DE3417038C3 - Spaltrohrmotorpumpe zum Fördern insbesondere von gasbeladenen Flüssigkeiten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Spaltrohrmotorpumpe zum Fördern von gasbeladenen Flüssigkeiten mit einem Pumpen­ raum und einem Motorraum, zwischen denen eine Fördermedium­ abdichtung mittels wenigstens einer umlaufenden Flüssigkeits­ dichtung vorgesehen ist.

Zum Fördern von gasbeladenen Flüssigkeiten werden häufig volumetrische Pumpen, z. B. Kolbenpumpen verwendet, da diese wegen vergleichsweise guter Abdichtung bei dem zylin­ drischen Passungen niedrige Leckverluste haben. Für hermetisch dichte Förderkreisläufe sind solche Pumpen jedoch nicht recht geeignet, da bei ihnen eine vollständige Abdichtung nach außen nicht möglich ist.

Durch die FR-PS 13 31 177 ist auch bereits eine durch einen Spaltrohrmotor angetriebene, antriebsseitig dicht abgeschlossene Kreiselpumpe bekanntgeworden, bei der zwischen dem Pumpenraum und dem Motorraum eine Fördermedium­ abdichtung mittels wenigstens einer umlaufenden Flüssig­ keitsdichtung vorgesehen ist. Die dortige Flüssigkeits­ dichtung wird jedoch von einer Gewindewellendichtung in Verbindung mit einer Stillstandsdichtung gebildet. Solche Dichtungsmittel sind praktisch nur für reine Flüssig­ keiten, nicht jedoch für gasbeladene Flüssigkeiten wirksam.

Es besteht daher die Aufgabe, eine Spaltrohrmotorpumpe der vorbeschriebenen Art zu schaffen, die zum Fördern von gasbeladenen Flüssigkeiten geeignet und bei der mindestens weitgehend verhindert ist, daß während des Pump­ betriebes das im Fördermedium enthaltene Gas in den Motorraum eindringt.

Eine Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß bei einer Spaltrohrmotorpumpe gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 als Flüssigkeitsdichtung ein Zwischenlaufrad und ein darauf abgestimmter Ringraum zur Bildung eines Flüssigkeitsringes vorgesehen sind, und daß der Flüssigkeitsring mit dem Motor­ raum verbunden ist.

Dadurch wird mit vergleichsweise einfachen Mitteln verhin­ dert, daß in der Förderflüssigkeit befindliches Gas während des Pumpenbetriebes in den Motorraum bzw. einem separaten Motor-Rotorkreislauf eindringt, wo Gasanteile unerwünscht sind, weil sie die Lagerschmierung und die Kühlung ver­ schlechtern.

Eine abgewandelte Lösung geht ebenfalls von einer Spaltrohrmotorpumpe mit einem Pumpenraum und einem Motorraum aus, zwischen denen eine Fördermediumabdichtung mittels wenigstens einer um­ laufenden Flüssigkeitsdichtung vorgesehen ist, wobei diese Lösung durch die Kennzeichnungsmerkmale von Anspruch 2 cha­ rakterisiert ist.

Auch durch diese Maßnahme wird verhindert, daß im Förder­ medium befindliches Gas während des Pumpenbetriebes in den Motorraum eindringt und sich daraus die vorstehend bereits erwähnten Nachteile ergeben. Dabei ermöglicht die letztgenannte Ausführung eine in axialer Richtung kompaktere Bauweise der Spaltrohrmotor­ pumpe.

Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt. Nachstehend wird die Erfindung anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Es zeigt etwas schematisiert

Fig. 1 eine Längsschnittdarstellung einer Spaltrohrpumpe und

Fig. 2 eine Längsschnittdarstellung einer gegenüber Fig. 1 abgewandelten Spaltrohrmotorpumpe.

