollte die Pumpe den Wirkungsgrad im Betrieb lange aufrechterhalten können. Die Kreiselpumpe soll sich durch eine hohe Zuverlässigkeit und eine lange Lebensdauer auszeichnen. Sie soll zudem eine einfache Montage ge währleisten. Weiterhin soll die Kreiselpumpe durch möglichst geringe Herstellungskos ten überzeugen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kreiselpumpe zur Förderung feststoff haltiger Medien mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Varianten sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen.
Erfindungsgemäß verfügt eine Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien mit mindestens einer Anordnung zur Reduzierung einer Rückströmung über ein nicht rotie rendes Element, das zumindest teilweise eine Schicht aus Kohlenstoff aufweist.
Eine solche Anordnung zur Reduzierung einer Rückströmung kann gemäß der Erfin dung als Spaltdichtung ausgestaltet sein, die von einem Spaltring und einem Laufring beziehungsweise von einem Spaltring und einem Laufrad gebildet werden kann. Diese Anordnung dient zur Abdichtung von Räumen unterschiedlicher Drücke und wirkt als Drossel zwischen diesen Räumen. In dieser Anordnung ist ein erster Raum als ein Raum mit höherem Druck und ein zweiter Raum als ein Raum mit geringerem Druck zu verstehen. In der Kreiselpumpe ist dementsprechend der Raum höheren Druckes der Raum des Druckstutzens sowie des Spiralgehäuses. Der Raum niedrigeren Druckes ist der Raum des Ansaugbereiches vor dem Laufrad.
Der Spaltring ist mittels Presspassung am Pumpengehäuse angeordnet und ist dement sprechend feststehend als auch nicht rotierend. Der Spaltring ist als solcher unmittelbar am Pumpengehäuse angeordnet. Des Weiteren bildet er mit einem rotierenden Gegen element einen Spalt. Bei dem rotierenden Element kann es sich beispielsweise um ei nen Laufring handeln, der auf dem Laufrad angeordnet ist, oder um das Laufrad selbst bzw. einen Teil des Laufrades, beispielsweise bei einem geschlossenen Laufrad eine radiale und/oder axiale Fläche der Deckscheibe des Laufrades. Vorteilhafterweise weist der Spaltring an einer radialen Fläche wie beispielsweise die Spaltringinnenseite und/oder an einer axialen Fläche wie beispielsweise der Spaltring stirnseite eine Kohlenstoffschicht auf. Dadurch wird die Flärte eines gewöhnlichen Spalt rings aus einem Gusswerkstoff und/oder einem Edelstahl-Werkstoff enorm gesteigert. Der Spaltring erhält somit einen wirksamen Schutz gegen die abrasive Einwirkung von Feststoffpartikel im Fördermedium.
Von besonderem Vorteil ist die Kohlenstoffschicht hinsichtlich eines Berührens oder An laufens des Gegenelements. Aufgrund der besonders glatten Oberfläche der Kohlen stoffschicht sowie deren außergewöhnlichen Härte verhält sich der Spaltring unempfind lich gegenüber einer anstreifenden Einwirkung eines Gegenelements.
In einer Variante der Erfindung kommt ein zweiter Spaltring zur Abdichtung des Lauf rads gegen den Lagerträgerdeckel zum Einsatz. Auch dieser Spaltring weist eine Koh lenstoffschicht auf, die den Spaltring besonders gegen die abrasive Wirkung feststoff haltiger Medien sowie den unerwünschten Kontakt des Laufrades schützt.
Erfindungsgemäß wirkt der Spaltring mit einem Gegenelement zusammen, um einen besonders geringen Spalt zur Reduktion einer Rückströmung aus einem Raum höheren Drucks in einen Raum geringeren Drucks der Pumpe zu verhindern. Dieses Gegenele ment kann in Form eines Laufrings ausgestaltet sein, der auf einer präparierten Fläche der Deckscheibe des Laufrads angeordnet ist. In einer alternativen Variante kann das Gegenelement in Form einer bearbeiteten, radialen und/oder axialen Oberfläche der Deckscheibe des Laufrads ausgebildet sein. In beiden Varianten ist gemäß der Erfin dung eine Kohlenstoffschicht auf den spaltbildenden Flächen aufgebracht. Idealerweise ist dadurch das rotierende Gegenelement vor der abrasiven Einwirkung des feststoffhal tigen Mediums geschützt.
