DE1653711A1 - Kreiselpumpe - Google Patents

Description

DR.MÜLLER-BORE difl.-ing. GRALFS .

DIPL,-PHYS. DR. MANITZ PIPL.-CHEM. DR. DEUFEL 1653711

PATENTANWÄLTE

17. November I96? Schö/Bol/Hu - P 237

FILTON LIMIl¹ED \ Glapham Street, Leamington Spa, Warwickshire, England

Kreiselpumpe

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kreiselpumpe, bei der ein Laufrad in einer Arbeitskammer rotiert und insbesondere - jedoch nicht ausschließlich - auf solche pumpen, die zum Pumpen von Säuren oder anderen korrodierenden Strömungsmitteln bestimmt sind.

Für das Pumpen solcher Strömungsmittel ist es erwünscht, daß wenigstens die mit dem zu pumpenden Strömungsmittel in Berührung kommenden Teile der Pumpe aus einem korrosionsbeständigen Material bestehen.

Die britische Patentschrift 7I9.3II beschreibt bereits die Herstellung einer Kreiselpumpe, bei der das„Gehäuse

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aus thermopiatischem Material und der Läufer (Laufrad) und seine Welle aus Metall besteht, das mit einem Belag aus Gummi oder Kunststoffmaterial versehen ist.

Außerdem beschreibt bereits die britische Patentschrift die Herstellung des Gehäuses aus einem starren Material, wie z,B. GußeisenjUnd geeignete Einlageteile aus Kunststoff oder anderem korrosionsbeständigen Material,, die an die starren Teile des Gehäuses geklebt werden, und das Laufrad aus korrosionsbeständigem Material zum Anschluß an die Antriebswelle mit einem Einsatz aus sol« ehern Material zu verbinden.

Gemäß der Erfindung ist die Arbeitskammer durch ein star, res Gehäuse aus innen verstärktem Kunststoffmaterial gebildet, und das Laufrad ist ein starres Teil aus innen verstärktem Kunststoffmaterial, das geformt oder gegossen und somit als ein Teil mit einer; tarren Metallkörper, z.B. aus Stahl, verbunden ist, welcher vom Strömungsmittel in der Pumpe abgedichtet und durch den das Laufrad an seine Antriebswelle gekuppelt oder angeschlossen ist.

Das Gehäuse erhält somit seine Steifigkeit und mechanische Festigkeit von der Beschaffenheit des verstärkten

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Kunst stoff materials und ist stark und dauerhaft selbst-* tragend« Das laufrad ist wegen der Beschaffenheit des verstärkten Kunststoffmaterials ebenso stark und dauerhaft selbsterhaltend,-und da das.Kupplungs- oder An« schlußteil vom Strömungsmittel in der Pumpe abgedichtet ist, kann es aus schmiedbarem Metall hergestellt-sein«, Es kann aus Stahl, aus Stahllegierung und insbesondere rostfreiem StaKL gefertigt .sein, der gewählt wird, um W

eine, sichere Befestigung, wie Z»B* eine dauerhafte Schraubbefestigung, mit der Antriebswelle des Laufrades zu schaffen« Dieses Teil kann ein wellenartiger Körper und das Kunststoff material an einen Teil davon gegossen oder geformt sein, um einen mit einem Gewinde versehenen Teil des Körpers und vorzugsweise einen vorstehenden Teil freiliegend zu belassen, der an die Laufradantriebswelle geschraubt wird»

Die Erfindung ist insbesondere - jedoch nicht ausschließlich - bei einer Kreiselpumpe anwendbar, wie sie in der Patentschrift 789,671 oder 896.481 beschrieben ist (nachstehend und in den Ansprüchen als Kreiselpumpe der be« schriebenen Art bezeichnet),bei der die Laufradweile durch eine sich drehende Gleitkontaktdichtung abgedichtet int, die ein Teil aufweist, das durch eine axial ver- !3i;niehb,ar-e /and getragen ist. Diese bildet eine Viand einer

