DE3105389A1

DE3105389A1 - Spaltrohrmotor-pumpe

Info

Publication number: DE3105389A1
Application number: DE19813105389
Authority: DE
Inventors: Nils Due Jensen; Kurt Frank Nielsen
Original assignee: Grundfos AS
Current assignee: Grundfos AS
Priority date: 1981-02-14
Filing date: 1981-02-14
Publication date: 1982-09-02
Also published as: GB2095045B; IT8219642A0; US4465437A; IT1149638B; GB2095045A; FR2500085A1; JPS57159994A; DK155543B; DK155543C; FR2500085B1; DE3105389C2; DK43282A

Description

Anmelder: Grundfos A/S

. . Oestre Ring Vej 7-1 1, 8850 Bjerringbro, Dänemark

Spaltrohrmotor-Pumpe

Die Erfindung betrifft eine Spaltrohrmotor-Pumpe/ deren Welle in zwei beiderseits des Rotorblechpaketes befindlichen, mit dem Fördermedium Wasser geschmierten Gleitlagern getragen wird und bei der beim Entiüftungsvorgang aus dem Pumpenraum über dem Lagerspalt des vorderen laufradseitigen Gleitlagers in den Rotorraum eintretcmdesWasser bei drehendem Rotor so in Umlauf gesetzt wird, daß sich im Rotorraum ein umlaufender Flüssigkeitsring ausbildet und die im Rotorraum.befindliche, nach außen abzuführende Luft zum Drehzentrum hin verdrängt wird, wobei der Flüssigkeitsring im Bereich des hinteren Gleitlagers angezapft wird und das angezapfte Wasser über einen Kanal zum Lagerspalt des hinteren Gleitlagers transportiert wird, dem eine mit einem Entlüftungsstopfen verschlossene Entlüftungsbohrung gegenüberliegt, über die nach Entfernen des Entlüftungsstopfens eine Schnellentlüftung des Rotorraumes möglich ist.

Bei solchen' Pumpen ergeben sich mit der notwendigen Schmierung des vorderen Gleitlagers im allgemeinen keine Probleme, weil auch bei nicht vollständig entlüftetem Rotorraum ständig Wasser aus dem Pumpenraum zur Schmierung des Lagerspaltes zur Verfügung steht. Jedoch müssen zur Schmierung des hinteren Gleitlagers besondere Vorkehrungen getroffen werden, da sonst an dessen Lagerspalt zumindest während des Entlüftungsvorganges kein oder zu wenig Wasser anstehen wird.

ί Man nutzt deshalb den statischen und gegebenenfalls auch den

, dynamischen Druck des außen im Rotorraum umlaufenden Wasserrin-

ges aus, indem dieser über einen stationären Leitapparat ange-• zapft wird und das so abgezweigte Wasser über einen Kanal zum.

j äußeren, also vom Rotor abgekehrten Ende des Lagerspaltes fließt,

von wo aus das Wasser durch den Lagerspalt in den im Drehzentrum

; bzw. am Wellenumfang befindlichen Luftraum fließt und hier die

; schädliche Luft nach und nach z.B. durch einen Entlüftungskanal

j in der Welle zum Pumpenraum gedrückt wird, solange der Druck des

' aus dem Lagerspalt in den Rotorraum gelangenden Wassers ausrei-

; chend großist.

! Aufgrund konstruktiver Gegebenheiten läßt sich ein solches Wasser-

■? ■ ·

\. Druck-Verhältnis jedoch nicht immer gewährleisten, zumindest nicht

\ bis zur vollständigen Entlüftung des Rotorraumes. Zwar wird bei

"i diesen beispielsweise aus der DE-PS 1 100 787 und der GB-PS 2

649 bekannten Lösungen das hintere Gleitlager normalerweise aus- ! reichend gut mit Wasser versorgt, es ist aber nicht möglich, nach

Entfernen des Entlüftungsstopfens und bei somit geöffneter Entlüftungsbohrung Luft ohne großen Wasserverlust aus dem Rotor-raum im Wege einer Schnellentlüftung in die Umgebung abzuführen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht in der Beseitung dieses Nachtei-' · les. Insbesondere soll neben einer sicheren Schmierwasserversorgung des hinteren Gleitlagers gewährleistet werden, daß der Schnellentlüftungsvorgang nicht von einem unnötigen bzw. übermäßigen Verlust des vorab durch den Syst'emdruck in den Rotor-' raum gelangten Wasser begleitet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die eingangs erwähnte Spaltrohrmotor-Pumpe nach, der Erfindung so ausgebildet, daß der Rotorraum und die Entlüftiungsbohrung nur über den Lagerspält des hinteren Gleitlagers in Verbindung stehen.

