Kreiselpumpenaggregate kleiner und mittlerer Leistung wie sie heute zum Stand der Technik zählen, sind üblicherweise als Nass- läufer ausgebildet, d. h. sie weisen ein Spaltrohr auf, das den Rotorraum gegenüber dem Statorraum abdichtet, insbesondere gegen Eindringen von Förderflüssigkeit. Die im Rotorraum befindli- che Förderflüssigkeit dient insbesondere auch zur Schmierung der die Rotorwelle tragenden Lager. Die Pumpen dieser Bauart haben sich bestens bewährt, da sie keine Dichtung zu dem Bereich der beweglichen Teile benötigt, der Rotorraum also mit dem Pumpen- raum leitungsverbunden sein kann.

Andererseits zählt es zum Stand der Technik Trockenläufer ein- zusetzen, d. h. die das Pumpenlaufrad tragende Welle gegenüber dem Motor abzudichten. Um hier zuverlässig und über lange Zeit den Rotorraum gegenüber der Förderflüssigkeit abzudichten, sind aufwändige Dichtungskonstruktionen erforderlich, die teuer und häufig verschleißanfällig sind.

Zwar ist der Trockenläufer vom Wirkungsgrad dem Nassläufer grundsätzlich überlegen, da der Abstand zwischen Rotor und

Stator verringert werden kann und das magnetische Feld zwischen diesen Bauteilen nicht durch das Spaltrohr abgeschwächt wird, doch ist der Mehraufwand für Dichtungen und die damit im Lang- zeitbetrieb auch einhergehende Wartung so groß, dass zumindest bei kleinen und mittleren Baugrößen nahezu ausschließlich Nass- laufmotoren eingesetzt werden. Im Übrigen ist für die Dauerschmierung des Lagers Sorge zu tragen.

Um die hydraulische Leistung solcher Kreiselpumpen und deren Wirkungsgrad zu steigern, ist es bekannt, dem Aggregat einen miniaturisierten Frequenzumrichter zuzuordnen, welcher dem Elek- tromotor vorgeschaltet ist und eine praktisch beliebig hohe Dreh- zahl des Motors unabhängig von der Netzfrequenz-und Spannung ermöglicht. Mit zunehmender Drehzahl allerdings macht sich die Flüssigkeitsreibung zwischen Rotor und Spaltrohr negativ bemerk- bar, so dass eine Drehzahlerhöhung über bestimmte Grenzen hinaus bei dieser Bauart derzeit nicht sinnvoll ist.

Vor diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Pumpen- aggregats zu schaffen, mit dem ein Betrieb der Pumpe bei hö- heren Drehzahlen möglich ist. Darüber hinaus soll ein gattungs- gemäßes Pumpenaggregat so ausgebildet werden, dass es mit hohen Drehzahlen antreibbar ist, ohne die Eingangs geschilderten systembedingten Nachteile der beiden Systeme (Nassläufer/Trockenläufer) aufzuweisen.

Der verfahrensmäßige Teil dieser Aufgabe wird durch die in An- spruch 1 angegebenen Merkmale, der vorrichtungsmäßige Teil durch die in Anspruch 3 angegebenen Merkmale gelöst. Vorteil-

hafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung und der Zeichnung angegeben.

Grundgedanke der vorliegenden Erfindung ist es, einen Nasslauf- motor so zu betreiben, dass dieser von der Bauart her zwar als Nasslaufmotor ausgebildet sein kann, im Betrieb jedoch die Eigen- schaften eines Trockenläufers aufweist, insbesondere ohne die bei Nasslaufmotoren üblicherweise im Rotorraum befindliche Flüssig- keit läuft. Hierdurch können die konstruktiven Vorteile des Nasslauf- motors, der keine aufwändigen Dichtungen zwischen Pumpe und Motor benötigt, beibehalten werden, ohne auf die insbesondere bei hohen Drehzahlen vorteilhaften Eigenschaften eines Trocken- läufers verzichten zu müssen. Die Erfindung sieht also vor, dass vor, während und/oder nach dem Hochfahren des Motors auf eine Betriebsdrehzahl die im Rotorraum befindliche Flüssigkeit zumindest teilweise entfernt wird. Vorzugsweise wird dabei die zwischen Rotor und Spaltrohr befindliche Flüssigkeit durch Wärmeeinwirkung ver- dampft. Denn gerade in diesem Bereich ist das Entfernen der Flüssigkeit besonders wichtig, da hier aufgrund der hohen Relativ- geschwindigkeiten zwischen Rotor und Spaltrohr auch die höchste Reibleistung entsteht.

