DE69520343T2

DE69520343T2 - Seitenströmungspumpe

Info

Publication number: DE69520343T2
Application number: DE69520343T
Authority: DE
Inventors: Koji Isemoto; Makoto Kobayashi; Yoshio Miyake; Yoshiaki Miyazaki; Keita Uwai; Masakazu Yamamoto
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 2001-10-18
Anticipated expiration: 2015-12-28
Also published as: US5857841A; JP3182307B2; EP0719940B1; KR100388157B1; DE69520343D1; KR960023828A; JPH08177781A; ATE199765T1; EP0719940A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Umfangs- bzw. Seitenströmungspumpe und insbesondere bezieht sie sich auf eine Seitenströmungspumpe mit einem Laufrad auf einem Ende einer Welle eines Motors, und zwar mit einem Ringraum oder einem Strömungsdurchlaß, der um den Motor herum definiert ist.

Beschreibung des Standes der Technik:

Die deutsche offengelegte Patentveröffentlichung Nr. 1,653,692 (DE 1,653,692) offenbart eine Pumpe, in welcher ein Strömungsmittel gehandhabt wird, das um einen Motor herum strömt. Die offenbarte Pumpe gestattet, das ihre Hauptwelle manuell gedreht wird, und sie gestattet auch, daß Pumpeinheiten inspiziert und gewartet werden für eine Wartung ohne die Notwendigkeit des Entfernens von mit der Pumpe verbundenen Leitungen.
Fig. 9 der beigefügten Zeichnungen zeigt die offenbarte Pumpe. Wie in Fig. 9 gezeigt, hat die Pumpe einen blockähnlichen Hauptkörper 100, einen darin aufgenommenen Motorstator 101 und einen Motorrotor 102 der im Motorstator 101 mit einem kleinen Freiraum zwischen dem Motorstator 101 und dem Motorrotor 102 angeordnet ist. Laufräder 103, 104 sind fest an jeweiligen gegenüberliegenden Enden des Motorrotors 102 montiert. Ein Strömungsmittel fließt von einem Pumpansauganschluß 105 in den Blockkörper 101, wird in zwei seitliche Strömungen unterteilt, die dann durch die Laufräder 103, 104 unter Druck gesetzt werden. Die Laufräder 103, 104 stoßen die jeweiligen Strömungsmittelflüsse aus, die dann zusammen geführt werden und aus dem Hautpkörper 101 durch einen Ausstoßanschluß 106 ausgestoßen werden.
Die offenbarte Pumpe, die in Fig. 1 gezeigt ist, leidet mit großer Wahrscheinlichkeit unter Problemen, die aufgrund von Druckunregelmäßigkeiten entstehen, die an den Motorstator 101 angelegt werden. Spezieller hat die Pumpe 3 verschiedene Bereiche um den Motor herum, die folgendes umfassen:
1) einen Bereich, in welchem das Strömungsmittel unter einem Ansaugdruck strömt
2) einen Bereich, in welchem das Strömungsmittel unter einem Ausstoßdruck strömt; und
3) einen Bereich, in welchem überhaupt kein Strömungsmittel strömt.
Aufgrund dieser verschiedenen Bereiche ist der Druck (eine externe Kraft), der an den Motorstator 101 angelegt ist, nicht gleichförmig, was zu einer Verspannung oder einer Verformung des Motorstators 101 tendiert.
Desweiteren ist die Pumpe, da der Ausstoßdruck an den Motor angelegt wird, insbesondere an seine Rotorkammern, nicht geeignet zur Verwendung in Anwendungen unter einem hohen Ausstoßdruck. Die Pumpe kann möglicherweise Schwierigkeiten hervorrufen, wenn sie in einer Pumpsystemeinheit eingebaut ist, in welchem Pumpen in Serie verbunden sind zur Erzeugung einer hohen Pumpenförderung.
Die Pumpe erleidet sehr wahrscheinlich Nachteile, wenn ein äußerer Motorrahmen aus einem dünnen Blechmetall gefertigt ist und zu dem der Pumpenausstoßdruck hoch ist. Wenn Sie externen Kräften ausgesetzt ist, wie beispielsweise Lasten von der Leitung tendiert der Motor der offenbarten Pumpe dazu, Schwierigkeiten zu verursachen, weil der äußere Motorrahmen und ein äußerer Zylinder der Pumpe einstückig miteinander gebildet sind.
EP-A-0 566 087 offenbart eine Umfangs- bzw. Seitenströmungspumpe mit einem Außenzylinder, einem Motor, der im Außenzylinder aufgenommen ist, und einer Pumpeneinheit mit einem Laufrad, das auf einem Ende einer Hauptwelle des Motors montiert ist. Die Seitenströmungsinlinepumpe weist allgemein ein saugseitiges Gehäuse, ein Ausstoßgehäuse und einen Außenzylinder auf, der das saugseitige Gehäuse und das Ausstoßgehäuse miteinander verbindet. Das saugseitige Gehäuse und das Ausstoßgehäuse dienen zusammen mit dem Außenzylinder als ein Pumpengehäuse, das den Motor aufnimmt. Eine Ansaugdüse und eine Ausstoßdüse definieren jeweils einen Ansaug- und einen Ausstoßanschluß, die axial in Linie bzw. inline miteinander positioniert sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird eine Umfangs- bzw. Seitenströmungspumpe gemäß Anspruch 1 vorgesehen. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen offenbart.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Seitenströmungspumpe vorzusehen, die derart angeordnet ist, das externe Kräfte (ein externer Druck), die an ein einen Motorstator umgebenden äußeren Motorrahmen angelegt werden, gleichförmig verteilt werden zur Vermeidung, das der äußere Motorrahmen unter Spannung gesetzt wird oder deformiert wird, und welche verhindert, daß ein Pumpenaustoßdruck an einen Motor einschließlich von Rotorkammern angelegt wird, so daß sich die Pumpe eignet für das Entwickeln eines hohen Ausstoßdruckes.
Es ist ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Seitenströmungspumpe vorzusehen, die es gestattet, daß innere bzw. interne Mechanismen inspiziert und für eine Wartung gewartet werden, ohne die mit der Pumpe verbundenen Leitungen entfernen zu müssen.
