Umwälzpumpe Die vorliegende Erfindung betrifft eine Umwälz- pumpe, insbesondere für Zentralheizungssysteme.
Bei bekannten Umwälzpumpen ist in einem Mo torraum ein Spaltrohrmotor angeordnet, dessen Ro tor sich mit einem im Umwälzraum angeordneten Förderrad auf einer gemeinsamen Welle befindet. Das Spaltrohr des Motors dichtet dabei den Stator- raum gegen den Rotorraum ab, welcher mit dem Umwälzraum direkt verbunden. ist und durch welchen ein Teil des umzuwälzenden Mediums hindurch strömt.
Die Nebenströmung des Mediums durch den Rotorraum beaufschlagt dabei das rotorseitige Wel lenlager, wobei dieses Lager mittels des Mediums geschmiert wird, während das förderrad'seitige Wel lenlager vom Medium der Hauptströmung im Um- wälzraum geschmiert wird.
Nachteilig bei diesen Umwälzpumpen ist, dass sich beispielsweise bei Verwendung von Wasser die Verunreinigungen des Wassers, wie Sandkörner, Schweissperlen oder Gussstaub, welche das Wasser aus Röhren, Heizkörpern und Kessel herausspült, an den Wellenlagern absetzen, so d'ass diese infolge der erhöhten Reibung durch die Schmutzteilchen zwi schen den Gleitflächen stark abgenützt werden und ein Auswechseln von Welle und Lager in relativ kur zer Zeit nötig wird.
Die vorliegende Erfindung bezweckt nun die Schaffung einer Umwälzpumpe, bei welcher die Ver unreinigung der Lager bei deren Schmierung mittels des umzuwälzenden Mediums vermieden wird.
Die vorliegende Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass Mittel vorgesehen sind, die den Rotorraum vom Umwälzraum trennen, dass weitere Mittel vor gesehen sind, durch welche in einem Nebenströ- mungskreis die Strömung des Mediums in vorgege bener Richtung gesteuert wird, und dass Filtermittel in diesem Nebenströmungskrais angeordnet sind, welche das Medium vor Eintritt in die Wellenlager reinigen.
Eine beispielsweise Ausführungsform der erfin dungsgemässen Umwälzpumpe wird anhand der Zeichnung, welche eine Umwälzpumpe im Axial- schnitt in schematischer Darstellung zeigt, nachfolgend näher erläutert: Das Gehäuse der Umwälzpumpe besteht aus Ge häuseteilen 1 und 2, welche durch Schrauben 3 mit- einander verbunden sind. Zwischen den Verbindungs stellen der beiden Gehäuseteile befindet sich ein Dich tungsring 3a, der den Austritt von Wasser verhindert, welches das Gehäuseinnere durchströmt.
Im Gehäuse teil 1 ist ein Spaltrohrmotor mit einem Stator 4, einem Spaltrohr 5 und einem Rotor 6, welcher sich auf einer Welle 7 befindet, angeordnet. Das Spaltrohr dichtet den vom Wasser durchflossenen Rotorraum 6a gegen den Statorraum 4a ab. Für die Lagerung der Welle 7 ist am Gehäuseteil 1 eine Lagerschale 8 mit einem Radiallager 9 und einem Drucklager 10 und in einer nach innen gerichteten Nabe 11 am Gehäuseteil 2 ein Radiallager 12 angeordnet.
Zwischen den Gehäuseschalen 1 und 2 ist ein Filterträger 13 angeordnet, welcher mit seiner na- benförmigen Ausbildung 14, die von der Welle 7 durchsetzt ist, in den vom Spaltrohr 5 umschlossenen Rotorraum hineinragt.
Der Filterträger 13 schliesst den von der Gehäuseschale 2 gebildeten Umwälz- raum gegen den Rotorraum ab, wobei die gegen den Umwälzraum gerichtete stirnseitige, scheibenförmige Begrenzungsfläche 15 des Filterträgers 13 eine glatte Oberfläche und die gegen die Gehäuseschale 1 wei sende Fläche 16 des Filterträgers 13 radial verlau fende Rippen 17 aufweist.
Angenähert am motorsei- tigen Ende des Filterträgers 13 ist eine Trennscheibe 18 angeordnet, welche sich mit ihrem inneren Durch- messen auf der nabenförmigen Ausbildung 14 ab stützt und mit ihrem äusseren Durchmesser flüssig keitsdicht am Spaltrohr 5 anliegt.
Trennscheibe 18, die äussere Mantelfläche der nabenförmigen Ausbildung 14 des Filterträgers 13 und das Spaltrohr 5 begrenzen eine zwischen Mo torraum und Umwälzraum liegende Kammer, die durch ein rohrförmiges, anorganisches Element 19, welches als Filter dient, in eine äussere Kammer 20 und eine innere Kammer 21 unterteilt wird.
Selbstverständlich könnte die Trennscheibe 18 als Filter ausgebildet sein, wobei das rohrförmige Filter 19 in Fortfall käme. Anzustreben ist einfach eine möglichst grosse Filterfläche.
Mit der Welle 7 ist ein Förderrad 22 fest verbun den, dessen Nabe 23 in eine Ausbohrung 24 des Fil terträgers 13 hineinragt und dessen Flügelscheibe 25 mit einer Ausbohrung 26 teilweise die Nabe 11 der Gehäuseschale 2 umschliesst. Das Förderrad 22, welches im Umwälzraum rotiert, befördert das Was ser von einem Saugraum 27 mittels der Flügel 29 in einen Druckraum 28.
