DE1895968U - Umwalzpumpe. - Google Patents

Description

Dr.Ing. Hans Moser, Zürich 6/57 (Sciiweiz), In der Hub

Umwälzpumpe

Die Erfindung richtet sich auf Umwälzpumpen, deren Pumpenkörper mit dem das Laufrad antreibenden Elektromotor lösbar verbunden ist, zwischen dessen Stator und Rotor ein Spaltrohr sowie Dichtungsmittel angeordnet sind.

Bs ist bei stopfbüchslosen Umwälzpumpen eine bekannte Störerscheinung, dass Fremdkörper in der Förderflüssigkeit den Lauf beeinträchtigen, Rotor und Laufrad blockieren und Lagerlaufflächen beschädigen können. Zwar weisen die meisten gebräuchlichen Umwälzpumpen sog. Deblockiervorrichtungen auf, welche es von Hand mit Hilfe eines Schraubenziehers usw. gestatten, kleinere Drehhemmungen zu überwinden. Grössere Drehhemmungen können jedoch nur beseitigt werden, wenn der gesamte Rotor einer Inspektion zugänglich gemacht werden kann. Dabei können drehhemmende Fremdkörper besser entfernt, Rost, Kalk vom Rotor entfernt, Korrosionserscheinungen und etwaige Schaden am Rotor festgestellt werden. Hierzu war bisher eine umständliche Demontage erforderlich. In den meisten Fällen sind der Pumpenkörper und das Statorgehäuse durch mehrere Schraubenbolzen fest miteinander verschraubt, die für die Inspektion gelöst werden müssen, um den Stator vom Pumpenkörper abnehmen

zu können. Ein trockner Ausbau des Stators ist hierbei nicht möglich. Bei Umwälzpumpen, die beispielsweise in Verbindung mit Zentralheizungsanlagen arbeiten, ist es bisher erforderlich gewesen, das Leitungssystem zu entleeren, bevor die Pumpe auseinandergenommen wird.

Die Neuerung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu vermeiden und den Auseinanderbau der Pumpe zum Zwecke einer Inspektion und ihren Wiederzusammenbau ohne Schraubverbindungen und dazu noch den trocknen Ausbau des Stators zu ermöglichen.

Diese Aufgabe löst die Erfindung dadurch, dass zwischen dem Pumpenkörper und dem Statorgehäuse des Elektromotors bzw. dem Motorgehäuse ein Bajonettverschluss vorhanden ist, dessen Eingriffsglieder die beiden Teile miteinander verbinden, wobei durch Verdrehen des Stator- bzw. Motorgehäuses gegenüber dem Pumpenkörper das Gehäuse am Pumpenkörper fixiert und zugleich gegenüber diesem zentriert wird.

Ein rasches Entfernen des Stators, ohne das Flüssigkeitssystem entleeren zu müssen, um Drehhemmungen zu beseitigen, ausgelaufene Lagerbüchsen zu erneuern, den Rotor oder Lagerteile zu reinigen, stellt einen grossen Portschritt im Bau stopfbüchsloser Umwälzpumpen dar. lerner kann die richtige Punktion des Stators durch Feststellen des Drehmomentes ermittelt werden, indem man den Stator (unter Spannung) mit der Hand auf den Rotor aufschiebt, ohne ganz zum Eingriff in den Bajonettverschluss zu kommen. Dabei lässt sich sogar der Drehsinn des Rotors mühelos feststellen.

Um den Rotor der stopfbüchslosen Umwälzpumpe direkt zugänglich zu machen, sind vorteilhaft neben der raschen

Lösbarkeit des Stators durch. Bajonettverschluss noch. Dichtungen zwischen dem Pumpenkörper und dem Statorgehäuse einerseits und dem Pumpenkörper und dem Rotor andererseits vorhanden, die bei dem Entfernen des Stators selbsttätig - durch Wirkung von hydrostatischen oder elastischen Kräften - den Austritt der Förderflüssigkeit aus dem Innern des Pumpenkörpers verhindern. Durch die Kombination von Bajonettverschluss mit selbsttätig wirkenden Dichtungssystemen ist der trockne Ausbau des Stators durch einfaches Lösen des Bajonettverschlusses in kürzester Zeit und umgekehrt auch der Wiederzusammenbau schnellstens möglich..

