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Pumpenaggregat mit Kreiselpumpe und Elektromotor Die Erfindung betrifft
ein aus einer Kreiselpumpe und einem Elektromotor bestehendes Pumpenaggregat, bei
dem der lotorläufer und das Laufrad der Pumpe durch eine Welle zu einer Einheit
miteinander verbunden sind, die vollständig innerhalb des Aggregatgehäuses gelagert
ist, und bei dem der Motorläufer sich in einem nur gegen die Pumpe hin offenen,
sonst aber gasdicht geschlossenen Raum befindet, welcher ein die Pumpenflüssigkeit
vom Motor fernhaltendes Gaspolster enthält. Es ist schon vorgeschlagen worden, bei
Pumpenaggregaten der erwähnten Art in einem die genannte Welle umgebenden Ringraum,
in dem die Berührung der Pumpflüssigkeit mit dem Gaspolster stattfindet, eine stillstehende
Buchse anzuordnen, welche auf die `Felle aufgeschoben und von Flüssigkeit umgeben
ist. Die Trennzone zwischen der Pumpflüssigkeit und dem Gaspolster liegt dabei hauptsächlich
außerhalb der Buchse zwischen stillstehenden 1Iaschinenteilen, wodurch eine Emulgierung
der Flüssigkeit durch Vermischung mit dem Gas praktisch vermieden werden soll.
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Die Erfindung bezweckt eine weitgehende Verbesserung dieser bekannten
Lösung, was im wesentlichen dadurch erreicht wird, daß der Ringraum, welcher die
Welle der Läufer-Laufrad-Einheit umgibt, durch stillstehende Begrenzungswände in
Kammern unterteilt wird, die durch kleine Öffnungen in den Begrenzungswänden miteinander
in Verbindung stehen. Durch die kleinen Öffnungen kann sowohl die Flüssigkeit wie
auch das Gaspolster in die Kammern eindringen, so daß die Trennzone zwischen diesen
beiden Medien stets innerhalb der Kammern zu liegen kommt. Die kleinen Öffnungen
setzen aber einer Durchströmung der Flüssigkeit so großen Strömungswiderstand entgegen,
daß ein Umlaufen und eine Wirbelung der Flüssigkeit in den Kammern ausgeschlossen
ist. Vor allem wird auch erreicht, daß die sich in verschiedenen Höhenlagen befindenden
Flüsigkeitsschichten sich nicht miteinander mischen. Die oberste Flüssigkeitsschicht,
welche stets eine gewisse Menge des als Polster dienenden Gases in sich aufnimmt,
bleibt daher von der übrigen Flüssigkeit getrennt, wodurch ein allmäffilicher Abbau
des Gaspolsters durch Gasaufnahme in die Flüssigkeit vermieden oder doch sehr stark
hintangesetzt wird.
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Erfindungsgemäß bilden die Begrenzungswände der Kammern einen Einsatz,
der aus mehreren in Radialebenen verlaufenden Kreisringscheiben und aus einer oder
mehreren etwas zylindrischen Wänden besteht. Wenn der Motorläufer des Pumpenaggregats
vom Stator des Motors durch ein Spaltrohr getrennt ist, können gemäß der weiteren
Erfindung die Begrenzungswände der Kammern an der Innenseite des Spaltrohres angeordnet
sein. Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung,
in welcher rein beispielsweise eine bevorzugte Ausführungsform des Erfindungsgegenstandes
veranschaulicht ist. DieZeichnung zeigt ein Pumpenaggregat gemäß der Erfindung im
axialen Längsschnitt.
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Das dargestellte Pumpenaggregat weist eine vertikale, spindelförmige
Achse 11 auf, auf deren oberem Teil der als Kurzschlußanker ausgebildete Läufer
12 des elektrischen Antriebsmotors sitzt. In üblicher Weise ist das Läuferblechpaket
12 durch eine Preßgußnabe 13 festgehalten, in welcher die Achse 11 festgespannt
ist. Am unteren Stirnende des Läufers 12 weist die Nabe 13 einen Hohlwellenfortsatz
14 auf, welcher den untern Teil der Achse 11 mit Abstand koaxial umgibt. Das Laufrad
16 der unterhalb des Motors angeordneten Kreiselpumpe sitzt auf dem Hofilwellenfortsatz
14 und ist auf demselben mit Hilfe einiger Stellschrauben 17 festgespannt. Das Laufrad
16 ist von einem Pumpengehäuseteil 18 umgeben, das eine Einlaufspirale 19 und eine
Auslaufspirale 20 für die Förderflüssigkeit bildet. Oberhalb des Gehäuseteils 18
ist ein Gehäusering 21 angeordnet, welcher einen Teil des Pumpengehäuses und, einen
Teil des Motorgehäuses bildet.
