DE4302058A1 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Pumpe mit vertika­ ler Welle, die herangezogen wird als Pumpe zum Abpumpen von Regenwasser oder dergleichen, und insbesondere eine Verbesserung einer solchen Art von Pumpe, die einen Vorab- Bereitschaftsbetrieb durchführt.

Eine Pumpe, die zum Abpumpen von Regenwasser oder der­ gleichen verwendet wird, ist im allgemeinen oft eine Pumpe mit vertikaler Welle. Als ein Lager zum Lagern der verti­ kalen Welle ist in weitem Umfang eine keramische Lagerung verwendet, die eine hervorragende Verschleißfestigkeit aufweist. In einer solchen keramischen Lagerung wird das gepumpte Wasser als Schmierwasser benutzt.

Infolge der raschen Verstädterung in den letzten Jahren tritt das Problem auf, daß eine große Menge von Regenwas­ ser plötzlich in einen Entwässerungsplatz einströmt. Um mit dem Zustand fertigzuwerden, wurde das Erfordernis für den Vorab-Bereitschaftsbetrieb einer Pumpe größer. Eine Pumpe mit vertikaler Welle zum Durchführen eines unbela­ steten Betriebs an der Luft, der durch den Vorab-Bereit­ schaftsbetrieb dargestellt wird, wird einen langen Zeit­ raum in einem solchen Zustand betrieben, in dem kein Was­ ser angehoben wird, d. h. kein Schmierwasser in der Pumpe vorliegt, während sich dennoch die Hauptwelle dreht. Wäh­ rend des Betriebes dreht sich die Hauptwelle im Lager in einem vollständig trockenen Zustand, was unvermeidlich zu einer abnormalen Abnutzung des Lagers führt. Somit kann bei der Pumpe mit vertikaler Welle nicht einmal ein kera­ misches Lager verwendet werden, um einen Betrieb ohne Last in der Luft durchzuführen.

Als eine Maßnahme zum Lösen des oben beschriebenen Pro­ blems wird eine solche Methode herangezogen, daß ein be­ reits vorher bereitgestelltes Schmierwasser von außerhalb einer Pumpe einem Lager während des Vorab-Bereitschaftsbe­ triebes zugeführt wird, wie dies in der japanischen, unge­ prüften Patentveröffentlichung Nr. 2-1 15 592 offenbart ist. Bei dieser Methode stellt ein Wasserstandsfühler fest, ob das Lager in Wasser eingetaucht ist oder nicht. In dem Fall, in dem das Lager nicht in Wasser eingetaucht ist, wird Schmierwasser von außerhalb der Pumpe zugeführt, und wenn es ermittelt wird, daß das Lager in Wasser einge­ taucht wird, wird die Zufuhr des Wassers abgebrochen. Außerdem wird, wie in der ungeprüften japanischen Patent­ veröffentlichtung Nr. 59-1 55 621 offenbart, zum Durchführen des unbelasteten Betriebs an der Luft für einen kurzen Zeitraum ein ölimprägniertes keramisches Lager verwendet, bei dem vorher eine Ölimprägnierung durchgeführt wurde und eine geringe Menge an Öl, die infolge der Wärmeausdehnung vom Lager her abgegeben wird, die Gleitfläche schmiert.

Ferner ist in der unveröffentlichten japanischen Patent­ veröffentlichtung Nr. 55-90 718 ein Verfahren offenbart, bei dem schon vorher in Wasservorratstank rund um ein La­ ger vorgesehen ist und sauberes Wasser von außerhalb der Pumpe in den Wasservorratstank vor dem Starten des Be­ triebs der Pumpe zugeführt wird.

Die Schmieranordnung, die in der ungeprüften japanischen Patentveröffentlichtung Nr. 2-1 15 592 offenbart ist, hat allerdings den Nachteil, daß eine große Wassermenge zum Schmieren erforderlich ist, wenn beim unbelasteten Betrieb der Pumpe an der Luft diese für einen langen Zeitraum an­ getrieben wird, weil das Wasser ständig dem Lager von außerhalb der Pumpe während des unbelasteten Betriebs an der Luft zugeführt wird. Da auch die obige Anordnung ein Wasserzufuhr-Rohrsystem aufweist, wird die Wartung des Rohrsystems natürlicherweise erforderlich. Andererseits kann nur eine geringe Ölmenge im ölimprägniertem Keramik­ lager enthalten sein. Während des Betriebs der Pumpe über einen langen Zeitraum hinweg nimmt die Temperatur der La­ gerung nachteiligerweise so zu, daß es unmöglich wird, mit dem Betrieb der Pumpe fortzufahren. Weil das Öl, das vom Lager her abgegeben wird, nicht erneuert wird, wird das Öl vollständig vom Lager während des Betriebs über die lange Dauer von Jahren hinweg verbraucht. Als Ergebnis kann der unbelastete Betrieb an der Luft nicht wiederholt durchge­ führt werden. Ferner umfaßt ähnlich zu der Methode, die in der unveröffentlichten japanischen Patentveröffentlichung Nr. 2-1 15 592 beschrieben ist, eine Methode, in welcher ein Tank oder Wasserspeichertank an einem Lagerabschnitt zum Zweck der Schmierung des Lagers vorgesehen ist, ein Was­ serzufuhr-Rohrsystem, so daß die Wartung des Rohrsystems erforderlich ist. Wenn das Pumpenwasser als Schmiermittel benutzt wird, besteht auch die Möglichkeit, daß Sand und Schmutz sich im Tank absetzen.

Bei der Schmieranordnung für das Lager, wie sie oben er­ wähnt ist, ist es unmöglich, den lastfreien Betrieb an der Luft wiederholt stabil über einen langen Zeitraum durchzu­ führen, während man das Wasser in der Pumpe (das gepumpte Wasser) als Schmiermittel benutzt, ohne Schmierwasser von außerhalb der Pumpe her zuzuführen.