Zur Erreichung des zuvor genannten Ziels wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Seitenströmungspumpe bzw. eine Umfangsströmungspumpe vorgesehen, die folgendes aufweist: einen Außenzylinder; einen im Außenzylinder aufgenommenen Motor, wobei der Motor einen Motorrahmen, einen im Motorrahmen angeordneten Stator, eine Hauptwelle, einen auf der Hauptwelle montierten und im Stator drehbar angeordneten Rotor hat, wobei der Außenzylinder einen Ringraum definiert, der um den Motorrahmen herum definiert ist, wobei der Außenzylinder einen Pumpenansauganschluß hat, der darin für das Einführen eines Strömungsmittels durch ihn hindurch in den Ringraum definiert hat und ferner ein Ausstoßfenster, das darin für das Ausstoßen eines Strömungsmittels durch dasselbe definiert ist; eine Pumpeneinheit mit einem auf einem Ende der Hauptwelle montierten Laufrad für das Pumpen eines Strömungsmittels; und ein Ausstoßgehäuse, das auf einer äußeren Umfangsoberfläche des Außenzylinders montiert ist und einen Ausstoßanschluß für das Ausstoßen eines gepumpten Strömungsmittels durch denselben und durch das Ausstoßfenster hat.
Ein durch den Pumpenansauganschluß eingesogenes Strömungsmittel wird durch den Ringraum in die Pumpeneinheit eingeführt. Das durch die Pumpeneinheit unter Druck gesetzte und ausgestoßene Strömungsmittel strömt durch das Ausstoßfenster in das Ausstoßgehäuse, aus welchem das Strömungsmittel durch den Pumpenausstoßanschluß aus der Pumpe ausgestoßen wird. Der zylindrische Motorrahmen ist umfangsmäßig völlig umgeben von dem Strömungsmittel, das in die Pumpe eingesogen wird. Demgemäß ist der zylindrische Motorrahmen einen gleichförmigen Druck ausgesetzt und wird nicht unregelmäßig unter Spannung gesetzt oder deformiert.
Da nur der Druck, unter welchem das Strömungsmittel in die Pumpe eingesaugt wird, an den Außenzylinder, den Motorrahmen und eine Rotorkammer im Motor angelegt wird, ist die Seitenströmungspumpe insbesondere geeignet zur Verwendung in Anwendungen unter hohen Ausstoßdrücken. Wenn der Motor einen gekapselten Motor aufweist, dann hängt die Druckwiderstandsfähigkeit des Motors von der Wanddicke der Kapsel bzw. Dose des gekapselten Motors ab. Jedoch kann die Wanddicke der Dose nicht wesentlich erhöht werden, aufgrund von Einschränkungen, die durch die elektrischen Charakteristika des gekapselten Motors auferlegt werden. Aus diesem Grund ist die Struktur der Seitenströmungspumpe gemäß der vorliegenden Erfindung insbesondere effektiv, wenn der verwendete Motor ein gekapselter Motor ist. Die Seitenströmungspumpe gemäß der vorliegenden Erfindung ist ebenso nützlich in Anwendungen, in denen eine Vielzahl von Pumpen betriebsmäßig in Serie verbunden sind.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ebenso eine Seitenströmungs- Doppelansaugpumpe vorgesehen, die folgendes aufweist: einen Außenzylinder; einen im Außenzylinder aufgenommenen Motor, wobei der Motor einen Motorrahmen, einen im Motorrahmen angeordneten Stator, eine Hauptwelle, einen auf der Hauptwelle montierten und im Stator drehbar angeordneten Rotor hat, wobei der Außenzylinder einen Ringraum um den Motorrahmen herum definiert, wobei der Außenzylinder einen Pumpenansauganschluß darin definiert hat für das Einführen eines Strömungsmittels durch denselben in den Ringraum, und ein Paar von darin definierten Ausstoßfenstern für das Ausstoßen eines Strömungsmittels durch dieselben; ein Paar Pumpeinheiten, die an jeweiligen gegenüberliegenden Enden der Hauptwelle für das Pumpen eines Strömungsmittels montiert sind, wobei die Pumpeinheit ein Laufrad hat; und ein Ausstoßgehäuse, das auf einer äußeren Umfangsoberfläche des Außenzylinders montiert ist und einen Pumpenausstoßanschluß für das Ausstoßen eines gepumpten Strömungsmittels durch denselben und durch die Ausstoßfenster hat.
Die zuvor genannten und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung verdeutlichen sich aus der folgenden Beschreibung, wenn diese zusammen mit den beigefügten Zeichnungen gesehen wird, die bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung beispielhaft darstellen.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht einer Seitenströmungspumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linien II-II der Fig. 1;
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie III-III der Fig. 1;
Fig. 4 ist eine Ansicht in die durch den Pfeil IV in Fig. 3 angezeigte Richtung gesehen;
Fig. 5 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Ausstoßfensters, eines Dichtglieds und ihrer in Fig. 1 gezeigten umgebenden Bereiche;
Fig. 6A ist eine Gesamtansicht von vorne der in Fig. 1 gezeigten Seitenströmungspumpe;
Fig. 6B ist eine Gesamtansicht von der Seite der in Fig. 1 gezeigten Seitenströmungspumpe, und zwar in die durch den Pfeil VI (b) angedeutete Richtung gesehen;
Fig. 7 ist eine Querschnittsansicht einer Seitenströmungspumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 ist eine Querschnittsansicht einer Seitenströmungspumpe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung; und
Fig. 9 ist eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen Pumpe.

Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt, ist eine Seitenströmungs- bzw. Umfangsströmungspumpe gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung vom Doppelansaugtyp und besitzt einen gekapselten Motor 1, der mittig bzw. zentral darin angeordnet ist, und ein Paar von Laufrädern 3A, 4A und Laufräder 3B, 4B die jeweils an gegenüberliegenden Enden einer drehbaren Hauptwelle 2 des gekapselten Motors 1 montiert sind, wobei ein jedes der Laufräder axial nach innen eine Sauganschlußöffnung hat. Die Paare der Laufräder 3A, 4A und Laufräder 3B, 4B sind Teile von jeweiligen Pumpeinheiten die axial auf einer jeden Seite des gekapselten Motors 1 positioniert sind. Diese Pumpeinheiten besitzten die gleiche Sperrförderhöhe (shut-off head), jedoch unterschiedliche Strömungsraten. Der gekapselte Motor 1 und die Laufräder 3A, 4A und 3B, 4B sind in einem Außenzylinder 5 und einem Paar von Endabdeckungen 6, 7 aufgenommen. Die Endabdeckungen 6, 7 sind entfernbar jeweils an gegenüberliegenden Enden des Außenzylinders 5 durch Flansche 8, 9 angebracht. Die Laufräder 3A, 4A und 3B, 4B sind zusammengesetzt aus Schaufeln, die aus Blechmetall hergestellt sind.
Wie in Fig. 1 gezeigt, besitzt der Außenzylinder 5 einen Pumpenansauganschluß 5a, der zentral bzw. mittig in seiner Umfangswand definiert ist, und axial beabstandete Ausstoßfenster 5b, 5c, die seiner Umfangswand nahe den jeweiligen gegenüberliegenden Enden desselben in einer diametral gegenüberliegenden Beziehung zum Pumpenansauganschluß 5a definiert sind. Eine Saug- bzw. Ansaugdüse 41 ist an der äußeren Umfangsoberfläche des Außenzylinders 5 über den Pumpenansauganschluß 5a befestigt, und zwar mit einem Ansaugflansch 42, der an der Ansaugdüse 41 gesichert ist. Ein Ausstoßgehäuse 10 ist auf der äußeren Umfangsoberfläche des Außenzylinders 5 über den Ausstoßfenstern, 5b, 5c montiert, um so die Ausstoßfenster 5d, 5c miteinander zu verbinden. Das Ausstoßgehäuse 10 besitzt einen Pumpenausstoßanschluß, 10a, der sich mittig darin öffnet, und zwar in einer diametral gegenüberliegenden Beziehung zum Ansauganschluß 5a. Wie in Fig. 3 gezeigt, besitzen die Ausstoßfenster 5b, 5c die im Außenzylinder 5 definiert sind, eine Umfangsbreite W1, die gleich ist zur Breite W&sub2; des Ausstoßgehäuses 10, so daß keine Luft im Ausstoßgehäuse 10 eingeschlossen wird. Eine Ausstoßdüse 11 ist an der Außenoberfläche des Ausstoßgehäuses 10 eingepaßt in den Pumpenausstoßanschluß 10a gesichert. Ein Ausstoßflansch 12 ist an der Ausstoßdüse 11 gesichert.
Der Außenzylinder 5 hat darin axial beabstandete Teilungswände 15 aufgenommen, die die jeweiligen Paare von Laufrädern 3A, 4A und 3B, 4B aufnehmen. Die Teilungswände 15, von denen eine jede im Wesentlichen die Form eines zylindrischen Behälters hat, tragen elastische Dichtglieder 16, wie beispielsweise aus Gummi, und zwar fest montiert an jeweiligen offenen Enden davon, und sie haben jeweilige Ausstoßöffnungen 15a, die in geschlossenen Enden oder Böden derselben definiert sind. Die elastischen Dichtglieder 16 werden gegen die innere Umfangsoberfläche des Außenzylinders 5 gehalten, um zu verhindern, daß ein durch die Pumpeinheiten ausgestoßenes Strömungsmittel zurück in Richtung auf den Pumpenansauganschluß 5a leckt.
Wie in Fig. 4 gezeigt, haben die Ausstoßfenster 5b, 5c (wobei nur das Ausstoßfenster 5b gezeigt ist), die im Außenzylinder 5 definiert sind, eine Vielzahl von Stangen 55, die sich axial darüber erstrecken. Die Stangen 55 gestatten es, daß die Teilungswände 15 mit den Dichtgliedern 16, die darauf getragen sind, leicht in eine Position in den Außenzylinder 5 über die Austoßfenster 5b, 5c hinweg eingeführt werden können.
Wie in Fig. 5 gezeigt, haben die Teilungswände 15 (von denen nur eine gezeigt ist) Stopper 56 an ihren offenen Enden, die sich radial nach außen erstrecken, und zwar in einer sandwichartigen Beziehung zu den Dichtgliedern 16, um so die Dichtglieder 16 gegen ein ungewolltes Lösen bzw. Lockern zu halten. Der Außenzylinder 5 besitzt erweiterte bzw. vergrößerte Zylinderteile 5d, die an den Außstoßseiten der Pumpeinheiten angeordnet sind und leicht radial nach außen ragen. Die erweiterten Zylinderteile 5d sind ebenso wirksam für das leichte Einführen der Teilungswände 15 mit den darauf getragenen Dichtgliedern 16 in den Außenzylinder 5 über die Ausstoßfenster 5b, 5c hinweg. Desweiteren dienen die erweiterten Zylinderteile 5d dazu, zu verhindern, daß die Ausstoßfenster 5b, 5c in die durch den Pfeil angezeigte Richtung deformiert werden aufgrund eines Unterschiedes zwischen Drücken innerhalb und außerhalb des Außenzylinders 5. Die erweiterten Zylinderteile 5d sind ebenso wirksam, so daß der Außenzylinder 5 in einer zylindrischen Form gehalten wird und mechanisch stark mit einem gewünschten Pegel ist.
