DE10393145T5

DE10393145T5 - Abschirmen einer Lager- und Dichtungsanordnung gegen unerwünschte Stoffe

Info

Publication number: DE10393145T5
Application number: DE10393145T
Authority: DE
Inventors: Siegfried Geldenhuys; Robert Denis Todd
Original assignee: WEIR-ENVIROTECH Pty Ltd; Weir Envirotech Pty Ltd
Current assignee: Weir Minerals Africa Pty Ltd
Priority date: 2002-08-21
Filing date: 2003-07-15
Publication date: 2005-08-25
Also published as: GB0505315D0; CN1675471B; CA2496461C; AU2003290889A1; GB2408080B; GB2408080A; BR0313658A; RU2005108048A; WO2004018881A1; CN1675471A; RU2310773C2; AU2003290889B2; ZA200302137B; BR0313658B1; CA2496461A1; US20050269786A1; US7249932B2

Abstract

Verfahren zum Abschirmen eines Lagers, das in einem Lagergehäuse angebracht ist, und welches eine Welle drehbar haltert, gegen unerwünschte Stoffe, wobei das Verfahren umfasst:
Abdecken in Querrichtung einer Seite des Lagers und des Lagergehäuses mit Hilfe einer Umfangsabschirmung, die mit der Welle drehfest ist, und einen Umfangsrand aufweist, der zumindest teilweise das Lagergehäuse überlappt;
wenn sich die Welle dreht, Aufweiten des Umfangsrandes zur Bereitstellung eines Laufspalts, und Wegschleudern jeglicher loser Stoffe, welche die Abschirmung berühren, in Zentrifugalrichtung weg von dem Lagergehäuse;
wenn die Welle anhält, Zusammenziehen des Umfangsrandes, damit er das Lagergehäuse zur Bereitstellung einer Dichtung berührt.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft die Abschirmung eines Lagers gegen unerwünschte Stoffe. Sie betrifft spezieller ein Verfahren und eine Drehabschirmungsanordnung zum Abschirmen eines Lagers einer Drehkolbenpumpe gegen unerwünschte Stoffe.
Es wird erwartet, dass die vorliegende Erfindung besonders gut einsetzbar bei einer Pumpe ist, die unter erschwerten Bedingungen arbeitet, beispielsweise bei einer Drehkolben-Schlammpumpe, insbesondere einer Zentrifugal-Schlammpumpe. Diese Anwendung wird zum Zweck der vorliegenden Beschreibung besonders berücksichtigt.
Bei einer Zentrifugal-Schlammpumpe ist ein Zentrifugal-Flügelrad drehbar in einem Pumpengehäuse in einer Auslegeranordnung gehaltert. Eine Welle, die an ihrem freien Ende das Flügelrad trägt, ist drehbar in Lagern gehaltert, von denen eines innerhalb eines Lagergehäuses in der Nähe des Flügelrades angeordnet ist. Verschiedene Dichtungsmechanismen werden dazu verwendet, ein Ende des Lagers in der Nähe des Flügelrades gegen eindringenden, vagabundierenden Schlamm und andere unerwünschte Stoffe abzudichten. Die Dichtungsmechanismen sind dynamisch, brauchen also eine Drehung zum Arbeiten. Wenn die Pumpe anhält, sind derartige dynamische Dichtungsmechanismen funktionsunfähig.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zum Abschirmen eines Lagers zur Verfügung gestellt, das in einem Lagergehäuse angebracht ist, und das eine Welle zur Drehung haltert, gegen unerwünschte Stoffe, wobei das Verfahren umfasst:
Abdecken in Querrichtung einer Seite des Lagers und des Lagergehäuses mit Hilfe einer Umfangsabschirmung, die drehfest mit der Welle ist, und einen Umfangsrand aufweist, der zumindest teilweise das Lagergehäuse überlappt;
wenn sich die Welle dreht, Aufweiten des Umfangsrandes so, dass ein Laufspalt zur Verfügung gestellt wird, und
Wegschleudern irgendwelcher loser Stoffe, welche die Abschirmung berühren, in Zentrifugalrichtung weg von dem Lagergehäuse;
wenn die Welle anhält, Zusammenziehen des Umfangsrandes, zum Berühren des Lagergehäuses zur Bereitstellung einer Dichtung.
