DE2335609A1

DE2335609A1 - Selbstansaugende kreiselpumpe

Info

Publication number: DE2335609A1
Application number: DE19732335609
Authority: DE
Inventors: Friedrich Meier
Original assignee: SERO PUMPEN GmbH
Current assignee: SERO PUMPEN GmbH
Priority date: 1973-07-13
Filing date: 1973-07-13
Publication date: 1975-01-30

Description

Selbstansaugende Kreiselpumpe

Die Erfindung betrifft eine selbstansaugende Kreisel-Pumpe mit einer oder mehreren Stufen, wobei jede Stufe ein sternförmiges Kreiselrad aufweist, das o^eweü^s mit seiner Nabe mit der Pumpenwelle drehfest verbunden und im Kreiselgehäuse beidseitig einen Spalt bildend eingebaut ist.

Bei derartigen Pumpen sind die bekannten Kreiselräder zur Drehmomenten-Übertragung von der Welle zum Kreiselrad auf der Pumpenwelle aufgekeilt und damit drehfest verbunden. Dabei sitzen die Kreiselräder entweder mit einer Spielpassung axial beweglich auf der Welle oder die Kreiselräder sind auf der Pumpenwelle axial fixiert.

Bei axial fixierten KreiseIrädern bereitet die axiale Kzhrung wegen der angestrebten engen axialen Spalte zwischen Kreiselrad und den Seitenwänden des Gehäuses aufgrund der erforderlichen hohen Fertigungsgenauigkeiten Schwierigkeiten bei der Montage und auch beim Auswechseln verschlissener Kreiselräder.

Die axial auf der Welle beweglichen Kreiselräder sitzen ohne jede axiale Führung auf der Welle, so daß die

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umlaufenden Kreiselräder während des Pumpenbetriebes an die Seitenwände des feststehenden Pumpengehäuses anlaufen und demzufolge einen Verschleiß der Kreiselräder und der Seitenwände bewirken. Zur Vermeidung dieses Nachteiles wurde bereits vorgeschlagen (DT-OS 2 023 83²I-) die Kreiselradbohrung mit Ringnuten zu versehen, in die jeweils ein Elastomer-Ring eingelegt ist. Hiermit soll eine elastische Fixierung des Kreiselrades gegenüber der Pumpenwelle erreicht werden.

Die selbstansaugenden Kreiselpumpen üben zufolge ihrer Betriebsweise auf die Kreiselräder einen Axialschub in Richtung auf den Saugstutzen aus, wodurch die Kreiselräder, trotz Keilverbindung und elastischer Fixierung, gegen die Saugstufe wandern. Dies hat den Nachteil, daß das Kreiselrad nicht mehr mittig im Pumpenkanal sitzt und demzufolge die zwischen Kreiselrad-Stirnflächen und den Stirnflächen der Saug- und Druckstufen gebildeten Spalte ungleichmäßig werden. Der saugseitige Spalt wird kleiner und der druckseitige Spalt wird größer. Hierdurch ändert sich die hydraulische Wirkung der Pumpe und damit verschlechtert sich der Gesamtwirkungsgrad der Pumpe. Außerdem bewirkt das Anlaufen des Kreiselrades an die Saugstufe einen Verschleiß, wobei es, insbesondere bei Edelstahlpumpen, sogar zum Festfressen

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der Pumpenteile kommen kann. Eine vollständige Zerstörung der Pumpe ist dann nicht immer auszuschließen. Der
Verschleiß ruft noch einen weiteren Nachteil hervor. Je größer der Verschleiß ist, desto weiter wandert das
Kreiselrad in Richtung auf die Saugstufe, um so größer
wird aber der Spalt zwischen Kreiselrad-Stirnfläche und Druckstufe. Demzufolge wird auch die Leistung der Pumpe immer schlechter. Abgesehen von den geschilderten Nachteilen verursachen die bekannten Pumpen zufolge des Anlaufens des Kreiselrades an die Saugstufe starke Geräusche.

