DE29618475U1

DE29618475U1 - Kreiselpumpenaggregat

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Publication number: DE29618475U1
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Original assignee: Tuchenhagen GmbH
Current assignee: GEA Tuchenhagen GmbH
Priority date: 1995-11-04
Filing date: 1996-10-23
Publication date: 1997-02-27
Anticipated expiration: 2006-10-24
Also published as: DE19541195A1; DE19541195C2

Description

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Kreiselpumpenaggregat

Die Neuerung betrifft ein Kreiselpumpenaggregat, bestehend aus einer Kreiselpumpe mit Pumpengehäuse, Pumpenwelle und mindestens einem fest darauf angeordneten Laufrad, aus einem Motor mit Motorgehäuse und einer zur Pumpenwelle koaxialen Motorwelle und aus einem Zwischengehäuse, das mit dem Pumpengehäuse und dem Motorgehäuse fest verbunden ist, wobei das als Hohlwelle ausgebildete motorseitige Ende der Pumpenwelle die Motorwelle in sich aufnimmt und durch wenigstens eine Lagereinrichtung sowohl radial als auch axial gestützt ist.

Es ist eine Kreiselpumpe der gattungsgemäßen Art bekannt (DE-OS 16 53 721), bei der das als Hohlwelle ausgebildete motorseitige Ende der Pumpenwelle, das auf die Motorwelle passend aufgesteckt ist, im Zwischengehäuse mittels zweier Rillenkugellager vollständig gelagert ist. Diese Lösung hat den Nachteil, daß hohe Fertigungsgenauigkeit erforderlich ist, damit die Lager im Zwischengehäuse und im Motor genau fluchten. Geringste Verlagerungen verursa-0 chen erhebliche Zusatzbeanspruchungen in Pumpen- und Motorwelle und den sie stützenden Lagereinrichtungen.

Das vorstehend kurz umrissene bekannte Kreiselpumpenaggregat wird nach wie vor von verschiedenen Herstellern realisiert (z.B. Stamp, Hamburg, Kreiselpumpenausführung FP 700). Bei dieser Ausführung ist das als Hohlwelle ausgebildete motorseitige Ende der Pumpenwelle auf die Motorwelle passend aufgesteckt und über eine Paßfeder--Verbindung mit letzterer fest verbunden.

Anwendung findet auch eine abgewandelte Ausführungsform des bekannten Kreiselpumpenaggregates, die dadurch gekennzeichnet ist, daß auf die vollständige Lagerung des als Hohlwelle ausgebildeten motorseitigen Endes der Pum-5 penwelle verzichtet wird und stattdessen eine einzige

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Lagereinrichtung (ein sog. Vierpunkt-Lager) die Hohlwelle sowohl radial als auch axial stützt (ABEL, Buchen, Kreiselpumpe CF) . Hohlwelle und Motorwelle sind über eine Paßfeder-Verbindung starr miteinander verbunden. Eine derartiges Kreiselpumpenaggregat ist hinsichtlich der Lagereinrichtungen insgesamt statisch überbestimmt, da neben der Lagereinrichtung im Zwischengehäuse zwei weitere Lagereinrichtungen im Motor vorliegen.

Der Nachteil, der mit den vorstehend erwähnten statisch überbestimmten Lagereinrichtungen verbunden ist, kann durch ein Kreiselpumpenaggregat vermieden werden, wie es

W aus der DE 25 29 458 C2 bekannt ist. Dort werden die

Lagereinrichtungen im Zwischengehäuse ausschließlich von einem Axiallager gebildet, wobei in einer bevorzugten Ausführungsform das Axiallager in radialer Richtung über ein nachgiebiges Glied abgestützt ist. Durch diese Lösung wird die Pumpenwelle in radialer Richtung ganz oder im wesentlichen von der Motorwelle getragen, während die Axialkräfte von dem im Zwischengehäuse angeordneten Axiallager aufgenommen werden.