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ringförmigen Kammer, welche abgesehen von einer Öffnung oder von Öffnungen, die mit der Laufradkammer in Verbindung stehen abgedichtet ist, so daß, wenn das Laufrad mit ausreichender Geschwindigkeit oder Drehzahl gedreht wird, die Flüssigkeit an der Laufradseite ₌der Wand von der Welle weggeschleudert und ein die Öffnung bedeckender Flüssigkeitsring gebildet wird, während die ringförmige Kammer gefüllt bleibt und sich an den entgegengesetzten Seiten der axial verschiebbaren -fand, eine Druckdifferenz bildet, welche die Hand axial verschiebt und den Druckkontakt zwischen den Körpern der Kontaktdichtung verringert oder aufhebte

Gemäß der Erfindung kann bei einer solchen Pumpe die verschiebbare Wand aus Kunststoffmaterial und vorzugsweise aus einem innen verstärkten Kunststoffmaterial bestehen, welches an einen mit einem Gewinde versehenen Ringteil gegossen oder geformt ist, der aus Metall besteht und an eine Metall-Ringplatte geschraubt ist, die zur Aufrechter hältung des Kontaktes an der Kontaktdichtung federbelastet ist β

Das Gehäuse kann einen an einen Metallring gegossenen oder geformten Ringteil enthalten, an den ein weiterer

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Ring geschraubt ist, der eine Membrane klemmt, die eine Dichtung zwischen der verschiebbaren Wand und dem Ring« teil bildet. Somit können kräftige und dauerhafte· Anschlüsse oder Verbindungen zwischen der verschiebbaren !•Fand und dem Ringteil des Gehäuses einerseits und Teilen außerhalb des strömungsmittel-enthaltenden Bereichs der Pumpe andererseits sichergestellt werden»

Das verstärkte Kunst stoff material kann vorteilhafter«. weise aus kunstharzgebundenem Faserglasmaterial bestehen, und das Kunstharz ist vorzugsweise ein warmhärtbares Polyester- oder anderes warmhärtbares Kunstharz,, Der Metallteil des Laufrades besteht vorzugsweise aus rost« freiem Stahl, ebenso der mit der verschiebbaren Wand verbundene Metallteil und die mit dem Ringteil des Gehäuses verbundenen Metallteile«

Die dem gepumpten Strömungsmittel teilweise ausgesetzte Membrane kann aus Polytetrafluorethylen bestehen, welches die notwendige Flexibilität schafft und hoch korrosionsbeständig ist.

Die mit dem Laufrad verbundenen Metallteile_s die verschiebbare Wand und der Hingteil des Gehäuses können eine gerändelte oder ändere geeignete verkeilende Oberfläche

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aufweisen, um eine sichere Festlegung der Teile am gegossenen oder geformten Material zu unterstützen.

Eine Ausführungsform einer Pumpe gemäß der Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt:

Fig. 1 eine Schnitt-Ansicht,

Fig„ 2 eine End-S,chnit tans icht in verkleinertem Maßstab nach der Linie A-A von Fig. 1 und

Fig. 3 einen vergrößerten Schnitt eines begrenzten Teils von Fig. 1. ■ " '

Hach der Zeichnung bezeichnet 1 einen zylindrischen Teil des Pumpengehäuses. Dieser Teil bildet die Umfang svrand der Arbeitskammer 2 der Pumpe, Der Teil ist zwischen einer den axialen Einlaß k zur Arbeitskammer schaffenden Endplatte 3 und einer Gehäuseverlängerung 5 befestigt. An deren äußerem Ende kann ein elektrischer Antriebsmotor (oder irgend ein anderer geeigneter Antriebskörper) zum Antrieb des Laufrades 8a befestigt sein, dessen Welle 8 einen daran befestigten Teil 9 (z.B. aus keramimischem Material) einer sich drehenden Gleitkontakt-

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Dichtung trägt« Der zusammenwirkende Teil 10 der Dichtung ist durch einen nicht drehbaren Ring 11 getragen, der in eine Ringplatte 12 eingeschraubt ist und einen einstückigen Teil einer axial verschiebbaren Wand 13 bildet; diese Herstellung wird später beschrieben. Der Teil 10 kann aus glaspulver« oder glasfiberverstärktem Polytetrafluorethylen (P»T,F*E.) bestehen*

Das Gehäuse weist einen Ringteil 14 in der Form einer mit einem Mittelloch versehenen Scheibe auf, welche einen radialen Flansch 14a aufweist, der in seiner Stellung als befestigter Teil des Gehäuses zwischen dem Gehäuseteil 1 und der Verlängerung 5 durch Schrauben 15 und Muttern 15a geklemmt ist, die auch die Endplatte 3 des Gehäuses befestigen»

Der Ringteil 14 vreist einen radialen inneren Teil 16 auf, der mit dem axial erweiterten Teil 1? und der verschiebbaren i'fand 13 eine ringförmige Kammer S bildet, die an ihrem äußeren Umfang mit der Arbeitskammer in Verbindung steht.

