DE19606856A1

DE19606856A1 - Dynamic seal for closed centrifugal water pump of vehicle cooling system

Info

Publication number: DE19606856A1
Application number: DE19606856A
Authority: DE
Inventors: Yuji Nomoto
Original assignee: Unisia Jecs Corp
Current assignee: Hitachi Unisia Automotive Ltd
Priority date: 1995-02-27
Filing date: 1996-02-23
Publication date: 1996-08-29
Also published as: KR960031806A; JPH08232892A

Abstract

The seal has an axial gap (20) formed between a first surface (16d) on an inlay of the front cover (16) and a second surface on a closure ring of a pump housing (11). The first and second surfaces lie opposite each other in the axial direction of the pump shaft (13). The axial gap serves to prevent the back flow of the fluid from the high pressure side to the low pressure side between the ring and the inlay. The fluid in the intermediate zone is moved outwards by the centrifugal force created by the rotation of the vaned wheel (14).

Description

Die Erfindung betrifft eine geschlossene Kreiselpumpe, insb esondere eine für eine solche Pumpe geeignete dynamische Dichtungsanordnung, die in besonders vorteilhafter Weise in einer Wasserpumpe eines Flüssigkeitskühlsystems für ein Kraftfahrzeug eingesetzt werden kann.The invention relates to a closed centrifugal pump, esp especially a dynamic one suitable for such a pump Sealing arrangement, which in a particularly advantageous manner a water pump of a liquid cooling system for a Motor vehicle can be used.

Wie bekannt, gibt es zwei Arten von Wasserpumpen, die für das Flüssigkeitskühlsystems eines Kraftfahrzeugs geeignet sind: zum einen die Kreiselpumpe offener Bauart mit einem Rotor und einer Reihe ebener oder gekrümmter Flügel oder Schaufeln an dessen Außenumfang, und zum anderen die Krei selpumpe geschlossener Bauart mit einem Paar von Abdeckungs blechen und einer Reihe dazwischen angeordneter Schaufeln. Eine derartige Kreiselpumpe geschlossener Bauart ist in der vorläufigen Japanischen Gebrauchsmusterveröffentlichung 58-177584 (Jikkai Showa) und in der zweiten Japanischen Patentveröffentlichung 2-51080 (Tokko Heisei) (entsprechend der vorläufigen Japanischen Patentveröffentlichung 58- 1679 00) beschrieben.As is known, there are two types of water pumps that are used for the liquid cooling system of a motor vehicle suitable are: on the one hand the open-type centrifugal pump with one Rotor and a series of flat or curved blades or Scoops on its outer circumference, and secondly the circles Sel pump closed type with a pair of covers sheet metal and a row of blades in between. Such a closed-type centrifugal pump is in the preliminary Japanese utility model publication 58-177584 (Jikkai Showa) and in the second Japanese Patent publication 2-51080 (Tokko Heisei) (corresponding Japanese Patent Provisional Publication 58- 1679 00).

Die Kreiselpumpe nach der vorläufigen Japanischen Gebrauchs musterveröffentlichung 58-177584 weist beispielsweise ein Pumpengehäuse zur Bildung einer Pumpenkammer auf, ferner eine in die Pumpenkammer eingeführte, von der (nicht darge stellten) Motorkurbelwelle angetriebene Pumpenwelle und ein drehbar in der Pumpenkammer angeordnetes Pumpenflügelrad. Das Flügelrad ist beispielsweise mittels einer Schrauben mutter an einem Ende der Pumpenwelle gesichert festgelegt. Das Flügelrad weist eine hintere Abdeckung auf, deren inne rer wulstartiger Umfangsteil mit Hilfe der Schraubenmutter an dem Ende der Pumpenwelle festgelegt ist, eine vordere Abdeckung, die derart vor der hinteren Abdeckung angeordnet ist, daß sie der gekrümmten Innenfläche der hinteren Ab deckung gegenüberliegt, und eine Reihe von Flügeln, die in gleichen Umfangsabständen zwischen der vorderen und der hinteren Abdeckung angeordnet sind. In der hinteren Ab deckung ist oft eine Druckausgleichsöffnung ausgebildet, um die Druckdifferenz zwischen dem auf die innere und die äuße re Wandfläche der hinteren Abdeckung wirkenden Flüssigkeits druck herabzusetzen und damit den auf die Pumpenwelle wir kenden unerwünschten Axialdruck zu reduzieren, und eine im wesentlichen ringförmige Strombegrenzung dient dazu, die Strömung der Flüssigkeit aus der Druckausgleichsöffnung und um die Pumpenwelle in Richtung zum Außenumfang des Flügelrades zu begrenzen.The centrifugal pump according to the preliminary Japanese use sample publication 58-177584 for example Pump housing to form a pump chamber, further one inserted into the pump chamber, of which (not shown set) engine crankshaft driven pump shaft and Pump impeller rotatably arranged in the pump chamber. The impeller is, for example, by means of screws nut secured to one end of the pump shaft. The impeller has a rear cover, the inside of which rer bulging peripheral part with the help of the screw nut at the end of the pump shaft is fixed a front one Cover placed in front of the back cover is that it is the curved inner surface of the rear Ab cover, and a series of wings in equal circumferential distances between the front and the rear cover are arranged. In the back Ab cover is often designed to equalize pressure the pressure difference between that on the inside and the outside re wall surface of the rear cover acting liquid pressure and thus the pressure on the pump shaft to reduce the undesirable axial pressure, and an im essential ring-shaped current limit is used to Flow of the liquid from the pressure equalization opening and around the pump shaft towards the outer circumference of the Limit impeller.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, weist eine bekannte Kreiselpumpe nach der vorläufigen Japanischen Gebrauchsmusterveröffentli chung 58-177584 und der zweiten Japanischen Patentveröffent lichung 2-51080 meist eine Labyrinthdichtung 8 mit am Umfang befindlichen Berührungspunkten auf, die an wenigstens einer der Außenumfangsflächen der vorderen Abdeckung 6 oder der Innenumfangsfläche des Pumpengehäuses 1 am Saugeinlaß 9b der Pumpe angeordnet sind, um einen Austritt der unter Druck be findlichen Flüssigkeit von der Niederdruckseite (dem Saug einlaß 9b) zu der Hochdruckseite (Auslaß 9a) zu verhindern. Wie ersichtlich, wirkt die Labyrinthdichtung 8 als eine dynamische Dichtung 10, durch welche ein Rückfluß von Druck flüssigkeit von der Niederdruckseite zu der Hochdruckseite wirksam verhindert werden kann.As seen from Fig. 4, has a known centrifugal pump according to Japanese Provisional Gebrauchsmusterveröffentli chung 58-177584 and the second Japanese Patentveröffent lichung 2-51080 usually a labyrinth seal 8 located at the periphery of contact points at which at least one of the outer peripheral surfaces of the front cover 6 or the inner peripheral surface of the pump housing 1 at the suction inlet 9b of the pump are arranged to prevent leakage of the liquid under pressure from the low pressure side (the suction inlet 9b) to the high pressure side (outlet 9a). As can be seen, the labyrinth seal 8 acts as a dynamic seal 10, through which a backflow of pressure fluid from the low pressure side to the high pressure side can be effectively prevented.