Sämtliche vorstehend beschriebenen Kreiselpumpenaggregate zeichnen sich durch einen gemeinsamen Vorteil aus, der

•25 darin besteht, daß als Motor ein Normmotor verwendet werden kann. Bei den Kreiselpumpenaggregaten, bei denen die Pumpenwelle in radialer Richtung ganz oder im wesentlichen von der Motorwelle getragen wird, trifft die vorgenannte Feststellung hinsichtlich der Verwendbarkeit eines 0 Normmotors nur insoweit zu, als die im Normmotor vorgesehenen Lagereinrichtungen den betriebsgemäßen Beanspruchungen beim Antrieb der Kreiselpumpe gewachsen sind. Wenn allerdings Fluchtfehler erhebliche Zusatzbeanspruchungen in den Wellen verursachen, und im Falle der vorgenannten statisch überbestimmten Lageranordnung werden diese Zusatzbeanspruchungen noch weiter verstärkt, dann

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ist das Konzept der sogenannten "Lagerträgerbauweise" mit dem erklärten Ziel, einen möglichst preiswerten, standardisierten Motor {Normmotor) zu verwenden, insgesamt in Frage zu stellen.

Kreiselpumpenaggregate werden darüber hinaus in der sogenannten "Blockbauweise" bzw. als sogenannte "Blockpumpen" ausgeführt. Hierbei fungiert das Zwischengehäuse lediglich als Verbindungsglied zwischen Motorgehäuse und Pumpengehäuse, und es ist entweder eine gemeinsame oder eine starr miteinander gekuppelte Motor- und Pumpenwelle vorgesehen. Im erstgenannten Falle ist die Motorwelle verlängert ausgeführt und dient dem fliegend aufgesetzten Laufrad zugleich als Pumpenwelle. Im zweiten Falle wird in der Regel das als Hohlwelle ausgebildete motorseitige Ende der Pumpenwelle auf die Motorwelle passend aufgesteckt und mit dieser form- und kraftschlüssig (WeIIe--Nabe-Verbindung und zusätzliche Klemmung) verbunden. In beiden Fällen ist in der Regel das pumpenseitige Motorlager verstärkt ausgebildet und ersetzt dabei die Pumpenlager {Sondermotor). Ein Normmotor kommt nur dort zur Anwendung, wo betriebsbedingte relativ kleine Kräfte problemlos von dessen Lagern aufgenommen werden können. Bei der geimeinsamen Pumpen- und Motorwelle bedingt die ver-5 längerte Motorwelle in jedem Falle eine Sonderausführung des Motors.

Eine schlupffreie Ausgleich-Kupplung, die axiale, radiale und winklige Fluchtfehler zwischen einer Pumpenwelle und 0 der Motorwelle eines Antriebsmotors ausgleicht, ist durch die US-PS 37 32 706 bekannt. Diese Druckschrift gibt allerdings weder eine Anregung noch legt sie nahe, wie bei einem Kreiselpumpenaggregat der gattungsgemäßen Art die vorgeschlagene Kupplung raumsparend angeordnet werden 5 kann.

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Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Kreiselpumpenaggregat zu schaffen, das geringere Herstellungs- und Montagegenauigkeit als die bekannten Kreiselpumpenaggregate erfordert, geringe Baulänge hat und mit einem Elektromotor mit normaler Welle und ohne Lagerverstärkung, vorzugsweise einem Ndrmmotor, auskommt.

Diese Aufgabe wird durch ein Kreiselpumpenaggregat mit den Merkmalen des Anspruchs 1 erreicht. Vorteilhafte Aus-

gestaltungen des vorgeschlagenen Kreiselpumpenaggregates sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.

Die Neuerung basiert auf der Erkenntnis, daß eine eindeutige Lagerung der Pumpenwelle im Zwischengehäuse, vorzugsweise ausgebildet in Form einer sogenannten Laterne, dann die optimale Lösung des Problems darstellt, wenn gleichzeitig die Verwendung von Normmotoren sichergestellt ist. Dies wird dadurch möglich, daß die seit langern bekannte starre Verbindung zwischen dem als Hohlwelle ausgebildeten motorseitigen Ende der Pumpenwelle und der Motorwelle durch eine zwischen den beiden Wellen angeordnete schlupffreie Ausgleich-Kupplung ersetzt wird. Letztere ist derart beschaffen, daß sie axiale, radiale und winklige Fluchtfehler beider Wellen ausgleicht. Darüber hinaus bietet sie den Vorteil, daß sie stoßartige Belastungen, die im Zusammenspiel zwischen Kreiselpumpe und Motor auftreten können, abbaut.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung des vorgeschlagenen Kreiselpumpenaggregates gemäß der Neuerung wird die Ausgleich-Kupplung durch Zwischenglieder gebildet, die in die Hohlwelle und die Motorwelle unmittelbar oder mittelbar mit radialem und axialem Spiel eingreifen, so daß dadurch die vorstehend erwähnten axialen, radialen und winkligen Fluchtfehler, falls sie denn durch Herstellung und Montage gegeben sind, ausgeglichen werden können. Die zu übertragende Umfangskraft zwischen Kreiselpumpe und Motor erfolgt unter Relativbewegungen zwi-0 sehen Hohlwelle, Zwischengliedern und Motorwelle, bis ein Formschluß zwischen Hohlwelle und Motorwelle gegeben ist.

