DE1279471B

DE1279471B - Laengslager fuer eine Umwaelz-Kreiselpumpe mit fliegend gelagertem Laufrad

Info

Publication number: DE1279471B
Application number: DE1962H0047383
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Harry Steinke
Original assignee: HALBERGERHUETTE GmbH
Current assignee: HALBERGERHUETTE GmbH
Priority date: 1962-11-12
Filing date: 1962-11-12
Publication date: 1968-10-03

Description

Längslager für eine Umwälz-Kreiselpumpe mit fliegend gelagertem Laufrad Die Erfindung bezieht sich auf ein Längslager für eine Umwälz-Kreiselpumpe mit fliegend gelagertem Laufrad zur Aufnahme des Axialschubes in wechselnden Richtungen mit zwei feststehenden Lagerflächen (eine davon als hydrodynamische Lagerfläche ausgebildet), die zu beiden Seiten einer auf der Welle befindlichen, gemeinsamen Spurscheibe angeordnet sind, wobei die Lagerfläche, an die sich der Läufer bei Stillstand anlegt, mittels Drucköl, das einen hydrostatischen Druck bildet, entlastet ist.
Bei dieser bekannten Umwälzkreiselpumpe entsteht deshalb ein Axialschub in wechselnden Richtungen, weil beim Stillstand der Pumpe der im Rohrleitungssystem herrschende Druck auf das Wellenende des fliegend gelagerten Laufrades einwirkt, während bei laufender Pumpe ein dem Standschub entgegengerichteter Laufradschub entsteht, welcher den Standschub bei voller Drehzahl überwiegt. Die Lagerfläche, an die sich der Läufer bei Stillstand anlegt, ist hierbei dadurch mittels Drucköl entlastet, daß das Drucköl einem durch eine Wellenstufe gebildeten Ringkolben mit einem Druck zugeführt wird, der in Abhängigkeit vom Druck im Rohrleitungssystem geregelt wird. Diese Regelvorrichtung ist aufwendig und störanfällig. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine solche Regelvorrichtung zu vermeiden.
Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung bei dem eingangs angeführten bekannten Längslager vor, daß das Drucköl in an sich bei Entlastungsscheiben bekannter Weise beiden Lagerflächen hintereinander zugeführt wird, so daß zuerst die der hydrodynamischen Lagerfläche gegenüberliegende, bei Stillstand beanspruchte Lagerfläche als hydrostatisches Lager und dann über die beiden Spurscheibenspalte das hydrodynamische Lager beaufschlagt ist.
Eine erfindungsgemäße Bauform sieht vor, daß die Abdichtung der Welle auf der hydrostatischen Seite durch ein zur Wellenführung gebrauchtes, an sich bekanntes Querlager erfolgt. Dies kann in gleicher Weise mit Hilfe von an sich bekannten Wellenabdichtungen ausgeführt werden.
Eine weitere Ausführungsform gemäß der Erfindung besteht darin, daß nach dem Lager auf der hydrodynamischen Seite zur Erhaltung des Schmiermittels in diesem Lager ein an sich bekannter Überlauf vorgesehen ist.
Der Vorschlag gemäß der Erfindung hat vor allem den Vorteil, daß ähnlich wie bei einer Entlastungsscheibe eine betriebssichere Automatik geschaffen ist. Das An- und Abfahren der Pumpe erfordert keinen zusätzlichen Regelvorgang. Außerdem ist durch Einsparung des Ringkolbens die Baulänge der Pumpe vermindert worden.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den Zeichnungen und den Ansprüchen. Es zeigt, in schematischen Skizzen, F i g. 1 die Lagerung einer vertikalen Hochdurckumwälzpumpe und F i g. 2 die Belastungsverhältnisse bei einer Lagerung gemäß der vorliegenden Erfindung.
Bei dem in F i g. 1 dargestellten Lager ist eine Spurscheibe 1 zwischen der hydrostatischen Lagerseite 2 einerseits und der hydrodynamischen Lagerseite 3 andererseits vorgesehen und diese mit der Pumpenwelle fest verbunden.
Es ist ferner ein Querlager 5 voreesehen und eine Druckölzuführung 4, durch die der Olstrom für beide Lagerseiten und für die Querlager zugeleitet wird. Ein kleiner Teil des Ölstroms wird durch das Querlager 5 unter erheblicher Drosselung zu dem Austritt 6 geleitet, während der restliche Teil radial nach außen durch den hydrostatischen Spalt 2 auf der hydrostatischen Seite strömt. Nach einer Umlenkung um 180' fließt dieser Teilstrom auf der hydrodynamischen Seite nach innen und gelangt zum Überlauf 7.