Zweckmäßigerweise wird der das angezapfte Wasser führende Kanal am inneren, zum Rotorraum gerichteten Lagerspaltende oder direkt in den Lagerspalt des hinteren Gleitlagers münden, während das äußere Ende dieses Lagerspaltes und die Entlüftungsbohrung gegen einen direkten Zufluß von Wasser aus dem Kanal bzw. Rotorraum mit Hilfe eines Dichtungselementes gesperrt sind. Dabei soll eine direkt im Lagerspalt befindliche Mündung so angeordnet sein, daß ihr Abstand zum inneren Lagerspaltende größer ist als der Abstand zum äußeren Lagerspaltende.

Die Lagerhülse des hinteren Gleitlagers kann eine von ihrem äußeren Umfang zur Gleitfläche verlaufende Verbindungsöffnung auf- ■

weisen, deren auf dem kleineren Radius liegendes Ende die Mün- j dung des erwähnten Kanals bildet, wobei das Verhältnis des axi- ^l alen Abstandes 1 zwischen dieser Mündung und dem äußeren Lagerspaltende zur axialen Länge L der Lagerhülse in den Grenzen | 0,1 ^. l/L ^ 0,5 liegen soll. Außerdem kann die Lagerhülse eine ? über ihren Umfang verlaufende Nut haben, von deren Boden die zur Mündung führende Verbindungsöffnung ausgeht. .

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Zur Vermeidung von Mißverständnissen sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, daß das "innere" Lagerspaltende des hinteren Gleitlagers nach "innen" zum Rotorraum gerichtet ist, während das "äußere" Ende dieses Lagerspaltes nach "außen" gerichtet ist, also der im Pumpbetrieb mit dem Stopfen verschlossenen Entlüftungsbohrung gegenüberliegt.

Da der Kanal und auch der Rotorraum keine direkte Verbindung zum äußeren Lagerspaltende und zur Entlüftungsbohrung haben und die Entlüftungsbohrung insoweit gegen einen unmittelbaren Zufluß von Wasser aus dem Rotorraum gesperrt ist, beseht bei geöffneter Entlüftungsbohrung allein die Möglichkeit, daß Wasser aus dem Rotorraum bzw. Kanal nur mittelbar über den Lagerspalt unter gleichzeitiger Schmierung des hinteren Gleitlagers durch die Entlüftungsbohr.ung in die Umgebung abgegeben werden kann.

Da bei diesem Vorgang der Luftdruck der Umgebung kleiner ist als der Druck der noch im Rotorraum befindlichen Luft, wird bei der Schnellentlüftung diese Luft mit einem nur geringen Wasseranteil durch den Lagerspalt in die Umgebung gelangen, während der hierbei von Luft frei werdende Rotorraum gleichzeitig über den Lagerspalt des vorderen Gleitlagers und eine mit dem Pumpenraum in Verbindung stehende Wellenbohrung -mit der anteilig größeren Wassermenge aufgefüllt wird.

Bei geschlossener Entlüftungsbohrung kann Luft aus dem Rotorraum über die Wellenbohrung direkt In den Pumpenra,um geführt werden. Eine Lösung hierfür ist beispielsweise in der DE-AS 2 516 575 ge-

zeigt und beschrieben.

In der anliegenden Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Spaltrohrmotor-Pumpe und Figur 2 die Seitenansicht einer Lagerhülse in teilweisem Schnitt in Verbindung mit einem in größerem Maßstab dargestellten Lagerhülsenbereich.

Die das Laufrad 1 tragende Welle 2 ist beiderseits des Rotorblechpaketes 3 mit zwei Gleitlagern abgestützt. Die Lagerhülse 4 gehört zum vorderen pumpenseitigen Gleitlager, während die Lagerhülse 5 zum hinteren Gleitlager gehört. Im vorliegenden Fall bestehen die Lagerhülsen 4,5 und zumindest im Lagerbereich auch die Welle 2 aus Keramikmaterial, so daß im Betrieb Keramik auf Keramik läuft.

Der Rotorraum 6 ist zum Pumpenraum 7 hin durch die Trennwand 8 und zum Statorraum 9 hin durch den Spaltrohrtopf 10 begrenzt, im Raum 9 befinden sich die Motorwicklungen 11 und das Statorblechpaket

Dem hinteren Gleitlager liegt auf gleicher Achse ein Entlüftungsstopfen 13 gegenüber, der mit einem Gewindestück durch ein zentrisches Loch des radial nach innen gezogenen Spaltrohrbodens 1 oa gesteckt ist und im vorliegenden Ball in eine die Entlüftungsbohrung bildende Gewindeöffnung 14a eines Dichtungselementes 14 geschraubt ist. Dieses Dichtungselement ist der Darstellung entsprechend im wesentlichen ringförmig ausgebildet und zwischen dem Spaltrohrboden 10a. und der Stirnseite der Lagerhülse 5 eingespannt.