Der Rand kann elastisch sein und kann so ausgebildet werden, dass er elastisch vorgespannt wird, um das Lagergehäuse zu berühren. Während der Drehung überwindet die Zentrifugalkraft die elastische Vorspannung.
Das Verfahren kann umfassen, den Umfangsrand mit Hilfe einer Schutzkappe abzuschirmen, welche den Umfangsrand überlappt. Diese Überlappung des Umfangsrandes kann mit einem Ringspalt erfolgen.
Das Berühren des Lagergehäuses, wenn die Welle anhält, kann mit Hilfe einer Umfangssicke erfolgen, die nach innerhalb des Umfangsrandes vorsteht.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird eine Drehabschirmungsanordnung zur Verfügung gestellt, die eine Welle aufweist, die zur Drehung in einem Lager gehaltert ist, das in einem ortsfesten Lagergehäuse angebracht ist, und eine Abschirmung, wobei vorgesehen sind:
eine Drehscheibe um die Welle herum in der Nähe einer Seite des Lagers;
ein Umfangsrand entlang einem Außenumfang der Scheibe, der zumindest teilweise das Lagergehäuse überlappt;
ein Vorspannmechanismus, der den Rand zum Lagergehäuse hin vorspannt,
wobei die Ausbildung so getroffen ist, dass während der Drehung auf Grundlage der Masse des Randes die Zentrifugalkraft dazu führt, dass der Rand weg von dem Gehäuse aufgeweitet wird, um einen Laufspalt zur Verfügung zu stellen.
Zumindest entweder der Rand oder die Scheibe kann aus einem elastischen Material bestehen, wobei die Elastizität des Materials den Vorspannmechanismus zur Verfügung stellt. Statt dessen kann eine elastische Vorspannvorrichtung vorgesehen sein, um den Rand zusammenzuziehen.
In vorteilhafter Weise können die Scheibe und der Rand einstückig ausgebildet sein. Die Scheibe und der Rand können in Form eines Formkörpers vorgesehen sein. Das Formmaterial kann elastisch sein, um den Vorspannmechanismus zur Verfügung zu stellen.
Die Scheibe kann verstärkt oder versteift sein. Die Scheibe kann eine innen eingebettete Versteifungsscheibe aufweisen, die in die Polymerkunstharzscheibe eingeformt ist.
Bei einer entwickelten Ausführungsform kann der Rand ein Verbundrand sein, der eine äußere Umfangsschutzkappe und eine innere Umfangsrippe aufweist, die elastisch so vorgespannt wird, dass sie das Lagergehäuse berührt, im Stillstand. Die Schutzkappe kann in Umfangsrichtung die Lippe mit einem Ringspalt überlappen.
Die Scheibe kann in vorteilhafter Weise antriebsmäßig an der Welle befestigt sein, beispielsweise mit Hilfe eines Flansches, der auf der Welle angebracht ist.
Gemäß einem dritten Aspekt betrifft die Erfindung eine Drehkolbenpumpe, die eine Drehabschirmanordnung gemäß dem zweiten Aspekt aufweist, wobei die Welle der Drehabschirmanordnung durch eine Welle der Drehkolbenpumpe zur Verfügung gestellt wird, und die Abschirmung der Drehabschirmanordnung zwischen einem Flügelrad der Pumpe und einem Lagergehäuse angebracht ist, in welchem die Welle zur Drehung gehaltert wird.
Das Anbringen der Abschirmung auf der Welle kann dann über einen Umfangsflansch erfolgen, der auf der Welle angebracht ist, wobei die Abschirmung an dem Flansch befestigt wird.
Die Erfindung wird nachstehend beispielhaft unter Bezugnahme auf die beigefügten, schematischen Zeichnungen beschrieben.
In den Zeichnungen:
zeigt 1 teilweise im Axialschnitt eine Drehkolbenpumpe gemäß der Erfindung;
zeigt 2 in größerem Maßstab teilweise im Axialschnitt eine Drehabschirmanordnung gemäß der Erfindung, die einen Teil der Drehkolbenpumpe von 1 bildet.