Alternativ kann zwischen dem Innenumfang eines Gehäuse- Schleißringes, der auswechselbar mit dem Pumpengehäuse ver bunden ist, und dem Außenumfang des im wesentlichen zylin drischen (oft als Einlagering bezeichneten) Teils der vor deren Abdeckung 6 ein geringer ringförmiger radialer Abstand vorhanden sein, wobei der zylindrische Teil zusammen mit dem nabenartigen Umfangsteil 5a der hinteren Abdeckung 5 den Pumpeneinlaß definiert. Um das Ausmaß des Leckverlustes an Flüssigkeit zu minimieren und eine bestmögliche Druckabdich tung zwischen zwei Teilen (d. h. dem stationären Pumpengehäu se und dem drehenden Flügelrad) zu erlangen, die sich zeit weise oder kontinuierlich gegeneinander drehen, sollte der radiale Abstand so klein wie möglich sein, um noch eine Dre hung zwischen dem Einlagering der vorderen Abdeckung 6 und dem Schleißring des Pumpengehäuses 1 zu erlauben.Alternatively, between the inner circumference of a housing Wear ring, which is interchangeable with the pump housing is bound, and the outer periphery of the substantially zylin drischen (often referred to as Einlagerring) part of the front whose cover 6 has a small annular radial distance be present, the cylindrical part together with the hub-like peripheral part 5 a of the rear cover 5 den Pump inlet defined. To the extent of the leakage loss To minimize liquid and the best possible pressure seal between two parts (i.e. the stationary pump housing se and the rotating impeller), which takes time rotate wisely or continuously against each other radial distance should be as small as possible by another three hung between the insert ring of the front cover 6 and to allow the wear ring of the pump housing 1.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich, liegt bei der herkömmlichen ge schlossenen Kreiselpumpe die dynamische Dichtung 10 zwischen zwei gegenüberliegenden zylindrischen Flächen (nämlich der zylindrischen Außenumfangsfläche des Einlageringes der vor deren Abdeckung und der zylindrischen Innenumfangsfläche des Schleißringes des Pumpengehäuses 1), die bezüglich der Achse des Antriebswelle (Pumpenwelle) 3 koaxial sind. Um die Dichtwirkung der dynamischen Dichtung zu verbessern, sollte daher die dynamische Dichtung 10 den gleichen radialen Ab stand um den gesamten Außenumfang des Einlageringes an der Außenseite der vorderen Abdeckung oder um den gesamten Um fang der Innenseite der Schleißringes in dem Pumpengehäuse 1 aufweisen.As can be seen from Fig. 4, in the conventional ge closed centrifugal pump, the dynamic seal 10 lies between two opposing cylindrical surfaces (namely the cylindrical outer peripheral surface of the insert ring which is in front of its cover and the cylindrical inner peripheral surface of the wear ring of the pump housing 1) with respect to the axis of the Drive shaft (pump shaft) 3 are coaxial. In order to improve the sealing effect of the dynamic seal, the dynamic seal 10 should therefore have the same radial spacing around the entire outer circumference of the insert ring on the outside of the front cover or around the entire circumference of the inside of the wear ring in the pump housing 1.