Ein Zapfenteil 34 eines metallischen wellenartigen Teils 35, der bei 36 mit einem Gewinde versehen ist» bildet einen einstückigen Teil des Laufrades, wie später beschrieben wird.

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Das Laufrad weist an einer Seite eines Scheibenteils 19 Arbeitsschaufeln 18 auf, die sich nicht bis an den Umfang des Scheibenteils erstrecken. An der anderen Seite des Scheibenteils sind Abdichtschaufeln 20 vorgesehen, die sich nach außen radial über den äußeren Umfang der-Arbeitsschaufein und in der dargestellten Form bis an den äußeren Umfang des Scheibenteils erstrecken* Die axialen äußeren Kanten (nämlich die vom·Scheibenteil entfernten) der Abdichtschaufein drehen sich nahe an der benachbarten Oberfläche der verschiebbaren Wand 13 und an der benachbarten radialen Oberfläche des erweiterten Teils ±7 des Gehäuse^Ringteils 4

Die ringförmige Kammer ist durch eine Membrane 21 abgedichtet, die zwischen einer Sohulterflache des inneren Teils 16 des Gehäuseteils 14- und einem Unterlagring oder einer Scheibe 22 geklemmt ist. Die Unterlagscheibe 22 ist durch einen Klemmring 23, der mit einem Hing 24 verschraubt ist, gegen die Membrane gepreßt. Der Ring 24 ist aus einem Stück mit dem Gehäuseteil 14 hergestellt wie später beschrieben wird. Der radiale innere Band der Membrane ist zwischen der verschiebbaren Wand und der Ringplatte 12 festgeklemmt, Eine Anzahl von Federn 25 sind an einem Ende in Fassungen 26 in der Ringplatte 12 untergebracht und gehen durch Öffnungen 27 im Klemmring

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hindurch und liegen am anderen Ende am Unterlegring oder an der Scheibe 22 an. Der Unterlegring 22 ist mit kon* zentrischen, ringförmigen Rillen 28 in der an der Membrane anliegenden Fläche versehen, so daß die Berührungsfläche zwischen dem Unterlegring und. der Membrane verringert ist und der auf den Ring aufgebrachte Klemmdruck verringert werden kann* *

Die Ringplatte 12 ist gegen Drehung bezüglich des Klemmrings 23 (und des Gehäuses) durch lorsionsstifte 29 gehalten, die in den Klemmring geschraubt sind und so in Bohrungen.30 in der Ringplatte passen, daß diese darauf axial gleiten kann. Das Ausströmen aus der.Arbeitskammer erfolgt durch einen tangentialen Diffusor 31. Ein O-Ring 32 ist zwischen dem Dichtring 9 und der Welle und ein weiterer O-Ring 33 ist an jedem Ende des Gehäuseteils Ik vorgesehen. Die Wirkung oder Arbeitsweise der Pumpe ist wie folgt:

Der Arbeitsraum 2 weist eine ringförmige Kammer S auf, die anfänglich mit Flüssigkeit gefüllt sein wird, die durch den axialen Einlaß eingetreten und durch die Kontakt« dichtung^, 10 und die Membran 21 abgedichtet ist.· Das Laufrad 7 wird mit hoher Geschwindigkeit oder Drehzahl

die ■-"■-"■■■■·■ ...-"-■"■'■.. -■■;-". -.-.■■ ^; gedreht und stetig in den Einlaß eintretende Flüssig*«