Angesichts der obigen Umstände zielt die Erfindung darauf ab, eine Pumpe vorzusehen, die eine Schmieranordnung für das Lager umfaßt, welche es ermöglicht, daß ein Vorab-Be­ reitschaftsbetrieb wiederholt und stabil über einen länge­ ren Zeitraum hinweg durchgeführt wird, indem man das Was­ ser in der Pumpe als Schmierwasser benutzt, ohne daß man Schmierwasser von außerhalb der Pumpe zuführt.

Um das obige Ziel zu erreichen, ist gemäß der Erfindung eine Pumpe mit vertikalem Schaft mit einem Lager innerhalb eines Durchlasses für gepumptes Wasser mit einem drehbaren Schmierwassertank versehen, der die Lagerung innerhalb des Durchlasses für gepumptes Wasser aufnimmt, und ist auch mit einem Öffnungsabschnitt in Verbindung mit dem Durchlaß für gepumptes Wasser versehen, wobei der Öffnungsabschnitt an einem oberen Abschnitt des Schmierwassertankes ausge­ bildet ist.

In jenem Fall, in dem die Pumpe eine solche Lagervorrich­ tung umfaßt, kann, da das Lager ständig in das Schmier­ wasser eingetaucht ist, das vorher im Wasservorratstank aufgenommen wurde, selbst wenn das Schmierwasser nicht von der Außenseite der Pumpe her nachgeführt wird, eine stabi­ le Gleitcharakteristik erhalten werden. Das Schmierwasser wird zuverlässig zu der Zeit, in der Wasser gepumpt wird, voll nachgeführt. Das Schmierwasser, das einmal im Tank aufgenommen wurde, verdunstet kaum, weil die Feuchtigkeit innerhalb der Pumpe hoch ist, und es verweilt deshalb dort für einen langen Zeitraum. Aus diesen Gründen wird es durchaus unnötig, das Schmierwasser von außerhalb der Pum­ pe nachzuführen. Da ferner kein Wasserzufuhr-Rohrsystem für die Schmierung erforderlich ist, entfällt die Mühe zur Wartung des Rohrsystems und es tritt keine Schwierigkeit im Wasserzufuhr-Rohrsystem auf, so daß die Zuverlässigkeit der Pumpe insgesamt verbessert ist. Dementsprechend kann eine stabile Gleitcharakteristik über einen langen Zeit­ raum hinweg erhalten werden, selbst in jenem Fall, in dem ein Betrieb ohne Last an der Luft (Vorab-Bereitschaftsbe­ trieb) durchgeführt wird, während dessen kein gepumptes Wasser in die Pumpe gelangt. Insbesondere können, vergli­ chen mit dem ölimprägnierten Keramiklager, feine Keramik­ materialien für das Keramiklager verwendet werden, so daß die Verläßlichkeit auf die Festigkeit der Lagerung verbes­ sert werden kann. Noch wesentlicher ist der Umstand, daß sich deswegen, weil der Wasservorratstank rotiert, Fremd­ stoffe, die sich am Boden des Tanks absetzen, mit dem ge­ speicherten Wasser durch die Fliehkraft vermischen, die sich aus der Drehung des Tanks ergibt, so daß sie aus dem Wasservorratstank abgegeben werden. Das Schmierwasser, das die Fremdstoffe enthält, wird ersetzt durch neugepumptes Schmierwasser. Somit setzen sich die Fremdstoffe im Was­ serspeichertank nicht ab. Als Ergebnis schwankt die Vor­ ratsmenge des Schmierwassers nicht, und das Niveau sowie die Menge an Wasser rund um die Lager-Gleitfläche ist kon­ stant, so daß die Lager-Gleitfläche hinlänglich geschmiert ist, so daß sie die Temperatur der Lagerung daran hindert, erhöht zu werden. Deshalb kann gemäß der Erfindung eine hochverläßliche Pumpe erhalten werden.

Der Gegenstand der Erfindung wird anhand der beigefügten, schematischen Zeichnung beispielsweise noch näher erläu­ tert; in dieser ist:

Fig. 1 ein Vertikalschnitt durch einen wesentlichen Ab­ schnitt einer erfindungsgemäßen Pumpe,

Fig. 2 ein Vertikalschnitt durch den Lagerabschnitt der erfindungsgemäßen Pumpe,

Fig. 3 ein Schaubild, das die Druckverteilung einer La­ ger-Schmierflüssigkeit bei der Erfindung zeigt,

Fig. 4 ein Vertikalschnitt des Lagerabschnitts einer Pumpe gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 5 ein Vertikalschnitt eines Lagerabschnitts einer Pumpe gemäß einem noch anderen Ausführungsbei­ spiel der Erfindung,

Fig. 6 ein Vertikalschnitt eines Lagerabschnitts einer Pumpe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung,

Fig. 7 ein Vertikalschnitt eines Lagerabschnitts einer Pumpe gemäß einem noch anderen Ausführungsbei­ spiel der Erfindung,

Fig. 8 ein Vertikalschnitt eines Lagerabschnitts einer Pumpe gemäß einem noch anderen Ausführungsbei­ spiel der Erfindung, und

