DE3105389C2

DE3105389C2 - Spaltrohrmotor-Pumpe

Info

Publication number: DE3105389C2
Application number: DE3105389A
Authority: DE
Inventors: Nils Due Jensen; Kurt Frank Bjerringbro Nielsen
Original assignee: Grundfos AS
Current assignee: Grundfos AS
Priority date: 1981-02-14
Filing date: 1981-02-14
Publication date: 1984-12-20
Also published as: GB2095045B; IT8219642A0; US4465437A; IT1149638B; GB2095045A; FR2500085A1; JPS57159994A; DK155543B; DE3105389A1; DK155543C; FR2500085B1; DK43282A

Abstract

Bei einer Spaltrohrmotor-Pumpe wird beim Entlüftungsvorgang aus dem Pumpenraum über den Lagerspalt des vorderen laufradseitigen Gleitlagers in den Rotorraum eintretendes Wasser bei drehendem Rotor so in Umlauf gesetzt, daß sich im Rotorraum ein umlaufender Flüssigkeitsring ausbildet und die im Rotorraum befindliche, nach außen abzuführende Luft zum Drehzentrum hin verdrängt wird. Dabei wird der Flüssigkeitsring im Bereich des hinteren Gleitlagers angezapft und das angezapfte Wasser über einen Kanal zum Lagerspalt des hinteren Gleitlagers transportiert, dem eine mit einem Stopfen verschlossene Entlüftungsbohrung gegenüberliegt. Der Rotorraum und die Entlüftungbohrung stehen nur über den Lagerspalt des hinteren Gleitlagers in Verbindung.

Description

l-agurhiilseiles hinteren Gleitlagers eine von ihrem Uu-Ucrcn Umfang zur Gleilfläche verlaufende VcrbincJungsüffnung aufweist, deren auf dem kleineren Radius liegendes Ende die Mündung des erwähnten Kanals bildet, und daß das Verhältnis des axialen Abstandes /zwischen dieser Mündung und dem äußeren Lagerspaltende zur axialen Länge /- der Lagerhülse in den Grenzen 0,1 < l/L< 0,5 liegt.

Zweckmäßigerweisc wird das im wesentlichen ringförmige Dichtungselement zwischen dem Boden des Spaltrohrtopfes und der Lagerhülse des hinteren Gleitlagers dichtend eingespannt.

Außerdem sollte die Lagerhülse eine über ihren Umfang verlaufende Nut haben, von deren Boden die zur Mündung des Entlüfungskanals führende Verbindungsöffnung ausgeht.

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 Pumpenbetrieb mit dem Stopfen verschlossenen Entlüftungsbohrung gegenüberliegt.

Da der Kanal und auch der Roiorraum keine direkte Verbindung zum äußeren Lagerspallende und zur Entlüfungsbohrung haben und diese Bohrung insoweit gegen einen unmittelbaren Zufluß von Wasser aus dem Rotorraum gesperrt ist, besteht bei geöffneter Entlüftungsbohrung allein die Möglichkeit, daß Wasser aus dem Rotorraum bzw. Kanal nur mittelbar durch die erwähnte Verbindungsöffnung in den Lagerspalt unter gleichzcitiger Schmierung des hinteren Gleitlagers und durch die Entlüfungsbohrung in die Umgebung abgegeben werden kann. Da die Verbindungsbohrung in den Lagerspalt mündet, braucht das Wasser bzw. Wasser-Luft-Gemisch beim Entlüften auch nur eine verhältnismäßig kurze Strecke im Lagcrspalt zurückzulegen, so daß auch die Drosselwirkung relativ gering ist und der Entlüfiiing^vorgang schnell beendet ist.

Da bei diesem Vorgang der Luftdruck der Umgebung kleiner ist als der Druck der noch im Rotorraum befindlichen Luft, wird bei der Schnellcntlüflung diese Luft mit einem nur geringen Wasseranteil durch den Lagerspalt in die Umgebung gelangen, während der hierbei von Luft frei werdende Roiorraum 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 En'lüftungsbohrung kann Luft aus dem Koturraum über die Wellenbohrung direkt in den PumpenrHum geführt werden. Eine Lösung hierfür ist beispielsweise in der DE-AS 25 16 575 gezeigt und beschrieben.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Spaltrohrmotor-Pumpc und

Fig.2 die Seitenansicht der Lagerhülse des hinteren Gleitlagers in teilweisem Schnitt und in Verbindung mit einem in größerem Maßstab dargestellten Lagerhülsenbereich.