Für den vorrichtungsmäßigen Aufbau zum Betrieb eines Pumpen- aggregats in der vorbeschriebenen Weise sind zahlreiche kon- struktive Varianten möglich. Konstruktiv besonders einfach und damit kostengünstig kann dies dadurch erreicht werden, dass der Rotorraum gegenüber der Förderflüssigkeit druckbegrenzt abge- dichtet ist. Eine solche druckbegrenzte Abdichtung reicht aus, um den Rotorraum während des Betriebs weitgehend flüssigkeitsfrei zu halten. Die Konstruktion sieht dabei durchaus vor, dass der Rotor- raum vor Beginn des Motoranlaufs flüssigkeitsgefüllt ist. Die Flüssig- keit wird jedoch entweder durch ein gesondert dafür vorgesehe- nes Ventil, durch eine nur bis zu einem bestimmten Druck wirk-

same Dichtung oder andere geeignete Mittel aus dem Rotorraum dadurch entfernt, dass aufgrund einer Erwärmung die Flüssigkeit verdampft und damit das Volumen vergrößert wird. Hierdurch steigt der Druck an, bis die Druckbegrenzug des Rotorraums über- schritten wird und die dort befindliche Flüssigkeit, sei es in gasför- miger oder flüssiger Form, entweicht. Gleichzeitig führt der dann dort herrschende Dampfdruck dazu, dass keine weitere Förder- flüssigkeit in den Rotorraum eindringt. Im Übrigen kann die Pum- penkonstruktion in vorteilhafter Weise wie bei einem Nasslaufmotor vorgesehen sein, so dass insbesondere die für hohe Drehzahlen günstigen flüssigkeitsgeschmierten Gleitlager eingesetzt werden können.

Um die Versorgung der Lager mit Flüssigkeit auch dann sicher- stellen zu können, wenn der Rotorraum bei Betriebsdrehzahl des Motors weitgehend flüssigkeitsfrei ist, sieht die Erfindung vor, die den Rotor tragenden Lager ausserhalb des Rotorraums anzuord- nen. Dabei wird jedoch mindestens ein den Rotor tragendes La- ger, vorzugsweise das dem Pumpenlaufrad entferntere innerhalb des Spaltrohr angeordnet, da dann eine Flüssigkeitsversorgung über die zentrale Wellenbohrung und somit auch ein weitgehender axialer Druckausgleich an der Welle stattfinden kann.

Es ist günstig, wenn beide Wellenenden aus dem Rotorraum he- rausgeführt sind, wobei dann an einem Wellenende ein Laufrad vorgesehen ist und die aus dem Rotorraum abzuführende Flüssig- keit nahe dem dem Laufrad abgewandten Wellenende abgeführt wird. Wenn dann nämlich, wie vorstehend geschildert, ein Druckausgleich über eine Wellenbohrung oder eine andere Lei- tungsverbindung besteht, kann die Abfuhr der Flüssigkeit aus dem Rotorraum nahezu drucklos erfolgen und muss nicht gegen den

Förderdruck der Pumpe erfolgen. Bei einer Leitungsverbindung durch die Welle, wenn also dieses vVeilenende mit dem Druck der, Saugseite der Pumpe beaufschlagt ist, ist eine solche Abfuhr be- sonders leicht möglich.

Als druckbegrenzt abdichtende Mittel werden vorzugsweise Gleit- ringdichtungen eingesetzt, wobei die Einstellung der Druckbegren- zung durch Wahl einer entsprechenden Feder erfolgt, mit der die Gleitringe in Kontakt gehalten werden.