Wie in Fig. 1 gezeigt, nehmen die Unterteilungen 15 darin jeweilige Paare von axial beabstandeten Haltern 46 auf, die jeweilige Ausricht- bzw. Abstandhalterringe 45 halten, wobei jeweilige Rückführschaufeln 47 zwischen den Haltern 46 für das Führen bzw. Leiten eines Strömungsmittels positioniert sind, das aus den Laufrädern 3A, 3B in Richtung auf die Laufräder 3A, 3B ausgestoßen wird, und wobei jeweilige Rückführschaufeln 48 axial außerhalb der Laufräder 4A, 4B positioniert sind, für das Führen bzw. Leiten des Strömungsmittels, das von den Laufrädern 4A, 4B ausgestoßen wird, so daß es radial nach innen strömt.
Ein Ringraum oder ein Strömungsdurchlaß 40 ist zwischen dem Außenzylinder 5 und einem Motorrahmen 24 des gekapselten Motors 1 definiert. Der Motorrahmen 24 weist einen im Wesentlichen zylindrischen Außenrahmen 25 und ein Paar von Seitenrahmenplatten 26, 27 auf, die jeweils mit offenen Enden des Außenrahmens 25 verbunden sind. Ein Kabelgehäuse 22 (siehe Fig. 2) ist an den Außenrahmen 25 geschweißt und ragt teilweise radial nach außen durch den Außenzylinder 5. Leitungen (nicht gezeigt) erstrecken sich von Motorspulen, die im Außenrahmen 25 angeordnet sind, gehen durch das Kabelgehäuse 22 und sind mit Sekundäranschlüssen (nicht gezeigt) eines Frequenzumwandlers 50 verbunden, der in ein Gehäuse 51 aufgenommen ist, das an der äußeren Umfangsoberfläche des Außenzylinders 5 montiert ist. Der Frequenzumwandler 50 besitzt Primäranschlüsse (nicht gezeigt), die mit Leistungsversorgungskabeln verbunden sind.
Der gekapselte Motor 1 weist einen Stator 28 und einen Rotor 29 auf, die im Motorrahmen 24 angeordnet sind. Der Rotor 29 wird auf der Hauptwelle 2 getragen und ist radial innerhalb einer zylindrischen Kapsel bzw. eines zylindrischen Bechers 30 positioniert, der in dem Stator 28 eingepaßt ist. Strömungsmittelführungen 52 mit radialen Strömungsdurchlässen sind jeweils auf den Seitenrahmenplatten 26, 27 montiert und axial zwischen den Seitenrahmenplatten 26, 27 und den Haltern 46 positioniert. Die offenen Enden der Teilungswände 15 werden durch die Strömungsmittelführungen 52 gehalten.
Lagergehäuse 31, 32 sind abnehmbar in den jeweiligen Seitenrahmenplatten 26, 27 montiert. Die Lagergehäuse 31, 32 halten jeweilige Radiallager 33, 34 darin. Eine Wellenhülse 35, die über die Hauptwelle 2 gepaßt ist, wird drehbar durch das Radiallager 33 getragen, und eine Wellenhülse 36, die über die Hauptwelle 2 gepaßt ist, wird drehbar getragen durch das Radiallager 34. Die Lagergehäuse 31, 32 und die Seitenrahmenplatten 26, 27 sind aneinander befestigt durch Lagergehäuseenden, die mit einem Freiraum in Buchsen in den Seitenrahmenplatten 26, 27 und durch elastische O-Ringe 37, 38 eingepaßt sind, die wiederum in den Lagergehäuseenden angeordnet sind.
Das Lagergehäuse 32 hält ebenso ein stationäres Schublager 39. Das Radiallager 34 besitzt eine Endstirnseite, die auch als ein stationäres Schubgleitglied wirkt. Ein drehbares Schublager 43 als ein drehbares Schubgleitglied und ein drehbares Schublager 44 sind an jeder Seite des Radiallagers 34 und des stationären Schublagers 39 positioniert. Das drehbare Schublager 43 ist an einer Schubscheibe 45 befestigt, die auf der Hauptwelle 2 montiert ist, und das drehbare Schublager 44 ist an einer Schubscheibe 54 befestigt, die auf der Hauptwelle 2 montiert ist.
Fig. 5 und 6 zeigen die Seitenströmungspumpe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel jeweils in einer vorderen Gesamtansicht und einer seitlichen Gesamtansicht. Wie in den Fig. 6A und 6B gezeigt, hat die Seitenströmungspumpe den Pumpenansauganschluß 5a und den Ausstoßanschluß 10a an ihren gegenüberliegenden Seiten positioniert. Es sind jeweils Beine 5ß an den Ansaug- und Ausstoßflanschen 12, 42 montiert, die sich nach unten erstrecken. Die unteren Enden der Beine 58 sind fest mit einer Basis 59 verbunden, die auf einen Boden plaziert wird.
Der Betrieb der Seitenströmungspumpe gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel wird in der Folge beschrieben.
Ein vom Pumpenansauganschluß 5a eingesogenes Strömungsmittel wird in zwei Strömungen in den ringförmigen Strömungsdurchlaß 40 unterteilt und die Strömungsmittelflüsse werden durch die jeweiligen Strömungsmittelführungen 52 in die Laufräder 3A, 3B eingeführt. Die Strömungsmittelflüsse werden dann aus den Laufrädern 3A, 3B ausgestoßen und durch die jeweiligen Führungsschaufeln 47 in die Laufräder 4A, 4B eingeführt. Nachdem sie in den Laufrädern 4A, 4B unter Druck gesetzt wurden, werden die Strömungsmittelflüsse durch die Rückführschaufeln 48 geleitet und dann aus den jeweiligen Ausstoßöffnungen 15a der Unterteilungswände 15 ausgestoßen.
