EP1802870B1

EP1802870B1 - Kreiselpumpe

Info

Publication number: EP1802870B1
Application number: EP05789812A
Authority: EP
Inventors: Rajko Colic
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2005-09-23
Publication date: 2008-04-09
Anticipated expiration: 2025-09-23
Also published as: EP1802870B8; DE102004051399A1; EP1802870A1; WO2006045676A1; JP2008517210A; KR20070083908A; DE502005003681D1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kreiselpumpe. Kreiselpumpen sind bekannt. In "Kreiselpumpen, Lexikon, KSB Aktiengesellschaft, 1989, Seiten 124 - 128" werden beispielsweise verschiedene Bautypen von Axiallagern in Kreiselpumpen beschrieben. Dabei handelt es sich um Axial-Gleitlager. Die zum Betrieb von Kreiselpumpen angeordneten Rotoren sind direkt mit der Antriebswelle, auf der das Laufrad der Kreiselpumpe befestigt ist, verbunden. Bedingt durch die strömungstechnischen Verhältnisse im Betrieb wirken auf das Laufrad und damit auch auf die Antriebswelle Kräfte ein, die das Laufrad zum Eintritt des zu fördernden Mediums in die Kreiselpumpe ziehen. Somit wird auch gleichzeitig der auf der Antriebswelle befestigte Rotor in Richtung auf den Eintritt des zu fördernden Mediums verschoben. Dabei ist in der Regel nachteilig, dass vorhandene Anschläge schlagartig mit relativ großen Kräften beaufschlagt werden, was zum einen eine relativ geringe Lebensdauer von Teilen der Kreiselpumpe infolge des axialen Spiels der Antriebswelle zur Folge hat. Zum anderen ist das Anschlagen von Bauteilen an die Anschläge mit einer nachteiligen Geräuschentwicklung verbunden, die im Betrieb als störend empfunden wird.
Aus der DE 101 15 989 A1 ist eine solche Pumpe mit den Merkmalen des Oberbegriffs des beigefügten Anspruches 1 bekannt. Die DE-OS 25 10 787 beschreibt eine Pumpe, bei welcher das Laufrad der Pumpe und der Rotor des Elektromotors an eine Antriebswelle gekoppelt sind.
Die US 5,431,340 beschreibt ein Pumpenlaufrad, das elektromagnetisch zwischen zwei axial versetzten Positionen schaltbar ist, während die US 6,193,462 B1 eine Pumpe ohne elektrischen Antriebsmotor beschreibt, bei welchem das Pumpenlaufrad axial relativ zur Achse beweglich ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kreiselpumpe zu schaffen, bei welcher Schädigungen durch strömungsbedingt auf das Laufrad der Kreiselpumpe einwirkende Kräfte weitgehend vermieden werden. Gleichzeitig sollen auftretende Anschlaggeräusche weitgehend minimiert werden.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Kreiselpumpe gelöst, die die Merkmale des beigefügten Anspruchs 1 aufweist. Als Laufräder kommen beispielsweise Radialräder oder Halbaxialräder zum Einsatz. Der Rotor, der zusammen mit dem außen angeordneten Stator die Antriebseinheit bildet, befindet sich in dem zu fördernden Fluid. Durch das Zusammenwirken von Stator und Rotor werden die Antriebskräfte auf die Antriebswelle übertragen. Das Laufrad steht mit der Antriebswelle formschlüssig und axial verschiebbar in Verbindung. Die formschlüssige Verbindung kann dabei beispielsweise durch die Anordnung einer Passfeder erfolgen. Eine andere vorteilhafte Variante besteht darin, den mit dem Laufrad in Verbindung stehenden Teil der Antriebswelle als Mehrkant, beispielsweise als Vierkant, auszubilden. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass eine Übertragung der strömungsbedingt auf das Laufrad der Kreiselpumpe einwirkenden Kräfte durch die formschlüssig und axial verschiebbare Verbindung des Laufrades mit der Antriebswelle nicht auf den Bereich des Rotors übertragen werden. Im Betrieb verbleibt daher der Rotor nahezu ortsfest in seiner Position, so dass die strömungsbedingt nachteiligen Kräfte nur auf die relativ geringe Masse des Laufrades einwirken. Dadurch wird die Lebensdauer der Kreiselpumpe erhöht, wobei gleichzeitig störende, auftretende Anschlagsgeräusche nahezu vollständig vermieden werden. Durch die auf diese Weise erfolgte Entkopplung der Kraftübertragung vom Laufrad auf den Rotor lassen sich Schädigungen im Innern der Kreiselpumpe besonders vorteilhaft vermeiden.
Die axiale Lagerung des Rotors kann beispielsweise durch die Anordnung der Kombination einer Lagerscheibe mit einem Anschlag erfolgen. Es ist jedoch nicht zwingend erforderlich, eine Lagerscheibe anzuordnen. Für viele Einsatzzwecke reicht es aus, lediglich einen Anschlag im Inneren der Kreiselpumpe anzuordnen, der eine axiale Lagerung des Rotors ermöglicht. Dabei ist vorteilhaft, dass das Laufverhalten allgemein verbessert werden kann und sichergestellt ist, dass keinerlei Kräfte in axialer Richtung auf den Rotor einwirken.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung (Fig. 1 bis Fig. 3) näher und beispielhaft erläutert.