Bajonettverschlüsse können in zwei Hauptgruppen gegliedert werden: erstens solche, wo Nocken auf schrägen Rampen oder mehrere Zähne auf schrägen Flanken angreifen; zweitens solche, wo Stifte in Schlitze eingreifen. Beide Ausführungsformen sind anwendbar»

Zweckmässig ist der Rampenwinkel resp. Schlitzwinkel des Bajonettverschlusses so klein, dass die u.U. bedeutenden hydrostatischen Kräfte der !Förderflüssigkeit im Pumpenkörper, welche Laufrad und Rotor gegen das in Eingriff kommende Statorgehäuse pressen, leicht überwunden werden können. Dabei müssen relativ grosse Drehbewegungen am Bajonettverschluss ausgeführt werden, um eine relativ kleine Axialverschiebung des Statorgehäuses gegen den Pumpenkörper zu bewirken, so dass auch erhebliche hydrostatische Kräfte leicht überwunden werden können, wobei sich die Zentrierung des Statorgehäuses gegenüber dem Pumpenkörper von selbst ergibt. Durch die Spiralbewegung beim Auf- und Zudrehen des Bajonettverschlusses werden die vorhandenen Dichtungsmittel, die das selbsttätige Abdichten des Pumpenkörperraumes gegenüber dem Rotorraum bewirken, weitgehend geschont, so dass sie auch nach dem Wiederzusammenbau der PumOe

für spätere Inspektionen störungsfrei abdichten.

Weitere Einzelheiten der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung sowie den Zeichnungen zu entnehmen·

Der Segenstand der Erfindung ist in mehreren Ausführungsbeispielen dargestellt.

In Fig. 1 stellt 1 den Pumpenkörper dar, dem die Föfderflüssigkeit von unten her durch den Eingangsstutzen zuströmt und durch Kanäle des Laufrades 12 in bekannter Weise dem Spiralraum und dem oberen Ausgangsstutzen zuströmt. 2 sind Nocken oder Zähne des Statorgehäuses deren innere Umfangsflächen in den ausseren Umfangsflachen des Pumpenkörpers 1 zentriert sind. 4 ist das Statorpaket mit Wicklungen 5 des Elektromotors, 6 ein Kunstharzumguss, der, wenn durchsichtig, auch eine optische Laufkontrolle des Rotors an der Stirnseite ermöglicht· 7 ist das Spaltrohr, 8 eine mit dem Pumpenkörper 1 mit Hilfe von Schrauben und einer Dichtung fest verbundene Platte 8 mit Nocken oder Zähnen, deren Rampen resp. Planken 8b auf einer Stirnseite schräg sind. Die Ansicht und Schnitte der (nur teilweise) nochmals separat gezeichneten Platte 8 lassen erkennen, wie die Nocken resp. Zähne 2 in die Nuten 8a der Platte 8 zum Eingriff kommen und dann von der Eingriffstellung 2· längs der schrägen Rampen der Zähne von der Platte 8 zur Bajonett-Endstellung 2" (strichpunktiert gezeichnet) gelangen. Die Endstellung des Bajonettverschlusses kann durch Arretierungselemente gegen die Y/irkung elektromagnetischer oder mechanischer Kräfte fixiert sin, wenn dies in speziellen Fällen wünschenswert ist» 10 ist eine O-Ring-Dichtung, die die Förderflüssigkeit im Rotorraum hindert, in den Stator (Wicklungsraum) zu gelangen. Die O-Ring-Dichtung 11, mit dem Rotor rotierend, berührt die Stirnseite der feststehenden Platte 8 im normalen Förder-

■betrieb der Pumpe nicht. Dagegen wird sie bei Lösen des Bajonettverschlusses und Entfernen des Stators durch die Wirkung der hydrostatischen Kräfte der Förderflüssigkeit im Pumpenkörper - die laufrad und Rotor , nach links bewegen - zwischen den Stirnseiten von 8 und 12 eingeklemmt und verhindert damit den Austritt weiterer Förderflüssigkeit aus dem Räume des Pumpenkörpers. Nur die Förderflüssigkeit im Rotorraume geht bei Wegnahme des Stators verloren. 13 ist die Welle,

14 der Zylindermantel, der zusammen mit dem Schild 17 und dem Laufrad 12 einen flüssigkeitsdichten Schwimmkörper umhüllt. Der Schwimmkörper, luft- oder gasgefüllt und in der den Rotor umgebenden Förderflüssigkeit Auftrieb bildend, verringert die Lagerbelastung der Spitzenlager 18 (aus Hartmetall, Achat usw.)·

15 ist das Rotorblechpaket und 16 die drehmomentbildende Käfigwi cklung.