Die gegen den Filterträger 13 gerichtete Begrenzungsfläche 30 der Flügelscheibe 25 weist radial verlaufende, schaufelförmige Rippen 31 auf, welche mit geringem Abstand von der Be grenzungsfläche 15 des Filterträgers 13 distanziert sind. Die Rippen 31 sind zudem stufenförmig gegen den Filterträger 13 abgesetzt, wobei der abgesetzte Teil 32 der Rippen 31 durch eine Scheibe 33 be grenzt wird, welche .in eine entsprechende Ausdre- hung 34 des Filterträgers 13 und von der inneren Be grenzungsfläche dieser Ausdrehung distanziert hinein ragt.
Durch die Begrenzungsfläche 30 der Flügel scheibe 25, der Begrenzungsfläche<B>15</B> des Filterträ gers 13 und der sich angenähert in radialer Fortset zung der letzteren befindlichen Scheibe 33 wird ein Unterdruckraum 35 gebildet, in welchem die Rippen 3 i rotieren.
Im Betrieb der Umwälzpumpe stellt sich nun neben dem Umwälzstrom des durchlaufenden Was sers vom Saugraum 27 her durch die Flügelzwischen räume des Förderrades 22 in den Druckraum 28 eine gesteuerte Nebenströmung in einem Nebenströmungs- kreis ein, wie das nachfolgend näher erläutert wird:
Wie die eingezeichneten Strömungspfeile zeigen, dringt vom Druckraum 28 ein Teil des geförderten Wassers durch die Kanäle zwischen den Rippen 17 des Filterträgers in die äussere Kammer 20 vor den Filter 19 und erreicht durch diesen hindurch in ge reinigtem Zustand die innere Kammer 21, wobei das Filter infolge seines Strömungswiderstandes den Druck des Wassers reduziert. Mit vermindertem Druck strömt das Wasser von der inneren Kammer 21 durch eine Anzahl Bohrungen 36 in der Trenn scheibe 18 durch diese hindurch in den Rotorraum 6a, wobei die Strömung durch den Rotor durch zwei axiale Bohrungen 37 im Rotor 6 erfolgt.
Vom Rotorraum 6a gelangt das Wasser in die Lager 9 und 10, wobei sich zwischen den zusammenwirken- den Gleitflächen ein Film bzw. Schmierfilm bildet. Das aus den Lagern ausströmende Wasser, dessen. Druck infolge des Strömungswiderstandes in den La gern nur noch sehr gering ist, gelangt in einen Raum zwischen Wellenende und Bodenfläche der Lager schale 8 und von dort durch eine axiale Ausbohrung 40 in der Welle 7 durch diese hindurch auf die an dere Seite in einen Raum zwischen dem dortigen Wellenende und der Bodenfläche der ausgebohrten Nabe 11. Von diesem Raum aus gelangt das Wasser zwischen den Gleitflächen des Lagers 12 und der Welle 7 hindurch in den Unterdruckraum 35.
Durch die Rotation des Förderrades 22 herrscht nun im Raum 35 ein Unterdruck bezüglich Druck raum 28, wobei die Druckdifferenz zwischen Raum 35 und 28, welche über dem ganzen Förderbereich des Förderrades 22 angenähert konstant bleibt, von der Form der Rippen 31, deren Höhe und deren Ab stand von der Begrenzungsfläche 15 des Filterträgers 13 abhängig ist. Durch die schaufelförmigen Rippen 31 wird das vom Lager 12 her in den Unterdruck raum 35 einfliessende Wasser zurück in den Raum 28 gefördert.
Die durch diesen Nebenströmungskreis fliessende Wassermenge ist somit von der Fördercharakteristik der schaufelförmigen Rippen 31 des Förderrades 22 und den Strömungswiderständen im Nebenströmungs- kreis abhängig. Diese Fördercharakteristik wird den Betriebsverhältnissen entsprechend angepasst.
Gleichzeitig dient der Unterdruck im Raum 35 der Verringerung des Axialschubes, welcher durch das Fördern des Wassers auf die Welle 7 ausgeübt wird, was zur Entlastung der Lager führt.
Der Unterdruck im Raum 35 bewirkt zudem, dass kein ungefiltertes Wasser durch den Spalt 38 zwischen der nabenförmigen Ausbildung 14 des Fil terträgers 13 und der Welle 7 und den Spalt 39 zwischen Filterträger 13 und Nabe 23 bzw. Trenn scheibe 33 des Förderrades 22 in den Rotorraum und damit zu den Lagern gelangen kann, da infolge der Druckdifferenz zwischen Rotorraum 6a und Un terdruckraum 35 eine dauernde Strömung vom Ro- torraum 6a durch die Spälte 38 und 39 nach dem Raum 35 herrscht.
Wird das Filter durch die Verun reinigungen im Wasser derart verstopft, dass kein Wasser mehr durch diesen hindurchfliesst, so erfolgt im Rotorraum 6a ein Druckabfall gegenüber dem Unterdruckraum 35, so dass sich die Strömung durch die Spälte 38 und 39 umkehrt und das Wasser vom Raum 35 zum Rotorraum 6a strömt, wie die strichpunktierten Strömungspfeile in der Zeichnung veranschaulichen. Es entsteht somit ein weiterer Ne benströmungskreis unter Ausschaltung des Filters, der trotz Verstopfung des Filters die Wasserzufuhr zu den Lagern sichert.
Die Strömung im ersteren Nebenströmungskreis der Umwälzpumpe wäre auch ohne die Förderwir kung der schaufelförmigen Rippen 31 auf der mo- torseitigen Begrenzungsfläche 30 des Förderrades 22 möglich. Bei dieser Ausbildung würde das Wasser ebenfalls vom Druckraum 28 durch die Kanäle des Filterträgers 13 durch Filter 9, Rotorraum 6a und die Lager in den Raum 35 gelangen, welcher dann direkt mit dem Förderraum 27 verbunden sein müsste.