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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Laufradabdichtung bei Kreiselpumpen
für fluide Medien. Die Vorrichtung dient dazu, den bei
Kreiselpumpen konstruktionsbedingt vorhandenen Spalt zwischen dem
Laufrad und dem Pumpengehäuse gegen einen Stofftransport
von der Druckseite des Laufrades zu dessen Saugseite am Laufradeintritt
abzudichten. Sie ist für die Erstausrüstung gattungsgemäßer
Pumpen im Zuge von deren Herstellung, aber auch für die
Nachrüstung von bislang nicht mit einer entsprechenden
Spaltabdichtung versehenen Pumpen einsetzbar.
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Kreiselpumpen
unterschiedlicher Bauformen werden für den Transport von
fluiden Medien, insbesondere Flüssigkeiten in sehr großer
Zahl eingesetzt. Die Pumpen bestehen aus einem oder mehreren auf einer
Welle angeordneten Laufrädern, welche sich, angetrieben
von einem Motor, in einem entsprechenden Freiraum eines Pumpengehäuses
(auch als Gehäusebohrung bezeichnet) bewegen. Durch seine Rotation
erzeugt ein jeweiliges Laufrad an seiner Laufradeintrittsseite,
an welcher sich der Zufluss für das zu fördernde
fluide Medium befindet, einen Unterdruck. Hierdurch wird das Medium
an beziehungsweise in das Laufrad hineingerissen und von diesem im
Zuge der Drehbewegung zum Laufradaustritt auf der Druckseite des
Laufrads befördert. Damit sich das Laufrad in dem Pumpengehäuse
bewegen kann, ist ein Spalt zwischen dem Laufrad und der Innenwand
des Pumpengehäuses unerlässlich. Dieser ist je
nach Gehäuseform und Laufradform als Axial- oder Radialspalt
ausgebildet.
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Über
den Spalt gelangt jedoch zwangsläufig ein Teil des geförderten
Fluids von der Druckseite zurück auf die Saugseite des
Laufrads. Hierdurch entstehen hydraulische Verluste. Die Pumpenhersteller sind
daher bemüht, das Spaltmaß möglichst
gering zu halten. Auf der anderen Seite können, insbesondere
durch Toleranzen der Bauteile, gewisse Mindestspaltmaße
nicht unterschritten werden, da sonst die Gefahr besteht, dass ein
gegebenenfalls etwas unrund laufendes Laufrad an die Innenwand des
Gehäuses anschlägt. Diese Gefahr wird zudem im
Laufe der Betriebszeit einer Pumpe dadurch erhöht, dass am
Gehäuse und am Laufrad, Ablagerungen entstehen, durch welche
sich ein zu gering bemessener Spalt zusetzen kann, so dass sich
die Pumpe schließlich „festfrisst”. In
der Folge kommt es zur Laufradblockierung und zu Maschinenschäden
bis hin zum völligen Ausfall der Pumpe. Dies bedingt im Einzelfalle
teure Betriebsunterbrechungen. Die genannten Probleme werden durch
weitere Faktoren zusätzlich verstärkt. So entstehen
im Laufe des Pumpenbetriebs durch Kavitation, das heißt
durch die Implosion in dem geförderten Medium vorübergehend entstehender
Gasblasen, Materialschäden am Gehäuse und/oder
am Laufrad, welche, abgesehen von schweren Schäden, wie
beispielsweise Brüchen an Teilen des Laufrads, auch das
Spaltmaß ungünstig beeinflussen können.
Ein besonderes Problem tritt ferner beim Einsatz der Pumpen für
die Förderung von Abwasser auf. Durch in dem Abwasser enthaltene
Verunreinigungen in Form von Feststoffen und faserigen Bestandteilen
kommt es an den Laufrädern zur so genannten Zopfbildung
und in deren Folge zur Verstopfung durch Zusetzen des Spaltes, wodurch schließlich
ebenfalls das Laufrad blockiert wird. Dabei ist der Pumpenspalt,
bedingt durch die Druckdifferenz zwischen der Saug- und der Druckseite,
ein besonders kritischer Bereich, in welchen entsprechende Verunreinigungen
regelrecht hineingezogen werden.
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Daher
ist man bei der Pumpenfertigung um konstruktive Maßnahmen
bemüht, durch welche das Spaltmaß gering gehalten
beziehungsweise optimiert und darüber hinaus im Langzeitbetrieb
der Pumpe möglichst konstant gehalten werden kann. So wird beispielsweise
in der
DE 199 60 160
A1 eine Vorrichtung zur Optimierung der Spaltweite bei
Kreiselpumpen beschrieben. Nach der beschriebenen Lösung wird
am Außenumfang des freien Endes eines Pumpenlaufrades ein
Wulst ausgebildet. Dieser Wulst wird beim Einsetzen des Laufrades
in das Pumpengehäuse hinter einen Dichtbund geführt,
welcher an einem im Gehäuse angeordneten Spaltring ausgebildet
ist. Hierdurch wird ein sehr geringes Spaltmaß erreicht.
