DE4111541C2 - Motorpumpenaggregat mit einer Kreiselpumpe und einem Spaltrohrmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Motorpumpenaggregat mit einer Kreiselpumpe und einem Spaltrohrmotor, dessen beidends gelagerter Läufer mit einem Laufrad versehen ist, wobei der gesamte Förderstrom von einer Saugseite zu einer Druckseite durch ein Spaltrohr zwischen dem Läufer und einem Ständer fließt.

Bei einer solchen Spaltrohrmotorpumpe nach EP 347 533 A2 zum Fördern von Fluiden mit zum Kühlen des Spaltrohrmotors teilweise oder ganz durchflossenem Spaltrohr ist der Motor saugseitig zum Pumpenlaufrad angeordnet. Die Motorverlustwärme wird somit dem Fluid an der Stelle niedrigsten Druckes zugeführt, was bei leicht siedenden Fluiden oder Flüssiggasen ein Verdampfen und so eine Kavitation in der Pumpe zur Folge hat. Ein Lager der zweifach gelagerten Läuferwelle befindet sich zwischen Laufrad und Läufer, das andere Lager am Ende der Läuferwelle. Um eine gute Laufruhe zu erzielen, werden die Läufer gewuchtet und müssen dazu montiert sowie wieder demontiert werden. Dies ist bei hohen Anforderungen an die Laufruhe nachteilig, wobei durch Demontage und Montage zudem die Wuchtgüte des Läufers erheblich leidet. Gleiches gilt bei einer vollständigen Inspektion; dazu ist es erforderlich, nicht nur Motor und Pumpengehäuse zu demontieren, sondern auch den Läufer, um die Lagerung begutachten zu können. Ein Nachwuchten ist im eingebauten Zustand nicht möglich.

Auch die GB 2 042 279 A bietet ein Motorpumpenaggregat der gattungsgemäßen Bauart an, an welchem saugseitig eine ab­ nehmbare Lagerplatte angeordnet ist; der Läufer des Motors ist mit dem Laufrad vereinigt und befindet sich innerhalb des Ständers.

Eine Pumpe nach DE 30 14 103 A1 ist mehrstufig ausgebildet, wobei ein erster Pumpenteil saugseitig angeordnet ist und einen Teilstrom durch einen Spalt zwischen Läufer und Spaltrohr fördert. Bei dieser Konstruktion muss der Läufer mit den beidseitig angeordneten Laufrädern beim Ein- und Ausbau ebenfalls montiert bzw. demontiert werden.

Schließlich offenbart die DE-PS 708 211 zur Verbesserung der Durchströmung und Kühlung im Motorspalt das Pumpen­ laufrad saugseitig vorzusehen.

Angesichts dieses Standes der Technik hat sich der Erfinder das Ziel gesetzt, die erkannten Mängel an Motorpumpenaggregaten der eingangs beschriebenen Art zu beseitigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe dient die Lehre des Patentanspruches 1. Es wird erfindungsgemäß ein Läufer geschaffen, der zum Wuchten nicht mehr demontiert bzw. montiert werden muß, um ihn in das Motorpumpengehäuse einbauen zu können. Auch wird ein Aufheizen des Fluids an der Saugseite des Laufrades vermieden; Laufrad und Läufer werden einstückig durch Schweißen oder eine andere form- oder kraftschlüssige Verbindung hergestellt, und die beiden Wellenstümpfe für die Lagerung sind stirnseitig an jedem Ende des Läufers befestigt.

Erfindungsgemäß ist der Läufer auf der Druckseite des Laufrades angeordnet, so daß die Motorwärme vom durchfließenden Fluid voll aufgenommen werden kann, ohne daß Verdampfung eintritt; ein Aufheizen des Fluids an der Saugseite des Laufrades unterbleibt.

Weitere Merkmale und Vorteile sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Hydraulisch hat die Anordnung einer saugseitigen Hohlwelle den Vorzug, daß ein Vordrall erzeugt wird, der die Einströmverhältnisse von Laufrädern kleiner spezifischer Schnelläufigkeit im Bereich kleiner Förderströme günstig beeinflußt.

Von Wichtigkeit ist auch, daß diese Konstruktion nur eine statische, gut zugängliche Abdichtung besitzt, die in Bezug auf Dichtheit nahezu jeder Anforderung - etwa bei radioaktiven Fluiden oder Hochvakuum - gerecht wird. Die Gefahrenquelle von Dichtungen wird auf ein Minimum reduziert.

Die erfindungsgemäß nur aus drei Teilen bestehende kompakte Pumpe ist in jeder Weise servicefreundlich. Zur Reinigung oder zur Inspektion muß lediglich die Saugleitung entfernt und das Pumpengehäuse abgeschraubt werden, um den Läufer herauszuziehen. Motor und Spaltrohr bleiben an der Druckleitung montiert. Auch die Motorhaube kann zurückgeschoben werden. Alle Teile sind dann gut zugänglich.