Bei nicht vollständig entlüftetem Rotorraum 6 wird Wasser aus dem Pumpenraum 7 durch den Lagerspalt 4a des vorderen Gleitlagers in den Rotorraum gelangen und durch den drehenden Rotor in eine Umlaufbewegung gebracht, so daß sich im so geschaffenen Zentrifugalfeld ein innen am Spaltrohr 10 anliegender Flüssigkeitsring ausbilden wird, während die Luft zum Drehzentrum hin verdrängt wird und dort einen noch abzubauenden Luftraum bildet.

Die im Bereich der Lagerhülse 5 umlaufende Flüssigkeit wird mit Hilfe eines stationären Leitapparates angezapft. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel· wird dies von den äußeren Enden einzelner Kanäle . übernommen/ die entsprechend Figur 1 in einem ersten Abschnitt 15 zunächst radial von außen nach innen bis zum Dichtungselement 14, dann in einem weiteren Abschnitt 16 axial über den Umfang der Lagerhülse 5 und schließlich wiederum in einem letzten Abschnitt 17 radial nach innen zum inneren Ende 18 des Lagerspaltes 5a verlaufen.

Dieser im Prinzip aus mehreren Teilen und Abschnitten bestehende Kanal wird also auf seinem Weg bis zu der am inneren Lägerspaltende 18 befindlichen Mündung durch sich jeweils gegenüberliegende Wände des Spaltrohrbbdens1oa des Lagerhülsenträgers 19; des Dichtungselementes 14 und der Lagerhülse 5 gebildet. Im übrigen sperrt das Dichtungselement 14 das äußere Ende 20 des Lagerspaltes 5a gegen einen direkten Zufluß von Wasser und gegebenenfalls Luft aus dem Rotorraum 6 bzw. aus dem beschriebenen Kanal 15, 16 und 17.

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Wenn zwecks Schnellentlüftung des Rotorraumes 6 der Schraubstopfen 13 entfernt wird, strömt Euft aus dem Drehzentrum und auch Wasser aus dem erwähnten Kanal über den Lagerspalt 5a durch die offene Entlüftungsbohrung 14a nach außen. Wie schon vorher gesagt wurde, ist die durch den Lagerspalt 5a zusammen mit Luft abströmende Wassermenge jedoch kleiner als die über den Lagerspalt 4a und die gestrichelt angedeutete Bohrung 21 aus dem Pumpenraum 7 in den Rotorraum 6 aufgrund des Druckgefälles einströmende Wassermenge, so daß der Rotorraum nach kurzer Zeit entlüftet ist und die Entlüftungsöffnung wieder mit dem Stopfen 13 ■verschlossen werden kann.

Auch wenn man den Entlüftungsstopfen 13 nicht zum Schnellentlüften entfernen würde, wäre trotzdem eine Entlüftung des Rotorraums und eine ausreichende Schmierung des hinteren Lagerspaltes 5a gesichert, da über den Kanal 15, 16 und 17 Wasser zum inneren Ende 18 des Lagerspaltes gefördert wird und zu einem Teil durch Kapillarwirkung in und durch den Lagerspalt gelangt, während ein größerer Teil zurück in den Rotorraum strömt, und zwar durch den Ringschlitz zwischen dem Wellenumfang und dem inneren Ende des Lagerhülsenträgers 19.

Die sonstigen Vorgänge und Bedingungen bei einer selbsttätigen Entlüftung sind bekannt und brauchen deshalb nicht näher beschrieben zu werden. Hingewiesen wird in diesem Zusammenhang nur noch einmal auf die in der DE-AS 2 516 575 beschriebene Pumpe.

Anstelle, der in Figur 1 gezeigten Lagerhülse 5 kann auch eine La-

gerhülse 22 gemäß Figur 2 Anwendung finden. Diese Lagerhülse hat eine von ihrem äußeren Umfang zur inneren Gleitfläche verlaufende Verbindungsoffnung 23. In diesem Fall wird der das aus dem Rotorraum 6 abgezweigte .Wasser führende. Kanal wie bisher durch die Kanalabschnitte 15 und teilweise 16 gebildet, wobei der Abschnitt 16 am Umfang der Lagerhülse direkt mit der öffnung 23 verbunden ist, deren auf kleinerem Radius liegendes Ende die Mündung des Kanals bildet. Bei diesem Ausführungsbeispiel mündet der Wasser zum hinteren Gleitlager führende Kanal also direkt in dem Lagerspalt. ' . .