Die aus den Ausstoßöffnungen 15a ausgestoßenen Strömungsmittelflüsse gehen durch die jeweiligen Ausstoßfenster 5b, 5c im Außenzylinder 2 in das Ausstoßgehäuse 10 hindurch, wo die Strömungsmittelflüsse zusammengeführt werden. Das Strömungsmittel im Ausstoßgehäuse 10 wird dann aus dem Pumpenausstoßanschluß 10a und die Ausstoßdüse 11 ausgestoßen.
Mit der Anordnung des ersten Ausführungsbeispiels ist der Außenrahmen 25 des Motorrahmens 24 umfangsmäßig vollständig umgeben vom Strömungsmittel, das in die Pumpe gesaugt wird. Demgemäß ist der Außenrahmen 25 einem gleichförmigen Druck ausgesetzt und wird nicht unter Spannung gesetzt oder unregelmäßig deformiert. Die Unterteilungswände 15, die gegen die innere Umfangsoberfläche des Außenzylinders 5 gehalten werden, trennen den Innenraum des Außenzylinders 5 in einen Ansaugdruckbereich auf der Ansaugseite der Pumpeinheiten und einen Ausstoßdruckbereich auf der Ausstoßseite der Pumpeinheiten, wodurch eine Druckverteilung sowohl radial als auch umfangsmäßig im Außenzylinder 5 gleichförmig verteilt wird. Da nur ein Ansaugdruck, d. h. der Druck, unter welchem das Strömungsmittel in die Pumpe eingesaugt wird, in den Rotorkammern ausgeübt wird, die axial auf jeder Seite des Rotors 29 definiert sind, kann die Pumpe in Anwendungen genutzt werden unter hohen Ausstoßdrücken.
Die Unterteilungen 15 werden auf den Endabdeckungen 6, 7 durch jeweilige Stützen bzw. Streben 60 getragen. Da die Stützen 60 nur erforderlich sind, wenn die Pumpe zusammen gebaut wird und die Unterteilungen 15 in Richtung auf den Motor 1 unter den Ausstoßdruck gedrückt werden, während die Pumpe in Betrieb ist, ist es nicht notwendig, die Stützen 60 mit Bolzen bzw. Schrauben oder anderen speziellen Befestigungsgliedern zu befestigen.
Da die elastischen Dichtglieder 16, wie beispielsweise aus Gummi, zwischen der inneren Umfangsoberfläche des Außenzylinders 5 und den äußeren Umfangsoberflächen der Unterteilungswände 15 angeordnet sind, können die Unterteilungswände 15 abnehmbar auf dem Außenzylinder 5 montiert werden und der Innenraum des Außenzylinders 5 ist verläßlich getrennt in den Ansaugdruckbereich und den Ausstoßdruckbereich.
Desweiteren gestatten die auf den jeweiligen gegenüberliegenden Enden des Außenzylinders 5 entfernbar montierten Endabdeckungen 6, 7, daß interne Mechanismen der Pumpe inspiziert und gewartet werden für eine Wartung ohne mit der Pumpe verbundene Leitungen abnehmen zu müssen. Die Pumpe mit den wie gezeigt eingebauten gekapselten Motor 1 hat gleitende Teile, wie beispielsweise die Lager, die Ausricht- bzw. Abstandsringe usw., die hauptsächlich inspiziert und gewartet werden müssen für eine Wartung. Die Struktur gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ermöglicht es, die gleitenden oder rotierenden Teile, Lager und andere internen Mechanismen aus dem gekapselten Motor 1 und dem Außenzylinder 5 zu entfernen, ohne die Leitungen entfernen zu müssen, sobald die Endabdeckungen 6, 7 vom Außenzylinder 5 abgenommen werden.
Da die Seitenströmungspumpe vom Doppelansaugtyp ist, kann sie Strömungsmittel mit zwei Pumpeinheiten handhaben und hat eine spezifische Geschwindigkeit von Ns = 1/21/2. Die Laufräder sind im wesentlichen aus zweidimensionalen Flügeln zusammengesetzt, die leicht in Form gepreßt werden können. Es ist bekannt, daß mit einem Anstieg der Geschwindigkeit des Strömungsmittels von den Ansauganschlüssen der Laufräder die Saugfähigkeit der Pumpe herab gesetzt wird, wenn die Pumpe in einen Saugzustand betrieben wird. Jedoch ist die Pumpe gemäß diesem Ausführungsbeispiel vorteilhaft hinsichtlich des Problems einer reduzierten Saugfähigkeit bzw. Saugleistung, weil die Doppelsaugpumpe das Strömungsmittel mit zwei Pumpeinheiten handhaben kann.
Das durch die Pumpe gehandhabte bzw. bearbeitete Strömungsmittel kann in und aus den Rotorkammern heraus fließen. Da der gekapselte Motor durch das Strömungsmittel gekühlt wird, kann der gekapselte Motor demgemäß in der Größe reduziert werden. Es ist nicht erforderlich, die Rotorkammern und die Pumpeinheiten auf eine strömungsmitteldichte Weise zu dichten. Da die axialen Schubkräfte, die auf der Welle durch die Pumpeinheiten erzeugt werden, in der Doppelsaugpumpe ausgeglichen sind, kann die Lastkapazität der Lager reduziert werden. Die ausbalancierten Schubkräfte, die auf der Welle erzeugt werden, gestatten es, daß die Lagergehäuse 31, 32 und der Motorrahmen 24 aneinander befestigt werden durch eine einfache Struktur, die sich zusammensetzt aus den Lagergehäuseenden, die mit einem Freiraum in Buchsen in den Seitenrahmenplatten 26, 27 und durch elastische O-Ringe 37, 38 gepaßt sind, die in den Lagergehäuseenden angeordnet sind. Diese Struktur erlaubt es, daß sich die Lager selbst zentrieren und erfordert keine umgebenden Teile, die mit einer hohen Genauigkeit gearbeitet werden müssen.