Da es sich jedoch bei dem Dichtbund gemäß der
Lösung um ein starres Element handelt, besteht die Gefahr,
dass dieser sich, sofern sich an ihm Ablagerungen ausbilden, oberhalb
des an dem Laufrad ausgebildeten Wulstes in das Laufrad einläuft.
Zudem wird durch den verbleibenden geringen Spalt ein Stofftransport
von der Druckseite auf die Saugseite nicht vollständig
verhindert, so dass die Gefahr der Zopfbildung und schließlich
der Verstopfung des Spaltes nicht beseitigt ist.
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In
der
EP 1 808 603 A1 wird
eine Lösung zur Reduzierung der Breite eines radialen Dichtspaltes beschrieben,
mittels welcher außerdem weitestgehend verhindert werden
soll, dass sich der Spalt mit zunehmender Betriebsdauer der Pumpe
in unerwünschter Weise verbreitert. Hierzu sind in den
Radialspalt zwischen dem Pumpengehäuse und der Außenkontur
des Laufrades ein starrer Verschleißring und ein elastischer
Ring eingebracht. Während der Verschleißring,
welcher beispielsweise aus gehärtetem Stahlguss oder einem
keramischen Werkstoff besteht, das Flügelrad unter Verbleib
eines geringen Restspaltes umgibt, ist der elastische Ring um den Verschleißring
herum angeordnet und an der Innenkontur des Pumpengehäuses
befestigt. Hierdurch ist eine Art elastische Aufhängung
für den als Spaltring wirkenden Verschleißring
gebildet. Mittels dieser elastischen Aufhängung werden
insbesondere Schwingungen des Laufrades, wie sie vor allem beim Anlaufen
der Pumpe auftreten, abgefangen und so eine Beschädigung
des Spaltrings oder der Außenkontur des Laufrades verhindert.
Ferner werden hierdurch der Spaltring und die Innenkontur des Pumpengehäuses
thermisch voneinander entkoppelt. Durch die Lösung ist
eine Spaltoptimierung gegeben, welche es ermöglicht, dass
das Spaltmaß auch über eine längere Betriebszeit
der Pumpe hinweg unter Kompensation von Maßtoleranzen der
Pumpenteile und von im Betrieb der Pumpe auftretenden Schwingungen
konstant gehalten wird. In jedem Falle verbleibt jedoch auch bei
dieser Lösung ein Restspalt, an dem insbesondere beim Einsatz
der Pumpe zur Förderung von Abwasser weiterhin die Gefahr
einer Zopfbildung beziehungsweise Verzopfung besteht. Insoweit sind
entsprechend ausgebildete Pumpen nur bedingt für den Einsatz
als Abwasserpumpen geeignet.
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Durch
die
US 47 46 268 A wird
eine Lösung beschrieben, nach welcher der Spalt bei einer
Kreiselpumpe mittels starrer Elemente, welche über Federn
an der Innenkontur des Pumpengehäuses gelagert sind, vollständig
abgedichtet wird. Die zur Abdichtung des Spaltes dienenden starren
Elemente bestehen aus Metall oder Keramik und werden durch die Federkraft
der bereits angesprochenen Federn gegen die Außenkontur
des Laufrads gedrückt und bilden dabei eine Dichtung für
den Spalt aus. Aufgrund des starren Materials der Dichtelemente
ist jedoch zu erwarten, dass die Anordnung einem starken Verschleiß unterliegt,
wobei auch davon auszugehen ist, dass sich die Dichtelemente im
Laufe der Zeit in das Laufrad einarbeiten. Zudem weist die Lösung
einen vergleichsweise komplizierten mechanischen Aufbau auf, wobei
ferner zu befürchten ist, dass die Federn bei einem Einsatz
der Pumpe zur Abwasserförderung durch in dem Abwasser enthaltene
Verunreinigungen in ihrer Wirkungsweise beeinträchtigt werden.
Dabei kann es durch Ablagerung entsprechender Verunreinigungen an
den Federn zu deren Blockierung und ebenfalls zu einer unerwünschten Zopfbildung
kommen.
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Aufgabe
der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur Laufradabdichtung
bei Kreiselpumpen zu schaffen, durch welche bei einem einfachen
Aufbau der Vorrichtung der Stofftransport zwischen der Druckseite
des Laufrads einer Kreiselpumpe und deren Laufradeintritt sicher
verhindert wird. Dazu soll mittels dieser Vorrichtung der zwischen
dem Pumpengehäuse und dem Laufrad gegebene Axial- oder Radialspalt
vollständig abgedichtet werden, aber dennoch eine ungehinderte
Drehbewegung des oder der Laufräder in dem Pumpengehäuse
ermöglicht sein. Die Vorrichtung soll darüber
hinaus sowohl die werkseitige Ausstattung von Pumpen ermöglichen als
auch nachrüstbar sein.