Aus den dargelegten Gründen erfordert die bekannte Kreisel pumpe eine hoch präzise Einstellung zwischen dem Schleißring des Pumpengehäuses 1 und dem Einlagering des Flügelrades 4, das drehbar in die Pumpenkammer 2 eingesetzt ist und aus der vorderen und der hinteren Abdeckung 6, 5 sowie einer Reihe von Flügeln besteht. Wenn z. B. eine gewisse Exzentrizität zwischen der Mittelachse des zylindrischen Schleißringes des Pumpengehäuses 1 und der Mittelachse der Pumpenwelle 3 auf träte, würde ein maximaler radialer Abstand an einer be stimmten Stelle auftreten, die einer Stelle mit minimalem radialen Abstand diametral gegenüberliegt. In diesem Fall wird die durch den Radialabstand bestimmte Dichtwirkung der dynamischen Dichtung 10 herabgesetzt. Außerdem muß meistens für die hochgenaue Einstellung zwischen dem Pumpengehäuse 1 und dem Flügelrad 4 sowohl in radialer als auch in axialer Richtung ein weiteres Teil wie etwa ein Einstellstift ver wendet werden. Der Zusammenbau der bekannten Kreiselpumpe erfordert deshalb mehr Arbeitszeit und erhöht damit die Herstellungskosten der Pumpenanordnung.For the reasons stated, the known gyro requires pump a high precision setting between the wear ring the pump housing 1 and the insert ring of the impeller 4, which is rotatably inserted into the pump chamber 2 and from the front and rear covers 6, 5 and a row consists of wings. If e.g. B. a certain eccentricity between the central axis of the cylindrical wear ring of the Pump housing 1 and the central axis of the pump shaft 3 would occur, a maximum radial distance on a be agreed place occur that a place with minimal radial distance diametrically opposite. In this case the sealing effect of the radial distance determined by the dynamic seal 10 reduced. Besides, most of the time for high-precision adjustment between the pump housing 1 and the impeller 4 in both radial and axial Ver another part such as an adjustment pin be applied. The assembly of the well-known centrifugal pump therefore requires more working time and thus increases the Manufacturing cost of the pump assembly.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine ver besserte dynamische Dichtung einer für das Kühlsystem eines Kraftfahrzeugs geeigneten geschlossenen Kreiselpumpe zu schaffen, die die beim Stand der Technik vorhandenen vorge nannten Nachteile nicht mehr aufweist. Insbesondere soll für eine geschlossene Kreiselpumpe eine dynamische Dichtung ge schaffen werden, die die Abdichtung zwischen dem Pumpenge häuse und dem Pumpenflügelrad unabhängig von der mehr oder weniger genauen Einstellung zwischen dem Schleißring des Pumpengehäuses und dem Einlagering des Flügelrades verbes sert. Außerdem soll eine dynamische Dichtung für eine ge schlossene Kreiselpumpe geschaffen werden, bei der eine gute Abdichtung zwischen dem Pumpengehäuse und dem Pumpenflügel rad auch dann sichergestellt ist, wenn der als dynamische Dichtung wirkende minimale Zwischenraum von dem erforderli chen Zwischenraum abweicht.The invention is therefore based on the object, a ver improved dynamic seal one for the cooling system one Motor vehicle suitable closed centrifugal pump create the pre-existing in the prior art mentioned disadvantages no longer has. In particular, for a closed centrifugal pump a dynamic seal ge will create the seal between the pumping area housing and the pump impeller regardless of the more or less precise adjustment between the wear ring of the Pump housing and the insert ring of the impeller verbes sert. In addition, a dynamic seal for a ge closed centrifugal pump can be created with a good Sealing between the pump housing and the pump wing rad is also ensured if the dynamic Sealing minimal gap of the required Chen gap differs.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Hauptanspruchs gelöst; die Unteransprüche haben vorteilhafte Ausgestaltun gen zum Gegenstand.This task is characterized by the features of the main claim solved; the subclaims have advantageous configurations to the subject.

Erfindungsgemäß ist eine dynamische Dichtung für eine ge schlossene Kreiselpumpe vorgesehen, die ein Flügelrad mit einer vorderen und einer hinteren, an einer Pumpenwelle be festigten Abdeckung sowie mit einer Reihe von zwischen der vorderen und der hinteren Abdeckung angeordneten Flügeln aufweist, um eine eintretende Flüssigkeit unter Druck zu setzen, und die dynamische Dichtung weist zwischen einer ersten, an einem Einlagering der vorderen Abdeckung ausge bildeten Fläche und einer zweiten, an einem Schleißring des Pumpengehäuses ausgebildeten Fläche einen axialen Abstand auf, wobei die erste und die zweite Fläche sich in der Axialrichtung der Pumpenwelle gegenüberliegen. Der axiale Abstand dient zum Verhindern des Rückflusses der Pumpflüs sigkeit von der Hochdruckseite zur Niederdruckseite durch den Zwischenraum zwischen dem Schleißring und dem Einlage ring, indem die Flüssigkeit in dem Zwischenraum durch die aus der Rotation des Flügelrades resultierenden Zentrifugal kraft nach außen bewegt wird. Damit kann während des Betrie bes ein Leckverlust durch den Zwischenraum minimal gehalten werden.According to the invention is a dynamic seal for a ge closed centrifugal pump provided with an impeller a front and a rear, on a pump shaft be consolidated cover as well as with a range of between the front and rear cover wings arranged has to an incoming liquid under pressure set, and the dynamic seal points between one first, on an insert ring of the front cover formed surface and a second, on a wear ring of the Pump housing formed surface an axial distance on, the first and the second surface being in the Axial direction of the pump shaft are opposite. The axial Distance serves to prevent the backflow of the pump flows liquid from the high pressure side to the low pressure side the space between the wear ring and the insert ring by passing the liquid in the space through the centrifugal resulting from the rotation of the impeller force is moved outwards. It can be used during operation leakage through the gap is kept to a minimum will.