Fig. 9 ein Vertikalschnitt eines Lagerabschnitts einer Pumpe gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Es erfolgt nun die detaillierte Beschreibung der bevorzug­ ten Ausführungsbeispiele.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Hier wird eine Beschreibung einer Pumpe vorgelegt, bei welcher die Lagerung aus Keramikmate­ rial gebildet ist, aber das Material für die Lagerung ist nicht speziell auf Keramikmaterialien beschränkt. Fig. 1 zeigt eine Lagervorrichtung und die umgebenden Bereiche einer Pumpe gemäß der Erfindung. Die Pumpe weist ein Pum­ pengehäuse 2 auf, eine Keramik-Lagervorrichtung 1, die am Pumpengehäuse 2 angebracht ist, und ein Schaufelrad 4, das fest an einer rotierenden Welle 3 angebracht ist. Das Schaufelrad 4 ist hängend mittels der Keramik-Lagervor­ richtung 1 gelagert. Wie oben erwähnt, wird eine Pumpe mit vertikaler Welle, die den lastfreien Betrieb an der Luft durchführt, der dargestellt wird durch den Vorab-Bereit­ schaftsbetrieb, für einen langen Zeitraum in einem solchen Zustand angetrieben, daß trotz der Drehung der rotierenden Welle 3 kein Wasser gepumpt wird. Fig. 2 stellt einen wesentlichen Abschnitt der Keramik-Lagervorrichtung 1 dar. Pfeile in der Zeichnung bezeichnen die Richtung des Um­ laufs des Schmierwassers während der Drehung der rotieren­ den Welle 3. Die Keramik-Lagervorrichtung 1 umfaßt die ro­ tierende Welle 3, eine Hülse 5, die aus einer gesinterten Hartlegierung hergestellt oder mit dieser beschichtet ist, die an der rotierenden Welle 3 angebracht ist, ein Kera­ miklager 6 zum gleitenden Abstützen der Hülse 5, einen La­ gerhalter 7, in dem die Keramiklagerung 6 gehalten ist, und ein Lagergehäuse 9, das elastisch mit dem Lagerhalter 7 durch federndes Material 8 verbunden ist. Die keramische Lagervorrichtung 1 umfaßt auch einen Wasservorratstank 10, der an der äußeren Umfangsseite der rotierenden Welle 3 so vorgesehen ist, daß er die untere Endfläche des Lagerge­ häuses 9 und dessen äußere Umfangsseite umgibt. In diesem Fall ist der Wasservorratstank 10 dadurch gebildet, daß man einen oberen Abschnitt des Schaufelrads 4 benutzt, der fest an der rotierenden Welle 3 so angebracht ist, daß er sich gemeinsam mit der rotierenden Welle dreht. Das Schmierwasser wird vorher in den Wasservorratstank 10 nach Fertigstellung der Einstellung und Montage der Pumpe ein­ gegossen. Nachfolgend wird das Wasser automatisch in den Wasservorratstank durch Nachpumpen des Wassers einge­ speist, wenn die Pumpe betrieben wird, so daß der Tank stets mit Wasser gefüllt ist und es unnötig wird, das Was­ ser im Tank nachzufüllen. In diesem Zusammenhang dreht sich die rotierende Welle in der keramischen Lagerung in einem solchen Zustand, daß die keramische Lagerung stets in das Schmierwasser eingetaucht ist. Somit kann eine sta­ bile Gleitcharakteristik für einen langen Zeitraum selbst in jenem Fall erhalten werden, daß ein lastfreier Betrieb an der Luft stattfindet, bei dem kein Wasser gepumpt wird. Ein solcher Aufbau der Pumpe erübrigt das Erfordernis, das Schmierwasser von der Außenseite der Pumpe her nachzufüh­ ren. Natürlich wird ein Rohrsystem zum Nachführen des Was­ sers nutzlos, was die Mühe für die Wartung des Rohrsystems einspart. Da ferner der Wasservorratstank an der rotieren­ den Welle befestigt ist, werden selbst dann, wenn Fremd­ körper, die mit dem Regenwasser vermischt herangepumpt wurden, in den Wasservorratstank gelangen, die Fremdkörper mit dem Regenwasser infolge der Drehung der rotierenden Welle vermischt und durch neu herangepumptes Schmierwasser ersetzt. Auf diese Weise werden die Fremdkörper nicht im Wasserspeichertank angesammelt. Als Ergebnis schwanken Ni­ veau und Menge des Schmierwassers kaum und der Wasserspie­ gel an der Lager-Gleitfläche ist konstant, so daß die La­ ger-Gleitfläche hinlänglich geschmiert wird. Dementspre­ chend steigt die Temperatur des Lagers nicht an, und des­ halb kann eine keramische Lagerung mit einer hohen Zuver­ lässigkeit erreicht werden.

Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Rühreinrich­ tung, die unten beschrieben wird, vorgesehen, um die Fremdkörper im Wasser zwangsweise durch die sich wechsel­ seitig potenzierende Wirkung zu vermischen, die durch eine Kombination der rotierenden Strömung des Wassers im Vor­ ratstank und die umlaufende Strömung des Wassers in der radialen Richtung erhalten wird. Es ist auch eine Einrich­ tung 15a zum Ermitteln des Wasserspiegels vorgesehen, um zu erkennen, ob Schmierwasser im Wasservorratstank vor­ liegt oder nicht. Die Anordnung der Wasserspiegel-Meßein­ richtung 15a verbessert noch weiter die Verläßlichkeit der keramischen Lagervorrichtung. Die Rühreinrichtung umfaßt eine ortsfeste Umlenkplatte 11 und ein festes zylindri­ sches Teil 12, die gegenüber einem unteren Oberflächenteil 10a bzw. einem äußeren Umfangsteil 10b des Wasservorrats­ tanks 10 zur Drehung vorgesehen sind. Die Umlenkplatte 11 und das feste zylindrische Teil 12 werden durch eine An­ zahl von Rippen 13 gehalten, die an der äußeren Umfangs­ fläche des Lagergehäuses 9 angebracht sind. Es sind Öff­ nungsabschnitte 14a und 14b zwischen dem Lagergehäuse 9 und der Umlenkplatte 11 bzw. zwischen der Umlenkplatte 11 und dem festen zylindrischen Teil 12 vorgesehen, durch welche Öffnungsabschnitte das Schmierwasser umläuft. Die Rühreinrichtung bewirkt die Vermischung der Fremdkörper und ist auch wirksam, die Oberfläche des Schmierwassers, das im Wasservorratstank aufgenommen ist, während der Dre­ hung der rotierenden Welle in einem horizontalen Zustand zu halten. Als Ergebnis schwankt der Spiegel des Schmier­ wassers kaum und der Wasserspiegel an der Lagergleitfläche ist konstant. Demzufolge wird die Lagergleitfläche zuver­ lässig geschmiert und die Lagertemperatur wird nicht er­ höht. Deshalb kann gemäß dem Ausführungsbeispiel eine ke­ ramische Lagervorrichtung mit einer hohen Zuverlässigkeit erhalten werden.