Eine Spaltrohrmotorpumpe 1 (Fig. 1) weist einen Pumpenteil 2 sowie einen Spaltrohrmotor 3 auf. Der Pumpenteil 2 ist als Kreiselpumpe ausgebildet und hat ein entsprechendes Pumpenlaufrad 4, welches über eine gemeinsame Welle 23 mit dem Spaltrohr­ motor 3 in Verbindung steht. Das Pumpenteil 2 und der Spalt­ rohrmotor 3 bilden dabei eine insgesamt nach außen her­ metisch dichte Einheit. Wie bei Spaltrohrmotoren üblich, ist ihr innerhalb des Spaltrohres liegender Motorraum 17 mit Flüssigkeit gefüllt, die einerseits zur Schmierung der dor­ tigen Gleitlager und andererseits zur Abfuhr der Verlust­ wärme des Spaltrohrmotors 3 dient. In Fig. 1 und in Fig. 2 sind die Flüssigkeit durch Punkte und das Gas durch kleine Kreise angedeutet.

Gemäß der Erfindung sind nun bei der Spaltrohrmotorpumpe 1 als Flüssigkeitsdichtung 18 ein Zwischenlaufrad 19 und ein darauf abgestimmter Ringraum 19a zur Bildung eines Flüssig­ keitsringes 7 vorgesehen und der Flüssigkeitsring 7 ist mit dem Motorraum 17 verbunden. Man erkennt in Fig. 1 die an der Saugseite 13 des Pumpenlaufrades 4 eintretende gasbeladene Flüssigkeit, welche nach Durchströmen des Pumpenlaufrades 4 die Spaltrohrmotorpumpe 1 durch den Druckstutzen 14 verläßt.

Über den rückwärtigen Laufradseitenkanal 12 und dem sich an­ schließenden Wellenspalt 64 steht der Pumpenraum 8 mit dem Ringraum 19a in Flüssigkeitsverbindung. Durch die Drehung des Zwischenlaufrades 19 werden die Flüssigkeitsteilchen aufgrund ihres größeren spezifischen Gewichtes und der dementsprechend größeren Fliehkraft in die radial äußeren Bereiche von Zwischenlaufrad 19 und zugehörigem Ringraum 19a bewegt, wo sich ein durch dichte Punkte in Fig. 1 mar­ kierter Flüssigkeitsring 7 bildet. In bekannter Weise blei­ ben die durch Kreise angedeuteten Gasteilchen nahe der Welle 23. Über weitere Wellenspalte 60, ein noch zu beschrei­ bendes Hilfslaufrad 21 nebst weiteren Verbindungskanälen 61 steht der Flüssigkeisring 7 mit dem Motorraum 17 in Ver­ bindung und diese Flüssigkeitsdichtung 18 mit ihrem Flüssig­ keitsring 7 verhindert, daß gasbeladene Flüssigkeit aus dem Pumpenraum 8 in den Motorraum 17 oder umgekehrt im Motorraum 17 befindliche, praktisch gasfreie Flüssigkeit in den Pumpen­ raum gelangt. Der Motorraum 17 ist im Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 in bekannter, nicht zur Erfindung gehörender Weise mit einem äußeren Kühlkreislauf verbunden, zu dem ein Wärmetauscher 20 sowie Anschlußleitungen 22 und 22a gehören. Zum Umfördern der im Motorraum 17 befindlichen Flüssigkeit dient das erwähnte Hilfslaufrad 21, welches eben­ falls auf der Welle 23 angebracht ist, so daß sich ein ge­ schlossener, umlaufender Kühlkreislauf entsprechend den Pfeilen 63 ergibt. Das Zwischenlaufrad 19 der Flüssigkeits­ dichtung 18 dient auch zur Erzeugung eines Überdruckes inner­ halb dieses Kühlkreislaufes, wodurch die Gefahr des Ein­ dringens von Gasteilchen in den Motorraum 17 vermindert wird.