Die vordere Abdeckung kann einen im wesentlichen zylindri schen, dickwandigen, axial verlaufenden inneren Umfangsteil aufweisen, ferner einen im wesentlichen ringförmigen radial verlaufenden Außenumfangsteil, der gegenüber der Radialrich tung der Pumpenwelle leicht geneigt ist und eine ebene Ring fläche besitzt, sowie einen gebogenen Mittelteil, der den zylindrischen, dickwandigen, axial verlaufenden inneren Um fangsteil mit dem radial verlaufenden Außenumfangsteil verbindet, und die erste Fläche wird von der ringförmigen ebenen Fläche des dickwandigen, axial verlaufenden inneren Umfangsteils, die zweite Fläche von einer im wesentlichen ringförmigen, radial verlaufenden Fläche des Schleißringes gebildet.The front cover can be a substantially cylindrical rule, thick-walled, axially extending inner peripheral part have, furthermore a substantially annular radial trending outer peripheral part, which is opposite the radial direction the pump shaft is slightly inclined and a flat ring area, as well as a curved middle part, which the cylindrical, thick-walled, axially extending inner um catch part with the radially extending outer peripheral part connects, and the first surface is from the annular flat surface of the thick-walled, axially extending interior Peripheral part, the second area of one essentially annular, radial surface of the wear ring educated.

Alternativ kann die vordere Abdeckung einen ringförmigen, radial verlaufenden dünnwandigen Umfangsteil mit einer ring förmigen ebenen Fläche aufweisen, die vom innersten Ende des ringförmigen, radial verlaufenden dünnwandigen Umfangsteils bis zum äußeren Ende reicht, und die erste Fläche besteht dabei aus der ringförmigen ebenen Fläche des ringförmigen, radial verlaufenden dünnwandigen Umfangsteils, während die 000ite Fläche aus einer im wesentlichen radial verlaufenden ringförmigen Fläche des Schleißringes besteht. Vorzugsweise ist in der ersten Fläche eine Spiralnut derart ausgebildet, daß sie von dem inneren Umfangsende der vorderen Abdeckung zum äußeren Umfangs ende der vorderen Abdeckung hin drehend in einer Richtung entgegengesetzt zur Drehrichtung des Flügelrades verläuft. Ferner kann auch an wenigsten einer der ersten und der zweiten Fläche ein Labyrinth vorgesehen sein.Alternatively, the front cover can have an annular, radial thin-walled peripheral part with a ring have shaped flat surface which is from the innermost end of the annular, radially extending thin-walled peripheral part extends to the outer end, and the first surface exists thereby from the annular flat surface of the annular, radially extending thin-walled peripheral part, while the 000ite surface from a substantially radial annular surface of the wear ring. Preferably a spiral groove is formed in the first surface in such a way that they are from the inner peripheral end of the front cover rotating towards the outer circumferential end of the front cover in a direction opposite to the direction of rotation of the Impeller runs. Furthermore, at least one can a labyrinth is provided for the first and second surfaces his.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei spielen in Verbindung mit der Zeichnung beschrieben. Dabei zeigt: In the following the invention is based on exemplary embodiments play described in connection with the drawing. Here shows:

Fig. 1 einen Längsschnitt einer Ausführungsform der erfin dungsgemäßen geschlossenen Kreiselpumpe, Fig. 1 is a longitudinal section of an embodiment of to the invention OF INVENTION closed centrifugal pump,

Fig. 2 einen Längsschnitt einer ersten Abwandlung der erfin dungsgemäßen geschlossenen Kreiselpumpe, Fig. 2 is a longitudinal section of a first modification of the closed to the invention OF INVENTION centrifugal pump,

Fig. 3 eine Ansicht einer zweiten Abwandlung der erfindungs gemäßen geschlossenen Kreiselpumpe in der Ebene III-III von Fig. 2, Fig. 3 is a view of a second modification of the fiction, modern closed centrifugal pump in the plane III-III of Fig. 2,

Fig. 4 einen Längsschnitt einer geschlossenen Kreiselpumpe nach dem Stand der Technik. Fig. 4 is a longitudinal section of a closed centrifugal pump according to the prior art.

Gemäß der Zeichnung, insbes. Fig. 1, besteht die Kreiselpum pe geschlossener Bauart aus einem eine Pumpenkammer 12 bil denden Pumpengehäuse 11, einem in der Pumpenkammer 12 ange ordneten, angetriebenen Pumpenflügelrad 14 und einer in die Pumpenkammer 12 eingeführten Pumpenantriebswelle 13 für den Drehantrieb des Flügelrades 14. Das Flügelrad 14 der ge schlossenen Kreiselpumpe besteht aus einer hinteren Abdeckung 15 mit einer gekrümmten Innenseitenwand 15c an ihrem nabenartigen inneren Umfangsteil 15a und einer im wesentli chen flachen Innenseitenwand 15c an dem radial äußeren Um fangsteil 15b, aus einer vorderen Abdeckung 16, deren Innen seitenwand der Innenseitenwand 15c der hinteren Abdeckung 15 gegenüberliegt, und aus einer Reihe von Schaufeln oder Flügeln 17, die zwischen den einander gegenüberliegenden In nenseiten der Abdeckungen 15 und 16 angeordnet und mit den beiden gegenüberliegenden Abdeckungen einstückig verbunden sind.According to the drawing, in particular Fig. 1, the centrifugal pump pe closed design consists of a pump chamber 12 bil end pump housing 11 , a pump chamber 14 arranged in the pump chamber 12 , driven pump impeller 14 and an introduced into the pump chamber 12 pump drive shaft 13 for the rotary drive of the Impeller 14 . The impeller 14 of the ge closed centrifugal pump consists of a rear cover 15 having a curved inner side wall 15 c at their hub-like inner peripheral portion 15 a and one in wesentli chen flat inner side wall 15 c at the radially outer To catching part 15 b, from a front cover 16, whose inner side wall of the inner side wall 15 c of the rear cover 15 is opposite, and from a series of blades or wings 17 , which are arranged between the opposing inner side of the covers 15 and 16 and are integrally connected to the two opposite covers.