Gemäß 1 der Zeichnungen ist eine Drehkolbenpumpe gemäß der Erfindung insgesamt mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet. Die Pumpe 10 weist eine Welle 12 auf, die ein Zentrifugal-Flügelrad 14 innerhalb eines ortsfesten Pumpengehäuses 16 trägt. Im Gebrauch gelangt zu pumpendes Material, beispielsweise Schlamm, über einen axialen Einlass 18 in das Pumpengehäuse 16 und wird zu einem entsprechenden Einlass des Zentrifugal-Flügelrades geführt, und in Zentrifugalrichtung über einen Auslass 20 des Flügelrades 14 in einen Ausströmraum 22 in dem Pumpengehäuse 16 gepumpt, und dann über einen Auslass 24, der im Gebrauch an eine Rohrleitung angeschlossen ist.
Wie auch aus 2 hervorgeht, ist die Welle 12 drehbar in Lagern gehaltert. Nur ein Lager in der Nähe des Pumpengehäuses 16 ist in den Zeichnungen dargestellt. Das Lager weist eine Lager- und Lagergehäuseanordnung auf, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 26 bezeichnet ist, und das Lager 28 in Form eines Rollenlagers und ein Verbundgehäuse 30 aufweist, das einen Lauf 32 aufweist, in welchem ein äußerer Laufring des Lagers 28 angebracht ist, und eine seitliche Abdeckung 34. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist die seitliche Abdeckung 34 so dargestellt, dass sie Schmierfettleitungen aufweist, und an ihr eine Dichtung angebracht ist, beispielsweise in Form einer Dichtung mit Stopfbuchse und Deckel.
Dichtungsanordnungen im Wesentlichen entsprechend der vorliegenden Erfindung sind auch für Ölschmieranwendungen geeignet.
Zwischen der seitlichen Abdeckung 34 und dem Pumpengehäuse 16, in der Nähe der seitlichen Abdeckung 34, ist ein an der Welle 12 befestigter Kragen 36 vorgesehen, und zwischen dem Kragen 38 und der seitlichen Abdeckung 34 ist ein Flansch 38 an dem Kragen 36 befestigt.
Gemäß der Erfindung ist eine Abschirmanordnung vorgesehen, die insgesamt mit dem Bezugszeichen 40 bezeichnet ist, und die Welle 12 aufweist, die Lager- und Gehäuseanordnung 26, und eine Abschirmung 41, die an dem Flansch 48 eng zugeordnet zur seitlichen Abdeckung 34 befestigt ist. Die Abschirmung 41 weist eine Scheibe 42 und einen Verbundrandabschnitt 44 auf. Die Abschirmung 41 weist die Form hauptsächlich eines Formkörpers aus Polymerkunststoffmaterial, Naturgummi oder dergleichen auf. Falls erwünscht, ist die Scheibe 42 innen verstärkt oder versteift, mit Hilfe eines internen Versteifungsmittels 45, beispielsweise in Scheibenform, das in die Scheibe 42 eingeformt ist. Ein radial nach innen gerichteter Abschnitt des Versteifungsmittels 45 weist die Form einer Umfangsnabe 46 auf, die Öffnungen aufweist, über welche die Abschirmung 41 mit Hilfe von Kopfschrauben an dem Flansch 38 befestigt ist, wie insgesamt mit dem Bezugszeichen 47 bezeichnet.
Der Verbundrandabschnitt 44 weist eine äußere Schutzkappe 48 auf, die teilweise die seitliche Abdeckung 34 überlappt. Konzentrisch innerhalb der Schutzkappe 48 und im Wesentlichen parallel zu dieser ist eine Umfangslippe 50 vorgesehen, die zu ihrem freien Ende hin eine Sicke 52 aufweist. Die Lippe 50 ist vorzugsweise etwas kegelstumpfförmig, wobei ihr Durchmes ser zum freien Ende kleiner ist als zu ihrer Basis hin. Die Sicke 52 ist so dimensioniert und angeordnet, dass sie eine Umfangsdichtungsfläche 34.1 der seitlichen Abdeckung 34 berührt.
Es wird darauf hingewiesen, dass das Material der Lippe 50 elastisch ist. Wenn die Welle 12 gedreht wird und sich die Abschirmung 41 mit dieser dreht, führt die Zentrifugalkraft infolge der Drehung und der Masse der Lippe 50 dazu, dass die Lippe 50 aufgeweitet wird, hauptsächlich zu ihrem freien Ende hin, und daher hauptsächlich in Bezug auf die Sicke 52, wodurch sie sich von der Dichtungsoberfläche 34.1 abhebt, und so ein Laufspalt zur Verfügung stellt.