Sind die Zwischenglieder verformbar ausgebildet, wie dies nach einer weiteren Ausführungsform vorgeschlagen wird, dann liegt eine nachgiebige Ausgleich-Kupplung vor, durch die in besonderer Weise stoßartige Belastungen abgebaut

und dadurch Zusatzbeanspruchungen in den Wellen gemindert und Resonanz- und Schwingungserscheinungen positiv beeinflußt werden können. Das Ausmaß der auszugleichenden Fluchtfehler beeinflußt sehr stark die Lebensdauer der verformbaren Zwischenglieder. Wo Herstellungs- und Montagegenauigkeit des Kreiselpumpenaggregates einerseits und die Betriebsbedingungen andererseits dies erlauben, können auch formfeste Zwischenglieder, wie dies ebenfalls vorgeschlagen wird, zur Anwendung kommen.

Gemäß einer ersten Ausgestaltung der vorgeschlagenen Ausgleich-Kupplung werden der axiale, der radiale und der winklige Freiheitsgrad der Relativbewegungen zwischen Pumpen- und Motorwelle dadurch sichergestellt, daß ein Zwischenring, vorzugsweise ausgebildet in Form einer Zwischen- oder Wellenhülse, vorgesehen ist, der auf die Motorwelle aufgesteckt, über eine an sich bekannte Welle-Nabe-Verbindung fest mit dieser verbunden und mit radialem Spiel von der Hohlwelle umschlossen ist. Die Zwischenglieder sind in diesem Falle zwischen der Hohlwelle und dem Zwischenring angeordnet, und sie greifen mit radialen und axialen Spiel in beide formschlüssig ein. Diese Ausgestaltung hat den Vorteil, daß sie den genormten Motorwellenstumpf unversehrt läßt. Die WeIIe--5 Nabe-Verbindung zwischen dem Zwischenring und der Motorwelle ist gemäß einer vorgeschlagenen weiteren Ausführungsform als Paßfeder-Verbindung ausgeführt. Besondere Maßnahmen hinsichtlich des erforderlichen Formschlusses sind aussenseits am Zwischenring und innenseits 0 an der Hohlwelle erforderlich. Diese beiden Bauteile sind jedoch in jedem Falle Bauteile, die ohne besonderen Aufwand an die aus dem geforderten Formschluß resultierenden Bedingungen anpaßbar sind.

Gleichwohl ist es jedoch auch möglich, das zum Ausgleich axialer, radialer und winkliger Fluchtfehler notwendige

Spiel zwischen Hohlwelle und Motorwelle zwischen dem Zwischenring und der Motorwelle vorzusehen. In diesem Falle wird der Zwischenring, wie dies ebenfalls vorgeschlagen wird, in die Hohlwelle eingesteckt und über eine an sich bekannte Welle-Nabe-Verbindung, beispielsweise eine Paßfeder-Verbindung, fest mit dieser verbunden. Die zur Bildung der Ausgleich-Kupplung erforderlichen Zwischenglieder werden dann formschlüssig, mit radialem und axialem Spiel, zwischen dem Zwischenring und der Motorwelle angeordnet.

