WO2022161791A1 - RADIALSTRÖMUNGSMASCHINE MIT KÜHLUNG UND SCHMIERUNG DURCH EIN DURCH DIE MASCHINE FLIEßENDES MEDIUM - Google Patents

RADIALSTRÖMUNGSMASCHINE MIT KÜHLUNG UND SCHMIERUNG DURCH EIN DURCH DIE MASCHINE FLIEßENDES MEDIUM Download PDF

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WO
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radial
gap
flow machine
housing assembly
rotor
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Georg DICK
Benjamin Grothe
Theodor Hüser
Dominik NIESS
Thorsten WILLE-RIESS
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HELLA GmbH & Co. KGaA
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    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/98—Lubrication

Definitions

  • the invention relates to a radial-flow machine, in particular a radial-flow working machine, for example a radial pump, with cooling and lubrication by a medium flowing through the machine, the medium flowing from a high-pressure side to a low-pressure side of the radial-flow machine.
  • the rotor assembly comprises a rotor of an electric motor and an impeller
  • the motor includes, in addition to the rotor, a stator that is part of the housing assembly,
  • a distance is provided between the first area of the housing assembly and the first area of the rotor assembly, which forms a first gap, which is connected on one side to the high-pressure side and on another side to the low-pressure side of the radial flow machine, so that during operation the radial flow machine, a bypass flow of the medium flowing through the radial flow machine flows through the first gap and in the process dissipates heat from the rotor and/or the stator of the motor, • wherein the first bearing has a second gap provided between a first bearing part of the rotor assembly and a first bearing part of the housing assembly,
  • first gap is connected to the second gap on the low-pressure side or high-pressure side, so that during operation of the radial-flow machine, part of the medium flowing through the radial-flow machine flows through the second gap, thereby lubricating the bearing.
  • Such radial flow machines in particular such radial pumps, are known to the inventors. They have the advantage that the motor is cooled and the first bearing partially lubricated with the help of the bypass flow flowing through the first gap. If the secondary flow is then also routed through the second gap, complete lubrication of the first bearing is possible.
  • the secondary flow of the medium is guided from the first gap into the second gap, it passes through an area of transition from the first to the second gap.
  • the secondary flow can be deflected in this area.
  • Particles entrained by the bypass flow can settle and collect in the first bearing. This can arise, for example, because zones arise in the transition area between the first gap and the second gap, in which the flow speed of the medium is low.
  • the bypass flow can be reduced by deposited particles. This can negatively affect both the cooling of the motor and the lubrication of the first bearing. The settling of particles should therefore be avoided.
  • the invention was therefore based on the object of preventing particles from settling in the first bearing.
  • This object is achieved according to the invention in that bypass openings or bypass channels are provided in an area of the transition from the first gap to the second gap, which connect this area of the transition to the low-pressure side of the radial-flow machine, so that during operation of the radial-flow machine only part of the The medium flowing through the first gap also flows through the second gap.
  • the larger part of the secondary flow is preferably conducted through the bypass openings or bypass channels. This larger part of the secondary flow then takes the particles entrained in the secondary flow with it, so that they cannot settle in the first bearing.
  • connection of the bypass openings or bypass channels to the transition region is preferably designed in such a way that the part of the secondary flow guided through the bypass openings or bypass channels is diverted less often than in the prior art, so that fewer zones of low flow velocity can arise in the first bearing.
  • the bypass openings or bypass channels preferably have a cross section that offers a lower resistance to the part of the bypass flow than the second gap, so that the part of the bypass flow flowing through the bypass openings or bypass channels is larger than the part of the bypass flow flowing through the second gap.
  • each bypass opening or each bypass channel prefferably has a smallest cross-section and for a length and a width or a diameter of at least one of these smallest cross-sections to be greater than the distance between the first area of the housing assembly and the first area of the rotor assembly in the area of the second column.
  • the sum of the smallest cross sections of the bypass openings or bypass channels is greater than the smallest cross section of the second gap.
  • the first bearing part of the housing assembly can be formed by an annular groove.
  • the first bearing part of the rotor assembly can be formed by a first ring which dips into the annular groove and is part of the rotor assembly.
  • a part of the first gap can be formed between a radially outer boundary surface of the ring groove and a radially outer surface of the first ring.
  • the second gap can be formed between a radially inner boundary surface of the ring groove and a radially inner surface of the first ring.
  • the area of the transition from the first gap to the second gap can be formed between an axial boundary surface of the annular groove and an axial surface of the first ring.
  • the radially inner boundary surface of the annular groove can be a radially outer surface of a second ring, which is part of the housing assembly.