Die hintere Abdeckung ist mit einer zentralen Öffnung in dem verhältnismäßig dicken nabenartigen Teil 15a auf das vordere Ende der Pumpenwelle aufgesetzt und daran in üblicher Weise mittels einer (nicht dargestellten) Schraubenmutter befe stigt. Die vordere Abdeckung 16 besteht ihrerseits aus einem im wesentlichen zylindrischen dickwandigen, axial verlaufen den inneren Umfangsteil 16a, einem im wesentlichen ringför migen, radial verlaufenden Umfangsteil 16b, der gegenüber der Vertikalen in der Radialrichtung des Flügelrades leicht geneigt ist und eine ringförmige glatte Fläche aufweist, und aus einem gebogenen Zwischenteil (die innere gekrümmte Wand fläche bezüglich der Strömungsrichtung der eintretenden Kühlflüssigkeit) zur Verbindung des axial verlaufenden inne ren Umfangsteils 16a mit dem radial verlaufenden Umfangsteil 16b. Der axial verlaufende innere Umfangsteil 16a der vorde ren Abdeckung 16 und der nabenartige Teil 15a der hinteren Abdeckung 15 bilden zwischen sich einen Pumpeneinlaß (Kühl mitteleinlaß) 18. Der axial verlaufende innere Umfangsteil 16a wird häufig als der Einlagering-Abschnitt des Flügel rades 14 bezeichnet.The rear cover is placed with a central opening in the relatively thick hub-like part 15 a on the front end of the pump shaft and attached to it in the usual manner by means of a screw nut (not shown). The front cover 16 in turn consists of a substantially cylindrical thick-walled, axially extending the inner peripheral part 16 a, a substantially ring-shaped, radially extending peripheral part 16 b, which is slightly inclined with respect to the vertical in the radial direction of the impeller and an annular smooth surface has, and from a curved intermediate part (the inner curved wall surface with respect to the flow direction of the incoming cooling liquid) for connecting the axially extending inner peripheral part 16 a with the radial peripheral part 16 b. The axially extending inner peripheral part 16 a of the front cover 16 and the hub-like part 15 a of the rear cover 15 form between them a pump inlet (coolant inlet) 18th The axially extending inner peripheral part 16 a is often referred to as the insert ring portion of the wing wheel 14 .

Bei der Verwendung einer derartigen Pumpe als Wasserpumpe eines Kraftfahrzeug-Kühlsystems kann der Pumpeneinlaß 18 mit der (nicht dargestellten) Kühlmittel-Zufuhrleitung verbunden werden. Die Flügel 17 sind im allgemeinen einstückig mit den beiden Abdeckungen 15 und 16 geformt und liegen rechtwinklig zwischen dem radial verlaufenden Teil 15b der hinteren Ab deckung und dem radial verlaufenden Teil 16b der vorderen Abdeckung. Im allgemeinen sind die Flügel 17 bezüglich der Drehrichtung des Flügelrades 14 nach hinten gekrümmt und in gleichen Umfangsabständen angeordnet.When using such a pump as a water pump of a motor vehicle cooling system, the pump inlet 18 can be connected to the coolant supply line (not shown). The wings 17 are generally formed in one piece with the two covers 15 and 16 and lie at right angles between the radially extending part 15 b of the rear cover and the radially extending part 16 b of the front cover. In general, the vanes 17 are curved rearward with respect to the direction of rotation of the impeller 14 and are arranged at equal circumferential intervals.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, hat das Pumpengehäuse 11 einen abgestuften Teil 11a für einen sogenannten Pumpengehäuse- Schleißring, der normalerweise in dem Pumpengehäuse ausge wechselt werden kann. Der abgestufte Teil 11a ist derart ausgebildet, daß er zur Pumpenkammer 12 hin offen ist. Der verhältnismäßig dickwandige, axial verlaufende innere Um fangsteil (Einlagering) 16a weist eine im wesentlichen ring förmige Fläche 16d auf, die der im wesentlichen ringförmi gen, radial verlaufenden Fläche 11a des abgestuften Teils 11a in dem Gehäuse 11 gegenüberliegt. Die erste Fläche 16d (die rotierende Fläche) dieser beiden Flächen verläuft radi al zur Achse der Pumpenwelle 13. Die andere Fläche (die stationäre Fläche) in dem abgestuften Teil 11a wird nachfol gend als die "zweite gegenüberliegende Fläche" bezeichnet. Wie aus Fig. 1 deutlich ersichtlich, ist ein geringer ring förmiger axialer Abstand (minimaler Axialabstand) 20 zwi schen den einander gegenüberliegenden, radial verlaufenden Flächen vorhanden.As can be seen from Fig. 1, the pump housing 11 has a stepped part 11 a for a so-called pump housing wear ring, which can normally be changed out in the pump housing. The stepped part 11 a is designed such that it is open to the pump chamber 12 . The relatively thick-walled, axially extending inner part to catch (insert ring) 16 a has a substantially ring-shaped surface 16 d, the substantially ring-shaped, radially extending surface 11 a of the stepped part 11 a in the housing 11 opposite. The first surface 16 d (the rotating surface) of these two surfaces runs radially to the axis of the pump shaft 13 . The other surface (the stationary surface) in the stepped part 11 a is hereinafter referred to as the "second opposite surface". As can be clearly seen from Fig. 1, there is a small annular axial distance (minimum axial distance) 20 between the opposite, radially extending surfaces.