Zweckmäßig ist es, wenn die Gleitringdichtung jeweils zwischen Rotor und dem benachbarten Lager angeordnet ist, wobei die Lageraufnahme für das vom Laufrad entfernte Lager innerhalb des Spaltrohr sitzt. Dabei wird die Lageraufnahme zweckmäßiger- weise mittels einer äusseren Dichtung gegenüber dem Spaltrohr und mittels einer inneren Dichtung gegenüber dem feststehenden Teil der Gleitringdichtung abgedichtet.

Um die Flüssigkeit aus dem Rotorraum möglichst vollständig entfer- nen zu können, ist es zweckmäßig, dass entweder die Lagerauf- nahme oder die Gleitringdichtung mit Spiel stirnseitig an dem Rotor anliegen oder ein gesondertes Verdrängungsbauteil zwi- schen Lageraufnahme und Rotor vorgesehen ist, das das freie, im Betrieb durch Flüssigkeit ausfüllbare Volumen zwischen der Stirnsei- te des Rotors und der Lageraufnahme verringert. Dieses Verdrän- gerbauteil wird zweckmäßigerweise aus wärmeisolierendem Werk- stoff, vorzugsweise Kunststoff, hergestellt, um zu verhindern, dass die im Rotorraum bewusst erzeugte Wärme zum Verdampfen der dort befindlichen Flüssigkeit stirnseitig abgeführt wird oder dass in diesem Bereich Kondensat entsteht. Aus diesem Grunde ist es

zweckmäßig, auch die Lageraufnahmen aus einem wärmeisolie- renden Werkstoff zu fertigen.

Um eine möglichst schnelle und volständige Verdampfung der im Rotorraum befindlichen Flüssigkeit zu erzielen, kann es vorteilhaft sein, das Spaltrohr zumindest in einem Teilbereich beheizbar auszu- gestalten. Grundsätzlich kann die Wärmeerzeugung durch Reibung im Bereich zwischen Rotor und Spaltrohr erfolgen, so dass sich die Flüssigkeit am Hochfahren des Motors selbsttätig erhitzt und somit verdampft wird. Es kann jedoch auch ergänzend oder zum Ver- dampfen vor dem Anlaufen des Motors eine Spaltrohrheitzung vorgesehen sein, sei es durch eine elektrische Widerstandsheizung oder auch induktiv, insbesondere durch das zwischen Rotor und Stator im Betrieb gebildete Magnetfeld. Besonders vorteilhaft wird als Motor ein Permanentmagnetmotor eingesetzt.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen : Fig. 1 ein Längsschnitt durch ein Kreiselpumpenaggregat nach der Erfindung und Fig. 2 die Einzelheit II in Figur 1 in vergrößerter Darstellung.

Das in den Figuren dargestellte Pumpenaggregat weist ein Gehäu- se 1 runden Querschnitts auf, an dessen unterer Stirnseite ein saugseitiger Einlass 2 und an dessen oberer Stirnseite ein druckseiti- ger Auslass 3 gebildet ist. Die zu fördernde Flüssigkeit wird am Einlass 2 angesaugt, gelangt von dort in einen Saugmund 4 eines Kreiselrades 5 der Pumpe, von dem aus es radial nach außen in einen ringförmigen Kanal 6 zum Auslass 3 gelangt.

Der Kanal 6 wird an seiner Außenseite durch das Gehäuse 1 be- grenzt, auf seiner Innenseite durch ein Motorgehäuse 7, das in- nerhalb des Gehäuses 1 festgelegt ist. Die elektrische Versorgung des Aggregats erfolgt über einen seitlich aus dem Motorgehäuse 7, den Kanal 6 durchsetzenden und aus dem Gehäuse 1 heraus- geführten elektrischen Anschluss 8. Das Motorgehäuse 7 nimmt einen Stator 9 auf, der an seiner Innenseite durch ein Spaltrohr 10 begrenzt ist. Innerhalb des Spaltrohr 10 läuft ein Rotor 11, der auf einer Welle 12 sitzt, die nahe ihren Enden in Gleitlagern 13,14 gelagert ist, die in Lageraufnahmen 15,16 sitzen, die innerhalb des Spaltrohr 10 und somit innerhalb des Motorgehäuses 7 festgelegt sind.