Nun wird die Funktion der Rühreinrichtung erläutert. Die Anordnung der Umlenkplatte 11 bringt auf das Schmierwasser eine Drehkraft auf, das mit dem unteren Abschnitt des Was­ servorratstanks in Berührung gekommen ist, und zwar infol­ ge der Viskosität. Das Wasser strömt rotierend zwischen dem Wasservorratstank 10 und der Umlenkplatte 11, um eine Fliehkraft zu erzeugen. Nachfolgend wird das Wasser aus dem Öffnungsabschnitt 14b freigesetzt, der an der äußeren Umfangsseite des Lagergehäuses 9 vorgesehen ist. Gleich­ zeitig wird das Wasser, das zur inneren Umfangswand des Tanks infolge der Fliehkraft strömt, ständig durch das Wasser ergänzt, das von dem Öffnungsabschnitt 14c, der an der inneren Umfangsseite des Lagergehäuses 9 vorgesehen ist, nachströmt. Aus diesen Gründen läuft das Wasser ober­ halb und unterhalb der Umlenkplatte 11 regelmäßig um, so daß Fremdkörper vorteilhafterweise umgerührt und in das Wasser ohne Niederschlag eingemischt werden. Ferner bringt die Rühreinrichtung 15a die folgende Funktion mit sich.

In einer Lagervorrichtung ohne die Umlenkplatte 11, ohne das feste zylindrische Teil 12 und ohne die Rippen 13, be­ ginnt, genauer gesagt, das Schmierwasser 15 an einem Ab­ schnitt zu rotieren, der in Berührung mit dem Wasservor­ ratstank 10 steht, wenn sich der Tank 10 dreht, und das gesamte Schmierwasser dreht sich. Der Wasserspiegel bildet eine parabolische Bewegungsbahn, so daß er sich von dem Abschnitt der keramischen Lagergleitfläche entfernt.

In jenem Fall jedoch, in dem die Umlenkplatte 11 vorgese­ hen ist, wird dem Schmierwasser, das in Berührung mit dem unteren Abschnitt des Wasservorratstanks 10 steht, infolge der Viskosität eine Drehkraft verliehen. Das Wasser zwi­ schen dem Wasservorratstank 10 und der Umlenkplatte 11 dreht sich, um die Fliehkraft zu erzeugen, und es wird vom Öffnungsabschnitt 14b freigesetzt, der an der äußeren Um­ fangsseite des Lagergehäuses vorgesehen ist. Gleichzeitig wird das Wasser, das zur inneren Umfangswand des Tanks in­ folge der Fliehkraft strömt, ständig ergänzt durch das Wasser, das von dem Öffnungsabschnitt 14c her strömt, der an der inneren Umfangsseite des Lagergehäuses 9 vorgesehen ist, so daß das Wasser oberhalb und unterhalb der Umlenk­ platte 11 regelmäßig umläuft, so daß der statische Druck des Wassers im wesentlichen bei einem konstanten Wert ge­ halten wird. Das heißt, das Wasser unter der Umlenkplatte 11 wird zur inneren Umfangswand des Wasservorratstanks 10 bewegt, um durch die Öffnungsabschnitte 14a und 14b zum Abschnitt unterhalb der Umlenkplatte 11 zu strömen. Es wurde aus Versuchsergebnissen deutlich, daß der statische Druck oberhalb und unterhalb der Umlenkplatte 11 sich auf den im wesentlichen gleichen Pegel verteilt, wie in Fig. 3 gezeigt ist. Eine Linie C bezeichnet die Verteilung des statischen Drucks, wenn die Umlenkplatte vorgesehen ist, und diese Verteilung ist bemerkenswert stabil, verglichen mit der Verteilung des statischen Drucks, wenn die Umlenk­ platte nicht vorgesehen ist, und dargestellt durch die Li­ nie D, wie aus Fig. 3 ersichtlich ist. Die Markierungen x stellen Meßpunkte dar. V, W, X und Y stellen Lagen an der inneren Seite der Umlenkplatte, an der äußeren Seite der Umlenkplatte, an der äußeren Seite des festen zylindri­ schen Teils und an der inneren Seite des Wasservorrats­ tanks dar. Ein Linie E zeigt die Verteilung des statischen Drucks zwischen der äußeren Seite des festen zylindrischen Teils und der inneren Seite des Wasservorratstanks. Das heißt, daß eine Oberfläche des Wassers oberhalb der Um­ lenkplatte im allgemeinen horizontal gehalten bleibt. In­ zwischen kann der Einfluß des Wassers, das nach der Berüh­ rung mit der inneren Umfangswand des Wasservorratstanks rotiert, dadurch auf ein Mindestmaß verringert werden, daß man das feste zylindrische Teil 12 vorsieht. Genauer ge­ sagt, das Wasser innerhalb des festen zylindrischen Teils 12 rotiert überhaupt nicht, und seine Oberfläche kann in­ folge der Funktion der Umlenkplatte 11 insgesamt horizon­ tal gehalten werden. Weil die Wasseroberfläche im wesent­ lichen horizontal gehalten wird, wird das Wasser stabil der Lager-Gleitfläche zugeführt. Obwohl die Wasserfläche zwischen dem festen zylindrischen Teil 12 und dem rotie­ renden Wasservorratstank 10 infolge der Drehung eine para­ bolische Bahnkurve abbildet, kann der Höhenunterschied zwischen dem inneren und äußeren Abschnitt der Wasserober­ fläche dadurch auf ein Mindestmaß reduziert werden, daß man den Abstand zwischen dem festen zylindrischen Teil 12 und dem Wasservorratstank 10 verringert. Als Ergebnis kann eine Versetzung der Wasseroberfläche im Inneren des festen zylindrischen Teils 12 auf ein Mindestmaß reduziert wer­ den.