Diese Kanalmündung hat ungleiche Abstände zu den Enden 18,2o des Lagerspaltes 5a. Ihr Abstand 1 zum äußeren Lagerspaltende 2o ist kleiner als der zum inneren Lagerspaltende 18, so daß bei verschlossener Entlüftungsbohrung 14a eine Zwangsschmierung des größten Teils des Lagers 5,2 gewährleistet ist. Beim Entlüftungsvorgang mit geöffneter Bohrung 14a wird nur ein kleinerer Teil des Lagers geschmiert. Da hierbei das Entlüften aber nur wenige Minuten Zeit in Anspruch nimmt, ist die Gefahr einer Lagerbeschiidigung ohnehin wesentlich geringer als beim Betrieb mit geschlossener Entlüftungsbohrung. Im übrigen soll das Verhältnis des axialen Abstandes 1 zwischen der Mündung und dem äußeren Lagerspaltende 2o zur axialen Länge L der Lagerhülse 22 in den Grenzen O,1 ^ 1/^L -^ °/⁵ liegen.

Die Lagerhülse.22 hat eine über ihren Umfang verlaufende Nut 24, von deren Boden die zur Mündung führende Verbindungsoffnung 23 ausgeht. Durch diese Nut 24 wird ständig für eine ausreichende Versorgung der Verbindungsoffnung 23 und der Gleitlagerflächen

mit Wasser gesorgt.

Bei Anwendung der in Figur 2 gezeigten Lösung wird der Kanalabschnitt 17 gemäß Fig. 1 grundsätzlich entfallen können. Wenn allerdings Wasser sowohl direkt in den Lagerspalt 5a als auch zum inneren Ende 18 des Lagerspaltes gebracht werden soll, müßte nur die Lagerhülse 5 durch die Lagerhülse 22 ersetzt und im übrigen konstruktiv nichts geändert werden.

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Leerseite

Claims

*ΐ*· !· · · · Patentanwalts

.'."Γ * *..*.:!■- * *..* ··· Dr. Hugo Wilcken

Anmelder: Grundfoa A/S, Oestre Ring Vej 7-11, Dipl.-Inci. Thomas Wilcken

DK-885O Bjerrtngbro, Dänemark Mumerbuhn i-24ou ιοί,,κ ι

3105380

Patentansprüche

1J Spaltrohrmotor-Pumpe, deren Welle (2) In zwei beiderseits des Rotorblechpaketes (3) befindlichen, mit dem Fördermedium Wasser geschmierten Gleitlagern (4,2;5,2) getragen wird und bei der beim Entlüftungsvorgang aus dem Pumpenraum (7) über den Lagerspalt (4a) des vorderen laufradseitigen Gleitlagers (4,2) in den Rotorraum (6) eintretendes Wasser bei drehendem Rotor so in Umlauf gesetzt wird, daß sich im Rotorraum ein umlaufender Flüssigkeitsring ausbildet und die im Rotorraum befindliche, nach außen abzuführende Luft zum Drehzentrum hin verdrängt wird, wobei der Flüssigkeitsring im Bereich des hinteren Gleitlagers (5,2) angezapft wird und das angezapfte Wasser über einen Kanal (15, 16,17,23) zum Lagerspalt (5a) des hinteren Gleitlagers transportiert wird, dem eine mit einem Entlüftungsstopfen (13) verschlossene Entlüftungsbohrung (14a) gegenüberliegt, über die nach Entfernen des Entlüftungsstopfens eine Schnellentlüftung des Rotorraumes möglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotorraum (6) und die Entlüftungsbohrung (14a) nur über den Lagerspalt (5a) des hinteren Gleitlagers (5,2) in Verbindung stehen.
2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (15,16,17,23) direkt im Lagerspalt (5a) des hinteren Gleitlagers (5,2) oder am inneren, zum Rotorraum (9) gerichteten Lagerspaltende (18) mündet, während das äußere; Ende (2o) d.1r«ns

Lagerspaltes und die Entlüftungsbohrung (14a) gegen einen direkten Zufluß von Wasser aus dem Kanal bzw. Rotorraum mit Hilfe eines Dichtungselementes (14) gesperrt sind.
3. Pumpe nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das im wesentlichen ringförmige Dichtungselement (14) zwischen dem Boden (1Oa) des Spaltrohrtopfes (1o) und der Lagerhülse (5) des hinteren Gleitlagers (5,2) dichtend eingespannt ist.
4.. Pumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (22) des hinteren Gleitlagers eine von ihrem äußeren Umfang zur Gleitfläche verlaufende Verbindungsöffnung (23) aufweist, deren auf dem kleineren Radius liegendes Ende die Mündung des erwähnten Kanals (15,16,23) bildet, und daß das Verhältnis des axialen Abstandes 1 zwischen dieser Mündung und dem äußeren Lagerspaltende (2o) zur axialen Länge L der Lagerhülse in den Grenzen 0,1 ^ l/L $ 0,5 liegt.
5. Pumpe nach Anspruch 4', dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerhülse (22) eine über ihren Umfang verlaufende Nut (24) hat, von deren Boden die zur Mündung führende Verbindungsöffnung (23) ausgeht.