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keit fließt durch die.Arbeitskammer und wird durch den tangentialen Diffusor % abgeführt, der die kinetische · - Energie in Druckenergie umwandelt. Die Abdichtschaufeln 20 schleudern die Flüssigkeit an ihrer Seite der Laufradscheibe, so daß der ringförmige Raum S gefüllt bleiben wird, während an der anderen Seite der verschiebbaren Wand und zwischen dieser und der Laufradscheibe die Flüssigkeit zu einem Außenring geformt werden wird, so daß, während die Pumpe läuft, die Arbeitskammer von der Welle duroh eine Flüssigkeitsdichtung abgedichtet ist, und die Kontaktdichtung, die wahrend der Standzeit oder bei langsamer Drehzahl des Laufrades zwischen den Teilen 9 und 10 wirksam ist, aufgehoben wird, oder durch unterschiedlichen Flüssigkeitsdruck an entgegengesetzten Seiten der verschiebbaren Wand der Druck abgeschwächt wird, was zur Folge hat, daß die Wand und die verbundenen Teile ™ einschließlich des Kontakt-Dichtrings 10 sich etwas axial auf den Laufrad»Einlaß zubewegen. .

Die Kontaktdichtung ist anfänglich durch die Wirkung der Federn 23 gewährleistet,und die Ringplatte mit dem Dicht-. ring 10 ist durch den Torsionsstift oder die Stifte 29 • gegen Drehung gehalten*

Eine Bumpe mit den vorher beschriebenen hauptsächlichen

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Merkmalen wurde in der Patentschrift 896.481 beschrieben.

Es wurde festgestellt, daß, wenn eine derartige Pumpe zum Pumpen von korrodierenden Strömungsmitteln verwendet wird, an den empfindlichen Teilen der Pumpe eine Be scha*·: digung schnell eintreten kann und ihre Wirksamkeit oder Leistungsfähigkeit unerwünscht beeinflußt wird,,

Zu diesem Zweck sind gemäß der Erfindung wenigstens die die Laufradkammer und die ringförmige Kammer bildenden Teile ausgebildet, um korrosionsbeständige Oberflächen zu schaffen und bestehen vorzugsweise aus kunstharzge* bundenem Faserglasmaterial«

Der zylindrische Teil 1 und die Endplatte 3 können durch einfaches Gießen oder Formen eines solchen Materials wirtschaftlich hergestellt werden. Das Laufrad selbst, die verschiebbare Wand 13 und der Gehäuse«Ringteil 14 müssen zur-Kupplung an die Metallteile der Pumpe, z_eB. durch Verschrauben, eingerichtet sein« Sie sind demnach aus dem kunstharzgebundenen Faserglasmaterial um Metall«, kupplungs- oder Anschlußteile gegossen oder geformt, die vorzugsweise aus rostfreiem Stahl bestehen, De?? Metallanschluß oder die Kupplung wird in jedem Fall als ein Einsatz in der Form verwend&t, um den das Kunststoffmaterial in seine Form gegossen wird.

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Das Laufrad ist aus kunstharzgebundenen Faserglasmaterial um den Zapfenteil 3^ einer rostfreien Stahlwelle gegossen oder geformt, die bei 36 mit einem Gewinde versehen ist zur Befestigung an eine rostfreie Stahlmuffe 375 die den Zapfenteil der Motorwelle aufnimmt.

Der Ringteil I^ des Gehäuses besteht hauptsächlich ,aus W> Kunststoffmaterial, das um den innen mit einem Gewindeversehenen Metallring ?A gegossen oder geformt und mit ihm fest verbunden ist, so daß das Gewinde des Metallrings zum Schrauben an den Klemmring 23 freiliegt. Die verschiebbare Wand I3 besteht hauptsächlich aus Kunststoff material, welches um den Metall-Gewindering 11 gegossen oder geformt wird, der an die Ringplatte 12 geschraubt istβ Die ringförmige Kammerwand umfaßt einen Teil der Membrane 21 und diese kann aus Polytetrafluorfe äthylen (P.T.F.E.) gefertigt sein, welches hoch korrosionsbeständig ist und die zu seiner Wirkung notwendige Flexibilität besitzt.

Es ist zweckmäßig, die Verlängerung 5 auch aus gegossenem oder geformtem kunstharz«gebundenem Fiberglasraaterial herzustellen.¹

Der wellenartige Teil 35 und die Gewinderinge Zk und 11 " ^l "^i; ■· 109852/Q2Ö4 -¹-

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können aus rostfreiem Stahl gefertigt sein, ebenso die Ringplatte und alle Haupt-Metallteile, die der Umgebung, die korrodierend sein kann, ausgesetzt sind. Die' Federn 25 können kunststoffummantelt sein.