Beim Betrieb der Pumpe berühren sich die erste und die zweite Fläche nicht, sondern die erste Fläche 16d dreht sich in einer sehr kurzen Entfernung (d. h. dem geringen Axialab stand) von der gegenüberliegenden zweiten Fläche. Der mini male Axialabstand 20 wirkt als eine übergeordnete dynamische Dichtung. Im einzelnen wird bei der Rotation des Flügelrades 14 die Flüssigkeitsmenge in dem axialen Zwischenraum zwi schen den beiden gegenüberliegenden Flächen, von denen eine die zweite Fläche an dem abgestuften Teil 11a und die andere die erste Fläche 16d an der vorderen Abdeckung ist, von der Zentrifugalkraft durch den axialen Zwischenraum 20 nach außen gedrückt, wodurch ein unerwünschter Rückfluß des unter Druck befindlichen Kühlmittels von der Seite höheren Druckes auf die Seite niedrigeren Druckes wirksam verhindert werden kann.When the pump is operating, the first and second surfaces do not touch, but the first surface 16 d rotates at a very short distance (ie the small axial distance) from the opposite second surface. The mini male axial distance 20 acts as a superordinate dynamic seal. In particular, the impeller 14 is the amount of liquid in the axial intermediate space Zvi rule the two opposite surfaces, one of which is the second surface of the stepped part 11 a and the other is the first surface 16 d of the front cover during rotation of the Centrifugal force is pressed outward by the axial space 20 , whereby an undesirable backflow of the pressurized coolant from the higher pressure side to the lower pressure side can be effectively prevented.

In Fig. 1 und 2 bezeichnet die Bezugsziffer 22 einen Pumpen auslaß. Wie ersichtlich, erfordert die erfindungsgemäße dynamische Dichtungsanordnung eine genaue Einstellung nur bezüglich der Axialrichtung der Pumpenwelle 13, um den er wünschten Axialabstand zwischen dem abgestuften Teil 11a des Gehäuse-Schleißringes und der gegenüberliegenden Fläche 16d des Einlageringes des Flügelrades 14 auszubilden, während bislang eine genaue Einstellung sowohl in der radialen als auch in der axialen Richtung erforderlich war, und zwar ins besondere in der radialen Richtung, um den erforderlichen radialen Abstand zu bilden. Da, wie dargelegt, die dynami sche Dichtung 20 in Form des axialen Zwischenraumes ausge bildet werden kann, erfordert die dynamische Dichtung der erfindungsgemäßen geschlossenen Kreiselpumpe keine hochprä zise Ausrichtung der Zentralachse der von der Innenwand des Schleißringes gebildeten inneren Bohrung gegenüber der Zen tralachse der Pumpenwelle. Damit wird ein Einstellstift überflüssig, der vielfach für die hochgenaue Ausrichtung (genaue Einstellung in der Radialrichtung der Pumpenwelle) bei der bekannten Dichtungsanordnung von geschlossenen Krei selpumpen eingesetzt worden ist. Damit werden der Zeitaufwand für den Zusammenbau herabgesetzt und die Herstellungskosten verringert.In Fig. 1 and 2, reference numeral 22 denotes the outlet of a pump. As can be seen, the dynamic sealing arrangement according to the invention requires a precise setting only with respect to the axial direction of the pump shaft 13 in order to form the desired axial distance between the stepped part 11 a of the housing wear ring and the opposite surface 16 d of the insert ring of the impeller 14 , while previously one precise adjustment was required in both the radial and axial directions, particularly in the radial direction, in order to form the required radial distance. Since, as stated, the dynamic seal 20 can be formed in the form of the axial space, the dynamic seal of the closed centrifugal pump according to the invention does not require a highly precise alignment of the central axis of the inner bore formed by the inner wall of the wear ring with respect to the central axis of the pump shaft. This eliminates the need for a setting pin, which has been used in many cases for the high-precision alignment (precise setting in the radial direction of the pump shaft) in the known sealing arrangement of closed circuit pumps. This reduces assembly time and reduces manufacturing costs.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, ist der Einstellring-Abschnitt 16a der vorderen Abdeckung 16 in Radialrichtung dickwandig ausgebildet, um die größere Breite des Axialabstandes (d. h. der dynamischen Dichtung 20) zu schaffen. Auf diese Weise kann auch dann, wenn die Achse der Pumpenwelle 13 ungenau mit der Zentralachse der inneren Bohrung des Gehäuse- Schleißringes ausgerichtet ist, die erfindungsgemäße dynami sche Dichtung ein Nachlassen der Dichtwirkung verhindern. Die erfindungsgemäße Dichtungsanordnung stellt damit eine gute Dichtwirkung der dynamischen Dichtung unabhängig von der genauen Einstellung des Flügelrades 14 in dem Pumpenge häuse 11 sicher. Wie ersichtlich, bewirkt die von dem axi alen Zwischenraum gebildete dynamische Dichtung 20 eine Ab dichtung mit minimalen Leckverlusten und schafft damit eine kostengünstige geschlossene Kreiselpumpe hoher Qualität mit einem guten Pumpwirkungsgrad.As can be seen from Fig. 1, the adjusting ring portion 16 a of the front cover 16 is thick-walled in the radial direction in order to create the greater width of the axial distance (ie the dynamic seal 20 ). In this way, even if the axis of the pump shaft 13 is inaccurately aligned with the central axis of the inner bore of the housing wear ring, the dynamic seal according to the invention can prevent a deterioration in the sealing effect. The sealing arrangement according to the invention thus ensures a good sealing effect of the dynamic seal regardless of the exact setting of the impeller 14 in the pump housing 11 ensures. As can be seen, the dynamic seal 20 formed by the axial gap creates a seal with minimal leakage losses and thus creates an inexpensive, closed, centrifugal pump of high quality with good pumping efficiency.