Die das Laufrad I tragende Welle 2 ist beiderseits des Rotorblechpaketes 3 mit zwei Gleitlagern abgestützt. Die Lagcrhiilsc 4 gehört zum vorderen pumpenseitigen Gleitlager, während die l.agerhülse 5 zum hinleren Gleitlager gehört. Im vorliegenden Fall bestehen die L;igerhülsen 4, 5 und zumindest im Lagerbereich auch die Welle 2 aus Kcramikniatcrial. so daß im Betrieb Keramik auf Keramik läuft.

Der Rc-torraum 6 ist zum Pumpenraum 7 hin durch die Trennwand 8 und zum Statorraum 9 hin durch den Spallrohrtopf 10 begrenzt. Im Raum 9 befinden sich die

s Molorwicklungen 11 und das Statorblechpaket 12.

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 10a gesteckt ist und im

to vorliegenden Fall 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 Roiorraum gelangen und durch den drehenden Rotor in eine Umlaufbcwegung gebracht, so daß sich im so geschaffenen Zenu'iugalfeid ein innen am Spaltrohr 10 anliegender Flüssigkc^ring ausbilden wird, während die Luft zum Drehzentrum hin verdrängt wird und dort einen noch abzubauenden Luftraum bildet.

Die ;m Bereich der Lagerhülse 5 umlaufende Flüssigkeit wird mit Hilfe eines stationären Leiterapparates angezapft. Beim gezeigten Ausführungsbeispiel wird dies von den äußeren Enden einzelner Kanäle übernommen, die entsprechend F i g. I in einen; ersten Abschnitt

jo 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 in einem 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 zum inneren Lagerspaltende 18 durch sich jeweils gegenüberliegende Wände des Spaltrohrbodens 10a *des Lagerhülsenträgers 19, des Dichtungselementes 14 und der Lngerhülse 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. a«js dem beschriebenen Kanal 15,16 und 17.

v, Wie die F i g. 2 zeigt, hat die Lagerhülse 5 eine in Fig. 1 nicht sichtbare, von ihrem äußeren Umfang und somit vom Kanalabschnitt 16 zur inneren Gleitfläche verlaufende Verbindungsöffnung 21, die ebenfalls einen Teilabschnitt des Entlüfungskanals bildet. Wenn nun zwecks Schnellentlüftung des Rotorraumes 6 der Schraubstopfen 13 entfernt wird, strömt Luft aus d^.m Drehzentrum und auch Wasser über die Kanalabschnit-Ce Yj u.id 16 und über die Verbindungsbohrung21 direkt in den Lagerspali 5a und weiter durch die offene Fntlüftungsbohrung 14a nach außen.

Über den Kanalabschnitt 17 kann dabei auch Wasser zum inneren Ende 18 des Lagerspaltes 5a gelangen, so daß Wasser zu ui-em Teil aufgrund der Kapillarwirkung in den Lagerspalt und zu einem größeren Teil zurück in

w) den Rotorraum strömt, und zwar durch den Ringsehlitz zwischen dem Wcllenumfang und dem inneren Ende des Lagerhülsenträgcrs 19. Auch wenn man also den Entlüitungsstopfen 13 nicht zur Schnellentlüftung entfernen würde, wäre trotzi/sm eine Entlüfung des Rotorraumes

H5 und eine ausreichende Schmierung des hinteren Gleitlagers gewährleistet.

Im übrigen ist die durch den Lagcrspalt 5a zusammen mit Luft abströmende Wasscrmcnec kleiner als die über

den Lagcrspalt 4<v und die gestrichelt angedeutete ISohrung 22 aus dem Pumpenraum 7 in den Rotorraum 6 aufgrund des Druckgefällcs einströmende Wasscrmcnge, so daß der Rotorraum nach kurzer Zeit entlüftet ist und die Entlüftungsbohrung wieder mit dem Stopfen 13 's verschlossen werden kann.

Die sonstigen Vorgänge und Bedingungen bei einer selbsttätigen Entlüftung von Pumpen sind bekannt und brauchen deshalb niehl näher beschrieben zu werden. Hingewiesen wird in diesem Zusammenhang nur noch einmal auf die in der DE-OS 25 Ib 575 beschriebene Pumpe.