Wie oben erwähnt, kann gemäß der Erfindung eine keramische Lagervorrichtung mit einer hohen Zuverlässigkeit erhalten werden, welcher Vorrichtung Wasser nicht von außerhalb der Pumpe zugeführt wird.

Mittlerweile befinden sich bei einem ölimprägnierten kera­ mischen Lager oder einer Lagervorrichtung mit einer Metho­ de, bei welcher Wasser von außerhalb der Pumpe ohne einen Wasservorratstank zugeführt wird, deshalb, weil wenig Öl oder Wasser an der Lager-Gleitfläche vorliegt, das kerami­ sche Lager und die Hülse in der Gefahr, unmittelbar in Be­ rührung miteinander infolge der Stoßlast zu bekommen, die auf das Pumpenrad beim Beginn des Pumpens von Wasser auf­ gebraucht wird, was zu der Möglichkeit führt, daß das ke­ ramische Lager und die Hülse beschädigt werden. Im Gegen­ satz hierzu ist gemäß der Erfindung und im Unterschied zum ölimprägnierten keramischen Lager oder zu der Lagervor­ richtung nach der Methode, bei welcher Wasser von außer­ halb der Pumpe zugeführt wird, die Lageroberfläche stets in das Schmierwasser eingetaucht und ein befriedigender Wasserfilm liegt auf der Lager-Gleitfläche vor. Dement­ sprechend wird selbst dann, wenn eine Stoßlast am Pumpen­ rad beim Beginn des Pumpens von Wasser aufgebracht wird, eine große Reaktionskraft infolge der Quetschfunktion so erzeugt, daß das keramische Lager und die Hülse kaum mit­ einander in Berührung gelangen und sie vor Schaden gehin­ dert sind. Selbst wenn das gepumpte Wasser rasch in die Pumpe unmittelbar nach dem Beginn des Vorgangs, Wasser zu pumpen, hineinströmt, trifft das gepumpte Wasser auf Hin­ dernisse des Schmierwassers, weil der Wasservorratstank mit Wasser gefüllt ist, so daß die Geschwindigkeit des ge­ pumpten Wassers, das in den Wasservorratstank strömt, ab­ gemildert ist. Als Ergebnis strömen die meisten Fremd­ stoffe, die zusammen mit dem gepumpten Wasser eintreten, in der Pumpe nach oben, ohne in den Wasser-Vorratstank zu gelangen. Deshalb ist die Erfindung wirksam, den Eintritt von Fremdkörpern zu verhindern. Wenn andererseits der Pumpvorgang fertiggestellt ist und die Pumpe angehalten wird, dann verbleiben Sand und Bodenpartikel, die im ge­ pumpten Wasser enthalten sind, auf der Lager-Gleitfläche und trocknen hieran an. Weil es schwierig ist, Sand- und Bodenpartikel, die an der Lager-Gleitfläche in einem ölim­ prägnierten Keramiklager oder einer Lagervorrichtung nach der Methode, bei welcher das Wasser von außerhalb ohne den Wasservorratstank zugeführt wird, vollständig abfallen zu lassen, können das keramische Lager und die Hülse von den Sand- und Bodenpartikeln während des lastfreien Betriebs an der Luft beschädigt werden. Gemäß der Erfindung aber, bei welcher der Wasservorratstank vorgesehen ist, wird je­ doch die Lager-Gleitfläche vom Schmierwasser gewaschen und Sand- und Bodenpartikel werden zur inneren Umfangswand des Wasservorratstanks infolge der Fliehkraft abgeleitet, so daß sie von der Lager-Gleitfläche entfernt werden. Deshalb wird die Lagercharakteristik stabil für einen langen Zeit­ raum erfüllt, weil das keramische Lager und die Hülse kaum von den Sand- und Bodenpartikeln beschädigt werden.

Ein anderes Ausführungsbeispiel, das in Fig. 4 gezeigt ist, umfaßt einen Aufbau, der im wesentlichen derselbe ist wie jener in Fig. 2. Im dargestellten Ausführungsbeispiel sind zum Zweck, wirksam den Zutritt von Fremdkörpern, wie Abfall, in den Wasservorratstanks zu verhindern, wenn ge­ pumptes Wasser in den Wasservorratstank strömt, Dichtungs­ stücke 16a, 16b zum Verhindern des Zutritts von Fremdkör­ pern zusätzlich an der Außenseite des äußeren Umfangsteils des Vorratstanks vorgesehen. Es ist überflüssig, zu erwäh­ nen, daß die obige Anordnung gleichartige Wirkungen und Funktionen liefert wie jene des ersten Ausführungsbei­ spiels.