  • the bypass openings or bypass channels that connect the region of transition from the first gap to the second gap with the low-pressure side of the radial flow machine can be provided in the second ring.
  • the bypass openings or bypass channels can in particular be through-holes running radially in the second ring.
  • the first bearing can be a radial plain bearing.
  • a bearing bush of this slide bearing can be part of the rotor assembly.
  • FIG. 1 shows a longitudinal section through a radial pump according to the invention.
  • the radial pump P shown has a housing assembly 1 , a rotor assembly 2 and a control assembly 3 .
  • the housing assembly 1 has a first housing part 11, a second housing part 12, a cover 13, a cover 14 and a stator 15 of an electric motor 15, 25 of the radial pump P.
  • the first housing part 11 and the second housing part 12 enclose a first housing interior space in which the rotor assembly 2 is rotatably arranged via a first bearing and a second bearing.
  • the first housing interior has a first area which is surrounded by a first area 1a of the housing assembly 1 .
  • a first area 2a of the rotor assembly is arranged.
  • a second area 2b of the rotor assembly 2 is arranged in a second area of the housing interior, which is enclosed by a second area 1b of the housing assembly 1 .
  • the first area 1a of the housing assembly is formed by the stator 15 and a part of the first housing part 11, in which the stator 15 is arranged in an outer peripheral depression.
  • a first bearing part of the housing assembly 1 is formed, which forms part of the first bearing.
  • a first annular groove is formed in a wall of the first housing part 11 lying in the axial direction. Rolling bodies can be arranged in the first annular groove or other bearing elements can be arranged which facilitate rotation.
  • the first annular groove is provided between a radially inner wall of the first region 1a of the housing assembly and a ring 1111.
  • the second area 1b of the housing assembly is essentially formed by part of the second housing part 12 and only to a small extent by the first housing part 11.
  • a second bearing part of the housing assembly 1 is formed, which forms part of the second bearing.
  • a second annular groove is formed in a wall of the second housing part 12 lying in the axial direction. Rolling elements or other bearing elements which facilitate rotation can be arranged in the second annular groove.
  • the first and the second annular groove lie on opposite sides of the first housing interior.
  • the second housing part 12 has an inlet connection 121 on the low-pressure side and an outlet connection 122 on the high-pressure side, via which the medium conveyed by the radial pump P can flow into the first housing interior and out of the first housing interior.
  • the inlet connection 121 is connected to the first housing interior via an inlet channel 123 .
  • the first housing interior is connected to the drain connection 122 via drain channels 114 , 124 , 115 , 125 .
  • the drain channels 114 , 124 , 115 , 125 are formed by grooves 114 , 115 in the first housing part 11 and by grooves 124 , 125 in the second housing part 12 .
  • the rotor 2 has two components, namely an impeller 21 and a rotor 25 of the electric motor 15, 25.
  • the impeller 21 is a hollow shaft, the ends 212, 213 of which form rings which are rotatably arranged in the first and in the second annular groove of the housing assembly 1.
  • the first ring 212 of the impeller plunging into the first ring groove forms a first bearing part of the rotor assembly 2
  • the second ring 213 of the impeller plunging into the second ring groove forms a second bearing part of the rotor assembly 2. Together with the first bearing part and the second bearing part of the housing assembly these the first and second bearing.
  • the first area 2a of the rotor assembly has the rotor 25 of the motor 15,25. This is used in an outer peripheral depression of an impeller 21 .
  • the second area 2b of the rotor assembly 2 forms an impeller with impeller blades 211.
  • the inlet channel 123 opens into the center of this impeller between the impeller blades 211. It forms a low-pressure side of the radial pump P.
  • the inflowing medium is pressed into the discharge channels 114, 124, 115, 125 by the rotation of the rotor assembly 2 and thus of the impeller blades. This increases the pressure of the medium.
  • the outflow channels 114, 124, 115, 125 are arranged on a high-pressure side of the radial pump P. Between the first area 2a of the rotor assembly 2 including the first ring 212 and the first area 1a of the housing assembly 1 is between a radially outer surface of the first area 2a of the rotor assembly 2 and a radially inner surface of the first area 1a of the housing assembly 1 a first gap is provided which extends into the first annular groove. On the side opposite the first annular groove, the first gap is connected to the high-pressure side of the radial pump P, namely to at least one of the outflow channels 114, 124, 115, 125.
  • a second gap is formed between a radially inner surface of the first ring 212 and a radially inner boundary surface of the annular groove.