Das auf kleinerem Radius liegende Ende der Verbindungsöffnung 21 bildet eine Mündung des Entlüftungskanals, die ungleiche Abstände zu den Enden 18,20 des Lagcrspaltcs 5a hat. Ihr Abstand /zum äußeren Lagerspaltende 20 ist kleiner als der /um inneren l-agerspaltende 18, so daß bei verschlossener Entlüftungsbohrung 14a eine Zwanffsschmiernnfir Ηρς omlMcn TcÜS des L3-gcrs S, 2 gewährleistet ist. Beim Entlüftungsvorgang mit geöffneter Bohrung 14a wird nur ein kleinerer Teil des Lagers geschmiert, falls nicht auch Wasser am inneren Ende 18 in den Lagerspalt gelangt. Da hier das Entlüften nur wenige Minuten Zeit in Anspruch nimmt, ist die Gefahr einer l.agcrbeschadigiing ohnehin wesentlich geringer als beim Betrieb mit geschlossener Entlüftungsbohrung. Im übrigen soll das Verhältnis des axialen Abstandes /zwischen der erwähnten Kanalinündung und dem äußeren Lagcrspaltendc 20 zur axialen Länge L der Lagerhülse 5 in den Grenzen 0,1 < ///. <, 0,5 lie- jo gen.

Die Lagerhülse hat gemäß I'ig. 2 eine über ihren Umfang verlaufende Nut 23. die aus Gründen der Vereinfachung in F i g. I nicht dargestellt ist und von deren Boden die zur Kanalmündung führende Vcrbindungs- >■> öffnung 21 ausgeht. Durch diese Nut 23 wird ständig für eine ausreichende Versorgung der Vcrbindungsöffnung 21 und der Gleitlagerflächcn mit Wasser gesorgt.

Der Kanalabschnitt 17 gemäß F i g. I wird grundsätzlich entfallen können. Wenn allerdings Wasser sowohl direkt über die Verbindungsöffnung 21 in den Lagcrspalt 5a als auch zum inneren Ende 18 des l-agcrspalles gebracht werden soll, müßte der Kanalabschnitt 17 erhalten bleiben.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: wird und das angezapfte Wasser Ober einen Kanal zum Lagerspalt des hinteren Gleitlagers transportiert wird, dem eine mit einem Entlüftungsstopfen verschlossene Entlüftungsbohrung gegenüberliegt, über die nacii Entfernen des Enllüflungsstopfens eine Schnellentlüftung des Rotarraumes 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 Verfugung steht. Jedoch müssen zur Schmierung des hinteren Gleitlagers besondere Vorkehrungen getroffen werden, da sonst an dessen Lagsrspalt zumindest während des

1. Spaltrohrmotor-Pumpe, deren Welle (2) in zwei beiderseits des Rotorblcchpakets (3) befindlichen. 5 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 io Wasser bei drehendem Rotor so iti 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 is Entlüftungsvorganges kein oder zu wenig Wasser ansteim Bereich des hinteren Gleitlagers (5, 2) angezapft hen wird.

wird und das angezapfte Wasser über einen Kanal Man nutzt deshalb den statischen und gegebenenfalls

(15, 16, 17, 23) zum Lagerspalt (5a; des hinteren auch den dynamischen Druck des außen im Rotorraum Gleitlagers transportiert wird, dem eine mit einem umlaufenden Wasserringes aus. indem dieser über einen Entlüftungjstopfen (13) verschlossene Entlüftungs- 20 stationären Leitapparat angezapft wird und das so abbohrung 14-fc»; gegenüberliegt, über die nach Entfer- gezweigte Wasser über einen Kanal zum äußeren, also nen des" Entlüftungsstopfens eine Schnellentlüftung vom Rotor abgekehrten Ende des Lagerspaltes fließt, des Rotorraumes möglich ist, dadurch ge- von wo aus das Wasser durch den Lagerspalt in den im kennzeichnet, daß der Rotorraum (6) und die Drohzentrum bzw. am Wcllcnumfang befindlichen Luft-Entlüftungsbohrung (14a; in an sich bekannter Wei- 25 raum fließt und hier die schädliche Luft nach und nach se nur über den Lagerspalt (5a;des hinteren Gleitla- - ^D ^A—-^u "'·""" κ_η,ΐαΐ,..^.ί,_αηαί in rW «/Min v.m gers (5,2) in Verbindung stehen, daß der Kanal (15, 16, 17, 23) direkt im Lagerspalt (5a; des hinteren Gleitlagers (5.2) mündet, während das äußere Ende (20) dieses Lagcrspaltcs und die Enllüftungsbohrung jo (14a; gege° einen direkten Zufluß von Wasser aus dem Kanal bzw. Rotorraum mit Hilfe eines Dichtungselcmentes (14) feesperr-, sind, daß die Lagerhülse (22) des hinteren Gltithgcrs eine von ihrem äußeren Umfang zur Gleitfläche verlaufende Verbin- 35 dungsöffnung (23) aufweist, deren auf dem kleineren Radius liegendes Ende die Mündung des erwähnten Kanals (15,16,23) bildes, und daß das Verhältnis des axialen Abstandes /zwischen dieser Mündung und