Wie wiederum aus 1 hervorgeht, wird dann, wenn vagabundierender Schlamm und andere unerwünschte Stoffe in der Nähe der seitlichen Abdeckung 34 vorhanden sind, die seitliche Abdeckung 34 gegenüber derartigen Stoffen durch die Abschirmung 41 abgeschirmt. Wenn derartige Stoffe die Abschirmung 41 während der Drehung berühren, werden die Stoffe in Zentrifugalrichtung nach außen und weg von den inneren Dichtungen der seitlichen Abdeckung 34 geschleudert.
Weiterhin wird darauf hingewiesen, dass die Schutzkappe 48 die seitliche Abdeckung 34 abschirmt, und genauer gesagt Bereiche unmittelbar außerhalb benachbart der seitlichen Abschirmung 34, gegen unerwünschte Stoffe.
Wenn die Welle 12 sich nicht dreht, dichtet die Sicke 52 gegen die Dichtungsoberfläche 34.1 der seitlichen Abdeckung ab und verhindert daher, dass unerwünschte Stoffe in den Bereich unmittelbar in der Nähe der seitlichen Abdeckung 34 hineingelangen.
Die Anmelderin ist der Auffassung, dass die Erfindung ein elegantes, einfaches und kostengünstiges Verfahren und eine elegante, einfache und kostengünstige Vorrichtung zum Abschirmen eines Lagergehäuses gegen die Auswirkungen unerwünschter Stoffe zur Verfügung stellt, beispielsweise gegen vagabundierenden Schlamm, bei Anwendung einer Schlammpumpe.
Nach Auffassung der Anmelderin sind zwei Aspekte besonders wichtig. Erstens ist die Drehabschirmungsanordnung funktionsfähig, wenn der Rotor anhält, da nämlich die Lippe den Umfang der Abdeckung an der ortsfesten Seite des Lagergehäuses berührt und abdichtet, wobei jedoch die Drehabschirmanordnung einen Laufspalt während der Drehung des Rotors ermöglicht. Zweitens ist der Durchmesser der Abschirmung so gewählt, dass wirksam die gesamte seitliche Abdeckung abgeschirmt wird (zumindest jene Abschnitte, die für das Eindringen unerwünschter Stoffe empfindlich sind). Die Anmelderin ist der Auffassung, dass es wesentlich ist, dass die Abschirmung die seitliche Abdeckung überlappt oder sie als Schutzkappe oder als Schutzhaube umgibt.
Zusammenfassung
Eine Drehkolbenpumpe weist ein Flügelrad auf, das auf einer Welle (12) angebracht ist, die drehbar in Lagern gehaltert ist. Eine Lager- und Lagergehäuseanordnung (26) in der Nähe des Flügelrades ist empfindlich auf das Eindringen unerwünschter Stoffe. Eine Abschirmanordnung (40) weist die Welle (12) und eine Abschirmung (40) auf, die sich mit der Welle drehen kann, und zwischen dem Flügelrad und der Lageranordnung (26) vorgesehen ist. Die Abschirmung weist eine vereinigte, geformte Scheibe (42) und einen Verbundrand (44) auf, der eine Lippe (50) aufweist, die mit einer nach innen vorstehenden Sicke (52) versehen ist, die normalerweise einen Außenumfang (34.1) der Lageranordnung berührt. Eine Schutzkappe (48) umgibt die Lippe mit einem Spalt, wenn sich die Welle (12) dreht. Die Sicke (52) weitet sich unter Zentrifugalkraft auf, um einen Laufspalt zur Verfügung zu stellen.

Claims

Verfahren zum Abschirmen eines Lagers, das in einem Lagergehäuse angebracht ist, und welches eine Welle drehbar haltert, gegen unerwünschte Stoffe, wobei das Verfahren umfasst: Abdecken in Querrichtung einer Seite des Lagers und des Lagergehäuses mit Hilfe einer Umfangsabschirmung, die mit der Welle drehfest ist, und einen Umfangsrand aufweist, der zumindest teilweise das Lagergehäuse überlappt; wenn sich die Welle dreht, Aufweiten des Umfangsrandes zur Bereitstellung eines Laufspalts, und Wegschleudern jeglicher loser Stoffe, welche die Abschirmung berühren, in Zentrifugalrichtung weg von dem Lagergehäuse; wenn die Welle anhält, Zusammenziehen des Umfangsrandes, damit er das Lagergehäuse zur Bereitstellung einer Dichtung berührt.