In Fig. 2 sind gleiche oder gleichwirkende Elemente wieder durch entsprechende Bezugszahlen gekennzeichnet. Das pumpenseitige Lager ist zwischen Laufrad und Rotor angeordnet, la sind locken oder Zähne des Pumpenkörpers 1, deren Umfangslänge strichpunktiert aus der Schnittfigur A-B ersichtlich ist. Die Hocken resp. Zähne 2 des Statorgehäuses 3 haben schräge Rampen an der Stirnseite, die aus einem Längsschnitt von Zahn 2 (unten) ersichtlich sind. Hach anfänglicher Axialverschiebung des Stators in der Eingriffs-Eingangsstellung (Zähne la mit den Buten von 2 zusammenfallend) erfolgt Verdrehung des Statorgehäuses bis zu seiner Endstellung (ca. um 30° bei 6 Zähnen nach Fig.2)» 4 ist das Statorpaket mit 7/icklung 5, Kunstharzumguss 6, Trennbüchse 7. 8 ist ein durch Schrauben mit dem Pumpenkörper 1 fest verbundener Körper mit Flachdichtung 9 und O-Ring-^ichtung 10. Die zweite O-Ring-Dichtung 11 dichtet erst bei Axialverschiebung des

Laufrades nach, links ("bei Entfernen des Stators und Wirksamwerden des hydrostatischen Flüssigkeitsdruckes im Pumpenkörper), indem sie zwischen den Stirnflächen des Laufrades 12 und der Gleitlagerschale 19 des pumpenseitigen Lagers gepresst wird. Diese Dichtung kann vorteilhaft an der Stelle X, also zwischen dem Laufrad 12 und der an dem Pumpengehäuse 1 fest sitzenden Platte 8 montiert sein, so dass dann bei entferntem Stator beide Lagerschalen 19 der Revision zugänglich sind, ohne die Förderflüssigkeit aus dem Pumpenkörper entfernen zu müssen. 13 ist die gemeinsame Welle von Rotor und Laufrad 12, 15 ist der Blechkörper des Rotors und 16 dessen Käfigwicklung, 20 sind Wellenbüchsen für die Axiallager, 21 sind elastische Ringe, auf denen die Lagerschalen 19 z.B. aus Kunstkohle, gegen den Tragkörper 8 selbsteinstellend eingepresst sind.

In Fig. 3 ist eine Umwälzpumpe dargestellt, bei der die Förderflüssigkeit vom Eintrittstutzen (unten) her durch das hohle zentrale Innere des Eingangslagers den Kanälen des Laufrades 12 und dann durch den Spiralraum dem Austrittstutzen (oben) des Pumpenkörpers 1 zuströmt* Die drehenden Wellenbüchsen 20a und 20b sind mit Hilfe von elastischen Ringen 21 selbsteinstellend in den" Lagerschalen 19 gelagert» Beide erhalten Schmierflüssigkeit, die sich aus den Hochdruckräumen der Pumpe durch die Lagerspalte gegen die Mederdruckräume zu bewegt. Die Schmierflüssigkeit der motorseitigen Lagerspalte öffnet das Rückschlagventil im Rückstrom, welches aus einer elastischen Membran 23, gefasst in Metallring 24, besteht. Bei Gleichheit der radialen Lagerspaltdurchmesser tritt Kompensation des hydraulischen Axialschubes auf. Zufolge der Ausbildung des Rotors als Schwimmkörper und der übergross dimensionierten Lagergleitflächen ist die spezifische Lagerbelastung und die Lagerabnützung besonders klein· Im übrigen sind

