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Kreiselpumpenaggregat Die Erfindung bezieht sich auf ein Kreiselpumpenaggregat,
bestehend aus einer zu einem Block zusammengefaßten Kreiselpumpe und einem Elektromotor,
mit einem ein oder mehrere Laufräder aufweisenden, innerhalb des Pumpengehäuses
gelagerten Rotor, dessen Lager von der Förderflüssigkeit geschmiert werden, und
einer das Pumpengehäuse nach außen abdichtenden Wellenabdichtung, wobei die Aggregatwelle
durch den hohlzylinderförmig ausgebildeten Rotor des Elektromotors hindurchgeführt
und mit diesem lösbar verbunden ist.
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Bekannt sind Kreiselpumpenaggregate mit einer zu einem Block zusammengefaßten
Kreiselpumpe, einem Elektromotor und einem ein oder mehrere Laufräder aufweisenden,
innerhalb des Pumpengehäuses gelagerten Rotor. Bei einer bekannten Ausführungsform
ist die senkrecht stehende Aggregatwelle durch den hohlzylinderförmig ausgebildeten
Rotor des Elektromotors und durch eine das Pumpengehäuse nach außen abdichtende
Wellenabdichtung hindurchgeführt. Bei diesem bekannten Pumpenaggregat wird die Welle
nicht nur auf Torsion, sondern darüber hinaus auch auf Biegung beansprucht. Die
Biegebeanspruchung rührt von den auf das Laufrad einwirkenden radial gerichteten
Kräften her, welche die Welle in dem diese zentrierenden Lager im Pumpengehäuse
auf Biegung beanspruchen. Bei diesen an sich bekannten Pumpenaggregaten werden die
eindeutig sicherzustellenden Laufradspalte über die mit dem Motor starr verbundene
Welle eingehalten. Das bedeutet, daß die Motorwelle und damit der Motor selbst genau
fluchtend und starr mit der Pumpe zu verbinden sind. Durch die erforderliche starre
Verbindung übertragen sich die Motorgeräusche auf die Pumpe. Es sind somit am Motor
selbst zusätzliche, verteuernde konstruktive Maßnahmen zu treffen, um die Entstehung
der Geräusche im Motor soweit wie möglich zu vermeiden.
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Geräusche im Motor können in bekannter Weise entweder durch überdimensionierung
des aktiven Materials oder aber durch Verwendung von Gleitlagern weitgehend vermieden
werden. Die überdimensionierung des aktiven Materials des Motors bedingt zwangläufig
eine Verteuerung; andererseits bringt bei pumpenseitig bedingter vertikaler Anordnung
des Motors ein Gleitlager konstruktive und hinsichtlich der Wartung dieser Lager
schwierig zu lösende Probleme mit sich.
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Bekannt ist ferner ein Kreiselpumpenaggregat der vorgenannten Art,
bei welchem der Elektromotor elastisch gelagert und eine Gleitringdichtung vorgesehen
ist, dessen drehbarer Teil über eine Nabe mit der Welle des Elektromotors lösbar
verbindbar ist. Das Laufrad ist mit der Motorwelle starr verbunden. Sollen mit der
elastischen Motoraufhängung Motorschwingungen gegenüber dem Pumpengehäuse so isoliert
werden, daß diese Schwingungen vom Motor nicht auf das Pumpengehäuse übertragen
werden, so sind Schwingungen des Laufrades relativ zur mit dem Pumpengehäuse starr
verbundenen Gleitringdichtung selbstverständlich. Damit ist auch ein Undichtwerden
dieser Dichtung nicht zu vermeiden.
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Auch ist es bei einer Turbopumpe nicht mehr neu, die als Hohlwelle
ausgebildete Weile der ersten Stufe der Turbine über eine Steckkupplung mit Nut
und Feder mit einem Aggregat zu verbinden.
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Schließlich ist ein Pumpenaggregat mit einer Gleitringdichtung bereits
bekannt, welche das Gehäuse nach außen abdichtet. Gleitringdichtungen sind bekanntlich
einem Verschleiß unterworfen und müssen daher von Zeit zu Zeit ausgewechselt werden.
