DE19916370A1 - Kreiselpumpe - Google Patents

Abstract

Eine Kreiselpumpe, insbesondere Feuerlöschpumpe, umfaßt wenigstens ein Laufrad (12) sowie Dichtringe (54, 56) zur Abdichtung von radialen Dichtspalten zwischen dem Laufrad (12) und dem Pumpengehäuse (16). Die Dichtringe (54, 56) bestehen aus Kunststoff und sind mit einer Schnappverbindung (74, 80) im Gehäuse (16) montiert.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, insbesondere Feuerlöschpumpe, mit wenigstens einem Laufrad sowie Dichtringen zur Abdichtung von radialen Dichtspalten zwischen dem Laufrad und dem Pumpengehäuse.

Feuerlöschpumpen sind ein Beispiel für Kreiselpumpen, die einem relativ ho­ hen Verschleiß unterliegen. Löschwasser wird mit Hilfe von Feuerlöschpum­ pen vielfach aus Teichen, Flüssen oder Seen zu einer Brandstelle oder auch in einen Löschmitteltank gepumpt. Dabei können Kies, Sand und kleine Steine mit dem Wasser angesaugt werden und in die Pumpe gelangen. Der auf diese Weise verursachte Verschleiß betrifft auch die Abdichtung der Pumpe gegen Leckverluste und sogenannte innere Zirkulationsströme.

Zur Abdichtung von radialen Dichtspalten, die z. B. eine Spaltweite von 0,1-0,3 mm aufweisen, sind bisher verschiedene Lösungen verwendet worden. Verschleiß kann entweder am Gehäuse und/oder am Laufrad auftreten. Maß­ geblich dafür ist die Materialpaarung in den Dichtspalten. Bei Vorhandensein von Verschleiß am Laufrad muß entweder das Laufrad ersetzt oder der Dicht­ bereich nachgearbeitet werden. Beides ist noch verhältnismäßig unkompli­ ziert. Tritt der Verschleiß dagegen am Gehäuse auf, gestaltet sich die Nachar­ beitung wesentlich komplizierter, da eine mechanische Bearbeitung die voll­ ständige Demontage der Pumpe erfordert, die Einhaltung der notwendigen Toleranzen sehr schwierig ist und der nachträgliche Einsatz von Dichtele­ menten zusätzlichen Aufwand erfordert. Aus diesen Gründen werden oftmals in Kreiselpumpen spezielle Dichtringe verwendet, die als Verschleißteile leicht ausgewechselt werden können. So haben sich auch gerade bei Feuer­ löschpumpen, die zum Teil verschmutztes Wasser zu fördern haben, Winkel­ ringe in den Dichtspalten bewährt.

So sind beispielsweise Winkelringe aus Aluminium bekannt, die an stationä­ ren Bauteilen der Pumpe, etwa dem Pumpengehäuse, dem Saugdeckel oder dem Laufrad verschraubt sind. Der konstruktive Drosselspalt zwischen dem rotierenden Laufrad und dem gegenüberliegenden stationären Bauelement soll möglichst lange erhalten bleiben. Der Dichtbereich am Laufrad kann be­ sonders abrasionsbeständig sein, wenn er mit einer Keramikbeschichtung versehen wird. Verschleiß tritt daher im wesentlichen nur an den Alumi­ nium-Winkelringen auf. Zwar ist es zum Auswechseln der verschlissenen Win­ kelringe erforderlich, die Pumpe zu demontieren; jedoch ist bei der darge­ stellten Ausführungsform eine aufwendige Nachbearbeitung der Gehäuseteile nicht notwendig.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kreiselpumpe zu schaffen, die eine gute Abdichtung gegen Leckverluste und Zirkulationsströme aufweist, und eine relativ einfache, kostengünstige und rasche Erneuerung der Dich­ tungen in den radialen Dichtspalten zwischen Laufrad und Gehäuse ermög­ licht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kreiselpumpe der obigen Art gelöst, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Dichtringe aus Kunststoff bestehen und mit einer Schnappverbindung im Gehäuse montierbar sind.