Die Doppelsaugpumpe gemäß diesem Ausführungsbeispiel ist sehr vorteilhaft für die Verwendung bei hohen Drehgeschwindigkeiten bzw. Drehzahlen von 4000 UpM bzw. rpm oder mehr hinsichtlich der Gesichtspunkte von hydraulischen Designbetrachtungen und Axialschublasten.
Darüber hinaus wird wegen des Erreichens eines vollständigen Druckausgleichs zwischen den Rotorkammern kein Schlamm in die Rotorkammern gesaugt. In der Konsequenz ist die Pumpe von einer Struktur, die sehr widerstandsfähig gegenüber Schlamm ist.
Im ersten Ausführungsbeispiel ist der Frequenzumwandler 50 fest an der äußeren Umfangsoberfläche des Außenzylinders 5 montiert und durch das Gehäuse 51 abgedeckt. Da der Frequenzumwandler 50 am Außenzylinder 5 gesichert ist, mit dem das Strömungsmittel in Kontakt gehalten wird, wird der Frequenzumwandler 50 effizient durch den Außenzylinder 5 gekühlt. Hoch integrierte Schaltungen, wie solche, die in den Frequenzumwandler 50 eingebaut sind, sind allgemein empfindlich gegenüber äußeren Beanspruchungen und Vibrationen. Daher sollte der Frequenzumwandler 50 auf der äußeren Umfangsoberfläche des Außenzylinders 5 montiert werden, an die nur der Ansaugdruck angelegt wird, und zwar für eine höhere Verläßlichkeit, anstatt daß er in einem Bereich montiert wird, wo der Ausstoßdruck angelegt wird.
Im ersten Ausführungsbeispiel sind darüber hinaus Stöpsel 56 abnehmbar koaxial auf den jeweiligen Endabdeckungen 6, 7 montiert, die zum Öffnen die gegenüberliegenden offenen Enden des Außenzylinders 5 schließen. Die Stöpsel 56 gestatten es, daß drehbare Teile durch eine manuelle Drehung getestet bzw. bestätigt werden, ohne die Endabdeckungen 6, 7 abnehmen zu müssen. Speziell, nachdem die Stöpsel 56 entfernt werden, wird ein Schraubenzieherteil in einen Schlitz an den Enden der Hauptwelle 2 eingeführt. Nachdem getestet bzw. bestätigt wurde, daß die Hauptwelle 2 manuell mit dem Schraubenzieherteil gedreht werden kann, können die Stöpsel 56 wieder auf den Endabdeckungen 6, 7 installiert werden.
Die axial auf einer jeden Seite des gekapselten Motors 1 angeordneten Pumpeinheiten können von solchen Konstruktionen sein, die verschiedene Strömungs- bzw. Flußraten handhaben können. Beispielsweise wenn Pumpeinheiten mit Nenn-Strömungsratenverhältnissen von 1 und 1,6 kombiniert werden, dann ist es möglich, Pumpen vorzusehen, die in der Lage sind Flußraten von 2 (1 + 1), 2,6 (1 + 1,6) und 3,2 (1,6 + 1,6) zu verarbeiten.
Das Ausstoßgehäuse 10 hindert Luft daran, darin eingeschlossen zu werden, und demgemäß zeigt die Pumpe keine Betriebsfehler, die ansonsten aufgrund von Lufteinschlüssen auftreten würden. Da keine Förderleitung für das Verbinden der Ausstoßfenster 5b, 5c erforderlich ist, können die Pumpeinheiten inspiziert und für die Wartung gewartet werden, ohne die Leitungen entfernen zu müssen.
Wenn eine mehrstufige Seitenströmungs- bzw. Umfangsströmungspumpe vom Doppelsaugtyp gemäß den Prinzipien der vorliegenden Erfindung aufgebaut wird, dann werden die Umfangsströmungswege um die Unterteilungswände 15 herum definiert und das Ausstoßgehäuse 10 ist über dem äußeren Umfangsströmungswegen angeordnet. Diese Anordnung ermöglicht es, die Gesamtlänge der mehrstufigen Seitenströmungspumpe zu reduzieren.
Fig. 7 zeigt eine Seitenströmungspumpe gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Jene in Fig. 7 gezeigte Teile, die strukturell oder funktionell identisch zu jenen sind, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt sind, werden mit identischen Bezugszeichen bezeichnet und werden in der Folge nicht detailliert beschrieben.
Wie in Fig. 7 gezeigt ist die Seitenströmungspumpe gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel vom Einfachansaugtyp und besitzt einen gekapselten Motor 1, der mittig darin angeordnet ist, und ein Paar von Laufrädern 3B, 4B, die an einem Ende einer drehbaren Hauptwelle 2 des gekapselten Motors 1 montiert sind, wobei ein jedes der Laufräder 3B, 4B eine Ansauganschlußöffnung axial innen bzw. einen sich nach axial innen öffnenden Ansauganschluß besitzt. Am anderen Ende der Hauptwelle 2 sind keine Laufräder montiert, und demgemäß ist keine Unterteilungswand in einem entsprechenden Ende des Außenzylinders 5 angeordnet. Andere strukturelle Details der in Fig. 7 gezeigten Seitenströmungspumpe sind im Wesentlichen gleich zu jenen der in den Fig. 1 und 2 gezeigten Seitenströmungspumpe.
Die Seitenströmungspumpe von Einfachansaugtyp, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, wird wie folgt betrieben:
ein durch den Pumpenansauganschluß 5a angesaugtes Strömungsmittel wird in den ringförmigen Strömungsdurchlaß 40 eingeführt und dann vom ringförmigen Strömungsdurchlaß 40 durch die Strömungsmittelführung 52 in die Laufräder 3B eingeführt. Das Strömungsmittel wird dann aus dem Laufrad 3B ausgestoßen und durch die Führungsschaufel 47 in das Laufrad 4B eingeführt. Nachdem es vom Laufrad 4B unter Druck gesetzt wurde, wird das Strömungsmittel durch die Rückführschaufel 48 geleitet bzw. gelenkt und dann aus der Ausstoßöffnung 15a der Unterteilungswand 15 ausgestoßen. Das aus der Ausstoßöffnung 15a ausgestoßene Strömungsmittel geht durch das Ausstoßfenster 5c im Außenzylinder 2 hindurch und in das Ausstoßgehäuse 10 hinein. Das Strömungsmittel im Ausstoßgehäuse 10 wird danach aus dem Pumpenausstoßanschluß 10a und die Ausstoßdüse 11 ausgestoßen. Während die Seitenströmungspumpe vom Einfachansaugtyp gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel nicht jene Vorteile bietet, die der Seitenströmungspumpe vom Doppelansaugtyp gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel eigen sind, sind andere durch die Seitenströmungspumpe von Einfachansaugtyp gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel dargebotenen Vorteile gleich zu jenen der Seitenströmungspumpe vom Doppelansaugtyp gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Fig. 8 zeigt eine Seitenströmungspumpe gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Jene in Fig. 8 gezeigten Teile, die strukturell oder funktionell identisch zu jenen sind, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt sind, werden mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet und in der Folge nicht detailliert beschrieben.
Wie in Fig. 8 gezeigt, besitzt die Seitenströmungspumpe gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, die eine Eintauchpumpe ist, keinen Pumpenansauganschluß im Außenzylinder 5, jedoch hat sie ein Sieb 55 mit einer Vielzahl von Ansaugöffnungen im Außenzylinder 5 definiert. Der Außenzylinder 5 besitzt ein Ausstoßfenster 5b und ein Durchlaßfenster 5e, die darin definiert sind und miteinander durch eine Sammelleitung 70 verbunden sind, die an der äußeren Umfangsoberfläche des Außenzylinders 5 montiert ist. Eine an ein Ende des Außenzylinders 5 durch Flansche 8, 9 befestigte Endabdeckung 6 besitzt eine Ausstoßdüse 6a, und zwar mit einem daran befestigten Ausstoßflansch 12. Andere strukturelle Details der in Fig. 8 gezeigten Seitenströmungspumpe sind im Wesentlichen gleich zu jenen der Seitenströmungspumpe, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist.
Die eintauchbare Seitenströmungspumpe von Einfachansaugtyp, die in Fig. 8 gezeigt ist, wird wie folgt betrieben:
Ein durch das Sieb 5s angesogenes Strömungsmittel wird in zwei Strömungen bzw. Flüsse im ringförmigen Strömungsdurchlaß 40 geteilt und die Strömungsmittelflüsse werden durch die jeweiligen Strömungsmittelführungen 52 in Laufräder 3A, 3B geführt. Die Strömungsmittelflüsse werden dann aus den Laufrädern 3A, 3B ausgestoßen und durch die jeweiligen Führungsschaufeln 47 in die Laufräder 4A, 4B eingeführt. Nachdem sie durch die Laufräder 4A, 4B unter Druck gesetzt wurde, werden die Strömungsmittelflüsse durch die Rückführschaufeln 48 geleitet bzw. gelenkt, und dann aus den jeweiligen Ausstoßöffnungen 15a der Unterteilungswände 15 ausgestoßen. Der aus einem der Ausstoßfenster 15a ausgestoßene Strömungsmittelfluß wird aus der Pumpe durch die Ausstoßdüse 6a der Endabdeckung 6 ausgestoßen, und der durch die andere Ausstoßöffnung 15a ausgestoßene Strömungsmittelfluß geht durch das Ausstoßfenster 5b hindurch und in die Sammelröhre 70 hinein. Dann fließt der Strömunsgmittelfluß durch das Durchlaßfenster 5b in einen Raum, der durch ein Ende des Außenzylinders 5, die Endabdeckung 6 und die entsprechende Unterteilungswand 15 umgeben ist und danach wird er aus der Pumpe durch die Ausstoßdüse 6a der Endabdeckung 6 ausgestoßen.
Da der Außenzylinder 5, der Außenrahmen 25 und die Rotorkammern nur dem Wasserdruck bei der Tiefe ausgesetzt sind, in welche die Pumpe in Wasser eingetaucht wird, ist die eintauchbare Pumpe bzw. Tauchpumpe gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel nützlich für Anwendungen unter hohen Ausstoßdrücken. Andere durch die eintauchbare Seitenströmungspumpe vom Doppelansaugtyp gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel dargebotene Vorteile sind gleich zu jenen der Seitenströmungspumpe vom Doppelansaugtyp gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel.
Obwohl bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt und detailliert beschrieben wurden, sei klar, daß verschiedene Änderungen und Modifikationen daran durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der angefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