In Fig. 2 und 3 sind Abwandlungen der geschlossenen Kreisel pumpe mit der erfindungsgemäßen dynamischen Dichtungsanord nung gezeigt. Die in Fig. 2 gezeigte erste Abwandlung weicht von der Pumpe gemäß Fig. 1 dahingehend etwas ab, daß die vordere Abdeckung 16 nur von einem im wesentlichen ringför migen, radial verlaufenden Umfangsteil mit einer ringförmi gen ebenen Fläche gebildet wird. Im Vergleich mit der vorde ren Abdeckung gemäß Fig. 1 ist die vordere Abdeckung in der ersten Abwandlung auch dünnwandig ausgebildet. Bei der in Fig. 2 gezeigten ersten Abwandlung ist die radial verlaufen de erste Fläche 16d (die ringförmige ebene Fläche) an der vorderen Abdeckung 16 so ausgebildet, daß sie der radial verlaufenden zweiten Fläche des abgestuften Teils 11a des Gehäuses 11 über den gesamten radialen Längenbereich der vorderen Abdeckung, vom innersten bis zum äußersten Rand in der Radialrichtung, gegenüberliegt. Auf diese Weise kann ein verhältnismäßig weiter axialer Abstandsbereich geschaffen werden, um die dynamische Dichtung 20 mit hoher Dichtwirkung über einen relativ weiten Bereich auszubilden.In Fig. 2 and 3 are modifications of the closed centrifugal pump voltage shown with the inventive dynamic Dichtungsanord. The first modification shown in FIG. 2 differs somewhat from the pump according to FIG. 1 in that the front cover 16 is formed only by an essentially ring-shaped, radially extending peripheral part with a ring-shaped flat surface. In comparison with the front cover according to FIG. 1, the front cover in the first modification is also thin-walled. In the first modification shown in Fig. 2, the radially extending de surface 16 d (the annular flat surface) on the front cover 16 is formed so that it the radially extending second surface of the stepped part 11 a of the housing 11 over the entire radial length of the front cover, from the innermost to the outermost edge in the radial direction. In this way, a relatively wide axial distance range can be created in order to form the dynamic seal 20 with a high sealing effect over a relatively wide range.

Wenn, wie erkennbar, in diesem Fall der axiale Abstand (die dynamische Dichtung 20) zwischen dem abgestuften Teil 11a und der gegenüberliegenden Fläche 16d der vorderen Abdeckung von dem gewünschten axialen Abstand dahingehend etwas ab weicht, daß der Abstand gegenüber dem erwünschten Abstand vergrößert ist, kann dennoch eine gute Dichtwirkung der dynamischen Dichtung 20 sichergestellt werden. Anders ausge drückt kann der axiale Abstand der dynamischen Dichtung in der ersten Abwandlung etwas größer bemessen werden als der radiale Abstand bei der eingangs erläuterten herkömmlichen Dichtungsanordnung bei gleichem Pumpenwirkungsgrad.If, as can be seen, in this case the axial distance (the dynamic seal 20 ) between the stepped part 11 a and the opposite surface 16 d of the front cover slightly deviates from the desired axial distance in that the distance increases compared to the desired distance is still a good sealing effect of the dynamic seal 20 can be ensured. In other words, the axial distance of the dynamic seal in the first modification can be dimensioned somewhat larger than the radial distance in the case of the conventional seal arrangement explained at the beginning with the same pump efficiency.

Bei der vor stehend erläuterten ersten Abwandlung der dynami schen Dichtungsanordnung gemäß Fig. 2 kann zusätzlich in der Fläche 16d der vorderen Abdeckung 16 eine Spiralnut vorgese hen werden, wie es als zweite Abwandlung in Fig. 3 darge stellt ist. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, ist die Spiralnut 21 in der ersten Fläche 16d derart ausgebildet, daß sie vom in neren Umfangsrand der vorderen Abdeckung 16 in einer Strö mungsrichtung (im Gegenuhrzeigersinn) entgegengesetzt zu der durch den Pfeil A bezeichneten Drehrichtung des Flügelrades verläuft.In the above-described first modification of the dynamic sealing arrangement according to FIG. 2, a spiral groove can additionally be provided in the surface 16 d of the front cover 16 , as is shown as a second modification in FIG. 3. As can be seen from Fig. 3, the spiral groove 21 is formed in the first surface 16 d such that it runs from the inner peripheral edge of the front cover 16 in a flow direction (counterclockwise) opposite to the direction of rotation of the impeller indicated by the arrow A. .