Auf diese Weise können die Dichtringe bei Verschleiß sehr einfach und mit verhältnismäßig geringen Kosten montiert werden. Die Verwendung von Werkzeugen ist nicht notwendig. Wenn die Dichtringe verschlissen sind, kön­ nen sie, da es sich um Kunststoffteile handelt, verhältnismäßig leicht zerstört und aus ihrem Sitz herausgenommen werden.

Dieser Sitz wird vorzugsweise gebildet durch eine auf der radial-äußeren Sei­ te der Dichtringe liegende, umlaufende Sitzfläche im Gehäuse.

Zur Bildung der Schnapp- oder Rastverbindung ist beispielsweise in den Sitz­ flächen eine umlaufende Nut vorgesehen, während die Dichtringe auf der ra­ dial-äußeren Seite eine entsprechende umlaufende Rippe aufweisen. Die bei der Montage vorauslaufende Kante dieser Rippe und ggfs. auch die vorauslau­ fende Kante des Dichtringes können zurückspringend abgeschrägt sein, so daß die Montage erleichtert wird. An der beim Eindrücken zurückliegenden Seite befindet sich vorzugsweise ein radial nach außen vorspringender Rand­ flansch, der entweder von außerhalb der Sitzfläche gegen das entsprechende Gehäuseteil anliegt oder in eine am Rand der Sitzfläche ausgebildete Nut ein­ tritt. Dieser Randflansch gewährleistet eine genaue axiale Positionierung der Dichtringe.

Die Dichtringe bestehen vorzugsweise aus Polypropylen oder Polyethylen. Sie können Kunststoffteile mit eingebetteten Glaskugeln oder Glasfasern sein. Die Dichtringe können im Spritzgußverfahren hergestellt werden.

Im folgenden werden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Kreiselpumpe;

Fig. 2 ist ein vergrößerter Teilschnitt des Bereichs eines ra­ dialen Dichtspalts zwischen dem Pumpengehäuse und einem Laufrad;

Fig. 3 ist ein weiter vergrößerter Teilschnitt zur Veranschau­ lichung eines erfindungsgemäßen Dichtrings.

In Fig. 1 ist ein Längsschnitt durch eine Feuerlöschpumpe gezeigt, die als solche im wesentlichen bekannt ist. Die Darstellung beschränkt sich auf den oberen Teil oberhalb der Längsachse 10, da der untere Teil zum Teil spiegel­ bildlich gleich, zum Teil für die Beschreibung der vorliegenden Erfindung un­ wesentlich ist. Es handelt sich um eine zweistufige Pumpe mit zwei Laufrä­ dern 12, 14, die das Löschmittel entsprechend den in Fig. 1 gezeigten Pfeilen axial ansaugen und radial ausstoßen.

Die Laufräder befinden sich in einem insgesamt mit 16 bezeichneten Gehäu­ se, das aus mehreren Gehäuseteilen zusammengesetzt ist. Ein erstes Gehäu­ seteil 18 befindet sich auf der linken Seite in Fig. 1 und bildet den Einlaß 20. Ein zweites Gehäuseteil 22 ist im oberen Bereich von Fig. 1 dargestellt und bildet den oberen Abschluß der Pumpe sowie den Auslaß 24. Das erste und zweite Gehäuseteil 18, 22 sind mit Hilfe von achsparallelen Schrauben 26 ver­ bunden. Das erste und zweite Gehäuseteil 18, 22 begrenzen den Innenraum der Pumpe auf der linken und oberen Seite und nehmen, ausgehend von der linken oberen Ecke des Innenraums, ein drittes Gehäuseteil 28 auf, das sich im Inneren des Gehäuses bis zu einer Hülse 30 erstreckt, die die mit 32 be­ zeichnete Pumpenwelle umgibt. Das erste Gehäuseteil 18 und das dritte Ge­ häuseteil 28 begrenzen einen rotationssymmetrischen Innenraum 34, in dem sich das erste Pumpenrad 12 dreht.