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Die
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Hauptanspruchs
gelöst. Vorteilhafte Aus- beziehungsweise Weiterbildungen
sind durch die Unteransprüche gegeben.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung ist in Abhängigkeit
der Geometrie ihrer Elemente und deren bauliche Anordnung in der
Pumpe, wie bereits eingangs ausgeführt, sowohl bei Kreiselpumpen
mit einem Axialspalt als auch bei solchen mit einem Radialspalt
einsetzbar, wobei sich die Erfindung aber gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform auf die Abdichtung eines Axialspalts
bezieht. Ferner können mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung sowohl einstufige als auch mehrstufige Kreiselpumpen,
das heißt Kreiselpumpen mit mehr als einem Laufrad, werksseitig
oder im Zuge einer Nachrüstung ausgestattet werden. Erfindungsgemäß ist
zur Lösung der Aufgabe in dem Pumpengehäuse zwischen
der Druckseite und der Saugseite des mindestens einen Laufrads der
Pumpe ein aus einem starren Druckring sowie einem mit dem Druckring
verbundenen elastischen Teil bestehender Dichtring angeordnet, wobei der
elastische Teil des Dichtrings zumindest im Betrieb der Kreiselpumpe
im Bereich des Laufradeintritts (das heißt an den Enden
der Flügel des Laufrads) über den gesamten Umfang
an einer Gleitfläche an der axialen oder radialen Umfangskontur
des betreffenden Laufrads gleitend anliegt. Hierzu ist der Dichtring
in dem Pumpengehäuse so positioniert, dass sein elastischer
Teil gegen die genannte Gleitfläche vorgespannt ist, so
dass er zumindest beim Betrieb der Pumpe gegen diese Gleitfläche
gedrückt wird und dabei den Spalt vollständig
abdichtet.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausbildungsform der Erfindung ist die Gleitfläche
Teil eines im Bereich des Laufradeintritts an der Umfangskontur
des Laufrads befestigten starren Schleißrings. Der vorgenannte
Schleißring kann dabei bereits werksseitig an einer mit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung ausgestatteten
Pumpe an dem Laufrad angeordnet oder bei entsprechender Nacharbeit
des Laufrads im Zuge einer Nachrüstung befestigt werden.
Der Schleißring besteht aus einem besonders verschleißfesten
Material wie Edelstahlhartguss, Keramik oder einem Spezialverbundstoff,
oder er ist zumindest mit einer besonderen Verschleißschutzbeschichtung
versehen.
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Der
Dichtring ist durch einen starren Druckring realisiert, welcher
aus einem verschleißfesten Werkstoff, vorzugsweise Metall,
besteht und mit einem den flexiblen Teil ausbildenden Elastomer
durch Vulkanisation verbunden ist. Dabei kann die Erfindung vorteilhafterweise
noch dadurch weitergebildet sein, dass in das Elastomer zur mechanischen
Stabilisierung ein Verstärkungsmaterial, vorzugsweise ein Metallgewebe,
eingebettet ist. Ferner ist es möglich, zur Stabilisierung
in das Elastomer eine Metallfederscheibe einzuvulkanisieren. Entsprechend
einer möglichen, auch in den gezeigten Ausführungsbeispielen
nochmals erläuterten grundsätzlichen Ausbildungsform
der Erfindung ist der elastische Teil des Dichtrings als ein Elastomerring
ausgebildet ist, der von dem Druckring aufragt und mit einer dem
Druckring abgewandten Stirnseite gleitend an dem Schleißring
anliegt.
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Bei
einer anderen möglichen Ausbildungsform ist der ringförmige
elastische Teil des Dichtrings als eine ringförmige elastomere
Dichtlippe ausgebildet. Diese ist im Bereich ihres Innendurchmessers mit
dem Druckring verbunden und mit einem Abschnitt im Bereich ihres
Außendurchmessers gegen den Schleißring geneigt.
Die Geometrie der elastomeren Dichtlippe ist vorteilhafterweise
so gestaltet, dass deren Dicke sich nach radial außen verringert. Diese
Gestaltung der Geometrie der Dichtlippe und die schon zuvor erläuterten
Maßnahmen zu ihrer mechanischen Stabilisierung dienen dazu,
dass die Dichtlippe, auch bei großen Druckdifferenzen zwischen
der Druckseite und der Laufradeintrittsseite, wie in den später
noch zu erläuternden Figuren dargestellt, vorzugsweise
nur mit ihrem radial äußersten Bereich gleitend
an dem Schleißring anliegt. Es hat sich gezeigt, dass ohne
entsprechende Maßnahmen aufgrund des hohen, auf die Dichtlippe
wirkenden Drucks die Gefahr besteht, dass die Dichtlippe durchgebogen
wird oder abknickt und hierdurch mit einem großen Flächenbereich
an dem Schleißring zur Anlage gelangt, wodurch sich die
Gefahr vergrößert, dass die Dichtlippe sich im
Laufe der Zeit verstärkt in den Schleißring einarbeitet.