Das Auswechseln dieser Elemente kann bei den Pumpen herkömmlicher Art, insbesondere
Blockpumpen, lediglich durch Abflanschen des Elektromotors vorgenommen werden. Dieser
Ausbau zieht notwendig ein Abklemmen des elektrischen Anschlusses nach sich.
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Die mit dem Ausbau der Gleitringdichtung zwangläufig verbundenen Arbeiten
sind nicht nur zeitaufwendig und umständlich, sondern machen darüber hinaus auch
den Einsatz von Fachleuten, insbesondere Elektrikern, erforderlich.
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Hier setzt der Erfindungsgedanke ein. Der Erfindung liegt die Aufgabe
zugrunde, bei einem Kreiselpumpenaggregat der eingangs beschriebenen Art, eine Vorkehrung
zu treffen, welche den Ausbau einer Gleitringdichtung ohne Lösen der Verbindung
zwischen der Pumpe und dem Elektromotor sowie des elektrischen Anschlusses von dem
Elektromotor zuläßt. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch
gelöst,
daß bei Verwendung einer an sich bekannten Gleitringdichtung als Wellenabdichtung
in bekannter Weise der Rotor der Pumpe mit einer ausschließlich auf Torsion beanspruchten
Aggregatwelle über eine lediglich in Richtung des Elektromotors lösbare Steckkupplung
angetrieben wird.
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In weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgedankens ist in an sich bekannter
Weise die Steckverbindung als Nut- und Federverbindung ausgebildet.
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Durch die erfindungsgemäße Maßnahme gestalten sich der Einbau und
Ausbau der Gleitringdichtung außerordentlich einfach und zeitsparend. Zum Ausbau
der Gleitringdichtung genügt es, die Verbindung zwischen dem hohlzylinderförmigen
Rotor des Elektromotors und der diesen durchsetzenden dünnen Welle zu lösen. Durch
axiale Bewegung dieser Welle in der einen Richtung wird die Steckkupplung gelöst
so daß bei Fortsetzung dieser Bewegung die Welle sowohl aus der Pumpe als auch aus
dem Elektromotor als solchem vollständig herausgefahren werden kann. Durch Lösen
des Deckels des Pumpengehäuses wird dann die Gleitringdichtung zugänglich.
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Die Erfindung ermöglicht darüber hinaus eine geräuschmäßige Isolierung
des Motors gegenüber der Pumpe. Bekanntlich verursacht ein Elektromotor mechanisch
bedingte, z. B. Lagergeräusche und außerdem sogenannte Magnetisierungsgeräusche,
die sich bei einer starren Verbindung des Motors mit der Pumpe auf diese übertragen
und über die an der Pumpe angeschlossene Rohrleitung fortpflanzen und die sich um
ein Vielfaches verstärken können, wenn die Eigenschwingungsfrequenz der Rohrleitung
mit der Erregerfrequenz in etwa übereinstimmt. Die dünne das Drehmoment des Motors
auf die Pumpe übertragende Welle ist derart elastisch, daß sie insbesondere auf
Grund ihrer großen freien Länge zwischen ihren eingespannten Enden die Möglichkeit
gibt, die starre Geräusche übertragende Verbindung zwischen Motor und Pumpe zu vermeiden
und durch eine Geräusche absorbierende Verbindung zu ersetzen. Das geschieht z.
B. durch Einfügen von Zwischenlagen aus Kork, Asbest usw. zwischen Pumpe und Motor.
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Die Beanspruchung der Welle lediglich auf Torsion schließt selbstverständlich
nicht aus, daß die Welle in axialer Richtung geringfügig beansprucht wird.
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Für Heißwasser fördernde Pumpen enthält die erfindungsgemäße Lösung
einen weiteren bedeutenden Vorteil insofern, als einmal die z. B. aus Asbest bestehende
Zwischenlage zwischen Pumpe und Motor eine Wärmeübertragung durch Leitung und Strahlung
von dein Pumpengehäuse auf den Motor weitgehend verhindert und zum anderen, als
auch die dünne Antriebswelle mit ihrem zu ihrer Oberfläche vergleichsweise kleinen
Querschnitt kaum Wärme auf den Motor übertragen kann, so daß auch bei höheren Leistungen
wartungslose Kugellager an Stelle von Gleitlagern angewendet werden können, was
von Vorteil ist.