Dieses Pumpenrad 12 fördert das Löschmittel entsprechend den dargestell­ ten Pfeilen radial nach außen und durch eine im radial-äußeren befindliche, nicht dargestellte Öffnung in dem dritten Gehäuseteil 28 in einen wiederum radial nach innen gerichteten Kanal 36. Insgesamt ist dieser Kanal 36 oben durch das zweite Gehäuseteil 22, auf der linken Seite in Fig. 1 durch das drit­ te Gehäuseteil 28 und auf der rechten Seite durch ein weiteres inneres Ge­ häuseteil, das vierte Gehäuseteil 38, begrenzt.

Im radial-inneren Bereich tritt das Löschmittel aus dem Kanal 36 wiederum in Axialrichtung in das zweite Pumpenrad 14 ein, durch das das Löschmittel nach außen zum Auslaß 24 gefördert wird. Das zweite Pumpenrad 14 läuft in einem Innenraum, der begrenzt wird durch das obere, zweite Gehäuseteil 22, auf der linken Seite das vierte Gehäuseteil 38 und auf der rechten Seite ein weiteres inneres Gehäuseteil, das fünfte Gehäuseteil 40.

Da beim Pumpen von Löschwasser aus Flüssen oder Feuerlöschteichen oder in ähnlichen Anwendungsfällen Sand, kleine Steine oder andere Festkörper aufgenommen werden können, ist es nicht möglich, die Pumpenräder auf ih­ rem radial-äußeren Rand mit einer engen Passung gegenüber dem Gehäuse abzudichten, da dies zu einem hohen Verschleiß oder sogar zur Zerstörung der Pumpe führen könnte. Fig. 1 läßt daher erkennen, daß am Übergang zwi­ schen dem Umfang der Pumpenräder 12, 14 und dem entsprechenden Ge­ genstück des Gehäuses, hier des dritten und ersten Gehäuseteils 28, 22, ein deutlicher Spalt besteht. Dieser Spalt könnte dazu führen, daß ein beträchtli­ cher Anteil des Löschmittels entweicht und zurückströmt und anschließend wieder durch das entsprechende Pumpenrad angesagt wird. Dadurch würden Zirkulationsströme entstehen und der Wirkungsgrad der Pumpe erheblich sinken.

Aus diesem Grunde werden sogenannte Radseitenräume 42, 44 und 46, 48 beiderseits der Pumpenräder zwischen diesen und dem Gehäuse geschaffen, die ihrerseits abgedichtet werden. Auf diese Weise kann durch die Spalten zwischen dem umlaufenden Rand der Pumpenräder und dem Gehäuse Lösch­ mittel in die Radseitenräume 42, 44, 46, 48 zurückströmen, jedoch nur in ei­ ner durch die Größe dieser Radseitenräume bestimmten Menge, so daß das dort festgehaltene Löschmittel weitere Zirkulationsverluste des Löschmittels verhindert.

Die Radseitenräume werden gegen einen Rückstrom des Löschmittels entge­ gen der Förderrichtung abgedichtet.

Zu diesem Zweck sind im ersten Gehäuseteil 18 und im dritten Gehäuseteil 28 auf der jeweils dem ersten Pumpenrad 12 zugewandten Seite umlaufende Dichtungs-Sitze 50, 52 ausgebildet, die radial nach innen gewandte, ringför­ mig umlaufende Flächen darstellen, auf denen Dichtringe 54, 56 befestigt werden können. Diese Dichtringe 54, 56 sind genauer in Fig. 2 und 3 darge­ stellt, so daß sie später hinsichtlich ihrer Geometrie näher erläutert werden sollen.

Die Dichtringe liegen auf ihrer radial-inneren Seite in engem Abstand gegen­ über einer radial nach außen gewandten, umlaufenden Gegenfläche 58, 60 an beiden axialen Endbereichen des ersten Pumpenrades 12.