Durch die zwischen der Druckseite und dem Laufradeintritt auf der
Saugseite bestehende Druckdifferenz ist dennoch gewährleistet,
dass der elastische Teil des Dichtrings beziehungsweise die Dichtlippe
zumindest im Betrieb der Kreiselpumpe gleitend und den Spalt abdichtend
an der Gleitfläche des zugehörigen Laufrads anliegt. Aufgrund
der Vorspannung des elastischen Teils des Dichtrings ist dabei die
Spaltabdichtung insoweit selbst nachstellend, als die Dichtlippe
auch wenn sie sich im Laufe des Betriebs allmählich abschleift,
aufgrund der im Betrieb gegebenen Druckdifferenz zwischen der Druck-
und der Saugseite bis zu einem bestimmten Verschleißgrad
noch dichtend an der Gleitfläche anliegt. Eine Abdichtung
des Spalts im Betrieb der Pumpe kann dabei unter Umständen
auch dann noch gegeben sein, wenn die Dichtlippe bei abgeschalteter
Pumpe aufgrund eingetretenen Materialverschleißes schon
nicht mehr an der Gleitfläche anliegt.
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Gemäß dem
grundsätzlichen Lösungsgedanken kann die Vorspannung
in dem elastischen Teil des Dichtrings durch geeignete Positionierung des
Dichtrings in dem Pumpengehäuse beziehungsweise in Bezug
zur Gleitfläche erreicht werden, wobei sich der Dichtring
an einem im Innern des Pumpengehäuses vorhandenen Widerlager
so abstützt, dass auf seinen elastischen Teil ein gewisser
Druck ausgeübt wird. Insoweit ist die erfindungsgemäße
Lösung beispielsweise dadurch realisierbar, dass ein bereits vorhandener
und in dem als Widerlager wirkenden Pumpengehäuse fixierter
Spaltring, wie er zur Einstellung einer vorgegebenen Spaltbreite
bei Pumpen des Standes der Technik gebräuchlich ist, nach
entsprechender Nacharbeit gemäß der Erfindung
mit einem flexiblen Teil durch mechanische Befestigung oder Vulkanisation
verbunden wird. Allerdings ist hierbei die Funktionstüchtigkeit
der Vorrichtung nur in engen Grenzen des Verschleißes des
Dichtrings und insbesondere seines elastischen Teils sowie der Gleitfläche
am Laufrad gewährleistet.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird daher der
elastische Teil des Dichtrings mittels eines in Richtung der Gleitfläche
auf den Dichtring wirkenden Stellglieds vorgespannt. Durch entsprechende
Einstellung des Stellglieds wird dabei der Dichtring zum Schleißring
positioniert und sein flexibler beziehungsweise elastischer Teil
gegen den Schleißring vorgespannt. Bei neuen mit einer entsprechenden
Spaltdichtung ausgestatteten Pumpen oder bei frisch mit der entsprechenden
Spaltdichtung nachgerüsteten Pumpen wird der Dichtring
dabei mittels des Stellglieds bezüglich seiner Position und
der Vorspannung seines elastischen Teils so eingestellt, dass der
elastische Teil den Schleißring mit geringstmöglicher
Vorspannung gerade sicher berührt. Durch die beim Betrieb
der Pumpe zwischen der Druckseite und dem Laufradeintritt gegebene Druckdifferenz
wird der Spalt von dem sich selbstständig nachstellenden,
Dichtring mit dem vorgespannten elastischen Teil dauerhaft vollständig
und zuverlässig abgedichtet.
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Gemäß einer
praxisgerechten, vorzugsweise für den Einsatz in einstufigen
Kreiselpumpen vorgesehenen Ausbildungsform der Erfindung ist das
auf den Dichtring wirkende Stellglied als ein in der axialen Richtung
bezüglich seiner Position verstellbarer Stellring ausgebildet,
welcher direkt auf den Dichtring wirkt.