Von besonderem Vorteil ist die Ausgestaltung von Spaltringen aus gewöhnlichen metal lischen Werkstoffen, insbesondere Gusswerkstoffe und/oder Edelstahl-Werkstoffe, die anschließend mit einer besonders harten und gegen Abrasion schützenden Kohlenstoff- Schicht beschichtet werden. Auf diese Weise lassen sich Spaltringe aus einem kosten günstigen Rohstoff hersteilen, die gleichzeitig mit bekannten Standardfertigungsverfah ren bearbeitet werden können.
Unter den Kohlenstoffschichten werden Schichten verstanden, in denen Kohlenstoff der überwiegende Bestandteil ist. Die Kohlenstoffschicht kann beispielsweise mit einer PVD- (engl. Physical Vapor Deposition), einer physikalischen Gasphasenabscheidung etwa durch Verdampfen oder Sputtern) oder einem CVD- (engl. Chemical Vapor Depo sition; Chemische Gasphasenabscheidung) Verfahren aufgebracht werden.
Vorzugsweise handelt es sich um eine amorphe Kohlenstoffschicht, insbesondere eine tetraedrische wasserstofffreie amorphe Kohlenstoffschicht, die auch als ta-C Schicht be-zeichnet wird. Die dem Kristallgitter von Graphit zugehörigen Atombindungen (insgesamt jeweils 3) kennzeichnet man mit der Bezeichnung „sp2“. Dabei liegt eine sp2-Hybridisierung vor.
Bei einer Diamantschicht bildet jedes Kohlenstoffatom mit vier benachbarten Atomen eine tetraederförmige Anordnung. Bei dieser räumlichen Anordnung sind alle Atomab stände gleich gering. Es wirken daher sehr hohe Bindungskräfte zwischen den Atomen, und zwar in allen Raumrichtungen. Daraus resultieren die hohe Festigkeit und die ext reme Härte des Diamanten. Die dem Kristallgitter von Diamanten zugehörigen Atombin dungen, insgesamt jeweils vier, kennzeichnet man mit der Bezeichnung „sp3“. Somit liegt eine sp3-Hybridisierung vor.
Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung besteht die Kohlenstoffschicht aus einer Mischung von sp3- und sp2-hybridisiertem Kohlenstoff. Diese Schicht ist durch eine amorphe Struktur gekennzeichnet. In dieses Kohlenstoffnetzwerk können auch Fremdatome wie Wasserstoff, Silizium, Wolfram oder Fluor eingebaut sein.
Die erfindungsgemäße Anordnung einer Kohlenstoffschicht auf einem Spaltring und auf einem Gegenelement, wie beispielsweise einem Laufring, führt zu einer erheblichen Re duzierung des abrasiven Abtrags. Durch die Anordnung einer Kohlenstoffschicht auf einem Spaltring wird eine extrem glatte axiale Oberfläche mit Antihafteigenschaften geschaffen, ohne dass eine auf wendige mechanische Nachbearbeitung des Laufrads erforderlich ist. Des Weiteren können mehrere Spaltringe in einem Beschichtungsreaktor, der vorzugsweise als Vaku umkammer ausgeführt ist, eingebracht werden, wo bei mäßiger thermischer Belastung, die ta-C Beschichtung aufgebracht wird. Somit zeichnet sich die erfindungsgemäße Kreiselpumpe mit mindestens einem Spaltring durch verhältnismäßig geringe Herstel lungskosten aus.
Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung wird die Kohlenstoffschicht als Be-schichtung auf einem Spaltring aufgebracht. Die Dicke der Schicht beträgt vorteilhaf terweise mehr als 0,5 pm, vorzugsweise mehr als 1 ,0 pm, insbesondere mehr als 1 ,5 pm. Weiterhin erweist es sich als günstig, wenn die Kohlenstoffschicht weniger als 18 pm, vorzugsweise weniger als 16 pm, insbesondere weniger als 14 pm beträgt.
Idealerweise weist die Beschichtung aus Kohlenstoff eine äußerst glatte axiale Oberflä che mit Antihafteigenschaften auf, bei der der Mittenrauheitswert Ra der Kohlenstoff schicht weniger als 0,7 pm, vorzugsweise weniger als 0,5 pm, insbesondere weniger als 0,3 pm beträgt.
Die ta-C Beschichtung weist einen sehr geringen Reibbeiwert bei gleichzeitig sehr guter chemischer Beständigkeit auf. Die Härte der Beschichtung kommt der Härte von Dia manten sehr nahe, wobei die Härte vorzugsweise mehr als 20 GPa, vorzugsweise mehr als 30 GPa, insbesondere mehr als 40 GPa und weniger als 120 GPa, vorzugsweise weniger als 110 GPa, insbesondere weniger als 100 GPa beträgt.
