DE3629123A1 - Mehrstufige inline-kreiselpumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine mehrstufige Inline-Kreiselpumpe, bestehend aus einem geschlossenen Pumpenkörper, einem mit dem Saug- und Druckstutzen versehenen Fußstück und einem Kopfstück, wobei der Pumpenkörper zur Bildung eines Rück­ führ-Ringraumes mit Abstand von einem zylindrischen Mantel umgeben ist, der mittels Stehbolzen und über Flachdichtungen zwischen Fuß- und Kopfstück eingespannt ist.

Um bei solchen Pumpen das Inline-Prinzip mit auf gleicher Achse liegenden Saug- und Druckstutzen verwirklichen zu können, muß man den Förderstrom von der im Kopfstück befind­ lichen Druckseite des Pumpenkörpers zu der im Fußstück be­ findlichen Saugseite zurückführen. Dies geschieht in einem Ringraum zwischen dem Pumpenkörper und dem ihn umschließen­ den Mantel. Da Mantel, Kopfstück und Fußstück die druckfeste Grenze zwischen der Flüssigkeit und der Umgebung bilden, müssen diese Bauteile gegeneinander abgedichtet werden. Das kann entweder durch Formdichtungen oder Stopfbuchsen geschehen, was jedoch aufwendig und teuer ist.

Wesentlich einfacher und billiger wird eine solche Pumpe, wenn Fußstück, Mantel und Kopfstück über Flachdichtungen gegenseitig abgedichtet werden. Der Nachteil dieser konstruk­ tiven Lösung besteht jedoch darin, daß die Dichtungen in Zo­ nen hoher Flächenpressungen liegen werden. Wenn der Motor ein- oder ausgeschaltet wird, entsteht ein der Drehrichtung des Motors entgegengesetztes Moment, welches die abzudichten­ den Teile gegeneinander zu verdrehen sucht. Falls bei Schalt­ vorgängen Relativbewegungen zwischen den abzudichtenden Tei­ len auftreten, besteht die Gefahr, daß die Dichtungen auf­ grund der scharfen Kanten des Mantels zerschnitten werden und die Pumpe nach kurzer Betriebsdauer ausfallen wird. Um derartige Schäden zu vermeiden, werden im allgemeinen die betreffenden Teile stärker gegeneinander verspannt als ei­ gentlich zum Abdichten erforderlich ist.

Um die Dichtungen nicht zu zerschneiden, das heißt, die Flächenpressung zu reduzieren, ist bereits vorgeschlagen worden, die Enden des Mantels umzubördeln oder durch Einle­ gen eines Ringes in bezug auf die wirksame Druckfläche zu vergrößern, wobei der Ring normalerweise mit dem Mantel verschweißt wird. Das Umbördeln löst das Problem bei dünnen Mänteln nicht, denn die Bördelzone kann aufgrund der relativ hohen Kräfte hochgedrückt werden, so daß diese Maßnahme ein Überpressen der Dichtung nicht verhindern wird. Das Einlegen eines Ringes zur Vergrößerung der Kontaktfläche hat übrigens auch noch den Nachteil, daß normalerweise ein Spalt ent­ stehen wird, der die Korrosion begünstigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Mantelenden auf einfache Weise so zu verstärken, daß die Nachteile der vorbekannten Lösungen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird ausgehend von der eingangs erwähnten Inline-Kreiselpumpe so gelöst, daß die beiden Enden des Mantels durch plastische Verformung auf eine Wandstärke gebracht sind, die größer ist als die Wandstärke des übri­ gen verbleibenden Mantelrohres.

Zweckmäßigerweise bewegt sich die Wandstärke an den ver­ formten Mantelenden im Verhältnis zur Wandstärke des Man­ telrohres in den Grenzen von 1,5 b/s 3,0.