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Der
elastische Teil des Dichtrings liegt bei dieser Ausbildungsform
zumindest im Betrieb der Kreiselpumpe, gleitend an einer vorzugsweise
orthogonal zur axialen Richtung beziehungsweise Pumpenachse angeordneten
Außenfläche des Schleißrings an, wobei
die axiale Richtung durch die Richtung der Längserstreckung
der das oder die Laufräder treibenden Motorwelle gegeben
ist. Gemäß einer vorgesehenen Ausgestaltung dieser
Ausbildungsform ist die Position des Stellrings mittels zweier oder mehrerer,
bezüglich des Umfangs des Stellrings annähernd
gleich verteilt angeordneter Stellschrauben einstellbar, welche
jeweils mit einem sich am Pumpengehäuse in der axialen
Richtung erstreckenden Gewinde in Eingriff gebracht sind. Die Gewinde
für die Stellschrauben sind dabei vorzugsweise in Gewindebohrungen
ausgebildet, welche in der axialen Richtung durch das Pumpengehäuse
hindurchgeführt sind. Insbesondere bei der Nachrüstung
von Pumpen mit der erfindungsgemäßen Spaltdichtung kann
es jedoch erforderlich sein, in das Pumpengehäuse einen
zusätzlichen, an dem Stellring auf der dem Dichtring abgewandten
Seite anliegenden Gehäusering einzufügen. Dies
ist insbesondere bei Pumpen der Fall, welche auf der Laufradeintrittsseite eine
verhältnismäßig große Gehäusebohrung
beziehungsweise Gehäusekammer aufweisen. Bei diesen Pumpen
ist es ohne die Einordnung des zusätzlichen Gehäuserings
nicht möglich, die Stellschrauben so zu positionieren,
dass der Stellring an entsprechender Stelle, nämlich insbesondere
im Bereich der den starren Teil des Dichtrings überragenden
Dichtlippe, auf den Dichtring wirkt. Um dies zu ermöglichen,
wird der besagte Gehäusering eingefügt, welcher
auf seinem Umfang mehrere kreissegmentförmige Ausnehmungen
aufweist. Die Gewinde für die Stellschrauben des Stellglieds
sind dabei jeweils zu einem Teil in den auf dem Außenumfang
des Gehäuserings angeordneten kreissegmentförmigen
Ausnehmungen und zu einem anderen Teil in korrespondierend zu diesen Ausnehmungen
des Gehäuserings angeordneten und mit diesen zusammen jeweils
einen Vollkreis einschließenden, kreisringförmigen
Ausnehmungen des Pumpengehäuses ausgebildet. Durch die
mit den Gewinden in Eingriff gebrachten Stellschrauben wird der
Gehäusering gleichzeitig in dem Pumpengehäuse
fixiert.
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Bei
einer besonders vorteilhaften Ausbildungsform der Erfindung weist
der Stellring ein Außengewinde auf und ist mit einem korrespondierend dazu
angeordneten Innengewinde des Pumpengehäuses in Eingriff
gebracht. Die axiale Position des Stellrings ist damit innerhalb
der Kreiselpumpe durch Verdrehen des Stellrings in dem Innengewinde
des Pumpengehäuses einstellbar.
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Eine
weitere grundsätzliche, ebenfalls vornehmlich für
einstufige Kreiselpumpen vorgesehene Ausbildungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung ist dadurch gegeben, dass das Stellglied durch einen
bezüglich seiner Position im Gehäuse verstellbaren
Stellring und durch mehrere Federn gebildet ist, welche auf der
dem Schleißring abgewandten Seite entlang des Umfangs gegen
den Dichtring drücken. Dabei ist der elastische Teil des
Dichtrings entsprechend einer zuvor bereits beschriebenen Ausbildungsform
des Dichtrings als ein vom starren Druckring des Dichtelements aufragender
Elastomerring ausgebildet, der mit einer Stirnseite unter Vorspannung
an dem Schleißring anliegt. Die vorgenannten den Dichtring
gegen den Schleißring drückenden Federn stützen
sich jeweils am Grund beziehungsweise Boden einer Aufnahmebohrung
in einer durch eine Eindrehung in den Stellring eingebrachten Nut
ab. Durch die den Dichtring in Richtung des Laufrads beziehungsweise
dessen elastischen Teil gegen die Gleitfläche am Laufrad
drückenden Federn ist dabei auch bei dieser Ausbildungsform
innerhalb weiter Grenzen des Verschleißes des Dichtrings
und/oder der Gleitfläche eine sich selbst nachstellende
Abdichtung des Laufradspalts gegeben. Die letztgenannte Ausbildungsform
kann darüber hinaus dadurch weitergebildet sein, dass die
Andruckkraft, mit welcher das Stellglied auf den Dichtring wirkt,
mittels mehrerer Stellschrauben gegenüber der maximalen, durch
die Federkraft der Federn bestimmten Andruckkraft reduziert werden
kann. Gegebenenfalls kann aber die gewünschte Andruckkraft
bei entsprechender Bemessung der Federn unter Verzicht auf zusätzliche
Stellschrauben auch ausschließlich durch die Federn selbst
bestimmt werden.