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Das erfindungsgemäße Pumpenaggregat ist auch der bekannten Spaltrohr-Motorpumpe
weit überlegen. Ein wesentlicher Nachteil der Spaltrohr-Motorpumpe liegt darin,
daß der Motor mit der Pumpe starr verbunden ist. Um die Entstehung der Geräusche
im Motor auf ein erträgliches Maß herabzusetzen, ist es erforderlich, ihn in seinem
aktiven Material gegenüber normalen Motoren überzudimensionieren, damit magnetisch
bedingte Schwingungen soweit wie mög-C lieh unterdrückt werden; andernfalls würden
sich diese magnetischen Schwingungen auf die an die Pumpe angeschlossene Rohrleitung
übertragen und bei Verwendung dieser Pumpe als Heizungsumwälzpumpe von den Heizkörpern
als lästige Geräusche abgestrahlt werden.
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Bei den Spaltrohr-Motorpumpen wird bekanntlich der nasse Rotorraum
gegenüber dem trockenen Stator durch ein sogenanntes Spaltrohr zwischen Rotoroberfläche
und Statorbohrung abgedichtet. Daraus ergibt sich der Zwang, den den Wirkungsgrad
des Motors in höherem Maße beeinflussenden Luftspalt zwischen Rotoraußendurchmesser
und Bohrung des Stators um das Maß der Spaltrohrwandstärke zu vergrößern. Durch
die dadurch bedingte Wirkungsgradverschlechterung ist bei gegebener Pumpenleistung
eine zusätzliche Vergrößerung des Motors und damit eine zusätzliche Verteuerung
erforderlich; außerdem ist der Stromverbrauch dieses Motors wegen seines schlechteren
Wirkungsgrades höher als der eines normalen Motors.
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Bei relativ kleinen Pumpenleistungen der handelsüblichen Heizungsurnwälzpumpen
in der Spaltrührmotor-Bauart besteht die Gefahr, daß durch Verunreinigungen, insbesondere
durch Härtebildner, der mit dem Heizungswasser benetzten Rotoroberffäche ein Zuwachsen
des zwischen der Rotoroberfläche und der Innenwandung des Spaltrohres liegenden
Spaltes den Rotor blockiert. Selbst wenn es nicht zu einer Blockierung, sondern
nur zu einem Streifen des Rotors kommt, muß eine solche Pumpe aus Gründen der Geräuschbildung
ausgewechselt werden.
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Die leichte Berührung (Streifen) das Rötors im Spaltrohr kann aber
auch durch Rostbildung der Rotoroberfläche zustande kommen, wenn der Rotorraum nicht
vollständig entlüftet ist. Die funktionell bedingte Entlüftung des Rotorraumes erfordert
entweder eine aufmerksame Wartung der Pumpe, die in diesem Sinne aus einer manuellen
Entlüftung der Pumpe besteht, oder aber die Pumpe wird als atttomatisch entlüftende
Pumpe konzipiert, so daß sich der Rotorraum in den Pumpenraum hinein entlüftet.
Das bedingt jedoch zwangläufig einen Flüssigkeitsaustausch zwischen den Flüssigkeiten
im Pumpen-und Rotorraum, wodurch selbstverständlich Verunreinigungen aus der Rohrleitung
in den Rotorraum eindringen und die Blockierungsgefahr des Rotors heraufbeschwören.
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Die Korrosionsanfälligkeit des Rotors bedingt die Herstellung desselben
aus korrosionsbeständigem, jedoch elektrisch gut leitendem Material. In diesem Fall
muß aber von der sehr preisgünstigen Ausführung eines Käfigs aus Druckaluminium
abgegangen und ein Käfig gewählt werden, dessen Stäbe aus Kupfer mit Kurzschlußringen
aus gleichem Material durch ein Lötverfahren zusammengesetzt werden müssen.
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Bei der erfindungsgemäßen Ausführung ist eine elastische und Geräusche
absorbierende Befestigung des Motors an der Pumpe durch die Verwendung der lediglich
auf Torsion beanspruchten und dadurch elastischen Welle möglich. Damit bietet sich
die Verwendung eines besonders preiswert herzustellenden Spaltpolmotors an. Der
Nachteil dieses Motors besteht zwar darin, daß seine magnetischen Geräusche außerordentlich
stark sind. Dieser Nachteil wirkt sich aber durch die Geräusche absorbierende Befbstigung
nicht aus.