gleiche Elemente wieder durch entsprechende Bezugszahlen gekennzeichnet. Die Bajonettkonstruktion besteht hier aus Stiften 2 im Statorgehäuse 3j die durch Schlitze im Teil 8, welcher fest mit dem Pumpenkörper 1 verbunden ist, geführt werden, wie dies aus den Nebenfiguren hervorgeht. 4 ist der Statorblechkörper, 5 die Wicklungen, 6 der Kunststoff, der die Wicklungen umhüllt, 7 das Spaltrohr, 10 eine O-Ring-Dichtung, 11 eine Hutmanschettendichtung, deren Lippe u.U. zur Erhöhung der radial wirkenden elastischen Dichtungskräfte durch einen Federring 25 verstärkt wird· Die Hutmanschette hat die Punktion, im Betrieb der Pumpe die Förderflüssigkeit vom Statorraum und vom Aussenraum fernzuhalten. Bei Lösen des Bajonettverschlusses und Entfernen des Stators und des Spaltrohrs 7 werden die Lippen teils durch die Feder 25, teils durch den hydrostatischen Druck auf die äussere Manteloberfläche des drehmomentbildenden Schutzmantels 22 des Rotors gepresst. Eine zusätzliche Abdichtungswirkung erfolgt durch den hydrostatischen Druck der Förderflüssigkeit im Pumpenkörper 1, der das Laufrad beim Entfernen des Stators und ^paltrohrs 7 stirnseitig in axialer Richtung gegen die Lippen der Dichtung 11 drückt. 15 ist der Rotor-Blechkörper und 16 die Käfigwicklung.

In Fig. 4 ist eine Pumpenkonstruktion des gleichen Prinzips wie in Fig. 3 dargestellt, wobei statt des Bajonettverschlusses mit Stiften und Schlitzen wieder ein Nocken -Rampen - Bajonettverschluss dargestellt ist. Eine Platte 8, z.B. aus gepresstem Stahlblech, mit ausgestanzten Nuten, Löchern usw. und formgepressten Rampen gemäss den fiebenfiguren ist durch Schrauben fest mit dein Pumpenkörper 1 verbunden. Die in die ümfangsnuten von 8 passenden locken 2 (ohne schräge Rampen) des Statorgehäuses 3 werden nach dem Eingriff

in die Endstellung (gezeichnet in der Schnittfigur rechts) gedreht, wobei die Innenflächen von 2 in den Aussenflachen von 1 zentriert sind. Eine Zentrierung wäre auch möglich zwischen Teilen 7 und 8. Die Köpfe der Schrauben 27 stossen stirnseitig gegen einen Federring oder gewellte Platte 26, welche in der Endstellung des Bajonettverschlusses eine gewisse elastische Kraft zwischen Pumpenkörper und Statorgehäuse ausübt und damit Axialvibrationen des Stators vermeidet oder selbsttätiges Lösen des Bajonettverschlusses z.B. auf dem Transport oder bei Montage der Pumpe, wenn die hydrostatische Kraft der Förderflüssigkeit und damit drehhemmende Reibungskräfte im Bajonettverschluss noch nicht vorhanden sind. Selbstverständlich können auch andere arretierende Elemente wie Stifte, spezill geformte Rampen und Nocken, Federn, reibungserzeugende Elemente dazu verwendet werden, um eine unverrückbare Sndstellung des Bajonettverschlusses ohne Anwendung hoher mechanischer Präzision in der Bearbeitung zu gewährleisten. Im übrigen sind gleiche Elemente wieder durch entsprechende Bezugszahlen gekennzeichnet. Mit Bezug auf Fig. J5 ist das Rückschlagventil aus einem elastischen Schlauch 23, zwischen Körper 24 und Rohr 14, gebildet, wobei das Ventil offen gezeichnet ist, für den Betriebsfall der zwischen 19 und 20a durch die Lagerspalte durchfliessenden Scnmierflüssigkeit, welche durch die Löcher 14a im Rohr 14 eintritt·. Bei Entfernen des Stators legt sich das Organ 23 des Ventils unter der Wirkung der Flüssigkeitskräfte an die Innenmantelfläche des Rohres 14 an und verhindert somit, wie die Hutmanschette 11, den Austritt der Förderflüssigkeit im Pumpenkörper in den Aussenraum, bei entferntem Stator. Der Rotor ist hier wieder als Schwimmkörper ausgebildet. Ein Stahlrohr 15 ersetzt das Rotorblechpaket und ein elektrisch gut leitender Mantel, z.B. aus Kupfer, 16, ersetzt die Käfigwicklung.