Bei der etwas abgewandelten Ausführungsform der Spaltrohr­ motorpumpe 1a gemäß Fig. 2 sind als Flüssigkeitsdichtung 6 im Außenumfangsbereich des Pumpenraumes 8 eine etwa ringförmige, seitlich abgeschlossene Einsenkung 9 und am Pumpenlaufrad 4 ein über dessen Umfang radial nach außen überstehendes, mit seinen Schaufeln 11 in diese Einsenkung 9 hineinragendes Zwischenlaufrad 119 zur Bildung des Flüssig­ keitsringes 7a vorgesehen und dieser ist auch hier mit dem Motorraum 17 verbunden (siehe Wellenspalte 60, Ver­ bindungskanäle 61). Das unmittel­ bar im Pumpenraum 8 untergebrachte Zwischenlaufrad 119 ist also durch einen über den Austritt 10 des dortigen Pumpen­ laufrades 4 etwa radial überstehenden Fortsatz 29 der Rück­ seite 32 des Pumpenlaufrades 4 mit am radial äußeren Ende dieses Fortsatzes angeordneten zusätzlichen Schaufeln 11 gebildet. Bei sich drehendem Pumpenlaufrad 4 bilden diese Schaufeln 11 in der Einsenkung 9 in der bereits in Ver­ bindung mit Fig. 1 beschriebenen Weise einen Flüssigkeits­ ring 7a, der die dortige Flüssigkeitsdichtung zwischen dem Pumpenraum 8 und dem Motorraum 17 herstellt. Dabei ist der Druckstutzen 14a radial nach innen benachbart zur Einsenkung 9 für den Flüssigkeitsring 7a an den Pumpenraum 8 angeschlossen.

Bei der Spaltrohrmotorpumpe 1a gemäß Fig. 2 ist neben dem vorbeschriebenen, beim Pumpenraum 8 angebrachten ersten Zwischenlaufrad 119 noch ein zweites Zwischenlaufrad 219 entsprechend dem Zwischenlaufrad 19 gemäß Fig. 1 untergebracht, so daß sich bei der Spaltrohrmotor­ pumpe 1a zwei Flüssigkeitsdichtungen 6 und 18 mit je einem Flüssigkeitsring 7a und 7 ergeben. Der auf das zweite Zwischenlaufrad 219 der Spaltrohrmotorpumpe 1a abgestimmte Ringraum ist wiederum mit 19a bezeichnet. Auch bei der Spaltrohrmotorpumpe 1a sind ein Wärmetauscher 20, Anschluß­ leitungen 22 und 22a dazu sowie ein Hilfslaufrad 21 zum Umfördern der Kühlflüssigkeit (vgl. die Pfeile 63) vorge­ sehen. In Fig. 2 erkennt man, daß die Saugseite des zweiten Zwischenlaufrades 219 über den Wellenspalt 64 und eine im Nabenbereich des Pumpenlaufrades 4 befindliche Laufrad-Öffnung 16 eine Verbindung zur Saugseite 13 des Pumpenlauf­ rades 4 hat. Durch diese Laufrad-Öffnung 16 kann sich im Bereich des zweiten Zwischenlaufrades 219 bzw. bei der Aus­ führung nach Fig. 1 im Saugbereich des Zwischen­ laufrades 19 ansammelndes Gas zur Saugseite 14 des Pumpen­ laufrades 4 zurückströmen.

Die Zwischenlaufräder 19, 119 und 219 sind als offene Lauf­ räder mit geraden Schaufeln 11, 25 ausgebildet; dies be­ günstigt die Bildung des Flüssigkeitsringes 7 bzw. 7a sowie die Erzeugung eines Überdrucks im Motorkreislauf, ohne daß eine unerwünschte Förderbewegung bei der Flüssig­ keit oder gar der gasbeladenen Flüssigkeit eintritt.

Dadurch, daß der mit seinem inneren Ende etwa axial an den Pumpenraum 8 angesetzte Druckstutzen 14a radial nach innen benachbart zur Einsenkung 9 für den Flüssigkeitsring 7a angeschlossen ist, wird eine ungestörte Bildung des Flüssigkeitsringes im Bereich radial außerhalb des Pumpen­ laufrades 4 erreicht.