  • the radially inner limiting surface of the ring groove is a radially outer surface of the ring 111 which is part of the housing assembly and protrudes from the wall of the first housing part 11 lying in the axial direction.
  • the second gap is connected to the low-pressure side of the radial pump, namely the center between the impeller vanes 21 1 , via a cavity in the impeller.
  • a transition area U is provided between the first gap S1 and the second gap S2, which connects the two gaps S1, S2. This transition area U is formed between an axial boundary surface of the ring groove and an axial surface of the first ring 212 .
  • the transition area U is not only connected to the low-pressure side of the radial pump P via the second gap S2. Rather, bypass channels are provided in the ring 1 1 1 of the first housing part, which connect the transition region U via the interior of the impeller to the low-pressure side of the radial pump P.
  • the bypass channels have a larger cross section than the second gap S2.
  • the second housing interior which is enclosed by part of the second housing part 12, the cover 13 and the lid 14, the control assembly 3 is arranged.
  • the control assembly 3 has a printed circuit board 31 on which various electrical components 32 are arranged. These electrical components 32 and conductor tracks on the printed circuit board 31 form an electrical circuit with which the motor 15, 25 is controlled and supplied with power.
  • the centrifugal pump has a device connector, part 131 of which is an integral part of the cover 13 . Electrical contacts of the device plug are connected to the circuit.
  • a secondary flow is branched off from the pumped medium on the high-pressure side and is passed through the first gap S1. This secondary flow ensures cooling of the electric motor 15, 25.
  • the secondary flow flows through the transition area U. From the transition area U, a smaller part flows through the second gap and ensures lubrication in the first bearing there. A larger part of the secondary flow flows through the bypass openings past the second gap onto the low-pressure side. This larger part of the secondary flow entrains particles that are transported in the secondary flow and thereby prevents them from settling in the transition area U or in the second gap and thus leading to damage to the bearing.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radialströmungsmaschine mit Kühlung und Schmierung durch ein durch die Maschine fließendes Medium, wobei das Medium von einer Hochdruckseite zu einer Niederdruckseite der Radialströmungsmaschine fließt, • mit einer Gehäusebaugruppe (1) und einer in einem Innenraum der Gehäusebaugruppe (1) drehbar gelagerten Rotorbaugruppe (2), • wobei zur Lagerung der Rotorbaugruppe (2) in der Gehäusebaugruppe (1) zumindest ein erstes Lager vorgesehen ist, • wobei die Rotorbaugruppe (2) einen Rotor (25) eines elektrischen Motors (15, 25) und einen Impeller (21) umfasst, • wobei der Motor (15, 25) neben dem Rotor (25) einen Stator (15) umfasst, der ein Teil der Gehäusebaugruppe (1) ist, • wobei der Rotor (25) des Motors (15, 25) in einem ersten Bereich (2a) der Rotorbaugruppe (2) angeordnet ist und der Stator (15) in einem ersten Bereich (1a) der Gehäusebaugruppe (1) angeordnet ist, • wobei der erste Bereich (1a) der Gehäusebaugruppe (1) den ersten Bereich (2a) der Rotorbaugruppe (2) umschließt.

Description

Radialströmungsmaschine mit Kühlung und Schmierung durch ein durch die Maschine fließendes Medium
Beschreibung
Die Erfindung betrifft eine Radialströmungsmaschine, insbesondere Radialströmungsarbeitsmaschine, zum Beispiel Radialpumpe, mit Kühlung und Schmierung durch ein durch die Maschine fließendes Medium, wobei das Medium von einer Hochdruckseite zu einer Niederdruckseite der Radialströmungsmaschine fließt,
• mit einer Gehäusebaugruppe und einer in einem Innenraum der Gehäusebaugruppe drehbar gelagerten Rotorbaugruppe,
• wobei zu Lagerung der Rotorbaugruppe in der Gehäusebaugruppe zumindest ein erstes Lager vorgesehen ist,
• wobei die Rotorbaugruppe einen Rotor eines elektrischen Motors und einen Impeller umfasst,
• wobei der Motor neben dem Rotor einen Stator umfasst, der ein Teil der Gehäusebaugruppe ist,
• wobei der Rotor des Motors in einem ersten Bereich der Rotorbaugruppe angeordnet ist und der Stator in einem ersten Bereich der Gehäusebaugruppe angeordnet ist,
• wobei der erste Bereich der Gehäusebaugruppe den ersten Bereich der Rotorbaugruppe umschließt,
• wobei zwischen dem ersten Bereich der Gehäusebaugruppe und dem ersten Bereich der Rotorbaugruppe ein Abstand vorgesehen ist, der einen ersten Spalt bildet, der an einer Seite mit der Hochdruckseite und an einer anderen Seite mit der Niederdruckseite der Radialströmungsmaschine verbunden ist, so dass im Betrieb der Radialströmungsmaschine ein Nebenstrom des durch die Radialströmungsmaschine fließenden Mediums durch den ersten Spalt fließt und dabei Wärme von dem Rotor und/oder dem Stator des Motors abführt, • wobei das erste Lager einen zweiten Spalt aufweist, der zwischen einem ersten Lagerteil der Rotorbaugruppe und einem ersten Lagerteil der Gehäusebaugruppe vorgesehen ist,
• wobei der erste Spalt niederdruckseitig oder hochdruckseitig mit dem zweiten Spalt verbunden ist, so dass im Betrieb der Radialströmungsmaschine ein Teil des durch die Radialströmungsmaschine fließenden Mediums durch den zweiten Spalt fließt und dabei für Schmierung des Lagers sorgt.
