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Wellendichtungsanordnung für Kreiselpumpen, insbesondere Tauchpumpen,
mit hintereinandergeschalteter Lippen- und Schleifringdichtung Die Erfindung bezieht
sich auf eine Wellendichtungsanordnung für Kreiselpumpen, insbesondere Tauchpumpen
mit einem glockenförmigen, ein Pumpenrad und einen Antriebsmotor enthaltenden Gehäuse,
die im Betrieb völlig oder teilweise in Wasser eingetaucht werden können. Bei solchen
Pumpen arbeitet die Wellendichtung unter sehr ungünstigen Bedingungen, da das Wasser
gewöhnlich verschmutzt und mit Sand oder anderen, einen Verschleiß verursachenden
Teilchen, gemischt ist, so daß der Motor und die Lager in kurzer Zeit beschädigt
werden würden, wenn Wasser durch die Wellendichtungen hindurchtreten kann.
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Es sind Schleifringe enthaltende einfache und doppelte Wellendichtungen
bekannt, bei denen die aufeinandergleitenden Flächen durch eine Feder gegeneinandergedrückt
werden. Es ist auch bekannt, eine oder mehrere Lippendichtungen aus elastischem
Material zu verwenden, deren Dichtungslippen auf der Welle schleifen.
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Schließlich ist auch die Hintereinanderschaltung einer Lippen- und
Schleifringdichtung schon bekanntgeworden, die aber kompliziert ausgeführt, schwer
auszuwechseln ist und keine Einheit bildet.
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Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die bekannten Dichtungen
zu verbessern und eine Schleifringdichtung und eine oder mehrere Lippendichtungen
zu einer eine Einheit bildenden Wellendichtung zusammenzufassen, welche eine geringe
Anzahl von Einzelteilen erfordert, leicht auswechselbar ist, und bei welcher der
Dichtdruck der Lippendichtungen selbsttätig gesteuert wird. Zur Lösung der gestellten
Aufgaben wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß eine nicht drehbare, axial verschiebbare
und axial elastisch gelagerte Hülse, welche .die Motorwelle umgibt, den ruhenden
Schleifring sowie eine oder mehrere elastische Dichtungslippen trägt, die gegen
einen an der Motorwelle befestigten Konus anliegen, und daß sich innerhalb der Hülse
eine Schraubenfeder befindet, die sich in an sich bekannter Weise gegen eine Schulter
an dieser Welle abstützt und so angeordnet ist, daß sie den sich drehenden Schleifring
auf den erst erwähnten ruhenden Schleifring preßt und auf die Hülse eine Kraft überträgt,
mit der die Dichtungslippen gegen den erwähnten Konus gedrückt werden.
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Es ergibt sich somit eine leicht auswechselbare, nur aus wenigen Einzelteilen
bestehende Dichtung, bei welcher außerdem der Vorteil erzielt wird, daß die Einstellung
der Dichtungslippen entsprechend ihrer Abnutzung und die Aufrechterhaltung des Dichtdruckes
der Schleifringdichtung durch die gleiche Feder erfolgt. Vorteilhaft ist die Hülse
an dem axial nachgiebigen Mittelteil einer im wesentlichen flachen, elastischen
Membran befestigt, die an ihrem Rand gehalten wird und im rechten Winkel zur Welle
unmittelbar neben dem Läufer angeordnet ist. Schließlich kann die der Membran zugekehrte
Seite des Pumpenläufers offen sein.
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Die Erfindung ist im folgenden an Hand der Zeichnung an einem Beispiel
näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen axialen Schnitt durch eine bevorzugte
Ausführungsform der Wellendichtung.
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Die gezeigte Dichtungsanordnung wird in Anwendung auf eine Tauchpumpe
üblicher Art mit einem glockenförmigen, doppelwandigen Gehäuse beschrieben, in welchem
ein Elektromotor eingeschlossen ist. Die Zeichnung zeigt lediglich den unteren Mittelteil
der Pumpe, in welchem sich der Läufer 11 befindet. Dieser Läufer ist am unteren
freitragenden Ende einer senkrechten Antriebswelle 13 befestigt, die unmittelbar
mit dem Elektromotor 15 gekuppelt ist. Der Läufer ist zwischen dem Boden 17 des
Innengehäuses und .dem Boden 21 des Außengehäuses angeordnet. Der Boden des Außengehäuses
ist mit einer Öffnung 19 versehen, so daß, wenn das Pumpenrad 11 läuft, Wasser durch
die Öffnung 19 nach oben gesaugt und durch den Raum zwischen der Außen- und der
Innenwand des Gehäuses gefördert und aus diesem zu
einer angeschlossenen
Ablaufleitung weitergefördert wird. Die Innenseite der durch die beiden Böden gebildeten
Pumpenkammer ist mit einem Schutzüberzug 23 aus Gummi versehen.
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Um die Welle 13 herum ist ein Schmiermittelbehälter 25 angeordnet,
der durch den Boden 17 des Innengehäuses, eine zylindrische Seitenwand 27, die sich
vom Boden 17 nach oben erstreckt, und eine obere Abschlußwand 29 gebildet wird.
Die Welle 13 ist mittels eines Wälzlagers 31 in der oberen Abschlußwand 29 gelagert
und mit dieser durch eine elastische Dichtungshülse 22 abgedichtet.