Mit durchschnittlich 40 bis 75 GPa sind ta-C Beschichtungen härter als a-C:H Schich ten. Zudem enthält ta-C keinen Wasserstoff. Deshalb ist davon auszugehen, dass ta-C im Kontakt mit Wasser (bei Temperaturen oberhalb 80 °C) beständiger ist als a-C:H. Im Kontakt mit anderen - insbesondere polaren - Flüssigkeiten, die Moleküle enthalten, in denen Wasserstoff gebunden ist, könnte ta-C ebenfalls besser beständig sein als a-C:H.
Vorzugsweise wird die Kohlenstoffschicht nicht unmittelbar auf ein Spaltring aufge bracht, sondern es wird zunächst eine Haftvermittlerschicht vorgesehen Diese besteht bevorzugt aus einem Werkstoff, der sowohl gut an Stahl haftet als auch eine Kohlen stoffdiffusion verhindert, z. B. durch die Bildung stabiler Carbide. Als Haftvermittlungs schichten, die diese Anforderungen erfüllen, kommen passenderweise dünne Schichten aus Chrom, Titan oder Silizium zum Einsatz. Insbesondere haben sich Chrom- und Wolframcarbid als Haftvermittler bewährt.
Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung weist die Beschichtung eine Haftvermitt- ler-schicht auf, die vorzugsweise einen Chromwerkstoff beinhaltet. Vorzugsweise be steht die Haftvermittlerschicht zu mehr als 30 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 60 Gew.- %, insbesondere mehr als 90 Gew.-% aus Chrom.
Bei der erfindungsgemäßen ta-C Beschichtung handelt es sich um eine einfache, schnell realisierbare und wirtschaftliche Beschichtung für Spaltringe in Kreiselpumpen. Die erfindungsgemäße Beschichtung weist neben einer sehr großen Härte auch hervor ragende Gleiteigenschaften und eine gute chemische Beständigkeit auf. Insbesondere zeichnen sich die meisten metallischen Werkstoffe durch eine höhere Duktilität im direk ten Vergleich zu einem keramischen Werkstoff aus.
Der Vorteil der höheren Härte durch die ta-C Beschichtung liegt darin begründet, dass kleine und große Feststoffpartikel, die oft in den feststoffhaltigen Medien enthalten sind, nun stark vermindert abrasiv auf die Spaltdichtung, also den Spaltring und ein Gegen element, wirken können. Durch die Strömung wirken diese Feststoffteilchen normaler weise wie ein Schleifmittel. Spaltring, Laufring, Laufräder und/oder saugseitige Gehäu seteile, die mit ta-C beschichtet sind, verfügen über eine äußerst harte Schutzschicht gegen Abrasion, wodurch deren Einsatzzeit in der Förderung feststoffhaltiger Medien deutlich erhöht ist. Vorzugsweise können zur Beschichtung PECVD/PACVD-Verfahren eingesetzt. Dabei erfolgt eine Plasmaanregung der Gasphase durch die Einkopplung von gepulster Gleich-spannung („pulsed DC“), mittelfrequenter (KHz-Bereich) oder hochfrequenter (MHz-Bereich) Leistung. Aus Gründen einer maximierten Prozessvariabilität bei unter schiedlichen Werkstückgeometrien und Beladungsdichten hat sich zudem die Einkopp lung von gepulster Gleichspannung bewährt.
Idealerweise werden zur Beschichtung PVD Verfahren eingesetzt. Diese Verfahren sind besonders einfach und weisen eine niedrige Prozesstemperatur auf. Diese Technologie führt zu Schichten, in die je nach Bedarf auch Fremdatome eingebaut sein können. Die Prozessführung erfolgt vorzugsweise so, dass Gefüge- und Dimensionsänderungen der zu beschichtenden Werkstoffe (metallisch, Grauguss, etc.) ausgeschlossen sind.
Gegenüber einer CVD-Diamantschicht hat die ta-C Beschichtung den Vorteil, dass die Beschichtungstemperatur für CVD-Diamantschichten 600 bis 1000 °C beträgt und für amorphe Kohlenstoffschichten wie ta-C deutlich unter 500 °C liegt. Dies ist insbeson dere für das Beschichten metallischer Werkstoffe von hoher technischer Relevanz. Die Herstellung von PVD-Diamantschichten ist nicht möglich.
Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen und aus den Zeichnungen selbst.
Dabei zeigt:
Fig. 1 Schnittdarstellung einer Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Me dien mit einem geschlossenen Laufrad,
Fig. 2 Schnittdarstellung einer Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Me dien mit einem geschlossenen Einschaufelrad,
Fig. 3 Schnittdarstellung einer Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Me dien mit einem geschlossenen Einkanalrad, Fig. 4 Ausschnittsvergrößerung im Bereich des Saugmunds,
Fig. 5 Detailschnitt eines feststehenden, nicht rotierenden Elements.
Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien mit zwei Anordnungen zur Reduzierung einer Rückströmung 13, 25 von einem ersten Raum in einen zweiten Raum. Die Anordnungen 13, 25 umfassen zwei nicht ro tierende Elemente 2, 6, die in diesem Ausführungsbeispiel mit dem geschlossenen Laufrad 4 Zusammenwirken. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine horizontal aufgestellte Spiralgehäusepumpe. Die Elemente 2 und 6 sind in diesem Aus führungsbeispiel als Spaltringe ausgestaltet. Über den Saugmund 1 strömt das feststoff haltige Medium in die Pumpe ein, wird von dem geschlossenen Laufrad 4, welches drehfest mit der Befestigung 12 mit der Welle 9 verbunden ist, mit Bewegungsenergie beaufschlagt und verlässt das Gehäuseteil 10, das in diesem Beispiel als Pumpenge häuse ausgebildet ist, über den Druckstutzen 5. Die Welle 9 ist durch die Kugellager 8 drehbar gelagert. Das Gehäuseteil 7, das in diesem Ausführungsbeispiel als Druckde ckel ausgebildet ist, verschließt den Pumpenraum in Richtung Antrieb. Idealerweise sind die Elemente 2 und 6 mit einer Kohlenstoffschicht, vorzugsweise mit einer amor phen Kohlenstoffschicht, insbesondere mit ta-C, beschichtet. Somit wird ein besonders idealer Schutz vor abrasivem Verschleiß, der bei der Förderung feststoffhaltiger Medien zwangsläufig auf die Spaltringe einwirkt, erzielt. Aufgrund der glatten und extrem harten ta-C Beschichtung der Spaltringe kann auf eine keramische Werkstoffbasis wie Silizi umkarbid verzichtet werden. Die Spaltringe können aus einem gewöhnlichen Gusswerk stoff oder einem üblichen Edelstahl-Werkstoff gefertigt werden und sind durch die ta-C Beschichtung vor der abrasiven Einwirkung der feststoffhaltigen Medien geschützt.
Im Bereich des Saugmunds 1 ist im Innenraum des Gehäuseteils 10 ein feststehendes, nicht rotierendes Element 2, hier als Spaltring ausgebildet, mittels Presspassung mit dem Gehäuseteil 10 verbunden. Das Element 2 und das Laufrad 4 sind voneinander beabstandet, sodass zwischen dem Element 2 und dem Laufrad 4 ein Spalt gebildet wird, der als ein Dichtspalt mit geometrisch gleich ausgebildeten Flächen fungiert. Fig. 2 zeigt eine Schnittdarstellung einer Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien mit einer Anordnung zur Reduzierung einer Rückströmung 13 von einem ersten Raum in einen zweiten Raum. Die Anordnung 13 umfasst ein feststehendes, nicht rotie rendes Element 2, das in diesem Ausführungsbeispiel mit dem geschlossenen Ein schaufelrad 4 zusammenwirkt. Das Element 2 ist in dem Beispiel als Spaltring ausgebil det. Über den Saugmund 1 strömt das feststoffhaltige Medium in die Pumpe ein, wird von dem geschlossenen Einschaufelrad 4, welches drehfest mit der Welle 9 verbunden ist, mit Bewegungsenergie beaufschlagt und verlässt das Gehäuseteil 10 über den Druckstutzen 5. Die Welle 9 ist durch die Kugellager 8 drehbar gelagert. Das Gehäuse teil 7, welches in diesem Ausführungsbeispiel als Druckdeckel ausgebildet ist, ver schließt den Pumpenraum in Richtung Antrieb. Erfindungsgemäß ist das Element 2 mit einer Kohlenstoffschicht, vorzugsweise mit einer amorphen Kohlenstoffschicht, insbe sondere mit ta-C, beschichtet. Somit wird ein besonders idealer Schutz vor abrasivem Verschleiß und auch gegen das Anlaufen des geschlossenen Einschaufelrads gegen den Spaltring erreicht.
Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung einer Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien mit einer Anordnung zur Reduzierung einer Rückströmung 13 von einem ersten Raum in einen zweiten Raum. Die Anordnung 13 umfasst ein feststehendes, nicht rotie rendes Element 2, das in diesem Ausführungsbeispiel mit dem geschlossenen Einka nalrad 4 zusammenwirkt. Das Element 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel als L-förmi- ger Spaltring ausgebildet, der an der Oberfläche mit ta-C beschichtet ist. Über den Saugmund 1 strömt das feststoffhaltige Medium in die Pumpe ein, wird von dem ge schlossenen Einschaufelrad 4, welches drehfest mit der Welle 9 verbunden ist, mit Be wegungsenergie beaufschlagt und verlässt das Gehäuseteil 10, welches als Pumpen gehäuse ausgebildet ist, über den Druckstutzen 5. Die Welle 9 ist durch die Kugellager 8 drehbar gelagert. Das Gehäuseteil 7, welches in dieser Ausführung als Druckdeckel ausgebildet ist, verschließt den Pumpenraum in Richtung Antrieb. Gemäß der Erfindung ist das L-förmige Element 2, das auch als Winkelspaltring bezeichnet wird, mit einer Kohlenstoffschicht, vorzugsweise mit einer amorphen Kohlenstoffschicht, insbesondere mit ta-C, beschichtet. Somit wird ein besonders idealer Schutz vor abrasiven Verschleiß und auch gegen das Anlaufen des geschlossenen Einschaufelrads 4 gegen den Spalt ring erreicht.
Fig. 4 zeigt eine Ausschnittsvergrößerung im Bereich des Saugmunds 1 gemäß einer Variante der Erfindung. Die Kreiselpumpe weist eine Anordnung zur Reduzierung einer Rückströmung 13 in Form einer Spaltdichtung auf. Diese umfasst ein rotierendes Bau teil 14, das als Laufring ausgebildet ist und ein nicht rotierendes Bauteil 2, das als Spalt ring ausgebildet ist. Das rotierende Bauteil 14 ist an einer radialen Außenseite der Deckscheibe 3 des Laufrades 4 angeordnet. Das rotierende Bauteil 14 rotiert somit mit dem Laufrad 4. Das nicht rotierende Bauteil 2 ist am Gehäuseteil 10 angeordnet und weist eine radiale Ringinnenseite als Führung auf, die mit der radialen Ringaußenseite des rotierenden Bauteils 14 zusammenwirkt, das im Ausführungsbeispiel als Winkellauf ring ausgebildet ist und die Spaltdichtung bildet. Das Element 2 und das rotierende Bauteil 14 sind erfindungsgemäß mit einer Kohlenstoffschicht, vorzugsweise mit einer amorphen Kohlenstoffschicht, insbesondere mit ta-C, beschichtet. Dadurch wird ein be sonders idealer Schutz vor abrasiven Verschleiß erzielt.
Bei der Ausführung gemäß der Darstellung in Fig. 4 ist zusätzlich zu einer Anordnung zur Reduzierung einer Rückströmung 13 eine weitere Anordnung 20 vorgesehen, die ein rotierendes Element 22 und ein nicht rotierendes Element 21 umfasst. Das rotie rende Element 22 ist als Ring ausgebildet, der an der axialen Stirnseite der Deck scheibe 3 angeordnet ist und auch als Winkellaufring bezeichnet wird. Dazu weist das rotierende Element 22 einen sich in axialer Richtung erstreckenden Vorsprung 19 auf, der in eine Nut 15 in der Deckscheibe 3 eingreift. Das nicht rotierende Element 21 ist als axial verschieblicher Ring ausgebildet, der von einer Fläche 16 des Gehäuseteils 10 gegen eine radiale Verschiebung geführt wird. Ein Krafterzeugungselement 17 übt eine Kraft auf das nicht rotierende Element 21 aus und drückt das nicht rotierende Element 21 gegen das rotierende Element 22. Das Krafterzeugungselement 17 ist als Feder ausgebildet. Im Ausführungsbeispiel kommt dabei eine Wellfeder zum Einsatz. In einer alternativen Ausführung der Erfindung kann eine Sinusfeder oder eine Gruppenbefede- rung eingesetzt werden. Das nicht rotierende Element 21 wird von einem Dichtungsele ment 18 zu dem Gehäuseteil 10 abgedichtet. Bei dem Dichtungselement 18 handelt es sich vorzugsweise um einen O-Ring. Das rotierende Element 22 und das nicht rotierende Element 21 sind im Ausführungs beispiel aus einem Edelstahl-Werkstoff ausgeführt, der erfindungsgemäß mit ta-C be schichtet ist. Die beiden axial zueinander gerichteten Stirnflächen des rotierenden Ele ments 22 und des nicht rotierenden Elements 21 werden von dem Krafterzeugungsele ment 17 aufeinandergedrückt. Es entsteht dabei ein minimaler Spalt. Die Reibung wird durch die ta-C Beschichtung minimiert. Es bildet sich ein Schmierfilm aus Förderme dium in dem Spalt zwischen den sich berührenden Flächen des rotierenden Elements 22 und des nicht rotierenden Elements 21 aus. Die Anordnung 20 verhindert gemein sam mit der Einrichtung 13 eine Rückströmung aus einem Druckraum 5 der Pumpe in einen Saugraum 1 der Kreiselpumpe.