Derartige Radialströmungsmaschinen, insbesondere derartige Radialpumpen sind den Erfindern bekannt. Sie haben den Vorteil, dass mit Hilfe des durch den ersten Spalt fließenden Nebenstroms der Motor gekühlt und zum Teil das erste Lager geschmiert wird. Wird der Nebenstrom anschließend auch noch durch den zweiten Spalt geführt, ist eine vollständige Schmierung des ersten Lagers möglich.
Wird der Nebenstrom des Mediums vom ersten Spalt in den zweiten Spalt geführt, passiert er einen Bereich des Übergangs vom ersten zum zweiten Spalt. In diesem Bereich kann der Nebenstrom umgelenkt werden.
Partikel, die von dem Nebenstrom mitgenommen werden, können sich in dem ersten Lager absetzen und sammeln. Das kann zum Beispiel dadurch entstehen, dass in dem Übergangsbereich zwischen dem ersten Spalt und dem zweiten Spalt Zonen entstehen, in denen die Strömungsgeschwindigkeit des Mediums gering ist. Durch abgesetzte Partikel kann der Nebenstrom verringert werden. Das kann sowohl die Kühlung des Motors als auch die Schmierung des ersten Lagers negativ beeinflussen. Das Absetzen von Partikeln soll daher vermieden werden.
Der Erfindung lag daher die Aufgabe zu Grunde, das Absetzen von Partikeln im ersten Lager zu vermeiden. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass in einem Bereich des Übergangs von dem ersten Spalt zu dem zweiten Spalt Bypassöffnungen oder Bypasskanäle vorgesehen sind, die diesen Bereich des Übergangs mit der Niederdruckseite der Radialströmungsmaschine verbinden, so dass im Betrieb der Radialströmungsmaschine nur ein Teil des durch den ersten Spalt fließenden Mediums auch durch den zweiten Spalt fließt. Vorzugsweise wird der größere Teil des Nebenstroms durch die Bypassöffnungen oder Bypasskanäle geführt. Dieser größere Teil des Nebenstroms nimmt dann die in dem Nebenstrom mitgeführten Partikel mit, so dass sich diese nicht im ersten Lager absetzen können. Vorzugsweise ist die Anbindung der Bypassöffnungen oder Bypasskanäle an den Übergangsbereich so gestaltet, dass der durch die Bypassöffnungen oder Bypasskanäle geführt Teil des Nebenstroms weniger oft umgeleitet wird, als im Stand der Technik, so dass dadurch im ersten Lager weniger Zonen geringer Strömungsgeschwindigkeit entstehen können. Außerdem haben die Bypassöffnungen oder Bypasskanäle vorzugsweise einen Querschnitt, der dem Teil des Nebenstroms einen geringeren Widerstand bietet als der zweite Spalt, so dass der durch die Bypassöffnungen oder Bypasskanäle fließende Teil des Nebenstroms größer ist als der durch den zweiten Spalt fließende Teil des Nebenstroms.
So ist es möglich, dass jede Bypassöffnung oder jeder Bypasskanal einen kleinsten Querschnitt hat und dass eine Länge und eine Breite oder ein Durchmesser wenigstens eines dieser kleinsten Querschnitte größer ist als der Abstand zwischen dem ersten Bereich der Gehäusebaugruppe und dem ersten Bereich der Rotorbaugruppe im Bereich des zweiten Spaltes.
Ferner ist es möglich, dass die Summe der kleinsten Querschnitte der Bypassöffnungen oder Bypasskanäle größer ist als der kleinste Querschnitt des zweiten Spalts.