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Unabhängig
davon, gemäß welcher der zuvor erläuterten
Ausbildungsformen der Stellring und/oder die zu seiner Positionierung
beziehungsweise zur Festlegung der auf den Dichtring wirkenden Andruckkraft
dienenden Mittel (Stellschrauben oder Federn) ausgebildet sind,
weist die erfindungsgemäße Vorrichtung entsprechend
einer vorteilhaften Weiterbildung Feststellschrauben auf, mittels
derer der Stellring in der jeweils für ihn eingestellten Lage
und Position fixierbar ist.
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Wie
bereits mehrfach ausgeführt, eignet sich die erfindungsgemäße
Vorrichtung zur Erstausrüstung von Kreiselpumpen ebenso
wie zu deren Nachrüstung. Daher ist die Vorrichtung gemäß einer
zur Nachrüstung vorgesehenen Ausbildungsform so ausgebildet,
dass deren jeweilige Elemente Bestandteile eines Bausatzes sind,
welchem außerdem eine Bohrschablone beziehungsweise eine
Bohrlehre zur lagerichtigen Anordnung der für die Stellschrauben und
gegebenenfalls für die Feststellschrauben auszubildenden
Gewindebohrungen beigefügt ist.
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Die
Erfindung soll nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen
nochmals näher erläutert werden. Dabei betreffen
die erläuterten Beispiele Varianten, die insbesondere zur
Umrüstung von bisher nicht mit einer entsprechenden Vorrichtung
versehenen Pumpen geeignet sind. In den zugehörigen Zeichnungen
zeigen:
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1:
eine entsprechend einer möglichen Ausbildungsform der erfindungsgemäßen
Vorrichtung mit dieser nachgerüstete Kreiselpumpe,
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2:
einen vergrößerten Ausschnitt Pumpe nach 1 mit
der Vorrichtung zur Laufradabdichtung,
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3a, 3b:
den gemäß der Ausbildungsform nach 1 und 2 zusätzlich
in das Gehäuse der Pumpe eingefügten Gehäusering,
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4 eine
andere grundsätzliche Ausbildungsform der Erfindung, mit
einem speziell gestalteten Stellring,
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5 eine
weitere mögliche Ausbildungsform der Erfindung
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Die 1 zeigt
beispielhaft eine mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung
nachgerüstete Kreiselpumpe, wobei die Pumpe zur besseren
Veranschaulichung mit einem Ausbruch im Pumpengehäuse 1 dargestellt
ist. Das gezeigte Beispiel betrifft die Umrüstung einer
Kreiselpumpe, bei welcher das Laufrad 2 in Form eines Kanalrads
ausgebildet ist. Diese sowie die anderen im Zusammenhang mit den Zeichnungen
erläuterten Ausbildungsformen, bezieht sich auf eine Ausbildung,
bei welcher, wie bevorzugt, der elastische Teil 8 des Dichtrings 7, 8 mittels
eines auf den Dichtring 7, 8 wirkenden Stellrings 9 vorgespannt
wird und die Gleitfläche 6' an einem an dem Laufrad 2 befestigten
Schleißring 6 ausgebildet ist.
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Die
Pumpe besteht aus dem Pumpengehäuse 1 in welchem
sich das auf einer hier nicht dargestellten Motorwelle angeordnete
Laufrad 2 beziehungsweise Kanalrad beim Betrieb der Pumpe
in der Umfangsrichtung u bewegt. Der hier ebenfalls nicht dargestellte
Motor wird auf der in der Darstellung rechten Seite der Pumpe am
Pumpengehäuse 1 so angeflanscht, dass sich die
Motorwelle in der axialen Richtung a erstreckt. Zwischen dem Pumpengehäuse 1 und
dem Laufrad 2 ist der abzudichtende Spalt ausgebildet,
bei welchem es sich aufgrund der Bauform der im Beispiel gezeigten
Pumpe um einen Axialspalt handelt. Dieser Spalt ist mittels der
in dem vergrößerten Ausschnitt nach der 2 nochmals besser
veranschaulichten erfindungsgemäßen Vorrichtung
gegen einen Stofftransport zwischen der Druckseite 3 der
Pumpe und dem Laufradeintritt 5 auf der Saugseite 4 der
Pumpe abgedichtet.
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Die 2 zeigt
einen vergrößerten Ausschnitt der Kreiselpumpe
gemäß 1, mit einer möglichen
Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Laufradabdichtung in einer Schnittdarstellung. Zur Umrüstung
ist durch Abdrehen an der Außenkontur des Laufrads 2 ein
Absatz ausgebildet worden. An diesen Absatz wurde ein mit einer komplementären
Stufe versehener hochverschleißfester Schleißring 6 angelegt
und mittels mehrerer Schrauben an dem Laufrad 2 befestigt.