Die vorgeschlagene Ausgleich-Kupplung baut sowohl in radialer als auch in axialer Richtung außerordentlich kompakt und sie ist in überraschender Weise einfach aufgebaut, wenn die Zwischenglieder aus über einen Teilkreisumfang verteilten, zylindrischen oder balligen Stäben gebildet werden, deren Symmetrieachsen parallel und deren Teilkreisanordnung koaxial zur Pumpen- und Motorwelle verlaufen. Die zur formschlüssigen Einbindung der zylindrischen Stäbe in den Zwischenring und in die Hohlwelle in beiden erforderlichen zylinderförmigen Ausnehmungen sind sehr einfach durch Anbohren der beiden Teile im zusammengebauten Zustand herzustellen. Es können sowohl verformbare als auch formfeste Zwischenglieder zur Verwendung kommen.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden erläutert. Es zeigen

0 Figur 1 einen Meridianschnitt durch das Kreiselpumpenaggregat gemäß der Neuerung, wobei lediglich die. obere Hälfte der Kreiselpumpe, des Zwischengehäuses und ein Teil des Motors dargestellt sind;

5 Figur 2 ebenfalls im Meridianschnitt eine detailliertere Darstellung des Zwischengehäuses im Bereich der

miteinander zu kuppelnden Pumpen- und Motorwelle gemäß dem in Figur 3 mit C-D gekennzeichneten Schnittverlauf und

Figur 3 einen Querschnitt durch die Hohlwelle und die Motorwelle in Verbindung mit der Ausgleich-Kupp

lung gemäß einem in Figur 2 mit A-B gekennzeichneten Schnittverlauf.

Ein Kreiselpumpenaggregat P {Figur 1) besteht aus einer Kreiselpumpe 1 mit einem Pumpengehäuse 1.1, einer Pumpenwelle 1.2, einem auf dieser fliegend gelagerten Laufrad 1.3, weiterhin aus einem Motor 2 mit einem Motorgehäuse 2.1 und einer zur Pumpenwelle 1.2 koaxialen Motorwelle 2.2, sowie aus einem Zwischengehäuse 3 (Laterne), das mit dem Pumpengehäuse 1.1 und über einen Anpassungsflansch 2.4 mit einem Motorflansch 2.3 des Motorgehäuses 2.1 fest verbunden ist. Das motorseitige Ende der Pumpenwelle 1.2 ist als Hohlwelle 1.2.1 ausgebildet. Es nimmt innenseits die Motorwelle 2.2 in sich auf, außenseite ist es durch eine erste und eine zweite Lagereinrichtung 6.1 bzw. 6.2 sowohl radial als auch axial gestützt. Auf die Motorwelle 2.2 ist ein Zwischenring 5 (Zwischen- oder Wellenhülse) aufgesteckt und über eine nicht dargestellte Paßfeder-Verbindung mit dieser verbunden. Zwischenglieder 4 (Einzelheiten ihrer Ausgestaltung und Anordnung siehe Figuren 2 und 3) greifen einerseits formschlüssig in den Zwischenring 5 und andererseits ebenfalls formschlüssig in die Hohlwelle 1.2 ein.

Aus der detaillierteren Darstellung der Ausgleich-Kupplung in den Figuren 2 und 3 ist ersichtlich, daß der Zwischenring 5 innenseits über eine Paßfeder-Verbindung (Paßfeder 7, Paßfedernut 5.2 im Zwischenring 5, Paßfedernut 2.21 in der Motorwelle 2.2) fest mit der Motorwelle 2.2 verbunden ist. Das zum Ausgleich axialer, radialer und winkliger Fluchtfehler zwischen Hohlwelle 1.21 und

Motorwelle 2.2 notwendige radiale Spiel ist zwischen dem Zwischenring 5 und der Hohlwelle 1.21 gegeben. Die Zwischenglieder 4 sind in Form zylindrischer Stäbe ausgebildet, die über einen Teilkreisumfang verteilt, vorzugsweise gleichmäßig verteilt, angeordnet sind und deren Symmetrieachsen parallel und deren Teilkreisanordnung koaxial zur Pumpen- und Motorwelle 1.2 bzw. 2.2 verlaufen. Der formschlüssige Eingriff der Zwischenglieder 4 in den Zwischenring 5 einerseits und die Hohlwelle 1.21 andererseits erfolgt über vorzugsweise zylindrische Ausnehmungen 5.1 bzw. 1.22 in diesen beiden Teilen; er wird dort von einem radialen und einem axialen Spiel begleitet, damit axiale, radiale und winklige Fluchtfehler zwischen Motorwelle 2.2 und Hohlwelle 1.21 auch im Eingriffsbereich der Zwischenglieder 4 ausgeglichen werden können.