Der größte Nachteil der bekannten Pumpen ist darin zu
sehen, daß die Kreiselräder auf der Pumpenwelle ständig zur Saugseite wandern, so daß sich der gewünschte Spalt im Pumpenkanal derart ändert, daß sich mit der Zeit,
auch ohne Verschleiß, auf der Saugseite ein Spalt Null
und auf der Druckseite ein doppelt so großer Spalt wie
gewünscht einstellt, der bei Verschleißerscheinungen
sogar noch größer wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kreiselpumpe zu schaffen, bei der das Wandern des oder der
Kreiselräder auf ein Mindestmaß eingeschränkt und ein
Anlaufverschleiß vermieden wird.

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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß zwischen der Seitenfläche des Schaufelgrundes des Kreiselrades und der Seitenfläche der Saugstufe ein der saugseitigen Spaltbreite entsprechendes, die Welle umgebendes Distanzelement angeordnet ist, das eine bestimmte Gleitfähigkeit aufweist, ohne an sich selbst oder an den übrigen Pumpenteilen Verschleißerscheinungen hervorzurufen, und daß der Pumpenkanal sowie das Kreiselrad eine derartige Breite auf v/eisen, daß sich druckseitig ein freier Spalt bildet und beide Spalte gleich groß sind.

Aufgrund des Axialschubes kann das Kreiselrad zur Saugseite hin wandern. Es wird also immer ein Druck auf das Kreiselrad in Richtung auf die Saugseite ausgeübt, so daß aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen das Kreiselrad immer entsprechend dem Druck an dem Distanzelement anliegt und folglich den gewünschten Spalt auf der Saugseite garantiert. Da das Distanzelement genau der gewünschten saugseitigen Spaltbreite entspricht, ist jederzeit eine mittige Lage des Kreiselrades innerhalb des Pumpenkanales gewährleistet. Das Kreiselrad arbeitet daher ständig in der Idealstellung. Dadurch, daß das Kreiselrad ständig in der Idealstellung arbeitet, erbringt die erfindungsgemaße Pumpe gegenüber

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den bekannten Pumpen mehrere Vorteile. Als erstes ändert sich die hydraulische Wirkung nicht, wodurch der Gesamtwirkungsgrad der Pumpe gegenüber den bekannten Pumpen wesentlich besser wird. Als zweites wird der Verschleiß beachtlich herabgesetzt, so daß die Pumpe nicht nur eine längere Lebensdauer aufweist, sondern auch die Reparaturkosten herabgesetzt werden. Zufolge der längeren Lebensdauer werden außerdem noch Rohstoffe eingespart.

Als drittes werden die Betriebsgeräusche verringert. Hierdurch wird die erfindungsgemäße Pumpe gegenüber den bekannten Pumpen wesentlich geräuschärmer. Als vierter Vorteil ist die Tatsache anzusehen, daß sich das Kreiselrad nicht mehr am Gehäuse festfressen kann, so daß sich hierdurch auch eine erhöhte Betriebssicherheit ergibt.

Sollte jedoch aufgrund einer veränderten Betriebsweise das Kreiselrad gegen die Druckseite wandern, so kann es nur um das druckseitige Spaltmaß wandern. Wogegen die Kreiselräder der bekannten Pumpen eine doppelt so große Strecke wandern können, nämlich um das saugseitige und das druckseitige Spaltmaß. Mit der Erfindung wird also auch das flukturieren verkleinert und damit die hydraulische Wirkung verbessert·

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Eine wichtige Voraussetzung ist jedoch, daß das Distanzelement eine Materialeigenschaft ohne wesentliche Verschleißerscheinungen aufweist.