Fig. 1: zeigt die Kreiselpumpe im Querschnitt.
Fig. 2: zeigt eine alternative Ausgestaltung der Kreiselpumpe dreidimensional im Querschnitt.
Fig. 3: zeigt das Laufrad und die Antriebswelle in dreidimensionaler Darstellung.

In Fig. 1 ist die Kreiselpumpe im Querschnitt dargestellt. Die Kreiselpumpe besteht aus einem Spiralgehäuse 4, in dem das Laufrad 3 angeordnet ist. Auf einer Antriebswelle 2 für das Laufrad 3 ist ein Rotor 1 angeordnet, der außen von einem Stator 8 umgeben ist. Das Laufrad 3 steht mit der Antriebswelle 2 formschlüssig und axial verschiebbar in Verbindung. Dies erfolgt an einem Stück 2a der Antriebswelle 2, das beispielsweise als Vierkant konstruktiv gestaltet sein kann. Auf diesem wird das Laufrad 3 dann im Betrieb vertikal zum Eintritt E des zu fördernden Mediums hin verschoben, ohne dass dabei axiale Kräfte auf den Rotor 1 einwirken. Zusätzlich ist der Rotor 1 axial gelagert. Dazu ist ein becherförmiger Lagersitz 5 auf der Antriebswelle 2 angeordnet, der für die Aufnahme einer Lagerscheibe 6 vorgesehen ist. Die Lagerscheibe 6 stößt im Betrieb an den Lageranschlag 7, der im Spiralgehäuse 4 angeordnet ist.
In Fig. 2 ist eine alternative Ausgestaltung der Kreiselpumpe im Querschnitt dreidimensional dargestellt. Im Unterschied zu der in Fig. 1 dargestellten Form wurde hier auf die Anordnung eines becherförmigen Lagersitzes und auf die Anordnung einer Lagerscheibe verzichtet. Als Ersatz für den becherförmigen Lagersitz gemäß Fig. 1 wird hier lediglich ein Anschlag 5' vorgesehen, der zusammen mit dem Gehäuse des Rotors 1 eine Einheit bildet und direkt am Lageranschlag 7 anliegt. Das Stück 2a der Antriebswelle 2 ist als Vierkant ausgebildet. Im Betrieb wirken nachteilige, strömungsbedingte Kräfte in Pfeilrichtung auf das Laufrad 3 der Kreiselpumpe 1. Dieses verschiebt sich axial auf dem Stück 2a der Antriebswelle 2. Durch die Möglichkeit der axialen Verschiebung des Laufrades 3 auf der Antriebswelle 2 ist sichergestellt, dass diese nachteiligen, strömungsbedingten Kräfte nicht auf die Antriebswelle 2 und auf den Rotor 1 einwirken können.
In Fig. 3 sind die Antriebswelle 2 und das Laufrad 3 dreidimensional dargestellt. Das Laufrad 3 weist dabei mittig eine Aussparung 3a auf, die für die Aufnahme des Stückes 2a der Antriebswelle 2, auf dem dann die axiale Verschiebung erfolgt, vorgesehen ist. Die formschlüssige und axial verschiebbare Verbindung zwischen Laufrad 3 und Antriebswelle 2 kann konstruktiv jedoch auch auf andere Weise erfolgen.

Claims

Kreiselpumpe, die aus einem Spiralgehäuse (4) besteht, in dem ein Laufrad (3) angeordnet ist, wobei ein Rotor (1) eines Elektromotors auf einer Antriebswelle (2) für das Laufrad (3) angeordnet ist, und das Laufrad (3) mit der Antriebswelle (2) formschlüssig in Verbindung steht,
dadurch gekennzeichnet, daß das Laufrad (3) axial auf der Antriebswelle verschiebbar ist und der Rotor (1) axial gelagert ist, wobei ein Lageranschlag (7), der im Spiralgehäuse angeordnet ist, an einem mit einem Anschlag (5') an einem Rotorgehäuse oder einer Lagerscheibe (6) auf der Antriebswelle (2) anliegt.
Kreiselpumpe nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerscheibe (6) von einem becherförmigen Lagersitz auf der Antriebswelle (2) aufgenommen ist.