Beiderseits des zweiten Laufrades 14 befinden sich an dem vierten Gehäuse­ teil 38 und dem fünften Gehäuseteil 40 ebenfalls radial nach innen gewandte Sitze 62, 64, auf denen Dichtringe 66, 68 liegen, die ihrerseits wiederum radi­ al nach außen gerichteten Gegenflächen 70, 72 in den axialen Endbereichen des zweiten Laufrades 14 gegenüberliegen.

Die vier Dichtringe 54, 56 und 66, 68 liegen auf ein- und derselben Mantelflä­ che in bezug auf die Längsachse 10 der Pumpe, haben also den gleichen Durchmesser, so daß zur herstellungstechnischen Vereinfachung in allen vier Fällen die gleichen Dichtringe verwendet werden können.

Im rechten Teil der Fig. 1 sind weitere Einzelheiten der Lagerung der Pum­ penwelle 32 und rechts oben im übrigen ein gelegentlich benötigter Hoch­ druckauslaß gezeigt, die hier jedoch für die Darstellung der vorliegenden Er­ findung keine Rolle spielen und daher nicht näher erläutert werden sollen.

Andererseits sollen weitere Einzelheiten der Dichtringe und ihrer Sitze an­ hand von Fig. 2 und 3 dargestellt werden.

Fig. 2 ist im wesentlichen ein vergrößerter Teilschnitt des Bereichs um den links an dem ersten Laufrad 12 in Fig. 1 vorgesehenen Dichtring 54 zwischen dem ersten Gehäuseteil 18 und dem Laufrad 12. Der Sitz 50 dieses Dichtrin­ ges weist eine umlaufende Nut 74 auf. Im übrigen ist an der nach rechts ge­ wandten offenen Seite des Sitzes 50 ebenfalls eine Nut 76 vorgesehen. Der Dichtring 54 besitzt an seinem zur offenen Seite des Sitzes 50 hin gele­ genen Rand einen umlaufenden, nach außen gerichteten Randflansch 78, der in die Nut 76 eintritt.

Im übrigen ist im Längsmittelbereich des Dichtrings 54 eine radial nach au­ ßen gerichtete Rippe 80 vorgesehen, die in die Nut 74 im Längsmittelbe­ reich des Sitzes 50 eintritt. Die Rippe 80 ist auf der linken Seite in Fig. 2 und 3, also in Richtung in den Sitz 50 hinein, an der äußeren Kante abgeschrägt. Eine weitere Abschrägung 82 befindet sich an der linken oberen Kante des Dichtringes 54 selbst. Auf der radial-äußeren Umfangsfläche des Dichtringes 54 beiderseits der Rippe 80 sind flache, umlaufende Nuten 84, 86 ausgebil­ det.

Die beiden Abschrägungen an dem Dichtring selbst und der Rippe 80 er­ leichtern das Eindrücken des Dichtringes von rechts nach links in Fig. 2 und 3 in den Sitz 50 hinein. Die notwendige Verformung des Dichtringes bringt dabei das Kunststoffmaterial durchaus auf. Durch die beiden Nuten 84, 86 bei­ derseits der Rippe 80 erhält die Rippe 80 im übrigen eine gewisse zusätzli­ che Flexibilität.

Dabei führen die beiden Abschrägungen an der Rippe und am Dichtring zur Erleichterung des Eindrückens; jedoch fehlt es an entsprechenden Schrä­ gen, die das Herausziehen vereinfachen würden. Der Dichtring wird daher axial sicher gehalten. Der Ring kann jedoch, wenn er verschlissen ist, relativ einfach so verformt oder sogar zerstört werden, daß er herausgenommen werden kann.

Der Randflansch 78 an der axialen Außenseite des Dichtringes ermöglicht das Ansetzen von Druck bei der Montage des Ringes, ohne daß die Gefahr einer Beschädigung des Ringes besteht.

Der Randflansch 78 hat im übrigen die Funktion, daß er zusammen mit der Nut 76 die genaue axiale Lage des Dichtringes definiert.