So ist es beispielsweise denkbar, die erforderliche Gleifähigkeit und die gewünschte Verschleißunempfindlichkeit dadurch sicherzustellen, daß das Distanzelement und der damit in Berührung kommende Pumpenteil gehärtet und geschliffen ist. Es spielt keine Rolle, ob das Distanzelement auf einem der beiden Pumpenteilen aufgesetzt/st öder in die Saugstufe oder im Kreiselrad bzw. in beiden Pumpenteilen eingelassen wird. Die Wirkung ist stets die gleiche.

Zweckmäßigerweise besteht das Distanzelement aus zwei aneinander liegenden Ringscheiben, die einerseits in die Saugstufe und andererseits in das Kreiselrad eingelassen sind, wobei eine Scheibe entsprechend dem Spalt vorsteht und die andere Scheibe bündig mit dem jeweiligen Pumpenteil abschließt. Auch können beide Scheiben jeweils um das halbe Spaltmaß hervorstehen.

Insbesondere bei korrosionsanfälligen Pumpen, wie Säurepumpen, schägt die Erfindung die Verwendung von Oxidkeramik-Scheiben als Distanzelement vor, die bei normalen Pumpen aus Preisgründen durch Stahlscheiben

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oder ein anderes geeignetes Material ersetzt werden. Auch liegt es im Rahmen der Erfindung, Stahlscheiben und Oxidkeramik-Scheiben kombiniert einzusetzen. Dabei ist auf eine besonders gute Gleitfähigkeit der Materialpaarung zu achten. Die geeignete Materialpaarung erbringt wiederum eine erhöhte -Betriebssicherheit, wenn das Material so ausgewählt wird, daß es nicht festfrißt.

Aufgrund der erfindungsgemäßen Maßnahmen werden die Nachteile der bekannten Pumpen vermieden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch eine .selbstansaugende Kreiselpumpe als Seitenkanalpumpe,

Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung aus Fig. 1 und

Fig. 3 ein weiteres Ausführungsbeispiel.

Zwischen einem Saugstutzen 1 und einem Druckstutzen 2 sind zwei Saugstufen 3 und 5 sowie zwei Druckstufen 4 und 6 eingebaut. Für die Erfindung ist es unwesentlich, o"b nur eine Stufe oder mehr als zwei Stufen vorhanden ·

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Jede Stufe ist mit einem aus kxhs dem Seitenkanal 22 und 2J beaufschlagten, sternförmigen Kreiselrad 7 und versehen, die mit ihren Naben 10 und 11 mittels Keilen 12 und 13 lediglich drehfest mit der Pumpenwelle 9 verbunden sind. Die Kreiselräder 7*8 sind auf der Welle 9 axial beweglich, wodurch sie aufgrund des Axialschubes zur Saugseite wandern.

Zwischen der Saugstufe 3»5 und dem Kreiselrad 7»8 ist jeweils ein Distanzelement als Ringe 14,16 eingelegt. Diese Ringe können, wie im Ausführungsbeispiel nach den Figuren 1 und 2 gezeigt, als lose Ringe ausgebildet sein. Es gehört zum Wesen der Erfindung, wenn diese Ringe entweder an der Seitenfläche 19 der Saugstufe 3» 5 oder an der Seitenfläche 18 der Kreiselräder 7»8 befestigt sind. Die Ringe 14,16 verhindern, daß die Kreiselräder 7j8 mit ihren Seitenflächen 18 an.die Seitenflächen 19 der Saugstufe 3»5 anlaufen.