Die vorgenannten Teile, die mit dem Kunststoffmaterial verbunden werden sollen, können 25.B. mit einem Bauten- ^ muster gerändelt oder anders ausgebildet sein, um. sich mit dem gegossenen Kunststoff material zu verkeilen«' Der Gehäuse-Ringteil 14 mit dem Ring Zk, die verschiebbare Wand 13 mit dem Ring 11 und dem Dichtring 10 und die Ringplatte 12 bilden' eine Einheit, in der die Membrane festgeklemmt ist und die bequem entfernt werden kann, um z.B. Zugang zur Kontaktdichtung zu erhalten.

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   ,] Kreiselpumpe, mit einem Laufrad, welches in einer Arbeitskammer drehbar ist, und bei der die Oberfläche der Arbeitskammer und des Laufrades aus Kunststoffmaterial besteht, dadurch ge k e η η ζ e i-o-h η e t , daß die Kammer durch ein starres Gehäuse aus innen verstärktem Kunststoffmaterial gebildet ist und daß das Laufrad (8a) ein starrer Teil aus innen verstärktem Kunststoffmaterial ist, welches gegossen oder geformt und somit einstückig mit einem starren Metallteil (35) z.B, aus Stahl verbunden ist, der vom Strömungsmittel in der Pumpe abgedichtet ist und wodurch das Laufrad mit seiner*Antriebswelle (8) verbunden oder daran befestigt ist.

   2« Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ~ zeichne t , daß das Laufrad so um einen Teil •(34) des wellenartigen Teils (35) gegossen oder geformt istι daß ein mit einem Gewinde versehener Teil (36) dieses Teils freigelassen ist, der-,an die Laufrad« antriebswelle (8) geschraubt ist.

   3» Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge- * fcennze lohnet , daß die Laufradwelle durch

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   eine sich drehende Gleitkontaktdichtung (9, 10) abgedichtet ist, die ein Teil enthält, das durch eine axial verschiebbare Wand (13) getragen ist, welche die Wand einer mit der Laufradkammer in Verbindung stehenden ringförmigen Kammer (S) bildet, so daß, wenn das Laufrad mit ausreichender Drehzahl gedreht wird, die Flüssigkeit an der Laufradseite der Wand von der Welle weggeschleudert und ein die Öffnung abdeckender Plussig- ' keitsring gebildet wird, wobei die ringförmige Kammer (S) gefüllt bleibt und an den entgegengesetzten Seiten der Wand eine Druckdifferenz entsteht, welche die Wand axial verschiebt und den Druckkontakt zwischen den Teilen der Kontaktdichtung verringert oder aufhebt und daß die axial verschiebbare Wand (13) aus Kunststoff« material gegossen oder geformt und dadurch mit einem Teil eines mit einem Gewinde versehenen Metall-Ringteils (11) fest verbunden ist, der mit einer Metall- jj| Ringplatte (12) verschraubt ist, die federbelastet (25) ist, um den Kontakt an der Kontaktdichtung aufrechtzuerhalten bis die Wand durch die Druckdifferenz verschoben wird.

   Kreiselpumpe nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse einen Ringteil (1*1·) aufweist, der an einen Ring (2*0 gegossen oder geformt

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   ist, an'den ein Ring (27) geschraubt ist, welcher eine * Membrane (21) festklemmt, die eine*Abdichtung zwischen der verschiebbaren Wand (13) und dem Ringteil (1^·) des Gehäuses bildet.

   5. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

   dadurch ge kennz e i chnet , daß der Metall—

   teil oder jedes Teil mit einer gerändelten oder sonstl«. gen verkeilenden Oberfläche für das Kunststoffmaterial versehen ist, welches gegossen oder geformt und dadurch daran befestigt ist.

   6. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet , daß das Gehäuse und das Laufrad und die verschiebbare Wand (falls vorhanden) aus kunstharzgebundenem Faserglasmaterial bestehen.·

   7. Kreiselpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß das Faserglasmaterial durch ein warmhärtbares Polyester oder ein anderes warmhärtbares Harzmaterial gebunden wird.

   8. Kreiselpumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennze i chnet , daß der Me tall teil

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   oder jedes derartige Teil aus rostfreiem Stahl be« steht.

   9, ,Kreiselpumpe nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η η * zeichnet, daß die Membrane aus Polytetrafluor. äthylen "besteht, . ■ .

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