Weiterhin sollten die beiden Mantelenden vorzugsweise durch Stauchen asymmetrisch und radial nach innen verformt sein, wobei der Außendurchmesser des Mantelrohres auch im Bereich der Verformung erhalten bleiben kann. Andererseits ist es aber auch möglich und vorteilhaft, daß das Mantelrohr am Außenumfang seiner beiden Enden jeweils zumindest eine radial nach außen vorspringende, vorzugsweise einen umlau­ fenden Zentrierring bildende Verformung aufweist.

Versuche haben gezeigt, daß durch Stauchen der Mantelenden eine Verstärkung des Mantelrohres auftritt, die sich über eine axiale Länge h erstrecken wird. Diese Länge sollte sich im Verhältnis zur Wandstärke s des Mantelrohres in folgenden Grenzen bewegen, nämlich 2 h/s 5.

Bei einer gegebenen Vorspannung der Stehbolzen wird die auftretende Flächenpressung nun entsprechend dem Verhält­ nis der Wandstärke im Bereich der Verformung zur Wandstärke des Mantelrohres reduziert, so daß auch ein plötzlicher Temperaturanstieg im Förderstrom und die damit verbundene zusätzliche Beanspruchung der Dichtung wegen einer Wärme­ dehnung des Mantels nicht zur Zerstörung der Flachdichtungen führen werden.

Ein weiterer Vorteil liegt in der kostengünstigen Fertigung des nur durch Stauchen zu verformenden Mantelrohres, das aufgrund seiner Formgebung die Gefahr einer Beschädigung der Flachdichtungen sowohl durch Relativbewegungen zwischen Mantel und Dichtung als auch durch Überpressen der Dichtung durch einen möglichen Temperaturschock im praktischen Ein­ satzbereich zumindest weitgehend ausschließt.

Anhand des in der anliegenden Zeichnung dargestellten Aus­ führungsbeispiels wird nachfolgend die Erfindung näher be­ schrieben. Es zeigt

Fig. 1 die Seitenansicht einer Inline-Kreiselpumpe in teilweisem Schnitt und

Fig. 2 ein Mantelende im Bereich des von einem Kreis eingeschlossenen Details gemäß Fig. 1.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, tritt das Wasser durch den Saugstutzen 1 in das Fußstück 2 der Pumpe ein. Durch die Saugöffnung 3 des Stufengehäuses 4 gelangt das Wasser zunächst in das untere Laufrad 5 der ersten Pumpenstufe, von dem es in den Ringraum 6 des Gehäuses 4 gedrückt wird. Aus diesem strömt das Wasser dann weiter durch die Kanäle der Rückführ-Beschaufelung 7 zum Laufrad der nächsten Pumpen­ stufe. Je nach gewünschter Druckdifferenz werden entspre­ chend viele Stufen hintereinander geschaltet, die dann in ihrer Gesamtheit den nach außen geschlossenen Pumpenkörper bilden.

Das zum Kopfstück 8 der Pumpe geförderte Wasser fließt durch Löcher des Stützringes 9 in den vom Mantel 10 und dem Pumpenkörper gebildeten Ringraum 10 b und wird dort zum Fußstück 2 zurückgeleitet, wo das Wasser durch den Druckstutzen 11 austreten wird. Die Pumpenwelle 12 wird durch eine Gleitringdichtung zur Umgebung hin abge­ dichtet.

Fußstück 2, Kopfstück 8 und Mantel 10 werden durch die Stehbolzen 13 über die Flachdichtungen 14 a und 14 b gegen­ einander gezogen. Diese Dichtungen liegen gemäß Fig. 1 in den beiden Flächenpressungszonen. Um die Erfindung in diesem Zusammenhang besser erklären zu können, wird nach­ folgend Bezug auf die Fig. 2 genommen.