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Der Boden des Innengehäuses ist als Bund 35, gleichachsig die Welle
13 umgebend, nach oben gezogen, welcher einen verhältnismäßig großen Abstand von
der Welle hat. In den Raum zwischen dem Bund und der Welle ist ein Dichtungsaggregat
eingesetzt, das durch den Boden 17 des Innengehäuses und/oder den Bund 35 mit einem
gewissen axialen Spiel, jedoch nicht drehbar, gehalten wird und gleitend gegen die
Welle anliegende Dichtungselemente enthält. Das Dichtungsaggregat umfaßt eine Hülse
37, die eine zylindrische Außenfläche aufweist und mit enger Passung in der zylindrischen
Bohrung des Bundes 35 geführt ist und ferner mit diesem mittels eines Dichtungsrings
39 abgedichtet ist. Die Hülse 37 wird durch eine Gummimembran 41 gehalten, welche
die Form einer flachen, kreisförmigen Scheibe hat, die in eine ausgedrehte Ausnehmung
in der Außenfläche des Gehäusebodens 17 eingesetzt ist. An ihrer Oberseite ist die
Membran mit einem ersten ringförmigen Flansch 43 versehen, der an der zylindrischen
Wandung der Ausnehmung in Anlage gehalten wird und in seiner Lage durch einen Wulst
45 gehalten wird, sowie mit einem zweiten ringförmigen Flansch 47 von kleinerem
Durchmesser, welcher das Ende der Hülse 37 umgibt und mit einem umgebogenen Rand
an eine Nut der letzteren eingreift. Durch die elastische Nachgiebigkeit der Membran
41 wird ein gewisses axiales Spiel der Hülse 37 ermöglicht.
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Innerhalb der Hülse 37 sind zwei elastische hülsenförmige Dichtungslippen
49, 51 aus Gummi, Leder oder irgendeinem künstlichen Material befestigt, welche
gegen einen an der Welle 13 befestigten konischen Körper 53 anliegen und die vorzugsweise
durch umgebende Schraubenfedern in Anlage an diesem Körper gehalten werden. Am oberen
Ende der Hülse 37 ist eine zweite Dichtung angeordnet, die aus zwei ebenen Dichtungsscheiben
55 und 57 aus Hartmetall bestehen. Die obere Scheibe 55 ist an einer Endplatte 59
befestigt, die in das Ende der Hülse 37 eingeschraubt und daher feststehend ist,
während die untere Dichtungsscheibe 57 an einem auf der Welle angebrachten und an
deren Drehung teilnehmenden Ring 61 befestigt ist. Der Ring 61 ist auf der Welle
axial verschiebbar und mit dieser durch einen Dichtungsring 63 abgedichtet. Der
Ring 61 nimmt an der Drehung der Welle infolge der Reibung des Dichtungsringes 63
teil und wird durch eine Schraubenfeder 65 nach oben gedrückt, die zur Welle konzentrisch
ist und deren unteres Ende sich gegen eine Schulter abstützt, welche an einem auf
der Welle befestigten Ring 67 vorgesehen ist.
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Da die Feder 65 das Bestreben hat, sich in Achsrichtung auszudehnen,
wird der Ring 61 und damit die an diesem befestigte Dichtungsscheibe 57 in Anlage
an die an der Hülse 37 befestigte Dichtungsscheibe 55 gedrückt, so daß ein ausreichender
Auflagerdruck an dieser Dichtungsstelle besteht. Durch diesen Druck wird die Hülse
37 nach oben verlagert, wobei die Membran 41 elastisch nachgibt, so daß die Dichtungslippen
49, 51 durch die Wirkung der Feder 65 angedrückt werden. In dem Maße, in welchem
die Dichtungslippen sich abnutzen, werden sie an dem konischen Körper 53 immer weiter
nach oben gedrückt, da, wenn,*r Auflagerdruck die Dichtungsh'abdn=t;,ch die Schraubenfeder
65 aust und die Hülse 37 nach oben drückt, bis im wesentlichen der gleiche Auflagerdruck
der Dichtungslippen wiederhergestellt ist. Dieser Bewegung wirkt jedoch bis zu einem
gewissen Grade die Membran 41 entgegen.
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An ihrer Unterseite sind die Schaufeln des Läufers 11 miteinander
durch eine Ringscheibe 69 verbunden, während die der Membran 41 zugekehrte Oberseite
des Läufers offen ist. Daher hat der auf der Saugseite der in Betrieb befindlichen
Pumpe erzeugte Unterdruck Zugang zum beweglichen Mittelteil der Membran und wirkt
auf diese in Richtung nach unten. Dies hat zur Folge, daß unter Zusammendrückung
der Feder 65 die Hülse 37 nach unten verschoben wird, so daß der Auflagerdruck zwischen
den Dichtungslippen 49, 51 und dem konischen Körper 53 herabgesetzt wird und an
dieser Stelle ein verringerter Verschleiß stattfindet. Die Dichtungswirkung wird
hierdurch nicht beeinträchtigt, da der um das untere Ende der Welle herum vorhandene
Unterdruck verhindert, daß das Wasser längs der Welle nach oben eindringen kann.
Umgekehrt kann eine geringe Menge Öl aus dem Behälter 25 durch die ebene Dichtung
55, 57 in das Innere der Hülse 37 und aus dieser an den Dichtungslippen 51, 49 vorbeigesaugt
werden. Wenn die Pumpe abgestellt wird und der äußere Wasserdruck auf einen Wert
ansteigt, der der Eintauchtiefe entspricht, wird die Membran 41 nach oben gedrückt
und werden die Dichtungslippen 49, 51 mit starkem Druck angedrückt, der jedoch nun
geduldet werden kann, da die Welle 13 sich im Stillstand befindet und kein Verschleiß
zu befürchten ist.