Die elastische Verformbarkeit des Dichtringes gewährleistet im übrigen, daß dieser mit ausreichender Vorspannung in den Dichtungssitz eingefügt wer­ den kann, so daß ein Mitdrehen unterbleibt. Es ist jedoch auch möglich, zu­ sätzlich eine Verdrehsicherung zwischen Sitz und Dichtring vorzusehen, z. B. in der Form einer axial verlaufenden Rippe auf der einen und einer entspre­ chenden Nut auf der anderen Fläche.

Neben den bereits an anderer Stelle erwähnten Materialien Polyethylen und Polypropylen können auch andere Kunststoffmaterialien zur Herstellung der Dichtringe verwendet werden. So kommen beispielsweise auch verstärktes oder unverstärktes Polyvinylenoxid oder Polyvinylensulfid in Betracht.

Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht u. a. folgende Vorteile:

• 1. Einfache und kostengünstige Herstellung der Dichtringe durch Spritzgie­ ßen.
• 2. Hohe Genauigkeit der Dichtringe ohne zusätzliche Nachbearbeitung.
• 3. Leichte Montierbarkeit der Ringe durch Einpressen.
• 4. Fixierung der Dichtringe durch Einweg-Schnappverbindung.
• 5. Einfacher Ersatz der Ringe durch Zerstörung, Herausnahme und Einset­ zen eines neuen Dichtringes.
• 6. Der Verschleiß findet in jedem Falle am Dichtring statt, so daß eine hochwertige Beschichtung der aus Metall bestehenden Laufräder zur Er­ höhung der Härte der Laufrad-Oberfläche nicht notwendig ist.

Claims (12)

1. Kreiselpumpe, insbesondere Feuerlöschpumpe, mit wenigstens einem Laufrad (12, 14) sowie Dichtringen (54, 56, 66, 68) zur Abdichtung von radialen Dichtspalten zwischen dem Laufrad (12, 14) und dem Pumpengehäuse (16), dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtringe (54, 56, 66, 68) aus Kunststoff be­ stehen und mit einer Schnappverbindung (74, 80) im Gehäuse (16) montiert sind.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dich­ tringe (54, 56, 66, 68) an umlaufenden Sitzflächen (50, 52, 62, 64) des Gehäuses (16) montiert sind und entsprechenden Gegenflächen des Laufrades (12, 14) von der radial-äußeren Seite gegenüberliegen.

3. Kreiselpumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Sitzflächen (50, 52, 62, 64) wenigstens eine umlaufende Nut (74) vorgesehen ist und daß die Dichtringe (54, 56, 66, 68) auf der radial-äußeren Umfangsflä­ che wenigstens eine umlaufende Rippe (80) aufweisen.

4. Kreiselpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rippe (80) an der beim Eindrücken in den durch die Sitzfläche gebildeten Sitz (50, 52, 62, 64) vorauslaufenden Kante abgeschrägt ist.

5. Kreiselpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den Dichtringen (54, 56, 66, 68) an den beim Einrasten in die Sitze zurückliegen­ den Rändern umlaufende, nach außen vorspringende Randflansche (78) vor­ gesehen sind.

6. Kreiselpumpe nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß in den Sit­ zen am Eintritt umlaufende Nuten (76) zur Aufnahme der Randflansche (78) der Dichtringe vorgesehen sind.

7. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dichtringe auf der radial-äußeren Seite an dem beim Eindrücken in die montierte Stellung vorauslaufenden Rand eine Abschrä­ gung (82) vorgesehen ist.

8. Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß beiderseits der Rippe (80) auf der äußeren Umfangsfläche der Dichtringe (54, 56, 66, 68) umlaufende Nuten (84, 86) auf der Außenfläche der Dichtringe vorgesehen sind.

9. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß eine Verdrehsicherung zum Festhalten der Dichtringe (54, 56, 66, 68) in ihrem Gehäuse-Sitz vorgesehen ist.

10. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dichtringe (54, 56, 66, 68) aus Polyethylen oder Polypro­ pylen bestehen.

11. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dichtringe aus Kunststoff mit Glaskugel- oder Glasfa­ seranteil bestehen.

12. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Dichtringe ein Spritzgußteil sind.