Bei einer erfindungsgemäßen Radialströmungsmaschine kann das erste Lagerteil der Gehäusebaugruppe durch eine Ringnut gebildet sein. Das erste Lagerteil der Rotorbaugruppe kann durch einen ersten Ring gebildet sein, der in die Ringnut eintaucht und ein Teil der Rotorbaugruppe ist. Ein Teil des ersten Spaltes kann zwischen einer radial außen liegenden Begrenzungsfläche der Ringnut und einer radial außen liegenden Fläche des ersten Rings gebildet sein. Der zweite Spalt kann zwischen einer radial innen liegenden Begrenzungsfläche der Ringnut und einer radial innen liegenden Fläche des ersten Rings gebildet sein. Der Bereich des Übergangs von dem ersten Spalt zu dem zweiten Spalt kann zwischen einer axialen Begrenzungsfläche der Ringnut und einer axialen Fläche des ersten Rings gebildet sein.
Die radial innen liegende Begrenzungsfläche der Ringnut kann bei einer erfindungsgemäßen Radialströmungsmaschine eine radial außen liegende Fläche eines zweiten Rings sein, der ein Teil der Gehäusebaugruppe ist. Die Bypassöffnungen oder Bypasskanäle, die den Bereich des Übergangs von dem ersten Spalt zu dem zweiten Spalt mit der Niederdruckseite der Radialströmungsmaschine verbinden, können in dem zweiten Ring vorgesehen sein. Die Bypassöffnungen oder Bypasskanäle können insbesondere radial in dem zweiten Ring verlaufende Durchgangslöcher sein.
Das erste Lager kann ein radiales Gleitlager sein. Eine Lagerbüchse dieses Gleitlagers kann ein Teil der Rotorbaugruppe sein.
Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung nachfolgend näher erläutert. Dabei zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Radialpumpe.
Die dargestellte Radialpumpe P weist eine Gehäusebaugruppe 1 , eine Rotorbaugruppe 2 und eine Steuerungsbaugruppe 3 auf.
Die Gehäusebaugruppe 1 weist ein erstes Gehäuseteil 11 , ein zweites Gehäuseteil 12, eine Abdeckung 13, einen Deckel 14 und einen Stator 15 eines Elektromotors 15, 25 der Radialpumpe P auf. Das erste Gehäuseteil 1 1 und das zweite Gehäuseteil 12 schließen einen ersten Gehäuseinnenraum ein, in dem die Rotorbaugruppe 2 über ein erstes Lager und ein zweites Lager drehbar angeordnet ist. Der erste Gehäuseinnraum hat einen ersten Bereich, der von einem ersten Bereich 1 a der Gehäusebaugruppe 1 umschlossen ist. In diesem ersten Bereich 1 a der Gehäusebaugruppe 1 ist ein erster Bereich 2a der Rotorbaugruppe angeordnet. In einem zweiten Bereich des Gehäuseinnraums, der von einem zweiten Bereich 1 b der Gehäusebaugruppe 1 umschlossen ist, ist ein zweiter Bereich 2b der Rotorbaugruppe 2 angeordnet.
Der erste Bereich 1 a der Gehäusebaugruppe wird durch den Stator 15 und einen Teil des ersten Gehäuseteils 1 1 gebildet, in den der Stator 15 in einer äußeren umlaufenden Vertiefung angeordnet ist. In diesem ersten Bereich 1 a ist ein erstes Lagerteil der Gehäusebaugruppe 1 ausgebildet, welches einen Teil des ersten Lagers bildet. In einer in axialer Richtung liegenden Wand des ersten Gehäuseteils 1 1 ist dazu eine erste Ringnut ausgebildet. In der ersten Ringnut können Wälzkörper angeordnet oder andere Lagerelemente angeordnet sein, die eine Drehung erleichtern. Die erste Ringnut ist zwischen einer radial innen liegenden Wand des ersten Bereichs 1 a der Gehäusebaugruppe und einem Ring 1 1 1 vorgesehen.