Das Spaltrohr 10 begrenzt radial einen Rotorraum 17, der stirnseitig durch Gleitringdichtungen 18,19 räumlich und druckbegrenzt gegenüber dem übrigen Spaltrohrraum wird.

Die Welle 12, die innerhalb der Gleitlager 13 und 14 gelagert ist, trägt am unteren Ende das Laufrad 5 und im Übrigen den Rotor 11.

Sie weist eine zentrale Durchgangsbohrung 20 auf, welche eine Leitungsverbindung zwischen dem Saugmund 4 und dem in Figur 1 oberen Ende des Motorgehäuses 7 bildet. Da die Welle 12 wie bei Nasslaufmotoren üblich, nicht gegenüber dem Pumpenraum abgedichtet ist, werden sowohl das obere Lager 13 über die Boh- rung 20 als auch das untere Lager 14 mit Förderflüssigkeit versorgt.

Dabei steht am unteren Lager 14 der Förderdruck der Pumpe an, wohingegen am oberen Lager 13 der saugseitige Druck anliegt.

Der Rotorraum 17 ist lediglich über Gleitringdichtungen 18 und 19 gegenüber dem im Betrieb flüssigkeitsgefüllten Spaltrohrraum abgedichtet. Der Aufbau einer solchen Gleitringdichtung ist an- hand der oberen Gleitringdichtung 18 in Figur 2 dargestellt.

Die Gleitringdichtung 18 besteht aus einem stationären Gleitring 21, der innerhalb des die Lageraufnahme 15 bildenden Bauteils eingegliedert, mittels eines O-Rings 22 gegenüber diesem radial abgedichtet und in Achsrichtung der Welle 12 verschiebbar gela- gert ist. Dieser stationäre Gleitring 21 wird von einer die Welle 12 umgebenden Schraubenfeder 23 druckkraftbeaufschlagt. Die Schraubenfeder 23 ist ebenfalls innerhalb des die Lageraufnahme 15 bildenden Bauteils angeordnet. Dieser zwischen Welle 12 und dem die Lageraufnahme 15 bildenden Bauteil gebildete Ringraum ist über einen Kanal 24 mit dem durch das Motorgehäuse 7 abge- grenzten Raum im Bereich des oberen Lagers 13 verbunden, der mit der Bohrung 20 in Leitungsverbindung steht.

Ein rotierender Gleitring 25 liegt stirnseitig an dem stationären Gleitring 21 an, er sitzt innerhalb eines Wellenabsatzes und rotiert mit der Welle 12.

Die so gebildete Gleitringdichtung 18 dichtet den Rotorraum 17 zum übrigen Spaltrohrraum ab, eine entsprechende Abdichtung ist auf der anderen Seite des Rotors 11 vorgesehen.

Beim Anlauf der Pumpe kann der Rotorraum 17 ganz oder teilweise mit Förderflüssigkeit gefüllt sein. Sobald die Motordrehzahl ansteigt, wird die im Rotorraum 17 befindliche Flüssigkeit erwärmt. Solange bis schließlich die Flüssigkeit verdampft und der Druck innerhalb des Rotorraums 17 rapide ansteigt. Wenn der durch die Gleitring- dichtung 18 gebildete und über die Druckkraft der Feder 23 fest- gelegte Grenzdruck überschritten ist, hebt der stationäre Gleitring vom rotierenden Gleitring 25 ab, bewegt sich also in der Dar- stellung gemäß Figur 1 nach oben, wodurch der Rotorraum 17 mit dem das Lager 13 umgebenden Raum über den Kanal 24 leitung-

verbunden wird. Durch den im Rotorraum 17 gebildeten Druck wird der Rotorraum selbsttätig über die Gleitringdichtung 18 entleert, bis schließlich keine Flüssigkeit, sondern nur noch Dampf im Rotor- raum befindlich ist. Dann arbeitet der Motor quasi wie ein Trockenlaufmotor. Die Betriebsdrehzahl eines solchen Motors kann beispielsweise zwischen 40.000 und 100.000 Umdrehungen pro Minute liegen. Der vorbeschriebene Vorgang wiederholt sich bei jedem Anlauf des Motors, sofern der Rotorraum 17 wieder flüssig- keitsgefüllt ist.

