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Kreiselpumpe
Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, deren Laufrad auf der Welle eines Spaltrohrmotors angebracht ist, und deren Lager von Wasser oder einer andern Flüssigkeit, welche die Lager umspült, geschmier wird.
Bei Pumpen dieser Art ist es am gebräuchlichsten, dass die Lager, die als zylindrische Gleitlager ausgebildet sind, mit Hilfe der Pumpflüssigkeit selbst geschmiert werden, die durch den Raum, in welchem sich die Lager befinden, gepumpt wird. Die Pumpflüssigkeit, die im allgemeinen gewöhnliches Grundoder Quellwasser ist, enthält Bestandteile, die allmählich einen Belag auf den Lagerflächen bilden ; es hat sich erwiesen, dass solche Beläge die Reibung derart steigern können, dass das Anlaufen der Pumpe erschwert wird. Pumpen der erwähnten Art werden in grossem Umfang für Zentralheizungsanlagen verwendet, wobei die Leistung des Motors im allgemeinen klein ist. Die Bildung des erwähnten Belages wirkt sich nun besonders nachteilig aus, wenn der Motor schwach ist, und es treten Anlaufschwierigkeiten auf.
Es ist vorgeschlagen worden, die Lager mit einer eingeschlossenen Flüssigkeitsmenge, die beispielsweise aus Wasser mit verschiedenen Zusätzen bestehen kann, zu schmieren, so dass dieses recht schnell neutral wird und nicht imstande ist, Belagstoffe auszuscheiden. Es hat sich jedoch erwiesen, dass auch diese Massnahme ungenügend sein kann, und dass Anlaufschwierigkeiten auch bei Pumpen auftreten können, deren Lager mit Hilfe einer stagnierenden, eingeschlossenen Flüssigkeitsmenge geschmiert werden.
Es sei bemerkt, dass die Lagerbelastung bei einer Pumpe der betreffenden Art nicht als eine nur einigermassen gleichbleibende Grösse festgelegt werden kann. Wird die Pumpe mit waagrechter Welle montiert, so ist die mechanische Lagerbelastung gleich dem Gewicht des Läufers des Motors, der Welle, und des Laufrades. Der Einfluss der elektromagnetischen Kräfte auf den Läufer kann nicht bestimmt werden, weil diese Kräfte von der Lage des Läufers im Magnetfeld abhängig sind. Liegt der Läufer genau konzentrisch im Magnetfeld des Ständers, so ist die resultierende Kraft auf der Welle = 0 ; eine eintretende Exzentrizität des Läufers um 0, 1-0, 2 mm aus der Mitte des Magnetfeldes ergibt aber schon eine resultierende radiale Kraft, die das Gewicht der umlaufenden Teile bei weitem übersteigt.
Es kann somit ein sehr grosser Unterschied in der Lagerbelastung eintreten zwischen dem Fall, bei dem eine senkrechte Motorwelle mit dem Läufer genau zentrisch im Magnetfeld angeordnet ist, und dem Fall, bei dem eine waagrechte Motorwelle mit dem Läufer durch ein Lagerspiel und das Gewicht der umlaufenden Teile exzentrisch im Magnetfeld gelagert ist.
Da alle Pumpen bei Serienherstellung mit Lagern versehen werden müssen, die selbst in den schlechtesten Fällen nicht überlastet werden, treten bei Pumpen mit kleiner Lagerbelastung Schwierigkeiten auf, weil der Flächendruck bei den üblichen Werkstoffen für Wasserschmierung zu klein wird, um einen Belag auf den Lagerflächen zu verhindern.
In den Fällen, wo sich ein Belag auf den Lagerflächen bildet, wird die ruhende Reibung in den Lagern so gross, dass der Motor nicht imstande ist, nach einem Stillstand anzulaufen.
Die Erfindung beruht darauf, durch eine durch Verringerung der Grösse der Lagerflächen bewirkte Erhöhung des Flächendrucks in den Lagern die Bildung von Belägen bei der Rotation der Welle zu verhindern. In Übereinstimmung hiemit wird eine Pumpe erfindungsgemäss so ausgeführt, dass die Lagerflächen
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kleine Abmessungen und eine solche Härte erhalten, dass der spezifische Flächendruck beim Betrieb in allen Fällen dazu ausreicht, den Belag, den die Schmierflüssigkeit auf den Lager. flächen absetzt, zu verschleissen.