Im Vergleich mit der alleinigen Anordnung des in Fig. 2 ge zeigten axialen Abstandes bewirkt die Spiralnut 21 effekti ver eine Bewegung der Flüssigkeit, wie etwa des Kühlmittels, an der vorderen Abdeckung von innen nach außen, indem infol ge der erheblich verstärkten Zentrifugalkräfte aus der hohen Drehgeschwindigkeit des Flügelrades 14 die Flüssigkeitsmenge vom inneren Ende der Spiralnut 2 zum äußeren Ende hin be schleunigt wird. Auf diese Weise kann die Spiralnut nach der zweiten Abwandlung zusammen mit dem vorbeschriebenen axialen Abstand eine hohe Wirksamkeit der dynamischen Dichtung zwi schen dem Gehäuse-Schleißring und dem Flügelrad-Einlagering sicherstellen.In comparison with the sole arrangement of the axial distance shown in FIG. 2, the spiral groove 21 effectively effects a movement of the liquid, such as the coolant, on the front cover from the inside to the outside, as a result of the considerably increased centrifugal forces from the high Rotational speed of the impeller 14, the amount of liquid from the inner end of the spiral groove 2 to the outer end is accelerated. In this way, the spiral groove can ensure a high effectiveness of the dynamic seal between the housing wear ring and the impeller insert ring together with the above-described axial distance after the second modification.

Alternativ kann an wenigstens einer der radial verlaufenden, gegenüberliegenden Flächen des Gehäuse-Schleißringes und des Flügelrad-Einlageringes ein Labyrinth ausgebildet sein, um die Dichtwirkung der dynamischen Dichtung zu verstärken.Alternatively, at least one of the radially extending, opposite surfaces of the housing wear ring and the Impeller bearing ring be formed around a labyrinth to increase the sealing effect of the dynamic seal.

Zusammengefaßt besitzt eine dynamische Dichtungsanordnung für eine geschlossene Kreiselpumpe eine vordere und eine hintere Abdeckung 16, 15 und eine Reihe von zwischen den beiden Abdeckungen angeordneten Flügeln 17, um eine eintre tende Flüssigkeit unter Druck zu setzen. Zwischen einer er sten, an einem Einlagering der vorderen Abdeckung ausgebil deten Fläche 16d und einer dieser gegenüberliegenden, an einem Schleißring des Pumpengehäuses 11 ausgebildeten Fläche besteht ein definierter axialer Abstand. Der axiale Abstand dient dazu, einen Rückfluß von Pumpflüssigkeit von der Seite höheren Druckes zu der Seite niedrigeren Druckes durch den Zwischenraum zwischen dem Schleißring und dem Einlagering zu verhindern, indem die Flüssigkeit in dem Zwischenraum durch die beim Betrieb der Pumpe aus der Drehung des Flügelrades 14 resultierende Zentrifugalkraft nach außen bewegt wird.In summary, a dynamic seal assembly for a closed centrifugal pump has front and rear covers 16 , 15 and a series of vanes 17 located between the two covers to pressurize a liquid entering it. Between a he most, on an insert ring of the front cover surface 16 d d and an opposite, formed on a wear ring of the pump housing 11 surface there is a defined axial distance. The axial distance serves to prevent a backflow of pump liquid from the higher pressure side to the lower pressure side through the space between the wear ring and the insert ring by the liquid in the space due to the rotation of the impeller 14 during the operation of the pump resulting centrifugal force is moved outwards.

Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche weitere Abwandlungen möglich.Numerous other modifications are within the scope of the invention possible.

Claims

1. Dynamic seal for a centrifugal pump of a closed type, the impeller ( 14 ), consisting of a front and a rear cover ( 16 , 15 ) in a rotationally fixed connection with a pump shaft ( 13 ), and a series of vanes ( 17 ) between of the front and the rear cover to pressurize an introduced liquid, characterized in that between a first surface ( 16 d) on an insert ring of the front cover ( 16 ) and a second surface on a wear ring of a pump housing ( 11 ) an axial distance ( 20 ) is formed so that the first and second surfaces face each other in the axial direction of the pump shaft ( 13 ), and that the axial distance ( 20 ) serves to prevent the backflow of the liquid from the high pressure side to prevent the low pressure side between the wear ring and the insert ring by the liquid in the gap by the from the rotation of the wing Rades ( 14 ) caused centrifugal force is moved outwards.

2. Dynamic seal according to claim 1, characterized in that the front cover ( 16 ) an in union union cylindrical, thick-walled, axially extending in Neren peripheral part ( 16 a), a substantially radially ver running to the radial direction of the pump shaft ( 13th ) has a slightly inclined peripheral part ( 16 b) with an annular flat surface, and a curved part connecting the thick-walled, axially extending inner peripheral part ( 16 a) with the radially extending peripheral part ( 16 b), and that the first surface ( 16 d) from the annular flat surface of the thick-walled, axially extending inner peripheral part ( 16 a) and the second surface is formed by a substantially annular, radially extending surface of the wear ring.

3. Dynamic seal according to claim 1 or 2, characterized characterized in that at least one of the first and the a labyrinth is formed on the second surface.

4. Dynamic seal according to claim 1, characterized in that the front cover ( 16 ) has an annular, radially extending, thin-walled peripheral part with an annular flat surface ( Fig. 2), from the inner edge of this thin-walled peripheral part to its Outermost edge is enough that the first surface ( 16 d) is formed by the annular flat surface of this thin-walled peripheral part, and that the second surface is formed by an essentially annular radial surface of the wear ring.

5. Dynamic seal according to claim 4, characterized in that in the first surface a spiral groove ( 21 ) is formed from the inner peripheral edge of the front cover ( 16 ) to the outer peripheral edge in a rotating course in one of the direction of rotation of the impeller ( 14 ) runs in the opposite direction.

6. Dynamic seal according to claim 4 or 5, characterized ge indicates that at least one of the first and the a labyrinth is formed on the second surface.