Hierzu wurden zuvor, auf dem Umfang verteilt, entsprechende mit
den Senkbohrungen des Schleißrings 6 korrespondierende
Gewindebohrungen in das Laufrad 2 eingebracht. In das Pumpengehäuse 1 der
im Beispiel gezeigten Pumpe ist zur Reduzierung des bei dieser Pumpe
auf der Laufradeintrittsseite verhältnismäßig
großen Durchmessers der Gehäusebohrung zusätzlich
ein vorzugsweise metallischer Gehäusering 11 eingefügt
worden, dessen Ausbildung in den 3a und 3b veranschaulicht
ist. Der Gehäusering 11 weist mehrere kreisringförmige
Ausnehmungen 12 auf, welche jeweils mit einem ersten Teil eines
Gewindes versehen sind und zusammen mit korrespondierenden, in das
Pumpengehäuse eingearbeiteten und mit dem zugehörigen
zweiten Teil des Gewindes versehenen Ausnehmungen jeweils einen Vollkreis
beziehungsweise Kreiszylinder einschließen. Mit den teilweise
in den Ausnehmungen 12 des Gehäuserings 11 und
teilweise in den Ausnehmungen des Pumpengehäuses 1 ausgebildeten
Innengewinden sind jeweils Stellschrauben 10 in Eingriff
gebracht. Mittels der mit einem Innensechskantschlüssel
einstellbaren Stellschrauben 10 ist der Stellring 9 in
der axialen Richtung a beweglich. Die Stellschrauben 10 dienen
dabei gleichzeitig zur Befestigung des Gehäuserings 11 in
dem Pumpengehäuse 1. Der mit Absätzen
versehene Stellring 9 drückt gegen den flexiblen
beziehungsweise elastischen, in Form einer Dichtlippe 8' ausgebildeten
Teil 8 des zwischen dem Stellring 9 und dem Schleißring 6 angeordneten Dichtrings 7, 8,
wobei die Druckkraft, mit welcher der flexible Teil 8 des
Dichtrings 7, 8 gegen den Schleißring 6 gedrückt
wird, abhängig ist von der mittels der Stellschrauben 10 einstellbaren
Position des Stellrings 9. Die jeweils eingestellte und
bei Bedarf nachstellbare Position des Stellrings 9 wird
mittels der durch eine Innenbohrung der Stellschrauben 10 geführten
und jeweils mit einer Gewindebohrung im Stellring 9 in
Eingriff gebrachten Feststellschrauben 17, welche vorliegend
als Zugschrauben ausgebildet sind, fixiert. Dabei gelangen die Schraubenköpfe
der unverlierbar angeordneten Feststellschrauben 17 an einem
Absatz der Innenbohrung der jeweiligen Stellschraube 10 zur
Anlage. Der Dichtring 7, 8 besteht aus einem starren
metallischen Druckring 7 an welchen die ringförmige
aus Gummi bestehende Dichtlippe 8' bei dem gezeigten Beispiel
angeschraubt ist. Vorteilhafter ist jedoch eine Verbindung des starren Druckrings 7 mit
dem flexiblen elastomeren Teil 8 des Dichtrings 7, 8 durch
Vulkanisation. Die Dichtlippe 8' beziehungsweise der elastische
aus Gummi bestehende Teil 8 des Dichtrings 7, 8,
wird durch den Stellring 9 derart mit einer Vorspannung
beaufschlagt, dass er, wie aus der Figur ersichtlich, bei ausgeschalteter
Pumpe nur in einem bezogen auf seinen Umfang äußeren
Bereich an dem Schleißring 6 anliegt. Im Betrieb
der Pumpe wird die Dichtlippe 8' unter vollständiger Abdichtung
des Axialspalts aufgrund der zwischen der Druckseite 3 der
Pumpe und dem Laufradeintritt 5 der Saugseite 4 bestehenden
Druckdifferenz stärker an den Schleißring 6 herangedrückt. Aufgrund
der Elastizität der Dichtlippe 8' liegt diese dennoch
nur gleitend und elastisch an dem Schleißring 6 an,
so dass die Rotationsbewegung des Laufrads 2 der Pumpe
weiterhin ermöglicht ist und darüber hinaus betriebsbedingt
auftretende Axialbewegungen des Laufrads 2 dauerhaft ausgeglichen
werden.
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Sofern
der Innendurchmesser des Pumpengehäuses 1 nicht
zu groß ist, kann abweichend von dem zuvor erläuterten
Ausführungsbeispiel der Stellring 9 auch ohne
zusätzlichen Gehäusering 11 direkt in
das Pumpengehäuse 1 eingefügt sein. Die
Stellschrauben 10 sind dabei durch axial verlaufende Gewindebohrungen
im Pumpengehäuse 1 geführt. Dabei ist
im Falle einer ab Werk erfolgenden Ausrüstung der Kreiselpumpen
mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung der Ausbildungsform
ohne zusätzlichen Gehäusering 11 selbstverständlich
der Vorzug zu geben. Die Darstellung der in den 1 bis 3a beziehungsweise 3b gezeigten
Ausbildungsform soll jedoch dazu dienen, aufzuzeigen, dass auch
bereits im Einsatz befindliche Pumpen gut mit der erfindungsgemäßen
Vorrichtung nachgerüstet werden können.