In dieser Darstellung erkennt man einen Teil des Kopf­ stückes 8 und die zwischen diesem Kopfstück und dem ver­ formten Mantelende 10 a liegende Flachdichtung 14 b. Man sieht, daß das Ende des Mantelrohres 10 durch plastische Verformung erfindungsgemäß auf das Maß b gebracht worden ist, das wesentlich größer ist als die Wandstärke s des sonstigen Mantelrohres. In diesem Fall sind beide Mantel­ enden asymmetrisch und radial nach innen verformt werden.

Dabei kann im Prinzip der Außendurchmesser des Mantelrohres 10 im Bereich der Verformung an den Mantelenden 10 a erhal­ ten bleiben. Im Hinblick auf eine exakte Zentrierung der Mantelrohrenden im Fußstück 2 und Kopfstück 8 wird es aber meist zweckmäßiger sein, wenn an beiden Mantelenden bei­ spielsweise gleichzeitig mit der radial nach innen gerich­ teten Verformung zumindest eine radial nach außen gerich­ tete Verformung 10 c geschaffen wird, die einen geschlosse­ nen, außen umlaufenden Zentrierring bilden kann, mit dem sich das Mantelrohr in den entsprechenden Aufnahmen des Kopf- und Fußstückes abstützen kann. Im übrigen brauchen aber die weiteren Vorsprünge 10 c nicht unbedingt in Form eines geschlossenen Ringes ausgebildet zu sein, da es für den vorgesehenen Zweck genügen kann, anstelle eines Ringes einzelne Vorsprünge auszuformen. Um das System statisch be­ stimmt und ausreichend stabil zu machen, würde man in die­ sem Fall jeweils zumindest drei Vorsprünge am oberen und unteren Mantelende vorsehen.

Wie schon eingangs erwähnt wurde, sollte sich die Wandstär­ ke b an den Mantelenden 10 a im Verhältnis zur Wandstärke s des Mantelrohres 10 in den Grenzen 1,5 b/s 3,0 bewe­ gen. Praktische Versuche haben jedenfalls gezeigt, daß diese Verhältnisse zu einer besonders vorteilhaften Lösung füh­ ren, bei der ein Zerschneiden der Flachdichtungen aufgrund aller vorkommenden Betriebsbedingungen und somit natürlich auch evtl. Dichtungsprobleme vermieden werden können.

Claims (6)

1. Mehrstufige Inline-Kreiselpumpe, bestehend aus einem geschlossenen Pumpenkörper, einem mit dem Saug- und Druckstutzen versehenen Fußstück und einem Kopfstück, wobei der Pumpenkörper zur Bildung eines Rückführ-Ring­ raumes mit Abstand von einem zylindrischen Mantel umge­ ben ist, der mittels Stehbolzen und über Flachdichtungen zwischen Fuß- und Kopfstück eingespannt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Enden (10 a) des Mantels durch plastische Verformung auf eine Wandstärke (b) ge­ bracht sind, die größer ist als die Wandstärke (s) des übrigen Mantelrohres (10).

2. Inline-Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß sich die Wandstärke (b) an den Mantelenden (10 a) im Verhältnis zur Wandstärke (s) des Mantelrohres (10) in folgenden Grenzen bewegt: 1,5 b/s 3,0.

3. Inline-Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Länge h der ver­ formten Mantelenden (10 a) im Verhältnis zur Wandstärke (s) des Mantelrohres (10) in folgenden Grenzen liegt: 2 h/s 5.

4. Inline-Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Mantelenden (10 a) durch Stauchen asymmetrisch radial nach innen verformt sind.

5. Inline-Kreiselpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Mantelrohr (10) über seine gesamte Länge und auch im Bereich seiner Verformungen an den Mantel­ rohrenden (10 a) einen gleichbleibenden Außendurchmesser hat.

6. Inline-Kreiselpumpe nach Anspruch 4, dadurch gekennzeich­ net, daß das Mantelrohr (10) am Außenumfang seiner bei­ den Enden (10 a) jeweils zumindest eine radial nach au­ ßen vorspringende, vorzugsweise einen umlaufenden Zen­ trierring bildende Verformung (10 c) aufweist.