Durch die Verwendung der lediglich auf Torsion beanspruchten
Welle gelangen Gleitringdichtungen außerordentlich kleiner Fläche zum Einbau. Durch
die relativ kleinen Umfangsgeschwindigkeiten tritt bei geeigneter Wahl des Materials
ein ins Gewicht fallender Verschleiß nicht auf. Im übrigen können wegen des außerordentlich
geringen Materialeinsatzes auch wesentlich teurere Werkstoffe verwendet werden.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung noch etwas
näher erläutert. Diese zeigt eine Ansicht - teilweise im Schnitt
- des Pumpenaggregates gemäß der Erfindung.
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Mit 1 ist das Pumpengehäuse bezeichnet, das in an sich bekannter
Weise das Laufrad 2 aufnimmt, welches in von der Förderflüssigkeit geschmierten
Lagern 3, 4 gelagert ist. Diese beiden Lager 3, 4 nehmen das Gewicht
des Laufrades 2 und die auf dieses radial wirkenden hydraulischen Kräfte auf.
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An die hohle Nabe des Laufrades 2 schließen sich in beiden Richtungen
hohlzylinderförmige Ansätze 2 a, 2 b an. Der Ansatz 2 b steht
mit dem Gegenlaufring 5 a einer Gleitringdichtung
5 in kraftschlüssiger Verbindung, gegen welchen die unter der Einwirkung
einer Druckfeder 6 stehende Dichtfläche 7 der Gleitringdichtung
5 gepreßt wird. Die auf die beiden Teile 5a, 7 einander entgegenwirkenden
Kräfte sorgen in bekannter Weise für eine einwandfreie Ab-
dichtung. Die Gleitringdichtung
5 wird von einem Deckel 8 aufgenommen, der mit dem übrigen Teil des
Pumpengehäuses beispielsweise über Schrauben lösbar verbunden ist. Mit der Pumpe
steht ein Elektromotor 9 in lösbarer Verbindung, dessen Rotor 10
hohlzylinderförmig
ausgebildet ist.
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Mit 11 ist eine ausschließlich auf Torsion beanspruchte dünne
Welle bezeichnet, die auf der einen Seite über eine nur in der einen Richtung lösbare
Steckkupplung mit dem Laufrad 2 verbunden ist. Bei der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsform ist die Steckkupplung als Nut- und Federverbindung ausgebildet.
Dazu trägt das eine Ende der dünnen Welle 11 eine federförmige Abflachung
11 a, welche in eine Nut 12 a eines Stopfens 12 formschlüssig eingreift.
Dieser Stopfen 12 ist in geeigneter Weise mit dem Ansatz 2 a des Laufrades drehfest
verbunden. Der Erfindungsgedanke ist auf diese besondere Ausführungsform der Nut-
und Federverbindung jedoch keineswegs beschränkt. Wesentlich ist nur, daß die Steckkupplung
durch Bewegung der dünnen Welle 11
in der einen axialen Richtung gelöst werden
kann.
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Das andere Ende der dünnen Welle 11 ist mit dem rohrförmigen
Rotor 10 lösbar verbunden.
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Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform ist das eine
Ende der dünnen Welle 11 mit einer Platte 13 verschweißt, die ihrerseits
z. B. mittels Schrauben 14 mit dem Rohr 10 in lösbarer Verbindung steht.
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Der Ausbau der Gleitringdichtung 5 geschieht in folgender Weise:
Nach Lösen der Schrauben 14 und Bewegung der dünnen Welle 11 in der Zeichnung
nach rechts kann letztere sowohl aus der Pumpe als auch aus dem Elektromotor
9 ausgebaut werden. Anschließend daran wird der Deckel 8 durch Lösen
der Schrauben von dem Gehäuse 1 gelöst, und der Deckel 8 kann zusammen
mit der Gleitringdichtung 5 in Richtung quer zur Welle herausgenommen werden.
Außerdem ist auch der Gegenlaufring 5 a zugänglich und kann
gegebenenfalls leicht ausgewechselt werden.
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Der Einbau einer neuen Gleitringdichtung 5 erfolgt sinngemäß,
jedoch in umgekehrter Reihenfolge.