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Mehrstufige Kreiselpumpe mit lotrechter Welle, insbesondere Motortauchpumpe
Bei mehrstufigen Kreiselpumpen mit lotrechter Welle insbesondere bei den mit einem
Unterwassermotor zusammengebauten Tauchpumpen, ist es bekannt, die Förderflüssigkeit
oberhalb der untersten Pumpenstufe anzusaugen, so daß die Flüssigkeit durch das
unterste Laufrad von oben nach unten und durch die darüberliegenden Laufräder von
unten nach oben strömt, wodurch der um das Gewicht der umlaufenden Teile der Pumpe
und des Antriebsmotors vermehrte, nach unten wirkende Axialschub der übrigen Laufräder
verringert wird. Ein vollständiger Gewichtsausgleich kann hierdurch jedoch nicht
erhalten werden, da der nach oben wirkende Axialschub des untersten Laufrades gegenüber
dem der übrigen, den gleichen Durchmesser aufweisenden, von unten nach oben durchströmten
Laufräder nur gering ist. Die Traglager sind daher bei dieser Pumpienbauart starken
Belastungen und damit auch einem starken Verschleiß -ausgesetzt, der die Betriebssicherheit
der Tauchpumpe in unerwünschter Weise verringert. Man hat auch bereits vorgeschlagen,
die Förderflüssigkeit durch sämtliche Laufräder in Richtung von oben nach unten
zu leiten, so daß ein nach oben gerichteter axialer Zug entsteht, der das Gewicht
der umlaufenden Teile ausgleichen soll. Dieser nach oben wirkende Axialschub ist
bei Tauchmotorpumpen und Tiefbrunnenpumpen mit geringer Wellenlänge zu groß und
muß durch Entlastung der Pumpenräder, z. B. durch Anbringen von Durchbohrungen in
den Rädern, verringert werden. Der Gewichtsausgleich wird hierbei aber durch starke
Drosselung der Förderleistung und dadurch bedingte Druckerhöhung sowie durch Abnutzung
der Dichtungsringe gestört, so daß der nach oben-wirkende Axialschub größer wird,
als dem Gewicht der umlaufenden Teile entspricht. Es tritt dadurch einunerwünschter
Verschleiß an den Dichtungsringen auf, der die Lebensdauer und Betriebssicherheit
ungünstig beeinflußt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die mehrstufige Kreiselpumpe so auszubilden,
daß eine Veränderung des Axialschubes bei Anderungen der Fördermenge nicht mehr
eintreten kann. Diese Aufgäbe wird dadurch `gelöst,
daß bei Führung
der Förderflüssigkeit in entgegengesetzter Richtung durch die Laufräder die nach
unten arbeitenden Laufräder eine größere Gesamtdruckfläche -erhalten als die nach
oben arbeitenden Laufräder, wodurch ein nach oben wirkender resultierender Axialschub
erzeugt wird, der das' Gewicht der umlaufenden Teile ausgleicht. Bei mehrstufigen
Pumpen mit waagerechter Welle hat man bisher die gegenläufigen Räder in gleicher
Anzahl und mit gleichem Durchmesser angeordnet, um einen völligen Ausgleich des
Axialschubes der Räder zu erzielen. Im Gegensatz hierzu überwiegen bei dem Gegenstand
der vorliegenden Erfindung die nach unten arbeitenden Räder bzw. deren nach oben
wirkende Gesamtdruckfläche. so daß ein Axialschub in Richtung nach oben entsteht,
der so groß bemessen sein muß, daß er das Gewicht der umlaufenden Teile trägt und
dadurch die axiale Lagerung vollständig entlastet oder überflüssig macht. Die Erfindung
ist von besonderer Bedeutung bei den mit einem Elektromotor zusammengebauten Tauchpumpen,
sie kann aber mit gleichem Vorteil auch bei mehrstufigen Tiefbrunnenkreiselpumpen
Anwendung finden, die ihren Antrieb über eine lange Welle von einer über Tage angeordneten
Kraftquelle erhalten. Bei derartigen Pumpen ist das Gewicht der umlaufenden Teile
und damit auch der Lagerdruck infolge der langen Welle sehr groß und führt häufig
zu Störungen der Tragkugellager.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung im Schnittdargestellt.
Die Tauchpumpe ist von einem nicht gezeichneten, an ihrem unteren Ende befindlichen
Elektromotor angetrieben und hat die auf der lotrechten Welle i befestigten Laufräder
2, 3 und q., die durch die Saugöffnung 5 und den hieran anschließenden Kanal 6 die
Förderflüssigkeit, z, B. Wasser, ansaugen. Die Laufräder :und 3 arbeiten in Richtung
nach unten. Das aus dem Laufrad 3 austretende Wasser wird durch den Rücklaufkanal
7 dem oberen Laufrad. zugeführt, das einen etwas grÖßeren Durchmesser als die beiden
Laufräder 2 und 3 hat und in Richtung nach oben arbeitet. Das Laufrad 4. drückt
das Wasser durch den Kanal 8 über das Rückschlagventil g in die an dem Pumpengehäuse
io angeflanschte Rohrleitung i i. Die Strömungsrichtung des Wassers ist durch Pfeile
gekennzeichnet. Die beiden im unteren Teil des Pumpengehäuses angeordneten, gleich
großen Laufräder -9 und 3 erzeugen einen nach oben wirrenden Axialschub, dem ein
nach unten wirkender Axialschub des oberen Laufrades entgegenwirkt. Die gesamte
Druckfläche der beiden unteren Laufräder 2 und 3 ist größer als die nach unten wirkende
Druckfläche des oberen Laufrades 4, dessen Durchmesser so groß gewählt wird, daß
der sich ergebende, nach oben wirkende resultierende Atialschub gerade so groß wird,
wie dem Gewicht der umlaufenden Teile entspricht. 'Man kann also durch entsprechende
Bemessung der Durchinesser der Laufräder das Gewicht der umlaufenden Teile der Pumpe
und des Antriebselektromotors oder bei Tiefbrunnenpurnpen der Antriebswelle vollständig
ausgleichen. Dieser Gewichtsausgleich bleibt auch dann unverändert, wenn infolge
Drosselung der Fördermenge in der Pumpe eine Druckerhöhung auftritt, da diese Druckerhöhung
auf die beiden in entgegengesetzter Richtung durchströmten Laufradgruppen einwirkt,
deren Stufenzahl beliebig groß sein kann. Durch die Erfindung wird also bei allen
Betriebsverhältnissen eine vollständige Entlastung der axialen Lagerung' erreicht,
"die hierbei auch völlig entfallen kann, was den Aufbau der Pumpe erheblich vereinfacht.
Dies ist bei den Tauchpumpen oder Tiefbrunnenpumpen von großer Bedeutung, da diese
vielfach infolge ihres unzugänglichen Einbaus in Brunnen keiner Wartung unterworfen
werden können und häufig im Dauerbetrieb arbeiten müssen.