Der zweite Bereich 1 b der Gehäusebaugruppe wird im Wesentlichen durch einen Teil des zweiten Gehäuseteils 12 und nur zu einem kleinen Teil durch das erste Gehäuseteil 1 1 gebildet. In diesem zweiten Bereich 1 b ist ein zweites Lagerteil der Gehäusebaugruppe 1 ausgebildet, welches einen Teil des zweiten Lagers bildet. In einer in axialer Richtung liegenden Wand des zweiten Gehäuseteils 12 ist dazu eine zweite Ringnut ausgebildet. In der zweiten Ringnut können Wälzkörper oder andere Lagerelemente angeordnet sein, die eine Drehung erleichtern. Die erste und die zweite Ringnut liegen auf einander gegenüber liegenden Seiten des ersten Gehäuseinnenraums. Das zweite Gehäuseteil 12 weist einen niederdruckseitigen Zulaufanschluss 121 und einen hochdruckseitigen Ablaufanschluss 122 auf, über die das von der Radialpumpe P geförderte Medium in den ersten Gehäuseinnenraum hinein und aus dem ersten Gehäuseinnenraum herausfließen kann. Der Zulaufanschluss 121 ist über einen Zulaufkanal 123 mit dem ersten Gehäuseinnenraum verbunden. Über Ablaufkanäle 114, 124, 115, 125 ist der erste Gehäuseinnenraum mit dem Ablaufanschluss 122 verbunden. Die Ablaufkanäle 114, 124, 115, 125 sind dabei von Nuten 114, 115 in dem ersten Gehäuseteil 11 und von Nuten 124, 125 in dem zweiten Gehäuseteil 12 gebildet.
Der Rotor 2 weist zwei Bauteile, nämlich einen Impeller 21 und einen Rotor 25 des Elektromotors 15, 25 auf. Der Impeller 21 ist eine Hohlwelle, deren Enden 212, 213 Ringe bilden, die in der ersten bzw. in der zweiten Ringnut der Gehäusebaugruppe 1 drehbar angeordnet sind. Der in der ersten Ringnut eintauchende erste Ring 212 des Impellers bildet ein erstes Lagerteil der Rotorbaugruppe 2 und der in die zweite Ringnut eintauchende zweite Ring 213 des Impellers bildet ein zweites Lagerteil der Rotorbaugruppe 2. Zusammen mit dem ersten Lagerteil und dem zweiten Lagerteil der Gehäusebaugruppe bilden diese das erste bzw. zweite Lager.
Der erste Bereich 2a der Rotorbaugruppe weist den Rotor 25 des Motors 15, 25 auf. Dieser ist in einer äußeren umlaufenden Vertiefung eines Impellers 21 eingesetzt.
Der zweite Bereich 2b der Rotorbaugruppe 2 bildet ein Flügelrad mit Flügelradschaufeln 211. In das Zentrum dieses Flügelrads zwischen den Flügelradschaufeln 211 mündet der Zulaufkanal 123. Es bildet eine Niederdruckseite der Radialpumpe P.
Durch die Drehung der Rotorbaugruppe 2 und somit der Flügelradschaufeln wird das zulaufende Medium in die Ablaufkanäle 114, 124, 115, 125 gedrückt. Der Druck des Mediums wird dadurch erhöht. Die Ablaufkanäle 114, 124, 115, 125 sind auf einer Hochdruckseite der Radialpumpe P angeordnet. Zwischen dem ersten Bereich 2a der Rotorbaugruppe 2 einschließlich des ersten Rings 212 und dem ersten Bereich 1 a der Gehäusebaugruppe 1 ist zwischen einer radial außen liegenden Fläche des ersten Bereichs 2a der Rotorbaugruppe 2 und einer radial innen liegenden Fläche des ersten Bereichs 1 a der Gehäusebaugruppe 1 ein erster Spalt vorgesehen, der sich bis in die erste Ringnut erstreckt. Auf der der ersten Ringnut entgegenliegenden Seite ist der erste Spalt mit der Hochdruckseite der Radialpumpe P, nämlich mit wenigstens einem der Ablaufkanäle 1 14, 124, 115, 125 verbunden.
Zwischen einer radial innen liegenden Fläche des ersten Rings 212 und einer radial innen liegenden Begrenzungsfläche der Ringnut ist ein zweiter Spalt gebildet. Die radial innen liegende Begrenzungsfläche der Ringnut ist eine radial außen liegende Fläche des Rings 1 11 , der ein Teil der Gehäusebaugruppe ist und von der in axialer Richtung liegenden Wand des ersten Gehäuseteils 11 hervorsteht. Auf der der ersten Ringnut entgegenliegenden Seite ist der zweite Spalt über einen Hohlraum in dem Impeller mit der Niederdruckseite der Radialpumpe, nämlich dem Zentrum zwischen den Flügelradschaufel 21 1 verbunden.
Zwischen dem ersten Spalt S1 und dem zweiten Spalt S2 ist ein Übergangsbereich U vorgesehen, der die beiden Spalte S1 , S2 verbindet. Dieser Übergangsbereich U ist zwischen einer axialen Begrenzungsfläche der Ringnut und einer axialen Fläche des ersten Rings 212 gebildet.