Figur 3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Hier sind die Distanzelemente als aneinander liegende Doppel-Ringscheiben 14,15 bzw. 16,17 ausgebildet. Die Scheiben 14 und 16 sind als Distanzringscheiben und die Scheiben 15 und 17 als Einlegeringscheiben bezeichnet.
In der aus Gußeisen bestehenden Saugstufe 3»5 ist eine

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Distanzringscheibe 14,16 eingelassen, die gegenüber der Seitenfläche 19 um das Maß der gewünschten saugseitigen Spalte S. hervorsteht. In den Schaufeigrund 24,25 des Kreiselrades 7»8 ist eine Einlegeringscheibe 15j17 eingelassen, die mit ihrer Oberfläche mit der Seitenfläche 18 des Kreiselrades 7»8 bündig abschließt. Jeweils zwei Scheiben 14 und 15 bzw. 16 und 17 bilden ein erfindungsgemäßes Distanzelement. Die Breite "B" des Kreiselrades 7»8 und die Breite des Pumpenkanales 20,21 sind so gewählt, daß bei der gebildeten Spalte S^ noch ein Spalt Sq auf der Druckseite verbleibt. Die Summe der beiden Spalte S^ und Sp entspricht genau der erforderlichen Gesamtspaltbreite, die den optimalsten Wirkungsgrad der Pumpe bewirkt. Beide Spalte S. + S^ weisen die Gleichen Maße auf. Das Kreiselrad ist so eingebaut, daß die beiden Ringscheiben 14,16 und 15,17 dicht aneinÜer liegen und somit jederzeit die gewünschten Spaltbreiten S^ + S^ gewährleisten. Zufolge dieser Einbauweise läßt sich die erfindungsgemäße selbstansäugende Kreiselpumpe mit einfachsten Mitteln montieren.

Vorzugspreise besteht die Distanzringscheibe 14,16 aus einem hochverschleißfesten Oxidkeramik und ist so gestaltet, daß nur der Schaufelgrund 24,25 des Kreisel-

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rades 7»8 zum Anlaufen kommt. Diese Scheibe 14-,16 ist in der Sausstufe 3,5 so tief eingelassen, daß dadurch das axiale Spiel S^ + S₂ zwischen dem Kreiselrad 7»8 und den Beiden Stufen 3,5 und 4,6 immer mit gleichem Maß gewährleistet ist, d.h. bei einem GesamtSpiel (S,- +So) von beispielsweise 0,2 mm wird die Keramikscheibe 14,16 so tief in die Saugstufe 3,5 eingelassen, daß sie 0,1 mm hervorsteht. Mithin ist jeder Spalt 0,1 mm breit.

Die Einlegescheibe 15j17 besteht aus einem gehärteten und geschliffenen Stahlring. Die Laufeigenschaften von Oxidkeramik gegen gehärteten Stahl konnten im praktischen Betrieb über eihe längere Zeit erprobt werden und erbrachte hervorragende Ergebnisse, die alle Nachteile der bekannten Pumpen ausräumen. Insbesondere der mittige Lauf des Kreiselrades 7>8 innerhalb des Pumpenkanales 20,21 konnte über eine sehr lange Betriebszeit sichergestellt werden.

Die Erfindung ist nicht an das dargestellte Ausführungsbeispiel gebunden. So ist für das Distanzelement jedes geeignete Material denkbar, das eine lange Laufzeit in mittiger Stellung des Kreiselrades gewährleistet.

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Claims

1.J Selbstansaugende Kreiselpumpe mit einer oder - mehreren Stufen, wobei jede Stufe ein sternförmiges Kreiselrad aufweist, das jeweils mit seiner Nabe mit der Pumpenwelle drehfest verbunden und im Pumpenkanal beidseitig einen Spalt bildend eingebaut ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Seitenfläche (18) des Schaufelgrundes (24,25) des Kreiselrades (7,8) und der Seitenfläche (19) eier Saugstufe (3,5) ein der saugseitigen Spaltbreite (S^) entsprechendes, die Welle (9) umgebendes Distanzelement angeordnet ist, das eine bestimmte Gleitfähigkeit aufweist, ohne an sich selbst oder an den übrigen Pumpenteilen (3,5 bzw. 24,25) Verschleißerscheinungen hervorzurufen, und dass der Pumpenkanal (20,21) sowie das Kreiselrad (7,8) eine derartige Breite aufweisen, daß sich druckseitig ein freier Spalt (Sp) bildet und beide Spalte (S^ ₊ ^) gleich breit sind.