Ein noch anderes Ausführungsbeispiel, das in Fig. 5 darge­ stellt ist, weist im wesentlichen denselben Aufbau wie je­ nen der Fig. 2 auf. In dem dargestellten Ausführungsbei­ spiel ist eine Platte 17 zum Verhindern des Austritts des Schmierwassers aus dem Wasservorratstank 10 an einem obe­ ren Abschnitt des äußeren Umfangsteils 10b des Wasservor­ ratstanks angebracht. Bei einem solchen Aufbau kann die Menge des Schmierwassers, das vom Wasservorratstank 10 ab­ gegeben wird, verringert werden, was es ermöglicht, einen Umlauf des Wassers mit hoher Geschwindigkeit zu erreichen. Ferner werden die im gepumpten Wasser enthaltenen Fremd­ körper zur Außenseite des Wasservorratstanks hin durch die Fliehkraft abgegeben, die auf der oberen Oberfläche der den Austritt verhindernden Platte einwirkt. Deshalb gelan­ gen kaum Fremdkörper in den Wasservorratstank.

Eine Anordnung eines weiteren Ausführungsbeispiels, das in Fig. 6 gezeigt ist, ist insgesamt gleichartig der des in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiels. Bei diesem Ausfüh­ rungsbeispiel ist der Lagerhalter 7 mit einer Anzahl von Durchgangslöchern 18 versehen, und das äußere Umfangsteil 10b des Wasservorratstanks 10 ist an seiner äußeren Seite mit einer Fliehkraft-Abgabeeinrichtung 19 versehen. Bei einem solchen Aufbau strömt das Wasser während des Pumpens des Wassers in der Pumpe nach unten durch die Anzahl der Durchgangslöcher 18, die im Lagerhalter 7 vorgesehen sind. Gleichzeitig wird das Wasser zwangsweise aus dem Wasser­ vorratstank mittels der Fliehkraft-Abgabeeinrichtung 19 nach außen gedrückt, die an der äußeren Seite des unteren Umfangsteils 10b des Wasservorratstanks 10 vorgesehen ist. Als Ergebnis wird das Schmierwasser im Wasservorratstank ständig zuverlässig während des Pumpvorgangs erneuert. Da ferner das Wasser, das Sand- und Bodenpartikel enthält, kaum über die Lager-Gleitfläche hinwegläuft, wenn man das Schmierwasser erneuert, wird die Beschädigung der Lagerung und der Hülse durch die Sand- und Bodenpartikel verrin­ gert, so daß eine stabile Lagerfunktion für einen langen Zeitraum aufrechterhalten werden kann. Zusätzlich kann eine Dichtungsfunktion der Fliehkraft-Abgabeeinrichtung erwartet werden.

Der Aufbau eines anderen Ausführungsbeispiels, das in Fig. 7 gezeigt ist, ist im wesentlichen derselbe wie jener der Fig. 2. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist eine Umfangsnut 20 an der Innenseite des äußeren Umfangsteils 10b des Wasservorratstanks 10 ausgebildet, ein Steigrohr 21, das an der äußeren Umfangsseite des Lagergehäuses be­ festigt ist, ist in die Nut eingepaßt, eine Einrichtung 22 zum Abtrennen von Sand- und Bodenpartikeln vom Wasser ist in der Nähe des Auslasses des Steigrohrs 21 vorgesehen, und eine Anzahl von Löchern 23 zum Abgeben der Sand- und Bodenpartikel ist in der Nachbarschaft des äußeren Umfangs des Lagergehäuses vorgesehen. In diesem Fall ist ein Sieb als Abtrenneinrichtung 22 benutzt. Bei einem solchen Auf­ bau werden, wenn sich der Wasservorratstank dreht, die im Schmierwasser enthaltenen Sand- und Bodenpartikel im Inne­ ren der Umfangsnut 20 gesammelt, während sie infolge eines Unterschieds der Fliehkraft vermischt werden. Das die Sand- und Bodenpartikel enthaltende Schmierwasser, das an­ gesammelt wurde, strömt infolge einer Druckdifferenz nach oben durch das Steigrohr 21 und fällt an der oberen Ober­ fläche des Siebes so nach unten, daß die Sand- und Boden­ partikel vom Wasser abgetrennt werden. Nachfolgend rollen die Sand- und Bodenpartikel, die auf der oberen Oberfläche des Siebes verbleiben, über das Sieb zum äußeren Umfang des Lagergehäuses, so daß sie sich rund um die Anzahl von Löchern 23 ansammeln, damit die Sand- und Bodenpartikel, die in der Nachbarschaft des äußeren Umfangs des Lagerge­ häuses vorgesehen sind, abgeleitet werden. Die Sand- und Bodenpartikel fallen von den Abgabelöchern 23 aus nach un­ ten und werden dann nach außen in radialer Richtung der Pumpe durch die Fliehkraft des Wasservorratstanks abgege­ ben. Inzwischen strömt das Schmierwasser nach unten durch das Sieb, um zum Wasservorratstank zurückzugelangen. Bei einem solchen Aufbau können die meisten der Sand- und Bo­ denpartikel im Wasservorratstank so entfernt werden, daß eine Beschädigung der Lagerung infolge der Sanderosion im Inneren des Vorratstanks verringert werden kann. Dieses Ausführungsbeispiel ist auch in jenem Fall wirksam, in dem das Schmierwasser verdampft bzw. verdunstet und die Menge des Wassers vermindert wird, weil die Menge des Schmier­ wassers groß ist.

Ein noch anderes Ausführungsbeispiel, das in Fig. 8 ge­ zeigt ist, unterscheidet sich von dem Fall, in dem der obere Abschnitt des Pumpenrades als Wasservorratstank be­ nutzt wird, dahingehend, daß der Wasservorratstank ersetzt ist durch einen Wassertank 24, der unmittelbar an der ro­ tierenden Welle befestigt ist, ein Abschleuderelement 25 ist an der rotierenden Welle in der Nähe des oberen Endes der Hülse vorgesehen, ein Deckel 26 ist an der inneren Um­ fangsseite des Pumpengehäuses angebracht, und eine Anzahl von Löchern 23 zur Abgabe von Sand- und Bodenpartikeln ist in der Nähe des äußeren Umfangsabschnitts des Pumpengehäu­ ses vorgesehen. Es erübrigt sich zu erwähnen, daß eine solche Anordnung Funktionen und Wirkungen gleichartig dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2 liefert.