Damit der grosse Flächendruck keinen entsprechenden Verschleiss an den Lagerflächen selbst verursacht, müssen diese aus einem entsprechend härteren Material hergestellt sein. Z. B. kaan Hartmetall, wie Wolframkarbid oder Titankarbid, verwendet werden, wodurch ohne Schwierigkeiten so kleine Lagerabmessungen erhalten werden, um das erwähnte Verschleissen der Beläge zu ermöglichen.
Üblicherweise muss die Welle in axialer Richtung geführt sein, und es ist daher erforderlich, zwei zylindrische Gleitlager und ein Drucklager zu verwenden. Um die Reibung zu vermindern, die nicht dem angestrebten Verschleiss der Ablagerungen auf den Lagerflächen dient, kann die Pumpe erfindungsgemäss so ausgebildet werden, dass das auf der vom Laufrad abgewandten Seite des Motors befindliche Lager als zylindrisches Gleitlager und das im Saugraum der Pumpe in Höhe des Laufrades befindliche zweite Lager als kegeliges Spurlager ausgebildet ist, wobei der Kegel in an sich bekannter Weise durch eine Druckeder, die um die Welle zwischen einer Ringdichtung und einem festen Ansatz der Welle angeordnet ist, in seinem Lager gehalten wird.
Man kann durch die erfindungsgemässe Ausbildung mit zwei Lagern auskommen, weil das kegelige Spurlager zur Aufnahme sowohl von radialem als auch von axialem Druck dient ; überdies sind seine Abmessungen solche, dass sich ein kleiner Radius für die Reibungskraft und somit ein kleines Moment des Reibungswiderstandes ergibt.
Bei einer Pumpe mit umlaufender Ringdichtung zwischen dem Druckraum der Pumpe und dem den Läufer des Motors enthaltenden Raum kann zweckmässig eine Druckfeder benutzt werden, welche die Wel-
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Ansatz der Welle angebracht ist, dass sie die Schleifflächen der Dichtringe gegeneinander drückt und den Kegel des Spurlagers gegen seine konische Lagerbüchse hält.
Bei dieser Bauart wird demnach die Welle im kegeligen Spurlager mit Hilfe derselben Feder gehalten, welche die Schleifflächen der Dichtringe gegeneinander hält, wodurch eine zweckmässige Bauart erreicht wird, die eine Wärmedehnung der Welle ohne Gefahr einer Verklemmung ermöglicht.
Um die Welle im Verhältnis zur umlaufenden Ringdichtung einstellen, d. h. die Spannung der Feder ändern zu können, kann der feststehende Teil des kegeligen Spurlagers erfindungsgemäss auf einem im Pumpengehäuse einstellbar befestigten Organ angebracht sein.
Das einstellbare Organ kann nach der Erfindung zweckmässig aus einer Gewindebüchse bestehen, die gleichachsig zur Welle angeordnet und in eine Bohrung des Pumpengehäuses eingeschraubt ist, wobei in die gleiche Bohrung eine Sicherungsbüchse mit einem in bezug auf das Gewinde der ersteren Büchse entgegengesetzt gängigen Gewinde eingeschraubt ist und zwischen den Stirnflächen der beiden Büchsen ein Dichtungsring eingelegt ist.
Im folgenden ist eine Ausführungsform einer Pumpe nach der Erfindung an Hand der Zeichnung beschrieben, die einen Schnitt durch das Pumpengehäuse mit der Pumpe und dem antreibenden Elektromotor zeigt.
Das Gehäuse der Pumpe besteht aus einem Hauptteil 1, der die Pumpe selbst umfasst und mit einem Deckel 2 sowie einem äusseren Teil 3 versehen ist, welcher den Elektromotor zum Antrieb der Pumpe um- schliesst. Dieser Elektromotor besteht aus dem Ständer 4 sowie dem Läufer 5, der durch das Spaltrohr 6 von dem Ständer getrennt ist..
Mit dem Hauptteil 1 des Gehäuses ist ein Zwischendeckel 7 verbunden, in welchem sich eine Membran 8 befindet, die zum Druckausgleich zwischen dem Raum \1 um den Läufer 5 und dem Arbeitsraum 10 des Pumpenlaufrades 11 vorgesehen ist.
Die Welle 12 des Motors ist durch den Deckel 7 hindurchgeführt. Die Abdichtung erfolgt durch eine Ringdichtung, bei welcher das Aneinanderdrücken der Dichtungsringe durch eine Feder 14 erfolgt, deren eines Ende an dem verschiebbaren Ring 15 und deren anderes Ende an dem Rücken des Laufrades 11 anliegt.