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Eine
andere Ausbildungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist in der 4 in einer mit der 2 vergleichbaren
Darstellung gezeigt. Bei dieser Ausbildungsform erfolgt die Positionierung des
Stellrings 9 und damit des Dichtrings 7, 8 sowie die
Festlegung der auf den Dichtring 7, 8 mit Druckring 7 und
elastischem Teil 8 beziehungsweise Dichtlippe 8' wirkenden
Andruckkraft mittels eines auf der Stirnseite des Stellrings 9 angeordneten
Außengewindes 13. Dieses greift in ein entsprechendes
im Pumpengehäuse 1 (gegebenenfalls, nämlich
im Falle der Nachrüstung durch entsprechende Nachbearbeitung
des Pumpengehäuses 1) ausgebildetes Innengewinde 14 ein.
Durch Verdrehen in dem Innengewinde 14 ist die axiale Position
des Stellrings 9 entsprechend den Erfordernissen, das heißt
Anliegen der Dichtlippe 8' unter geringstmöglicher
Vorspannung an dem Schleißring 6, einstellbar.
In der entsprechenden Einstellposition ist der Stellring 9 mittels der
Feststellschrauben 17 (im Außenbereich des Stellrings
sind eine oder mehrere Feststellschrauben 17 angeordnet)
fixierbar, welche als Klemmschrauben wirken und die Flanken der
Gewinde 13, 14 des Stellrings 9 und des
Pumpengehäuses 1 gegeneinander verspannen. Zur
Abdichtung ist zwischen dem Pumpengehäuse 1 und
dem Stellring 9 ein O-Ring 19 aus Gummi angeordnet.
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Die 5 zeigt
eine weitere mögliche Ausbildungsform der Erfindung, bei
welcher der Dichtring 7, 8 durch mehrere auf seinen
Umfang wirkende Federn 15 gegen den Schleißring 6 gedrückt
wird. Die Federn 15 stützen sich hierzu jeweils
am Grund je einer Bohrung ab, welche in einer durch eine Eindrehung
in dem Stellring 9 ausgebildeten Nut 16 angeordnet
ist. Bei der gezeigten Ausbildungsform ist eine Feineinstellung
mit Hilfe von Stellschrauben 10 möglich, mittels
welcher die auf den Dichtring 7, 8 wirkende Andruckkraft
des durch den Stellring 9 und die Federn 15 gebildeten
Stellglieds 9, 15 gegenüber einer maximalen
durch die Federkraft der Federn 15 gegebenen Andruckkraft
reduziert werden kann. Auch bei dieser Ausbildungsform kann die
jeweils für den Stellring 9 eingestellte axiale
Lage und somit die eingestellte Andruckkraft mittels Feststellschrauben 17 fixiert
werden.
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Mittels
der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die
vollständige Verhinderung der Rückströmung,
nämlich der Rückströmung von der Druckseite 3 zur
Saugseite 4 am Laufrad 2, und durch den Wegfall
von Querströmungsverlusten eine deutliche Wirkungsgraderhöhung
bei entsprechend ausgestatteten Kreiselpumpen erreicht. Saugseitige
Verstopfungen werden insbesondere bei Abwasserpumpen mit Ein- oder
Mehrkanallaufrädern wirksam verhindert. Hierdurch werden
die Betriebs-, Energie- und Reparaturkosten beim Einsatz der Kreiselpumpen
reduziert. Die Vorrichtung zeichnet sich zudem durch einen einfachen
Aufbau und eine gute Nachrüstbarkeit bei bereits im Einsatz
befindlichen Pumpen aus. Durch einen selbsttätigen Ausgleich
der bautechnischen und/oder in Folge des Verschleißes auftretenden
Toleranzen der Bauteile ist die vorgestellte Lösung vorteilhafterweise
außerdem selbstdichtend.
-
- 1
- Pumpengehäuse
- 2
- Laufrad
- 3
- Druckseite
- 4
- Saugseite
- 5
- Laufradeintritt
- 6
- Schleißring
- 7,
8
- Dichtring
- 7
- Druckring
- 8
- elastischer
Teil
- 8'
- elastischer
Teil als Dichtlippe
- 8''
- elastischer
Teil als Elastomerring
- 9
- Stellring
- 10
- Stellschraube
- 11
- Gehäusering
- 12
- Ausnehmung
- 13
- Außengewinde
- 14
- Innengewinde
- 15
- Feder
- 16
- Nut
- 17
- Feststellschraube
- 18
- Stirnseite
- 19
- O-Ring
- a
- axiale
Richtung
- u
- Umfangsrichtung
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
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-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 19960160
A1 [0004]
- - EP 1808603 A1 [0005]
- - US 4746268 A [0006]