2. Selbstansaugende Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Pumpe mit einer stählernden Saugstufe (3,5) und einem stählernden Kreiselrad (7,8) das Distanzelement als gehärtete und · geschliffene Ringscheibe (14,16) ausgebildet ist und die mit dem Ring in Berührung kommenden Flächen des

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Schaufelgrundes (24,25) des Kreiselrades (7»8) vuid der · Saugstufe (3₅5) ebenfalls gehärtet und geschliffen sind.

3. Selbstansaugende Kreiselpumpe nach den Ansprüchen

1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzelement (14,16) fest mit der Saugstufe (3»5) verbunden und derart ausgebildet ist, daß nur der gehartete Schaufel— grund (24,25) des Kreiselrades (7,8) an dem Distanzelement (14,16) anläuft.

4. Selbstansäugende Kreiselpumpe nach den Ansprüchen

1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzelement als gehärtete Ringscheibe (14,16) ausgebildet und die Ringscheibe in die Saugstufe (3»5) eingelassen ist und um die Spaltbreite (S^) gegenüber der Seitenfläche (19) der Saugstufe (3,5) hervorsteht, wobei die der Ringscheibe (14,16) gegenüberliegende Fläche (18) des Schaufelgrundes (24,25) eines stählernden Kreiselrades (7,8) gehärtet und geschliffen ist.

5» Selbstansaugende Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der gehärteten und geschliffenen Fläche (18) des Kreiselrades (7,8) ein gehärteter und geschliffener Einlegering (15, 17) in den Schaufelgrund (24,25) des Kreiselrades (7,8)

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eingelassen ist, und daß die Oberfläche des Einlegeringes (15,17) bündig mit der Seitenfläche (18) des Kreiselrades (7,8) abschließt.

6. Selbstansaugende Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Distanzelement als aneinander liegende Doppel-Ringscheiben (14,16 u. 15»17) ausgebildet ist.

7. Selbstansaugende Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 1 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die eine Ringscheibe als Distanzringscheibe (14,16) in die Saugstufe (3,5) und die andere Ringscheibe als Einlegeringscheibe (15,17) in den Schaufelgrund (24,25) äes Kreiselrades (7j8) eingelassen sind.

8. Selbstansaugende Kreiselpumpe nach Anspruch 7? dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzringscheibe (14, 16) um die Spaltbreite (S.) gegenüber der Seitenfläche (19) hervorsteht und die Einlegeringscheibe (15»17) mit ihrer Oberfläche bündig mit der Seitenfläche (18) des Kreiselrades (7»8) abschließt.

9. Selbstansaugende Kreiselpumpe nach Anspruch 7? dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Distanzringscheibe (14,16) als auch die Einlegeringscheibe (15,17)

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jeweils um die halbe Spaltbreite (S,-) aus der Saugstufe (5»5) bzw. dem Schaufelgrund (24,25) hervorstehen.

10. Selbstansaugende Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Einlegeringscheibe (15j17) als auch die Distanzringscheibe (14,16) aus einem gehärteten Stahl bestehen.

11. Selbstansaugende Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 6 bis 9j dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Einlegeringscheibe (15>17) als auch die Distanzringscheibe

(14.16) aus einem gleitfähigen und verschleißfesten an sich bekannten Spezialmaterial bestehen.

12. Selbstansaugende Kreiselpumpe nach den Ansprüchen 6 bis 9j dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzringscheibe (14,16) aus einem hochfesten Oxidkeramik und die Einlegeringscheibe (15*17) aus einem gehärteten Stahl - oder umgekehrt - bestehen.

13. Selbstansaugende Kreiselpumpe nach den Ansprüchen

6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Distanzringscheibe (14,16) als auch die Einlegeringscheibe

(15.17) aus einem hochfesten Oxidkeramik bestehen.

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