Die Welle 12 ist am oberen Ende in einem zylindrischen Gleitlager gelagert, welches aus zwei schmalen Büchsen 16 und 17 aus Hartmetall besteht, deren eine an einer Büchse 18 und deren andere an dem Wellenstummel 19 befestigt ist. Es wird bemerkt, dass über den grössten Teil der Länge des Wellenstummels 19 und der Büchse 18 ein beträchtliches Spiel zwischen diesen vorhanden ist, so dass auch verhältnismässig dicke Ablagerungen auf diesen Teilen keine erhöhte Reibung bewirken können. Die kleinen Lagerflächen an den Büchsen 16 und 17 ergeben einen hohen spezifischen Flächendruck, was bewirkt, dass Ablagerungen auf diesen kleinen Flächen beim Umlauf der Welle verschlissen werden, so dass keine störende Erhöhung der Reibung eintreten kann.
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Am unteren Ende ist die Welle 12 mit einem Einsatz 20 aus Hartmetall versehen ; dieser hat einen über das Wellenende hinausragenden konischen Teil, der in einer Hartmetall-Büchse 21 mit einer entsprechenden konischen Bohrung gelagert ist. Diese Büchse 21 ist in einer Gewindebüchse 2 ? befestigt, die in eine Nabe des Deckels 2 eingeschraubt und mit einer Bohrung 23 von solcher Form versehen ist, dass die Büchse 22 mit Hilfe eines von der Aussenseite des Deckels 2 eingeführten Werkzeuges gedreht werden kann.
In derselben Bohrung, in die die Büchse eingeschraubt ist, befindet sich eine weitere Büchse 24 ; zwischen den Stirnflächen der beiden Büchsen ist ein Kautschukring 25 angeordnet. Die Büchsen 22 und 24 sind mit einander entgegengesetzt gängigem Gewinde, beispielsweise die Büchse 22 mit Linksgewinde und die Büchse 24 mit Rechtsgewinde, versehen. Mit Hilfe dieser Büchsen kann das von den Teilen 20 und 21 gebildete kegelige Spurlager eingestellt werden, wobei die äussere Büchse 24 zum Festspannen und Sichern der Büchse 22 dient.
Wenn die Büchse 22 in der Zeichnung nach oben verstellt wird, so bewirkt dies ein Spannen der Feder 14, wodurch der Druck im Spurlager 20,21 und zwischen den aufeinander gleitenden Flächen der Schleifringdichtung 13 erhöht wird. Umgekehrt wird dieser Druck vermindert werden, wenn die Büchse nach unten geschraubt wird. Die Feder 14 dient somit sowohl dazu, die beiden Dichtungsflächen der Ringdichtung 13 gegeneinander zu drücken, als auch dazu, die beiden Teile des kegeligen Spurlagers gegeneinander zu halten.
Es geht aus der Zeichnung hervor, dass diese Bauart eine thermische Dehnung der Welle 12 zulässt, weil diese sich von dem Spurlager nach oben frei ausdehnen kann.
Bei der dargestellten Bauart ist der Raum S um den Läufer 6 vom Arbeitsraum 10 der Pumpe abgeschlossen, und das obere Gleitlager 16, 17 wird mit Hilfe einer im Raum 9 eingeschlossenen stagnierenden Flüssigkeit geschmiert. Das Spurlager ist dagegen im Saugraum der Pumpe angebracht und wird mit Hilfe der geförderten Flüssigkeit geschmiert ; aber selbst wenn diese Bestandteile enthält, die leicht auf den Metallteilen abgelagert werden, so wird im Spurlager ein so hoher spezifischer Flächendruck vorhanden sein, dass solche Beläge verschlissen werden. Gleichzeitig ist der Momentenarm für die Reibungskraft im Spurlager so klein, dass beim Anlauf kein so grosses Widerstandsmoment auftreten kann, das Schwierigkeiten insbesondere beim Anlaufen verursachen würde.
Um ein Verklemmen zu vermeiden und eine kleine Berührungsfläche im Spurlager zu erhalten, können entweder beim konischen Zapfen oder bei der konischen Vertiefung die Seitenflächen gewölbt ausgebildet sein.
PA TENT ANSPRÜCHE :
1. Kreiselpumpe, deren Laufrad auf der Welle eines Spaltrohrmotors angebracht ist und deren Lager von Wasser oder einer andern Flüssigkeit, welche die Lager umspült, geschmiert wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerflächen so kleine Abmessungen und eine solche Härte haben, dass der spezifische Flächendruck beim Betrieb in allen Fällen dazu ausreicht, den Belag, den die Schmierflüssigkeit auf den Lagerflächen absetzt, zu verschleissen.