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In den Hohlwellenfortsatz 14 ragt von unten her ein axial ausgenommener
Lagerkörper 25 hinein, der unten einen Flansch 26 aufweist, welcher mit Hilfe einer
Überwurfmutter 27 am Gehäuseteil 18 der Pumpe befestigt ist. Der Lagerkörper 25
weist eine
nur von oben her zugängliche Axialausnehmung 29 auf,
welche zur Aufnahme des untern Teiles der Achse 11 dient und zwei Gleitlager 30
und 31 zur drehbaren Lagerung und Abstützung der Achse 11 enthält.
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Das mit einer Mehrphasenwicklung 35 versehene Statörblechpaket 36
des Motors ist in einem zylindrisehen Gehäusering 37 befestigt, der lösbar mit dem
bereits erwähnten Gehäusering 21 in Verbindung steht und außen einen Klemmensatz
38 zum Anschluß der Wicklung 36 an ein Stromverteilnetz trägt. Der Klemmsatz 38
ist von einem abnehmbaren Schutzdeckel 39 überdeckt. Der zwischen dem Läuferpaket
12 und dem Statorpaket 36 vorhandene Luftspalt des Motors ist von einem verhältnismäßig
dünnwandigen Spaltrohr 40 durchsetzt, das oben durch eine Stirnwand 41 hermetisch
geschlossen und mit seinem unteren offenen Stirnende am Gehäusering 21 befestigt
ist. Zu diesem Zweck weist das Spaltrohr 40 am unteren Stirnende einen nach außen
vorspringenden Flansch 42 auf, der mit Hilfe eines Druckringes 43 und mehreren Schrauben
44 gegen den Gehäusering 21 gepreßt ist, und zwar unter Zwischenschaltung eines
nachgiebigen Dichtungsringes 45, damit ein flüssigkeitsdichter Abschlüß' gewährleistet
ist. Am Druckring 43 ist eine die Büchse 40 außen satt umgebende Manschette 46 vorhanden,
um eine gute Zentrierung des Spaltrohres bezüglich des .Gehäuses 18, 21, 37 herbeizuführen.
Zwischen dem Läuferpaket 12 und den zylindrischen Innenflächen des Spaltrohres 40
ist ein genügender, wenn auch verhältnismäßig geringer Abstand vorhanden, damit
der Motorläufer sich ungehindert drehen kann.
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Der zwischen dem Motorläufer 12 und dem Laufrad 16 liegende Teil des-
Hohlwellenfortsatzes 14 -ist von einem Ringraum 94 umgeben, der durch mehrere in
Radialebenen verlaufenden Ringscheiben97 und zwei etwa zylindrische Wandungen 95
und 98 in mehrere Kammern 99 unterteilt ist: Außerdem können auch noch in Axialebenen
verlaufende Begrenzungswände vorgesehen sein. Sämtliche Kammern 99 sind miteinander
durch kleine Öffnungen 100 -verbunden, die in den Begrenzungswänden 95, 97 und 98
der Kammern 99 angeordnet sind. Die Ringscheiben 97 und die Wandungen 95 und 98
sind zu einem Einsatz vereinigt, der an der Innenseite des Spaltrohres 40 stillstehend
angeordnet ist. Ein am genannten Einsatz vorhandener Flansch 96 ist zu diesem Zwecke
zwischen den Flansch 42 des Spaltrohres 40 und den Dichtungsring 45 eingeklemmt.
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Das Motorgehäuse weist einen auf dem Ring 37 sitzenden Gehäuseoberteil
50 auf, der eine mittels eines abnehmbaren Deckels 51 verschlossene Kammer 52 bildet.