1. Seitenströmungspumpe, die folgendes aufweist:

einen Außenzylinder (5);

einen Motor aufgenommen im Außenzylinder, wobei der Motor einen Motorrahmen (24), einen Stator (28) angeordnet im Motorrahmen, eine Hauptwelle (2), einen Rotor montiert bzw. angebracht an der Hauptwelle und drehbar angeordnet im Stator besitzt, wobei der Außenzylinder einen ringförmigen Raum definiert, der um den Motorrahmen (24) herum definiert ist, wobei der Außenzylinder einen Sauganschluß (5a) definiert darin für das Einführen eines Strömungsmittels durch denselben in den ringförmigen Raum besitzt und ferner ein Ausstoßfenster (5b) definiert darin für das Ausstoßen eines Strömungsmittels durch dasselbe besitzt;

eine Pumpeinheit mit einem Laufrad (3A, 4A, 3B, 4B) montiert an einem Ende der Hauptwelle zum Pumpen eines Strömungsmittels; und

ein Ausstoßgehäuse (10) montiert an einer äußeren Umfangsoberfläche des Außenzylinders und mit einem Ausstoßanschluß für das Ausstoßen eines gepumpten Strömungsmittels durch denselben und durch das Ausstoßfenster.

2. Seitenströmungspumpe gemäß Anspruch 1, die ferner eine Trennwand (15) angeordnet im Außenzylinder (5) und die Pumpeinheit aufnehmend aufweist, wobei die Trennwand einen Innenraum des Außenzylinders in einen Saugdruckbereich und einen Ausstoßdruckbereich trennt.

3. Seitenströmungspumpe gemäß Anspruch 2, die ferner ein elastisches Dichtglied (16) aufweist, das zwischen einer inneren Umfangsoberfläche des Außenzylinders und der Trennwand angeordnet ist.

4. Seitenströmungspumpe gemäß Anspruch 3, wobei die Trennwand (15) einen Teil zum Halten des elastischen Dichtglieds (16) besitzt, und zwar gegen ein Lösen bzw. Verschieben gegenüber der Trennwand.

5. Seitenströmungspumpe gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei der Außenzylinder (5) eine Stange aufweist, die sich axial über das Ausstoßfenster (5b) erstreckt.

6. Seitenströmungspumpe gemäß Anspruch 3 oder 4, wobei der Außenzylinder (5) einen erweiterten bzw. vergrößerten Zylinderteil im Ausstoßdruckbereich aufweist.

7. Seitenströmungspumpe gemäß Anspruch 1, wobei das Ausstoßfenster (5b) eine Umfangsbreite bzw. Umfangsweite aufweist, die im wesentlichen gleich zu einer Breite des Ausstoßgehäuses ist, so daß keine Luft im Ausstoßgehäuse eingeschlossen wird.

8. Seitenströmungspumpe gemäß Anspruch 1, die ferner ein Paar von Endabdeckungen (6, 7) aufweist, die entfernbar an entsprechenden gegenüberliegenden Enden des Außenzylinders (5) montiert sind.

9. Seitenströmungspumpe gemäß Anspruch 8, die ferner einen Stöpsel aufweist, der entfernbar an der Endabdeckung montiert ist, um eine manuelle Drehung der Hauptwelle zuzulassen.

10. Seitenströmungspumpe gemäß Anspruch 1, die ferner einen Frequenzwandler (50) montiert auf einer äußeren Umfangsoberfläche des Außenzylinders (5) aufweist.

11. Seitenströmungspumpe gemäß Anspruch 1, wobei ein Paar von Pumpeinheiten mit einem Laufrad an jeweilig gegenüberliegenden Enden der Hauptwelle (2) montiert sind zum Pumpen eines Strömungsmittels, um eine Pumpe mit zwei Abschnitten zu bilden.

12. Seitenströmungspumpe gemäß Anspruch 11, wobei ein Paar von Trennwänden (15) im Außenzylinder (5) angeordnet sind und die jeweiligen Pumpeinheiten aufnehmen, wobei die Trennwände (15) einen Innenraum des Außenzylinders in einen Saugdruckbereich und einen Ausstoßdruckbereich unterteilen bzw. trennen.

13. Seitenströmungspumpe gemäß Anspruch 11 oder 12, wobei ein Paar von Endabdeckungen (6, 7) entfernbar an entsprechenden, gegenüberliegenden Enden des Außenzylinders montiert sind.

14. Seitenströmungspumpe gemäß Anspruch 11, wobei ein jedes der Ausstoßfenster (5b) eine Umfangsbreite besitzt, die im wesentlichen gleich zu einer Breite des Ausstoßgehäuses ist, so daß Luft nicht im Ausstoßgehäuse eingeschlossen wird.

15. Seitenströmungspumpe gemäß Anspruch 11, wobei der Motor einen gekapselten Motor aufweist und ein Lagergehäuse (31, 32) hat, das ein Lager trägt, durch welches die Hauptwelle drehbar getragen ist, wobei das Lagergehäuse und der Motorrahmen aneinander befestigt sind, und zwar mittels einer Freiraumpassung mit einem elastischen O- Ring dazwischen angeordnet.

16. Seitenströmungspumpe gemäß Anspruch 11, wobei der Motor drehbar ist bei einer Geschwindigkeit nicht geringer als 4000 U/min bzw. rpm.

17. Seitenströmungspumpe gemäß Anspruch 11, wobei das Laufrad (3A, 4A, 3B, 4B) aus Metallblech hergestellte Schaufeln besitzt.

18. Seitenströmungspumpe gemäß Anspruch 11, wobei die Pumpeinheiten die gleiche Sperrförderhöhe (shut-off head) jedoch unterschiedliche Strömungsraten besitzen.