Der Einsatz des Motorpumpenaggregats nach der Erfindung ist vor allem dann von großer Bedeutung, wenn an seinen Auflagestellen geringste Beschleunigungskräfte verlangt werden bzw. ein äußerst ruhiger und geräuscharmer Lauf. Dies wird bei Einsatz in schwingungsempfindlichen Meßeinrichtungen oder bei Komponenten für Raumfahrtstationen als erforderlich angesehen.

Die beste Wuchtgüte nach VDI 2060 wird mit Q 0,4 angegeben. Das entspricht einer Restunwucht von etwa 1 µm bei einer Drehzahl von 3000 U/min. Diese Werte sind aber entsprechend den gestellten Anforderungen immer noch unzureichend; es sind Wuchtgüten erforderlich, die deutlich besser liegen, d. h. die zulässige Restunwucht muß sich unter 0,1 µm je nach Drehzahl befinden. Dazu ist erforderlich, daß der Läufer nach der Wuchtung nicht mehr demontierbar bzw. montierbar ist, da ansonsten mit einer Achs-Verschiebung d. h. Restunwuchte von mehreren µm gerechnet werden muß.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines bevorzugten Ausführungsbeispieles sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in einer einzigen Figur einen Längsschnitt durch eine Spaltrohrmotorpumpe 10 mit einem Spaltrohr 12, in dem ein beidends gelagerter sowie sich um eine Achse A drehender Läufer 14 mit axial angesetztem Laufrad 16 angeordnet ist. Letzteres bewegt sich in einem unter Zwischenschaltung einer Dichtung 18 verschraubten Pumpengehäuse 20.

Der Läufer 14 ist unter Bildung eines Spaltes 22 von einem Ständer 24 umgeben, der in einem Ringraum 26 des Spaltrohres 12 festliegt.

Auf der - in der Zeichnung linken - Saugseite der Spaltrohrmotorpumpe 10 erfolgt die radiale Läuferlagerung mittels einer an der saugseitigen Laufradstirn festgelegten Hohlwelle 28 einerseits sowie einer diese teilweise umgebenden Lagerbüchse 30 anderseits. Am Ende der Hohlwelle 28 ist zudem eine axiale Anlaufscheibe 32 vorgesehen, die sich gegen eine Schulter 34 eines Einlaßstutzens 36 des Pumpengehäuses 20 abstützt.

Auf der druckseitigen Läuferseite ist ebenfalls am Läufer 14 ein Wellenstumpf 40 festgelegt, der seinerseits in einer Lagerbüchse 30 dreht.

Das an jener Dichtung 18 beginnende Spaltrohr 12 ist zur Druckseite hin nach dem Ständerabschnitt 42 zweifach gestuft und endet nach einer Lagerhaube 44 in einem Auslaßstutzen 46. Das andere Ende des Spaltrohres 12 befindet sich im Bereich der beschriebenen Dichtung 18 am Übergang zu dem mit dem Einlaßstutzen 36 einstückigen Pumpengehäuse 20.

Der einstückige Läufer 14 ist also mit einem seiner Wellenstümpfe 40 in das ebenfalls einstückige Spaltrohr 12 eingeschoben, das von der dritten Komponente, dem - die saugseitige Hohlwelle 28 aufnehmenden - Pumpengehäuse 20, verschlossen wird.

Claims (6)

1. Motorpumpenaggregat mit einer Kreiselpumpe und einem Spaltrohrmotor, dessen beidends gelagerter Läufer mit einem Laufrad versehen ist, wobei der gesamte Förderstrom von einer Saugseite zu einer Druckseite durch ein Spaltrohr zwischen dem Läufer und einem Ständer des Spaltrohrmotors fließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Läufer (14) mit dem auf der Saugseite angeord­ neten Laufrad (16) einstückig ausgebildet sowie mit koaxialen Wellenabschnitten versehen und mit einem druckseitigen Wellenabschnitt in ein Lager des den Ständer (24) haltenden Spaltrohres (12) eingesetzt ist, und dass das Spaltrohr (12) mit einem das Laufrad (16) umfangenden sowie ein Lager für den saugseitigen Wel­ lenabschnitt aufweisenden Pumpengehäuse (20) lösbar verbunden ist.

2. Motorpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass zwischen Spaltrohr (12) und Pumpenge­ häuse (20) eine Dichtung (18) angeordnet ist.

3. Motorpumpenaggregat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass der Läufer (14) mit dem saugseitigen und/oder dem druckseitigen Wellenabschnitt form- oder kraftschlüssig verbunden ist.

4. Motorpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der saugseitige Wellenab­ schnitt als Hohlwelle (28) ausgebildet und axial gegen eine Anlaufscheibe (32) abgestützt ist, die an einer Schulter (34) des Pumpengehäuses (20) anliegt.

5. Motorpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Spaltrohr (12) an sei­ nem Umfang den Ständer (24) in einem geschlossenen Ringraum (26) aufnimmt, an den druckseitig einstückig eine Lagerhaube (44) anschließt, die in einen Auslaßstutzen (46) übergeht.

6. Motorpumpenaggregat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Pumpengehäuse (20), vom Anschlußbereich an das Spaltrohr (12) ausgehend, das Laufrad (16) sowie die Anlaufscheibe (32) über­ greift und sich zu einem Einlaßstutzen (36) verjüngt.