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Umwälzpumpe mit eingekapseltem Elektromotor und Lagerschmierung durch
die umgewälzte Flüssigkeit Die Erfindung bezieht sich auf eine Umwälzpumpe mit einem
vollständig eingekapselten Elektromotor, bei der die umgewälzte Flüssigkeit den
Motorläufer überflutet und die Wellenlager des Elektromotors schmiert, z. B. von
der Art, wie sie in Heißwasser-Heizsystemen Verwendung finden.
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Bei derartigen Pumpen-Motoreinrichtungen, die nicht vollständig eingekapselt
sind, ist es schwierig, zu verhindern, -daß die umgewälzte Flüssigkeit die Stoffbüchsen
oder Dichtungen an der Motor-Pumpenwelle durchdringt. Pumpen der obenerwähnten Art
sollen praktisch geräuschlos laufen, die umgewälzte Flüssigkeit muß direkt an die
Lager herangebracht werden, ohne daß sie nach außen treten kann, und insbesondere
muß die Luft oder das Gas, das sich im System angesammelt hat, entweichen können,
@da Ansammlungen gasförmiger Stoffe die umgewälzte Flüssigkeit an der richtigen
Schmierung der Motor- und Pumpenlager hindert.
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Es ist bereits bekannt, bei derartigen Pumpenanordnungen Gasblasen,
die durch die unter Förderdruck stehende Flüssigkeit mitgenommen werden und die
eine vollständige Entleerung der Pumpe von Flüssigkeit verursachen können, abzuziehen.
Dies geschieht in der Weise, daß im Gehäuse bzw. im Deckel der Pumpe kleine Öffnungen
vorgesehen werden, durch die die Gase in eine Abführleitung geführt werden.
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Die oben angeführten Schwierigkeiten werden gemäß der Erfindung dadurch
vermieden, daß ein in eine Kammer ragendes Lager des Elektromotors über Dichtungsmittel
so nach außen abgeschlossen ist, daß nur Gas, aber keine Flüssigkeit entweichen
kann. Der Elektromotor und eine durch diesen angetriebene Zentrifugalpumpe sind
derart im Gehäuse eingeschlossen, daß die umgewälzte Flüssigkeit frei mindestens
über den Motorläufer fließen und jederzeit die Lager der Pumpe und der Motorwelle
schmieren kann. Um eine leichte Zugänglichkeit zum Wellenende zu gestatten, damit
bei einer Blockierung der Welle infolge Schmutz oder Rost ein Drehen der Welle von
Hand möglich ist, ist für ,die Kammer, in welcher sich das genannte Wellenende befindet,
eine lösbare Deckplatte aus durchsichtigem Material vorgesehen. Um das Entweichen
von Luft oder Gas, welches sich in dieser Kammer ansammelt und welches die umgewälzte
Flüssigkeit ,daran hindern könnte, diese Kammer auszufüllen und die Lager der Motor-
und Pumpenwelle richtig zu schmieren, wird die durchsichtige Deckplatte über einen
Körper aus faserähnlichem Dichtungsmaterial befestigt. Dieser Dichtungskörper ist
vorzugsweise so beschaffen, daß er das Entweichen von Gas aus der Kammer gestattet,
jedoch ein Lecken der umgewälzten Flüssigkeit verhindert. Er ist hierzu beispielsweise
aus Fasern hergestellt, welche bei Benetzung mit Wasser od. dgl. in freiem Zustand
aufquellen. Dieses Aufquellen erfolgt so schnell, daß -der Faserstoffkörper bei
einer Benetzung mit bestimmter Geschwindigkeit aufquillt und dabei den Ausgang ins
Freie schließt, so daß ein Lecken der Flüssigkeit über den Dichtungskörper hinaus
nicht möglich ist.
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Gemäß einer Ausführungsform werden Fasern, beispielsweise die bei
der Herstellung von Papier oder Karton benützten Zellulosefasern, verwendet und
vorher so behandelt, daß beispielsweise durch Vulkanisieren ihre Quellungscharakteristik
vermindert wird. Eine übliche Kraftfaser, d. h. eine in ihrer Festigkeit durch spezielle
Verfahren verstärkte Faser, ist dagegen ein Beispiel für eine solche Faser mit nichtreduzierter
Quellungscharakteristik. Ihre Herstellung wird später erläutert. Der Faserstoff-Dichtungskörper
und die Fasern werden vorzugsweise so gewählt, daß sie im Verhältnis zum effektiven
durch den Dichtungskörper
eingenommenen Raum ein vorbestimmtes Volumen
aufweisen und daß sie im freienZustandeinevorbestimmte Quellungsgeschwindigkeit
besitzen.
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Der vorerwähnte Faserdichtungskörper hat, wenn er im wesentlichen
trocken ist, untereinander in Verbindung stehende Poren, welche geschlossen werden,
wenn der Körper Flüssigkeit aufnimmt und er zwischen den Wänden einer Ausnehmung
oder einer anderen Begrenzung eingeschlossen ist. In einer bevorzugten Ausführungsform
können die Fasern des Dichtungskörpers in zueinander parallelen Schichten verlaufen,
in welchen die Fasern frei gerichtet sind. Die Fasern sind so angeordnet, daß .sie
im wesentlichen quer zum Durchlauf der Flüssigkeit im System gerichtet sind.
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In derZeichnung isteine'heispielsweiseAusführungsform des Erfindungsgegenstandes
dargestellt. Es zeigt Fig. 1 einen Schnitt durch eine Umwälzpumpe mit in einem Gehäuse
eingekapselten Motor und Pumpe, Fig.2 in größerem Maßstab einen Schnitt durch eine
Dichtung und Kammer der Pumpe der Fig. 1 und Fig. 3 eine Ansicht in Richtung 3-3
der Fig. 1.