dem äußeren Lagerspaltende (20) zur axialen Länge 40 lusl aus dem Rotorraum im Wege einer Schnellemlüf-L der Lagerhülsc in den Grenzen 0,1 < l/L S 0.5 tung in die Umgebung abzuführen, lieg. Ein hoher Wasserverlust läßt sich vermeiden, wenn

2. Pumpe nach Anspruch 1, dadurch gckennzeich- wie bei den Pumpen nach der FR-PS 23 98 435 und der net. daß das im wesentlichen ringförmige Dichtungs- US-PS 33 95 644 nur der Lagcrspalt des hinteren Glcitelement (14) zwischen dem Boden (10a; des Spalt- 41 lagcrs als einzige Verbindung zwischen Rotorraum und rohrtopfes (10) und der Lagerhülsc (5) des hinteren Entlüflungsbohrung dient. In der Praxis hat sich aber Gleitlagers (5,2) dichtend eingespannt ist. gezeigt, daß der Entlüftungsvorgang wegen der hohen

3. Pumpe nach den Ansprüchen I und 2, dadurch Drossclwirkung des Lagcrspaltcs relativ viel Zeil in Angekennzeichnet, daß die Lagerhülsc (22) eine über spruch nimmt und daß das Lager bei diesem Vorgang ihren Umfang verlaufende Nut (24) hat, von deren v> häufig nicht ausreichend mit.schmierendem und kiihlen-

z. B. durch einen Entlüflungskanal in der Welle zum Pumpenraum gedtffckt wird, solange der Druck des aus dem Lagerspalt in den Rotorraum gelangenden Wassers ausreichend groß ist.

Aufgrund konstruktiver Gegebenheiten läßt sich ein solches Wasser-Druck-Vcrhältnis jedoch nicht immer gewährleisten, zumindest nicht bis zur vollständigen Entlüftung des Rotorraumes. Zwar wird bei diesen beispielsweise aus der DE-PS 1100 787. der GB-PS 20 29 649 und dem DE-GM 19 01 306 bekannten Lösungen das hintere Gleitlager normalerweise ausreichend gut mit Wasser versorgt, es ist aber nicht möglich, nach Entfernen des Entlüftungsstopfens und bei somit geöffneter Entlüftungsbohrung Luft ohne großen Wasserver-

Boden die zur Mündung führende Verbindungsöffnung (23) ausgeht.

Die Erfindung betrifft eine Spaltrohrmotorpumpe, deren Welle in zwei beiderseits des Rotorblechpakcles befindliichen, mit dem Fördermedium Wasser gc

g dem Wasser versorgt wird.

Die Aufgabe der Erfindung besieht in der Beseitigung dieser Nachteile. Insbesondere soll neben einer sicheren Schmierwasserversorgung des hinteren Gleitlagers auch gewährleistet werden, daß der Entlüflungsvorgang schnell ablaufen kann und nicht von einem unnötigen Verlust des vorab durch den Systemdruck in den Rotorraum gelangten Wassers begleitet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird die eingangs cr-

schmierten Gleitlagern getragen wird und bei der beim m> wähnte Spaltrohrmotorpumpe nach der Erfindung so

b d l bild dß" d Rt und die Rntlüftimgs

Entlüftungsvorgang aus dem Pumpenraum über den Uigerspalt des vorderen laufradseitigen Gleitlagers in den Rotorraum 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 /um Drehzentrum hin verdrängt wird, wobei der Flüssigkeitsring im Bereich des hinteren Gleitlagers angezapft

ausgebildet, daß der Rotofraüm und die F.ntlüftimgsbohrung in an sich bekannter Weise nur über den Lagerspall des hinteren Gleitlagers in Verbindung stehen, daß der Kanal direkt im I .agcrspalt des hinteren Gleitlagers mündet, während das äußere Ende dieses l.agerspaltes und die Entlüfungsbohrung gegen einen direkten Zufluß von Wasser aus dem Kanal bzw. Rotorriiuni mit Hilfe eines Dichtuiigsclcinenles gesperrt sind, daß die