Um eine möglichst vollständige Entfernung der Flüssigkeit aus dem Rotorraum 17 zu gewährleisten, sind stirnseitig des Rotors 11 ein mitlaufender erster Verdrängungskörper 26 vorgesehen, der stirn- seitig des Rotors angeordnet ist, sowie ein zweiter feststehender Verdrängungskörper 27, der über einen O-Ring 28 dicht am Spalt- rohr 10 anliegt. Die Verdrängungskörper 26 und 27 sind aus wär- meisolierendem Kunststoff gebildet und haben im Wesentlichen zwei Aufgaben. Sie sollen zum einen den im Rotorraum 17 zwischen Rotor 11 und dem die Lageraufnahme 15 bildenden Bauteil ver- bleibenden Raum weitgehend ausfüllen, um das freie Volumen des Rotorraums 17 und damit die mögliche Flüssigkeitsaufnahme des- selben zu minimieren. Zum anderen stellen diese Körper 26 und 27 Isolationskörper dar, welche den im Betrieb heissen Rotorraum 17 von den benachbarten Lagerraum isolieren, um somit eine Kon- densatbildung in diesem Bereich und damit eine erhöhte Reibung zu vermeiden. Die Ausbildung und Anordnung der auf der anderen Seite des Rotors 11 angeordneten Gleitringdichtung 19 enspricht funktionell der anhand des der Gleitringdichtung 18 beschriebe- nen Aufbaus. Auch dort sind Verdrängungskörper 26 und 27 vor- gesehen. Konstruktionsbedingt kann das Entfernen der Flüssigkeit aus dem Rotorraum 17 grundsätzlich über eine oder beide der

Gleitringdichtungen 18 und 19 erfolgen. Bevorzugt wird dies je- doch über die obere Gleitringdichtung 18 erfolgen, da dort über die Bohrung 12 nur der saugseitige Druck anliegt, wohingegen an der anderen Gleitringdichtung 19 der druckseitige Druck anliegt, der beim Entfernen der Flüssigkeit aus dem Rotorraum überwun- den werden muss.

Bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel erfolgt die Erwärung und Verdampfung der im Rotorraum befindlichen Flüssig- keit selbsttätig, sobald entsprechende Drehzahlbereiche erreicht werden. Es kann jedoch gemäß der Erfindung auch eine zusätzli- che elektrische oder anderwertige Heizung vorgesehen sein, so kann insbsondere das Spaltrohr im Bereich ausserhalb des Rotors 12, also dort, wo die Verdrängungskörper 26 und 27 angordnet sind, beheizt sein. Auch kann anstelle der Gleitringdichtung ein Überdruckventil an geeigneter Stelle im Rotorraum, beispielsweise im Spaltrohr vorgesehen sein, um die Flüssigkeit zu entfernen. Der im Ausführungsbeispiel dargestellte Motor ist ein Gleichstrommotor, es können jedoch auch Wechsel-bzw. Starkstrommotoren einge- setzt werden.

Bezugszeichenliste 1-Gehäuse 2-Einlass 3-Auslass 4-Saugmund 5-Kreiselrad 6-Kanal 7-Motorgehäuse 8-elektrischer Anschluss 9-Stator 10-Spaltrohr 11-Rotor 12-Welle 13-Lager oben 14-Lager unten 15-Lageraufnahme oben 16-Lageraufnahme unten 17-Rotorraum 18-Gleitringdichtung oben 19-Gleitringdichtung unten 20-Bohrung in der Welle 21-stationärer Gleitring 22-O-Ring 23-Schraubenfeder 24-Kanal 25-rotierender Gleitring 26-Verdrängungskörper 27-Verdrängungskörper 28-O-Ring