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In der Zeichnung bezeichnet 10 einen Sockel mit einem Einlaß
11 einer Laufradkammer 12 und einem Auslaß 13. Ein Laufrad 14 ist in der
Kammer 12 angeordnet und weist eine Nabe 15 auf, welche auf ein Ende einer Welle
16 aufgesetzt ist. Radial angeordnete Rippen 18 tragen ein Lagerorgan 19
in der Mitte des Motorsockels 17 und gewährleisten einen freien Durchgang für Flüssigkeit
durch die Öffnungen zwischen den Rippen. Im Bauteil 19 ist ein Lager
20 für die Welle 16 angeordnet, und da die umgewälzte Flüssigkeit ständig
dieNabe 19 umfließt, ist für eine genügende Schmierung des Lagers 20 durch die umgewälzte
Flüssigkeit gesorgt. Das Gehäuse, in dem Motor und Pumpe eingeschlossen sind, wird
von dem rohrförmigen Organ 23. der Haube 21 und dem Sockel 17 gebildet, die durch
Schrauben 22 zusammengehalten sind.
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Eine Statorwicklung 24 ist im vorliegenden Beispiel wasserdicht und
isolierend in einem Harzkörper 25 gelagert. Das rohrförmige Organ 23 nimmt den Stator
und den Harzkörper auf, so daß dieser isolierende Harzkörper eigentlich einen Bestandteil
der flüssigkeitsdichten Umhüllung für das Laufrad 14, die Welle 16 und den Stator24
bildet. Die Haube21 ist mit einem Gesenk 27 versehen, das ein Lager 28 für das der
Nabe 15 gegenüberliegende Ende der Welle 16 trägt. Das Ende der Welle 16 ist mit
einer Ausnehmung 29 für ein Werkzeug, beispielsweise mit einem Schlitz für einen
Schraubenzieher versehen, damit die Welle 16 von Hand mit dem Werkzeug gedreht werden
kann, falls das Laufrad 14 durch Fremdkörper im System blockiert sein sollte.
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Um eine jederzeit genügende Schmierung des Lagers 28 zu gewährleisten,
ist in der inneren peripheren Oberfläche des Lagers 28 eine Nut 30 gebildet. Diese
erstreckt sich nicht über die ganze Länge des Lagers 28, und die Wandung 30' am
Ende dieser Nut hindert die Flüssigkeit daran, über das Lager 28 hinaus zu fließen,
was im folgenden näher erläutert wird.
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Die Haube 21 weist eine Ausnehmung auf, die eine Kammer 31 bildet
und die das äußere Ende der Welle 16 umgibt. Diese Kammer ist mit einem durchsichtigen
Deckel 32 Über eine Dichtung geschlossen, die ein Entweichen von sich in der Kammer
ansammelndem Gas gestattet. ohne daß Flüssigkeit aus dem System entweichen kann.
Beidseitig des durchsichtigen Deckels 32 sind ringförmige Dichtungskörper 33 und
34 angeordnet. Der Ring 33 liegt an einer in der Gehäusekappe 21 gebildeten Schulter
35 an, während eine Halteplatte 36 den Ring 34 durch gekragte Schrauben 37 gegen
den Deckel 32 drückt. Die Schrauben 37 bilden einen schmalen Durchgang zwischen
ihrem Kopf und der Halteplatte 36.
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Die Dichtungsringe 33, 34 sind aus Fasern hergestellt, die beispielsweise
mittelmäßig gekocht und geschlagen werden, wobei eine Platte auf einer Entwässerungsmaschine
angefertigt wird. Die Fasern sind vorzugsweise in parallelen Schichten angeordnet
und vorteilhafterweise innerhalb jeder Schicht beliebig orientiert. Faserkörper,
welche für diese Art Dichtungsringe geeignet sind, haben eine scheinbare Dichte
(entsprechend dem Schüttgewicht bei Pulversorten) zwischen 0,8 und 1,4 und eine
anfängliche Quellungsgeschwindigkeit während der ersten Minute von mehr als 20%,
wenn sie mit Wasser in Berührung gebracht werden und wenn der Faserkörper sich frei
dehnen kann. Bei einer als geeignet befundenen Faser beträgt die anfängliche Quellungsgeschwindigkeit
20% in der ersten Minute. Die gleiche Faser quillt innerhalb 5 Minuten bis 70% auf.
Diese Faser ist eine in der obenerwähnten Art erzeugte Kraftfaser. Die Quellungsgeschwimdigkeit
muß nicht notwendigerweise linear verlaufen, sie sollte aber in der ersten Minute
groß sein. Sie ist natürlich abhängig vom wahren Volumen der Faser.
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Die Faserdichtungskörper 33 und 34 müssen, wenn sie erstmals angebracht
werden, nicht notwendigerweise hermetisch dichten. Sobald sie aber naß geworden
sind, quellen sie auf und verhindern ein Entweichen der Flüssigkeit im System nach
außen. Bevor sie naß werden, lassen die Ringe 33, 34 jedoch das Entweichen von Luft
oder Gas zu, das sich in der Kammer 31 gegebenenfalls ansammelt und das, falls es
nicht entweichen kann, die Flüssigkeit im System daran hindern würde, das Lager
28 genügend zu schmieren. Da die Flüssigkeitsströmung in die Kammer 31, die durch
die Wandung 30' am Ende der Nut 30 gebildet wird, behindert ist, können die
Dichtungsringe 33 und 34 aufquellen und die Öffnung 34 abdichten, bevor Flüssigkeit
darauf ausfließt. Sich in der Kammer 31 ansammelndes Gas hingegen kann entweichen.