Figur 2 zeigt weiterhin die eindeutige Lagerung der Hohlwelle 1.21 im Zwischengehäuse 3 (sowohl radial als auch axial) durch die erste und die zweite Lagereinrichtung

6.1 bzw. 6.2. Axiale Ausgleichsbewegungen der Pumpenwelle

1.2 bzw. ihrer Hohlwelle 1.21 finden an einem Sicherungsring 8 einerseits und an einer nicht bezeichneten Schulter im Zwischengehäuse 3 links von der Lagereinrichtung 6.1 andererseits ihre Begrenzung. Für eine pumpenseitige Abdichtung der Lagereinrichtungen 6.1 und 6.2 sorgt eine am Zwischengehäuse 3 über die erste Lagereinrichtung 6.1 festgelegte Lagerabdichtung 9. Die verformbare oder formfeste Ausbildung der Zwischenglieder 4 ist lediglich eine Materialfrage; sie hat im vorliegenden Ausführungsbeispiel keinerlei Einfluß auf die bildliche Darstellung der Zwischenglieder 4.

Die Neuerung ist im Rahmen einer bevorzugten Ausführungsform beschrieben worden, doch versteht es sich, daß in der Praxis von Sachkundigen Ausführungsvarianten rea-

lisiert werden können, ohne den Rahmen der Neuerung und der ihr zustehenden gewerblichen Schutzrechte zu verlassen. Dies betrifft insbesondere die Ausbildung der Zwischenglieder 4, die ihre Ausprägung auch in anderen als den vorstehend vorgeschlagenen Formen finden können (beispielsweise auch kegel-, kugel-, knorpel-, hülsen- oder drahtförmige Formgebung).

Claims

188DIV69 I i *i * &idigr; ·{··· 21.10.96 Schutzansprüche

1. Kreiselpumpenaggregat, bestehend aus einer Kreiselpumpe mit Pumpengehäuse, Pumpenwelle und mindestens einem fest darauf angeordneten Laufrad, aus einem Motor mit Motorgehäuse und einer zur Pumpenwelle koaxialen Motorwelle und aus einem Zwischengehäuse, das mit dem Pumpengehäuse und dem Motorgehäuse fest verbunden ist, wobei das als Hohlwelle ausgebildete motorseitige Ende der Pumpenwelle die Motorwelle in sich aufnimmt und durch wenigstens eine Lagereinrichtung sowohl radial als auch axial gestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (1.21) und die Motorwelle (2.2) durch eine zwischen beiden angeordnete schlupffreie Ausgleich-Kupplung (4;4,5), die axiale, radiale und winklige Fluchtfehler beider WeI-len (1.21,-2.2) ausgleicht, miteinander verbunden sind.

2. Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleich-Kupplung durch Zwischenglieder (4) gebildet wird, wobei letztere in die Hohl-

0 welle (1.21) und Motorwelle (2.2) unmittelbar oder

mittelbar mit radialem und axialem Spiel eingreifen und eine Umfangskraft unter Relativbewegungen bis zum Formschluß zwischen Hohlwelle (1.21) und Motorwelle (2.2) übertragen.
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3. Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenglieder (4) verformbar ausgebildet sind.

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4. Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 2, dadurch gekenn zeichnet, daß die Zwischenglieder (4) formfest ausgebildet sind.

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5. Kreiselpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenring (5) vorgesehen ist, der auf die Motorwelle (2.2) aufgesteckt, über eine an sich bekannte Welle-Nabe-Verbindung fest mit dieser verbunden und mit radialem Spiel von der Hohlwelle (1.21) umschlossen ist, und daß die Zwischenglieder (4) zwischen der Hohlwelle (1.21) und dem Zwischenring (5) angeordnet sind.

6. Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die WeHe-Nabe-Verbindung als Paßfeder--Verbindung ausgeführt ist, und daß die Zwischenglieder (4) aus über einen Teilkreisumfang verteilten, zylindrischen oder balligen Stäben gebildet werden, deren Symmetrieachsen parallel und deren Teilkreisanordnung koaxial zur Pumpen- und Motorwelle (1.2,2.2) verlaufen.

7. Kreiselpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 0 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenring (5) vorgesehen ist, der in die Hohlwelle (1.21) eingesteckt, über eine an sich bekannte Welle-Nabe-Verbindung fest mit dieser verbunden ist und mit radialem Spiel die Motorwelle (2.2) umschließt, und daß die 5 Zwischenglieder (4) zwischen dem Zwischenring (5) und der Motorwelle (2.2) angeordnet sind.