Der Boden 53 dieser Kammer liegt gegen die geschlossene Stirnwand 41 der Büchse
40 an, an welcher ein Bronzekopf 54 befestigt ist. Dieser dient als Spurlager in
Zusammenarbeit mit dem oberen Ende der Welle 11. Im Betrieb des Aggregates liegt
die Welle 11 zwar nicht gegen den Kopf 54 an, welcher nur verhindern soll, daß der
Läufer bzw. dessen Nabe 13 überhaupt mit der Stirnwand 41 der Büchse 40 in Berührung
kommen kann.
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Wenn das beschriebene Pumpenaggregat betriebsmäßig angeschlossen ist,
kann die Förderflüssigkeit in den Ringraum 94 und somit in die Kammern 99 eindringen.
Da das Spaltrohr 40 oben aber hermetisch geschlossen ist, entsteht in demselben
ein Luftpolster, ,velches dem Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels 80 entgegenwirkt.
Die Dimensionierung ist nun so getroffen, daß auch beim höchsten auftretenden Betriebsdruck
der Pumpe der Flüssigkeitsspiegel in den Kammern 99 unterhalb des Läuferpaketes
12 verbleibt. Durch die kleinen Öffnungen 100 kann die Flüssigkeit zwar entsprechend
dem statischen Druck in die Kamtnern 99 eindringen, aber nicht wesentlich durch
dieselben zirkulieren, da die kleinen Öffnungen der Flüssi:gkei t einen zu großen
S trömungswiderstand entgeg ensetzen. Die innere Wand 95 trennt die in den Kammern
99 vorhandene Flüssigkeit von dem sich drehenden Hohlwellenfortsatz 14, so daß ein
Rotieren der Flüssigkeit in den Kammern praktisch ausgesohlossen ist. Wenn noch
in Axialebenen verlaufende Zwischenwände vorhanden sind, so tragen diese zum gleichen
Ziel ebenfalls bei. Die Kreisringscheiben 97 erschweren ganz wesentlich ein Mischen
der in verschiedenen Höhenlagen befindlichen Flüssigkeitsschichten, wodurch ein
allmählicher Abbau des Gaspolsters praktisch vermieden oder doch weitgehend verzögert
wird. Je nach der Art der zu fördernden Flüssigkeit nimmt nämlich die oberste Schicht
derselben mit der Zeit einen mehr oder weniger großen Teil der darüberliegenden
Luft in sich auf, besonders wenn es sich um oxydierende Flüssigkeiten handelt, und
der Berührungsdruck zwischen Flüssigkeit und Gaspolster groß ist. Würde einem Austausch
der Flüssigkeitsschichten nichts entgegengesetzt, so käme immer wieder frische Flüssigkeit
mit dem Luftpolster in Berührung, so daß eine immer größer werdende Menge der Luft
in die Flüssigkeit aufgenommen und mit dieser weggefördert würde. Abgesehen davon,
daß bei einem allmählichen Abbau des Luftpolsters der Flüssigkeitsspiegel in dem
Ringraum 94 ständig steigen und schließlich den Motorläufer 12 erreichen würde,
ergäbe sich als weiterer Nachteil eine Veränderung der Förderflüssigkeit beim Durchlaufen
des Pumpenaggregates, was z. B. in der chemischen Industrie meistens nicht zulässig
ist. Diese Nachteile sind durch die erfindungsgemäße Unterteilung des Ringraumes
94 in mehrere Kammern 99 wirksam beseitigt.
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Die Förderflüssigkeit kann beim beschriebenen Pumpenaggregat auch
in den Ringraum 15 zwischen dem Hohlwellenfortsatz 14 und dem Lagerkörper 25 eindringen.
Auch in diesem Raum bildet sich oberhalb der Flüssigkeit ein Luftpolster, welches
dem Ansteigen des Flüssigkeitsspiegels entgegenwirkt. Beim höchsten auftretenden
Betriebsdruck verbleibt der Flüssigkeitsspiegel, der in Fig. 1 mit 81 bezeichnet
ist, noch unterhalb des oberen Randes des Lagerkörpers 25, so daß die Flüssigkeit
keinen Zutritt zu den Lagern 30 und 31 der Achse 11 hat. Diese Lager können daher
ein Schmiermittel enthalten, das zweckmäßigerweise in Poren des Lagermaterials eingebracht
werden kann, wie es für Lager mit Dauerschmierung bekannt ist.