Es kann jedoch auch die folgende Wirkung von diesem Aus­ führungsbeispiel erreicht werden. Selbst wenn die Sand- und Bodenpartikel in den Spalt zwischen dem Abschleuder­ element 25 und der Abdeckung 26 eintreten, werden sie in­ folge der Fliehkraft des Abschleuderelements 25 ausge­ schieden, das an der rotierenden Welle oberhalb des oberen Endes der Hülse fest angebracht ist. Die ausgeschiedenen Sand- und Bodenpartikel sammeln sich an der Außenseite der Abdeckung an und fallen allmählich auf eine obere Fläche 27 eines Flanschabschnitts des Wassertanks nieder, der un­ mittelbar mit der rotierenden Welle verbunden ist, und zwar durch die Anzahl von Löchern 23 zur Abgabe der Sand- und Bodenpartikel, die in der Nähe des äußeren Umfangsab­ schnitts des Lagergehäuses vorgesehen sind. Danach werden die Sand- und Bodenpartikel infolge der Fliehkraft nach außen abgeleitet und entfernt. Weil die Sand- und Boden­ partikel am Eintritt in den Wasservorratstank gehindert sind, kann auf diese Weise die Menge an Sand- und Boden­ partikeln im Inneren des Wasservorratstanks auf ein Min­ destmaß verringert werden, und die Beschädigung infolge der Sanderosion im Inneren des Wasservorratstanks kann merklich verringert werden. Da das Schmierwasser im Was­ servorratstank kaum Sand- und Bodenpartikel enthält, ist auch die Menge des Schmierwassers verhältnismäßig groß. Deshalb ist dieses Ausführungsbeispiel in jenem Fall wirk­ sam, in dem die Verdunstung des Schmierwassers so zunimmt, daß die Wassermenge vermindert wird.

Der Aufbau eines weiteren Ausführungsbeispiels, das in Fig. 9 dargestellt ist, ist im wesentlichen gleichartig jenem des Ausführungsbeispiels der Fig. 2. Im dargestell­ ten Ausführungsbeispiel ist ein unterer Endabschnitt 28 der Hülse passend auf einen äußeren Umfang eines Nabenwul­ stes 29 des Schaufelrades aufgesetzt, und die Hülse ist so ausgebildet, daß sie einen äußeren Durchmesser aufweist, der größer ist als der des Nabenwulstes 29. Erkennbar lie­ fert dieser Aufbau Funktionen und Wirkungen gleichartig dem Ausführungsbeispiel der Fig. 2. Ferner hat dieses Aus­ führungsbeispiel auch noch die folgende Wirkung: weil der Außendurchmesser der Hülse vergrößert ist, wird die Um­ fangsgeschwindigkeit der gleitenden Oberfläche größer. Als Ergebnis wird bevorzugt ein Wasserfilm an der Gleitober­ fläche so gebildet, daß der Lastwiderstand verbessert ist. Außerdem kann die Höhe des äußeren Umfangsteils des Was­ servorratstanks in dem Ausmaß verringert werden, der der Länge der Überdeckung von Hülse und Nabenvorsprung der Schaufel bzw. des Schaufelrades entspricht. Deshalb ist die vertikale Länge der Lagervorrichtung verringert, wo­ durch der Aufbau der Pumpe gedrängt wird.

In jedem der obigen Ausführungsbeispiele werden keramische Materialien für die Lager verwendet, aber es erübrigt sich, darauf hinzuweisen, daß gleichartige Funktionen und Wirkungen auch dadurch erreicht werden können, daß man hochhartes Material, wie eine gesinterte Hartlegierung, oder dergleichen für das Lager benutzt, sowie ein mit hochhartem Material beschichtetes Teil für die Gleitflä­ che.

Wie oben erwähnt, nimmt gemäß der Erfindung der drehbare Wasservorratstank in seinem Inneren das Lager auf. Der Tank umfaßt Öffnungsabschnitte, die in Verbindung mit dem Durchlaß für gepumptes Wasser stehen. Der Tank ist im In­ neren des Durchlasses für gepumptes Wasser der Pumpe mit vertikaler Welle untergebracht. In diesem Zusammenhang wird Schmierwasser, das während des Pumpbetriebes zuge­ führt wird, ständig im Wasservorratstank zurückgehalten. Zum Zeitpunkt des Vorab-Bereitschaftsbetriebes wird das Lager ausreichend durch das Schmierwasser geschmiert. Es ist nicht erforderlich, das Schmierwasser von außerhalb der Pumpe nachzuführen oder eine Vorrichtung vorzusehen, um das Schmierwasser von außerhalb der Pumpe zuzuführen, wie beim Stand der Technik. Weil der Tank für das Schmier­ wasser rotiert, werden Fremdkörper, wie etwa Sand- und Bo­ denpartikel, die in den Schmierwassertank eingedrungen sind, zur Außenseite des Schmierwassertanks infolge der Fliehkraft und der Rührwirkung nach außen geleitet. Als Ergebnis sammeln sich keine Fremdkörper im Schmierwasser­ tank an, sondern die Menge des Wassers im Schmierwasser­ tank kann stets bei einem konstanten Wert gehalten werden. Deshalb ist es gemäß der Erfindung möglich, eine Pumpe zu erhalten, die den Vorab-Bereitschaftsbetrieb stabil und wiederholt für einen langen Zeitraum durchführen kann, oh­ ne daß man Wasser von außerhalb der Pumpe nachführt.

Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit vertikaler Welle, mit einer Lagervorrichtung 6, in welcher das Wasser in der Pumpe als Schmierwasser benutzt wird, ohne daß man dem Lager 6 Wasser von außerhalb der Pumpe zuführt, wodurch die Pumpe wiederholt dem Betrieb ohne Belastung an der Luft (in einem solchen Zustand, in dem kein Wasser gepumpt wird) stabil und für einen langen Zeitraum durchführen kann. In der Pumpe ist ein nach oben offener Wasservor­ ratstank 10 an einer rotierenden Welle 3 befestigt, und das Schmierwasser (das Wasser in der Pumpe) wird im Inne­ ren des Wasservorratstanks 10 so zurückgehalten, daß das Lager 6, während es betrieben wird, stets in das Schmier­ wasser eingetaucht ist. Es werden auch Fremdkörper im Was­ servorratstank 10 mit dem Wasser vermischt, ohne sich ab­ zusetzen, und das Wasser, das die Fremdkörper enthält, wird durch neu herangepumptes Wasser ersetzt.

Claims (11)

1. Pumpe mit vertikaler Welle und einem Lager, in einem Kanal für gepumptes Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß ein drehbarer Schmierwassertank (10) zur Aufnahme des Lagers (6) in seinem Inneren innerhalb des Kanals für ge­ pumptes Wasser vorgesehen ist, wobei der Tank (10) einen Öffnungsabschnitt aufweist, der in Verbindung mit dem Ka­ nal für gepumptes Wasser steht.

2. Pumpe mit vertikaler Welle und einem Lager, in einem Kanal für gepumptes Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß ein drehbarer Schmierwassertank (10) zur Aufnahme des Lagers (6) in seinem Inneren rund um das Lager (6) ange­ ordnet ist, wobei der Tank (10) einen Öffnungsabschnitt aufweist, der in Verbindung mit dem Kanal für gepumptes Wasser steht und sich mit der rotierenden Welle (3) dreht.

3. Pumpe mit vertikaler Welle und einem Lager, in einem Kanal für gepumptes Wasser, dadurch gekennzeichnet, daß ein drehbarer Schmierwassertank (10) zur Aufnahme des Lagers (6) in seinem Inneren innerhalb des Kanals für ge­ pumptes Wasser vorgesehen ist, wobei der Kanal für gepump­ tes Wasser dazu dient, das gepumpte Wasser in und aus dem Tank (10) strömen zu lassen.

4. Pumpe mit vertikaler Welle und einem Lager, in einem Kanal für gepumptes Wasser, in dem gepumptes Wasser als Schmiermittel für das Lager benutzt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein drehbarer Schmierwassertank (10) zur Aufnahme des Lagers (6) in seinem Inneren rund um das Lager (6) vorge­ sehen ist, wobei der Kanal für gepumptes Wasser dazu dient, das gepumpte Wasser in und aus dem Tank (10) fließen zu lassen, und wobei der Tank (10) so eingerichtet ist, zusammen mit der rotierenden Welle (3) zu rotieren.

5. Pumpe mit vertikaler Welle und einem Lager, in einem Kanal für gepumptes Wasser, in dem gepumptes Wasser als Schmiermittel für das Lager benutzt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
ein Schmierwassertank (10), der in seinem Inneren das Lager (6) aufnimmt, innerhalb des Kanals für gepumptes Wasser vorgesehen ist,
ein Öffnungsabschnitt in Verbindung mit dem Kanal für gepumptes Wasser an einem oberen Abschnitt an der äußeren Umfangsseite des Schmierwassertanks (10) vorgesehen ist, und
der Schmierwassertank (10) dazu eingerichtet ist, sich mit der rotierenden Welle (3) zu drehen.

6. Pumpe mit vertikaler Welle und einem Lager, in einem Kanal für gepumptes Wasser, wobei das gepumpte Wasser als Schmiermittel für das Lager benutzt wird, dadurch gekenn­ zeichnet, daß
ein Schmierwassertank (10) innerhalb des Kanals für gepumptes Wasser vorgesehen ist und das Lager (6) umgibt,
ein Öffnungsabschnitt in Verbindung mit dem Kanal für gepumptes Wasser am einen Abschnitt des Schmierwassertanks (10) vorgesehen ist, und
der Schmierwassertank (10) an der rotierenden Welle (3) befestigt ist.

7. Pumpe mit vertikaler Welle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schmierwassertank (10) zwischen der rotierenden Welle 3 und einem Pumpenrad bzw. Pumpen- Schaufelrad (4) ausgebildet ist.

8. Pumpe mit vertikaler Welle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein innerer Bodenabschnitt des Schmierwassertanks (10) so ausgebildet ist, daß er nach oben zur äußeren Umfangsseite des Tanks (10) hin geneigt ist.

9. Pumpe mit vertikaler Welle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rühreinrichtung zum Umrühren des Schmierwassers innerhalb des Schmierwassertanks (10) vor­ gesehen ist.

10. Pumpe mit vertikaler Welle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein festes zylindrisches Teil (12) zwischen einer inneren Oberfläche der Umfangswand des Schmierwassertanks (10) und des Lagers (6) auf eine solche Weise vorgesehen ist, daß das feste zylindrische Teil (12) konzentrisch zur rotierenden Welle (3) angeordnet ist und ein kleiner Spalt zwischen der unteren Endkante des Teils (12) und der Bodenfläche des Schmierwassertanks (10) vor­ liegt.

11. Pumpe mit vertikaler Welle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß sich in Längsrichtung erstreckende Rippen (14b) an einer Innenwandfläche des festen zylindri­ schen Teils (12) vorgesehen sind.