Verfahren nach Anspruch 1, welches umfasst, den Umfangsrand mit Hilfe einer Schutzkappe abzuschirmen, welche den Umfangsrand überlappt.
Verfahren nach Anspruch 2, bei welchem das Überlappen des Umfangsrandes mit einem Ringspalt erfolgt.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2 oder Anspruch 3, bei welchem die Berührung des Lagergehäuses, wenn die Welle anhält, mit Hilfe einer Umfangssicke erfolgt, die nach innen vom Umfangsrand aus vorsteht.
Drehabschirmanordnung, welche eine Welle aufweist, die zur Drehung in einem Lager gehaltert ist, das in einem ortsfesten Lagergehäuse angebracht ist, und eine Abschirmung, wobei vorgesehen sind: eine Drehscheibe um die Welle herum in der Nähe einer Seite des Lagers; ein Umfangsrand entlang einem Außenumfang der Scheibe, der zumindest teilweise das Lagergehäuse überlappt; ein Vorspannmechanismus, der den Rand zum Lagergehäuse vorspannt, wobei die Anordnung dazu ausgebildet ist, während der Drehung aufgrund der Masse des Randes die Zentrifugalkraft dazu zu veranlassen, den Rand weg von dem Gehäuse aufzuweiten, um einen Laufspalt zur Verfügung zu stellen.
Drehabschirmanordnung nach Anspruch 5, bei welcher zumindest entweder der Rand oder die Scheibe aus einem elastischen Material besteht, und die Elastizität des Materials den Vorspannmechanismus zur Verfügung stellt.
Drehabschirmanordnung nach Anspruch 5 oder Anspruch 6, bei welcher die Scheibe und der Rand einstückig ausgebildet sind.
Drehabschirmanordnung nach Anspruch 7, bei welcher die Scheibe und der Rand in Form eines Formkörpers vorhanden sind.
Drehabschirmanordnung nach Anspruch 8, bei welcher das Formmaterial elastisch ist, um den Vorspannmechanismus zur Verfügung zu stellen.
Drehabschirmanordnung nach Anspruch 8 oder Anspruch 9, bei welcher die Scheibe verstärkt oder versteift ist.
Drehabschirmanordnung nach Anspruch 10, bei welcher die Scheibe eine innen eingebettete Versteifungsscheibe aufweist, die in die Polymerkunstharzscheibe eingeformt ist.
Drehabschirmanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, bei welcher der Rand ein Verbundrand ist, der eine äußere Umfangsschutzkappe und eine innere Umfangslippe aufweist, die elastisch vorgespannt ist, um im angehaltenen Zustand das Lagergehäuse zu berühren.
Drehabschirmanordnung nach Anspruch 12, bei welcher die Schutzkappe in Umfangsrichtung die Lippe mit einem Ringspalt überlappt.
Drehabschirmanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 13, bei welcher die Scheibe antriebsmäßig an der Welle befestigt ist.
Drehkolbenpumpe, die eine Drehabschirmanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 14 aufweist, bei welcher die Welle der Drehabschirmanordnung durch eine Welle der Drehkolbenpumpe zur Verfügung gestellt wird, und bei welcher die Abschirmung der Drehabschirmanordnung zwischen einem Flügelrad der Pumpe und einem Lagergehäuse angeordnet ist, in welchem die Welle drehbar gehaltert ist.
Drehkolbenpumpe nach Anspruch 15, bei welcher die Montage der Abschirmung auf der Welle über einen Umfangsflansch erfolgt, der auf der Welle angebracht ist, wobei die Abschirmung an dem Flansch befestigt ist.
Verfahren zum Abschirmen eines Lagers, im Wesentlichen wie hier beschrieben und dargestellt.
Drehabschirmanordnung, im Wesentlichen wie hier beschrieben und dargestellt.
Drehkolbenpumpe, im Wesentlichen wie hier beschrieben und dargestellt.