Der Übergangsbereich U ist nicht nur über den zweiten Spalt S2 mit der Niederdruckseite der Radialpumpe P verbunden. Vielmehr sind in dem Ring 1 1 1 des ersten Gehäuseteils Bypasskanäle vorgesehen, die den Übergangsbereich U über den Innenraum des Impellers mit der Niederdruckseite der Radialpumpe P verbinden. Die Bypasskanäle haben einen größeren Querschnitt als der zweite Spalt S2. Der zweite Gehäuseinnraum, der von einem Teil des zweiten Gehäuseteils 12, der Abdeckung 13 und dem Deckel 14 eingeschlossen ist, ist die Steuerungsbaugruppe 3 angeordnet.
Die Steuerungsbaugruppe 3 weist eine Leiterplatte 31 auf, auf der verschiedene elektrische Bauelemente 32 angeordnet sind. Diese elektrischen Bauelemente 32 und Leiterbahnen auf der Leiterplatte 31 bilden eine elektrische Schaltung, mit der der Motor 15, 25 gesteuert und mit Strom versorgt wird. Die Radialpumpe weist einen Gerätestecker auf, vom dem ein Teil 131 ein integraler Teil der Abdeckung 13 ist. Elektrische Kontakte des Gerätesteckers sind mit der Schaltung verbunden.
Im Betrieb der Radialpumpe P wird das Flügelrad angetrieben und so das zulaufende Medium zum Ablaufanschluss 122 gepumpt. Von dem gepumpten Medium wird an der Hochdruckseite ein Nebenstrom abgezweigt, der durch den ersten Spalt S1 geleitet wird. Dieser Nebenstrom sorgt für eine Kühlung des Elektromotors 15, 25. Der Nebenstrom fließt durch den Übergangsbereich U. Vom Übergangsbereich U aus fließt ein kleinerer Teil durch den zweiten Spalt und sorgt dort für eine Schmierung im ersten Lager. Ein größerer Teil des Nebenstroms fließt durch die Bypassöffnungen an dem zweiten Spalt vorbei auf die Niederdruckseite. Dieser größere Teil des Nebenstroms reist Partikel mit, die in dem Nebenstrom transportiert werden und verhindert dadurch, dass diese sich im Übergangsbereich U oder im zweiten Spalt absetzen und dadurch zu einer Schädigung des Lagers führen.
Bezugszeichenliste
P Radialpumpe
1 Gehäusebaugruppe
11 erstes Gehäuseteil
111 Ring des ersten Gehäuseteils
1111 Bypasskanäle
114 Nut
115 Nut
12 zweites Gehäuseteil
121 Zulaufanschluss
122 Ablaufanschluss
123 Zulaufkanal
124 Nut
125 Nut
13 Abdeckung
131 Gerätestecker
14 Deckel
15 Stator
2 Rotorbaugruppe
21 Impeller
211 Flügelradschaufeln
212 erster Ring
213 zweiter Ring
25 Rotor
3 Steuerbaugruppe
31 Leiterplatte
32 Bauelemente
51 erster Spalt
52 zweiter Spalt
U Übergangsbereich

Claims

Radialströmungsmaschine mit Kühlung und Schmierung durch ein durch die Maschine fließendes Medium Patentansprüche
1 . Radialströmungsmaschine, insbesondere Radialströmungsarbeitsmaschine, zum Beispiel Radialpumpe (P), mit Kühlung und Schmierung durch ein durch die Maschine fließendes Medium, wobei das Medium von einer Hochdruckseite zu einer Niederdruckseite der Radialströmungsmaschine fließt,
• mit einer Gehäusebaugruppe (1 ) und einer in einem Innenraum der Gehäusebaugruppe (1 ) drehbar gelagerten Rotorbaugruppe (2),
• wobei zur Lagerung der Rotorbaugruppe (2) in der Gehäusebaugruppe (1 ) zumindest ein erstes Lager vorgesehen ist,
• wobei die Rotorbaugruppe (2) einen Rotor (25) eines elektrischen Motors (15, 25) und einen Impeller (21 ) umfasst,
• wobei der Motor (15, 25) neben dem Rotor (25) einen Stator (15) umfasst, der ein Teil der Gehäusebaugruppe (1 ) ist,
• wobei der Rotor (25) des Motors (15, 25) in einem ersten Bereich (2a) der Rotorbaugruppe (2) angeordnet ist und der Stator (15) in einem ersten Bereich (1 a) der Gehäusebaugruppe (1 ) angeordnet ist,
• wobei der erste Bereich (1 a) der Gehäusebaugruppe (1 ) den ersten Bereich (2a) der Rotorbaugruppe (2) umschließt,