Fig. 5 zeigt einen Detailschnitt eines nicht rotierenden Elements 2, das an einer axialen Oberfläche 23 und an einer radialen Oberfläche 24 mit einer Kohlenstoffschicht be schichtet ist. Durch die Beschichtung mit ta-C an mindestens einer Spaltringstirnseite und mindestens einer Spaltringinnenseite können Spaltringe aus einem gewöhnlichen Gusswerkstoffe oder einem Edelstahl-Werkstoff hergestellt werden und mittels ta-C Be schichtung verschleißbeständige Eigenschaften erhalten.

Claims

Patentansprüche
1. Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien mit mindestens einer Anord nung zur Reduzierung einer Rückströmung (13, 20, 25) von einem ersten Raum in einen zweiten Raum, wobei die Anordnung (13, 20, 25) mindestens ein nicht rotie rendes Element (2, 6, 21) umfasst, das mit mindestens einem rotierenden Gegen element (14, 22) zusammenwirkt, dadurch gekennzeichnet, dass das Element (2) zumindest teilweise eine Schicht aus Kohlenstoff aufweist.
2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das nicht rotie rende Element (2, 6, 21) unmittelbar an einem Gehäuseteil (10, 7) angeordnet ist.
3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht rotierende Element (2, 6, 21) als Spaltring ausgebildet ist.
4. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht rotierende Element (2, 6, 21) an einer radialen Fläche (24) eine Schicht aus Kohlenstoff aufweist.
5. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht rotierende Element (2, 6, 21) an einer axialen Fläche (23) eine Schicht aus Kohlenstoff aufweist.
6. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das nicht rotierende Element (2, 6, 21) mit einem an einer Deckscheibe (3) eines Laufrads (4) angeordnetem, rotierendem Gegenelement (14, 22) oder mit einer axialen und/oder radialen Fläche der Deckscheibe (3) zusammenwirkt.
7. Kreiselpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Gegenele ment (14, 22) als ein Laufring ausgebildet ist.
8. Kreiselpumpe nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das Ge genelement (14, 22) zumindest teilweise eine Schicht aus Kohlenstoff aufweist.
9. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das geschlossene Laufrad (4) an einer axialen und/oder radialen Fläche der Deck scheibe (3) zumindest teilweise eine Schicht aus Kohlenstoff aufweist.
10. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das das Element (2, 6, 21) und/oder das Gegenelement (14, 22) aus einem metal lischen Werkstoff, vorzugsweise einem Gusswerkstoff oder einem nichtrostenden Stahl-Werkstoff, gefertigt sind.
11. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine amorphe Kohlenstoffschicht handelt.
12. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass es sich um eine tetraedrische wasserstofffreie amorphe Kohlenstoffschicht han delt.
13. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der Kohlenstoffschicht mehr als 0,5 pm, vorzugsweise mehr als 1 ,0 pm, insbesondere mehr als 1 ,5 pm, und/oder weniger als 18 pm, vorzugsweise weni ger als 16 pm, insbesondere weniger als 14 pm, beträgt.
14. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächenhärte der mit Kohlenstoffschicht beschichteten Oberfläche des nicht rotierenden Elements (2, 6, 21) mehr als 20 GPa, vorzugsweise mehr als 30 GPa, insbesondere mehr als 40 Gpa, und/oder weniger als 120 GPa, vorzugs weise weniger als 110 GPa, insbesondere weniger als 100 Gpa, beträgt.
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