Bei der Spaltrohrmotorpumpe 1, 1a ist jeweils das pumpensei­ tige Wellenlager 27 zwischen dem Flüssigkeitsring 7 bzw. 7a einerseits und dem Motorraum 17 angeordnet. Dies hat den Vorteil, daß Schmier- und Kühlflüssigkeit, die zu diesem Wellenlager 27 gelangt, bereits weitestgehend gasteilchen­ frei ist.

Der Vollständigkeit wegen wird noch darauf hingewiesen, daß die Spaltrohrmotorpumpe 1, 1a beim Anfahren mit gasteil­ chenfreier Flüssigkeit gefüllt sein sollte, damit auch während des Anfahrens die Lagerschmierung und Kühlung nicht durch Gasteilchen behindert ist. Dieses Füllen kann entweder von der Pumpenseite oder von der Motorseite über einen getrennten Füllanschluß erfolgen. Eine Entlüftung des Motors 3 ist dann über eine an höchster Stelle des Motor­ kreislaufes zwischen Pumpe 2 und Motor 3 liegende Entlüftungs- Bohrung 28 möglich (Fig. 2). Dabei kann das Entlüften des Motors 3 über einen vom Motorraum 17 zur Entlüftungs-Bohrung 28 führenden Kanal 35 erfolgen. Zur Entlüftung des Ringraumes 19a des zweiten Zwischenlaufrades 219 ist eine Querbohrung 38 zum Wärmetauscher-Anschluß 22a vorgesehen. Weist die Welle 23, wie beim Spaltrohrmotor 1a nach Fig. 2, eine zentrale Bohrung auf, mit der trotz der vorgesehenen Flüssigkeitsdichtungen 6, 18 noch Gasteilchen in den Be­ reich des Motorraumes 17 gekommen sind, können diese über die vorerwähnte zentrale Bohrung abgeführt werden. Leckagen im Motorteil infolge Gasrückführung zur Pumpen­ seite hin können dann z. B. über Kanäle 15 und 38 ständig durch reine Flüssigkeit ersetzt werden.

Claims (4)

1. Spaltrohrmotorpumpe zum Fördern von gas­ beladenen Flüssigkeiten mit einem Pumpenraum und einem Motorraum, zwischen denen eine Fördermediumabdichtung mittels wenigstens einer umlaufenden Flüssigkeitsdich­ tung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeitsdichtung (18) ein Zwischenlaufrad (19) und ein darauf abgestimmter Ringraum (19a) zur Bildung eines Flüssigkeitsringes (7) vorgesehen sind, und daß der Flüssigkeitsring mit dem Motorraum (17) verbunden ist.

2. Spaltrohrmotorpumpe zum Fördern von gas­ beladenen Flüssigkeiten mit einem Pumpenraum und einem Motorraum, zwischen denen eine Fördermediumabdichtung mittels wenigstens einer umlaufenden Flüssigkeitsdich­ tung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß als Flüssigkeitsdichtung (6) im Außenumfangsbereich des Pumpenraumes (8) eine etwa ringförmige, seit­ lich abgeschlossene Einsenkung (9) und am Pumpenlaufrad (4) ein über dessen Austritt (10) radial nach außen überstehendes, mit seinen Schaufeln (11) in diese Ein­ senkung hineinragendes Zwischenlaufrad (119) zur Bil­ dung eines Flüssigkeitsringes (7a) vorgesehen sind, daß der Flüssigkeitsring (7a) mit dem Motorraum (17) den der Druckstutzen (14a) radial nach innen vor der Einsenkung (9) für den Flüssigkeitsring (7a) an den Pumpenraum (8) angeschlossen ist.

3. Spaltrohrmotorpumpe nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenlaufrad (19, 119, 219) als offenes Laufrad mit geraden Schaufeln (11, 25) ausgebildet ist.

4. Spaltrohrmotorpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das pumpenseitige Wellen­ lager (27) zwischen dem Flüssigkeitsring (7, 7a) und dem Motorraum (17) angeordnet ist.