Schutzansprüche:

Claims (10)

Schutζanspräche

1. Umwälzpumpe, deren Pumpenkörper mit dem das laufrad antreibenden Elektromotor lösbar verbunden ist, zwischen dessen Stator und Rotor ein Spaltrohr sowie Dichtungsmittel angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
zwischen dem Pumpenkörper (l) und dem Statorgehäuse (3) des Elektromotors bzw. dem Motorgehäuse ein Bajonettverschluss vorhanden ist, dessen Eingriffsglieder (2,8) die beiden Teile miteinander verbinden, wobei durch
Verdrehen des Stator- bzw. Motorgehäuses gegenüber dem Pumpenkörper das Gehäuse am Pumpenkörper fixiert und
zugleich gegenüber diesem zentriert wird.

2. Umwälzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der beiden Teile (l, 3) Nocken (2) mit schrägen Rampen an den Stirnflächen enthält und
beide Teile (1, 3) mindestens teilweise konzentrische
Umfangsflachen aufweisen, wobei die Nocken (2) des
einen Teiles (3) durch Nuten des anderen Teiles (1)

in Richtung der Statorachse zum Eingriff bringbar sind.

3-r Umwälzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine mit dem Pumpenkörper (1) durch Schrauben fest verbundene Platte (8) Nocken mit schrägen Rampen
an den Stirnflächen enthält und dass sowohl dieser
Verbundkörper als auch das Statorgehäuse (3) mindestens teilweise konzentrische Umfangsflächen aufweisen, wobei die Nocken der Platte (8) durch Nuten des Statorgehäuses (3j in Eingriff bringbar sind (Fig. 1 und 4).

4· Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens einer der beiden Teile (1, 3) Stifte (2)
und der andere Teil (8, 1) Schlitze enthält und dass
beide Teile mindestens teilweise am Umfang konzentrische

Umfangsflachen aufweisen, wobei die Stifte (2) des einen Teils (3) durch die Schlitze des anderen Teils (8, 1) in Richtung der Statorachse zum Eingriff bringbar sind (Fig»3).

5. Umwälzpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Eingriffswinkel zwischen den Eingriffsgliedern des Bajonettverschlusses so klein ist, dass die hydrostatischen Kräfte der Förderflüssigkeit im Pumpenkörper (1), welche Laufrad (12) und Rotor (15) gegen das Statorgehäuse (3) pressen, leicht überwindbar sind.

6. Umwälzpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Endstellung des Bajonettverschlusses (2, 8) durch Arretierungselemente wie Stifte, Hocken, Federn, Reibungselemente gegen die Wirkung elektromagnetischer oder mechanischer Kräfte fixiert ist.

7» Umwälzpumpe nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen den beiden Teilen (l, 3) ein elastisches Organ (26), z.B. eine Federplatte oder ein Federring angeordnet ist (Fig.4).

8. Umwälzpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass durch Lösen des Bajonettverschlusses und Entfernen des Statorgehäuses sich eine Abdichtung (11) zwischen dem Pumpengehäuse (l) und dem Rotor (15) selbsttätig einstellt, welche den Innenraum des Pumpenkörpers gegen den Rotorraum abdichtet.

9. Umwälzpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ausser der O-Ring-Dichtung (10) zwischen dem Pumpengehäuse (1) und dem Statorgehäuse (3) eine zweite O-Ring-Dichtung (11) auf dem Rotor (15) zwischen dem

laufrad (12) und dem Pumpengehäuse (1) angeordnet ist, wobei der letztere O-Ring unter der Wirkung des hydrostatischen ITüssigkeitsdruckes, bei Lösen des Bajonettverschlusses und selbsttätiger Verschiebung des Rotors eine Abdichtung zwischen dem Laufrad und dem Pumpenkörper bewirkt (!ig. 1, 2).

10. Umwälzpumpe nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Hutmanschette- oder andere Lippendichtung (11) mit oder ohne !ederring (25) zwischen dem Pumpenkörper (1) und dem Spaltrohr (7) angeordnet ist und in der Endstellung des Bajonettverschlusses den Austritt von Flüssigkeit aus dem Pumpenkörper in den Statorraum verhindert, während die Lippen dieser Manschette bei gelöstem Bajonettverschluss eine selbsttätige Dichtungsbewegung zur Verhinderung des Austrittes von Flüssigkeit in Räume ausserhalb des Pumpenkörpers ausführt, wobei die Dichtungslippen die äussere Mantelfläche des Rotors umschliessen und mit der Stirnseite des Laufrades in Berührung kommen (Mg. 3 und 4).