• wobei zwischen dem ersten Bereich (1 a) der Gehäusebaugruppe (1 ) und dem ersten Bereich (2a) der Rotorbaugruppe (2) ein Abstand vorgesehen ist der einen ersten Spalt (S1 ) bildet, der an einer Seite mit der Hochdruckseite und an einer anderen Seite mit der Niederdruckseite der Radialströmungsmaschine verbunden ist, so dass im Betrieb der Radialströmungsmaschine ein Nebenstrom des durch die Radialströmungsmaschine fließenden Mediums durch den ersten Spalt (S1 ) fließt und dabei Wärme von dem Rotor (25) und/oder dem Stator (15) des Motors (15, 25) abführt,
• wobei das erste Lager einen zweiten Spalt (S2) aufweist, der zwischen einem ersten Lagerteil (212) der Rotorbaugruppe (2) und einem ersten Lagerteil der Gehäusebaugruppe (1 ) vorgesehen ist,
• wobei der erste Spalt (S1 ) niederdruckseitig oder hochdruckseitig mit dem zweiten Spalt (S2) verbunden ist, so dass im Betrieb der Radialströmungsmaschine ein Teil des durch die Radialströmungsmaschine fließenden Mediums durch den zweiten Spalt (S2) fließt und dabei für Schmierung des Lagers sorgt, dadurch gekennzeichnet,
• dass in einem Bereich (U) des Übergangs von dem ersten Spalt (S1 ) zu dem zweiten Spalt (S2) Bypassöffnungen oder Bypasskanäle (11 1 1 ) vorgesehen sind, die diesen Bereich (U) des Übergangs mit der Niederdruckseite der Radialströmungsmaschine verbinden, so dass im Betrieb der Radialströmungsmaschine nur ein Teil des durch den ersten Spalt (S1 ) fließenden Mediums auch durch den zweiten Spalt (S2) fließt. Radialströmungsmaschine nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass jede Bypassöffnung oder jeder Bypasskanal (1 1 1 1 ) einen kleinsten Querschnitt hat und dass eine Länge und eine Breite oder ein Durchmesser wenigstes eines dieser kleinsten Querschnitte größer ist als der Abstand zwischen dem ersten Bereich (1 a) der Gehäusebaugruppe und dem ersten Bereich der Rotorbaugruppe (2a) im Bereich des zweiten Spaltes (S2). Radialströmungsmaschine nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Summe der kleinsten Querschnitte der Bypassöffnungen oder Bypasskanäle (1 1 11 ) größer ist als der kleinste Querschnitt des zweiten Spalts (S2). Radialströmungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lagerteil der Gehäusebaugruppe durch eine erste Ringnut gebildet ist. Radialströmungsmaschine nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Lagerteil der Rotorbaugruppe durch einen ersten Ring (212) gebildet ist, der in die erste Ringnut eintaucht und ein Teil der Rotorbaugruppe (2) ist. Radialströmungsmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Teil des ersten Spaltes (S1 ) zwischen einer radial außen liegenden Begrenzungsfläche der Ringnut und einer radial außen liegenden Fläche des ersten Rings (212) gebildet ist. Radialströmungsmaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Spalt (S2) zwischen einer radial innen liegenden Begrenzungsfläche der Ringnut und einer radial innen liegenden Fläche des ersten Rings (212) gebildet ist. Radialströmungsmaschine nach Anspruch 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Bereich (U) des Übergangs von dem ersten Spalt (S1 ) zu dem zweiten Spalt (S2) zwischen einer axialen Begrenzungsfläche der ersten Ringnut und einer axialen Fläche des ersten Rings (212) gebildet ist. Radialströmungsmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innen liegende Begrenzungsfläche der Ringnut eine radial außen liegende Fläche eines Rings (1 1 1 ) ist, der ein Teil der Gehäusebaugruppe (1 ) ist. Radialströmungsmaschine nach Anspruch 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassöffnungen oder Bypasskanäle (1111), die den Bereich (U) des Übergangs von dem ersten Spalt (S1) zu dem zweiten Spalt (S2) mit der Niederdruckseite der Radialströmungsmaschine verbinden, in dem Ring (111) der Gehäusebaugruppe (1 ) vorgesehen sind.
Radialströmungsmaschine nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Bypassöffnungen oder Bypasskanäle (1111) radial in dem Ring (111) der Gehäusebaugruppe (1 ) verlaufende Durchgangslöcher sind.
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