Der größte Teil fließt von hier durch die Bohrungen 8 zum Austritt zu, während parallel dazu ein kleiner Teil durch das nicht näher bezeichnete untere Querlager geht.
Bei einer Pumpe vorstehender Art ergibt sich für die Kräfte- oder Schubbilanz unter Systemdruck a) im Stand: Aw - PR + PAdyn - PhStat # 0, b) im Betrieb: A. - AL - PR + Phdyn - Phstat = 0- Es bedeutet: A" = Wellenschub, AL = Laufradschub, PR = Rotoreigengewicht, PA d" = Lagerkraft der hydrodynarnischen Lagerseite, PA"t"t = Lagerkraft der hydrostatischen Lagerseite. Betrachtet man die erfindungsgemäße Lagerkombination mit der Ölzuführung bezüglich der aufnehmenden Kräfte in Abhängigkeit der Läuferlage, also den Spalten in 2 (hst"t) und in 3 (hd#1), so ist die Läuferverschiebung: hGes # hstat + hdyn-Geht z. B. hst#,t gegen Null, so wird hdyn - hG,##. Nimmt man an, der Spalt hotat wäre fast Null, so kann diese hydrostatische Seite in Abhängigkeit ihrer Flächen und des Oldruckes eine diesen entsprechende endlich große Kraft, also z. B. den Wellenschub der Pumpe aufnehmen. In diesem Spalt findet aber eine starke Drosselung statt, so daß in 3 der hydrodynamischen Seite nur ein sehr kleiner Öldruck herrscht und demzufolge nur eine sehr kleine Gegenkraft erzeugt werden kann.
Das ist die Stellung, in welcher diese Einrichtung einen hohen Wellenschub aufnehmen kann, und zwar bei stehender oder laufender Pumpe.
Die Verhältnisse werden anders, wenn die Pumpe mit dieser Einrichtung in Betrieb geht. Beim Hochfahren entsteht der Laufradschub, welcher dem Wellenschub entgegenwirkt. Demzufolge wird der Spalt in 2 größer und in 3 kleiner, d. h., auf der hydrostatischen Seite fällt der Öldruck und auf der hydrodynamischen Seite steigt er an. Gleichzeitig baut sich hier noch zwischen den Gleitschuhen und der Spurscheibe ein zusätzlicher Öldruck auf.
Beim Erreichen des Spieles hdyn 0 kann diese Lagerseite eine sehr große Schubkraft, also den Überschuß des Laufradschubes aufnehmen.
Die F i g. 2 gibt als Beispiel die Belastbarkeit und die Wechselwirkung einer solchen Lagerkombination an. Die Kurve I stellt die Kraftaufnahme der hydrostatischen Lagerseite in Abhängigkeit des Spaltes in 2 und die Kurve II die Aufnahme der hydrodynamischen Seite in Abhängigkeit des Spaltes in 3 dar, wobei die Gegenkraft der anderen Seite unberücksichtigt ist. Die Kurven I' und II' berücksichtigen dann jeweils die Gegenkräfte der anderen Seite.
In Punkt C der F i g. 2 herrscht im Lager Kräfteausgleich, d. h., an der Pumpe muß der Augenblickswert des Restschubes, also Att, - AL - PR = 0 sein. Überwiegt der Wellenschub A", so ist der hydrostatische Lagerteil unter Last, Kurve F. Unter maximalem Systemdruck und im Stand wird der Lastpunkt D erreicht, das ist z. B. der Einschaltpunkt.
Wird die Pumpe eingeschaltet, so entsteht der Laufradschub und mit dessen Zunahme fällt die Belastung der hydrostatischen Seite, d. h. die Kurve I' wird befahren, und bei einer Zwischendrehzahl ist der Wellenschub gleich dem Laufradschub plus Rotorgewicht. Es wird also Punkt C erreicht; überwiegt dann beim weiteren Hochfahren der Laufradschub, so tritt die hydrodynamische Seite unter Belastung und kann ihr Maximum im Punkt B (auf Kurve II') erreichen.

Claims

Patentansprüche: 1. Längslager für eine Umwälzkreiselpumpe mit fliegend gelagertem Laufrad zur Aufnahme des Axialschubes in wechselnden Richtungen mit zwei feststehenden Lagerflächen (eine davon als hydrodynamische Lagerfläche ausgebildet), die zu beiden Seiten einer auf der Welle befindlichen, gemeinsamen Spurscheibe angeordnet sind, wobei die Lagerfläche, an die sich der Läufer bei Stillstand anlegt, mittels Drucköl, das einen hydrostatischen Druck bildet, entlastet ist, d a d u r c h g e k e n nz e i c h n e t, daß das Drucköl in an sich bei Entlastungsscheiben bekannter Weise beiden Lagerflächen (2, 3) hintereinander zugeführt wird, so daß zuerst die der hydrodynamischen Lagerfläche (3) gegenüberliegende, bei Stillstand beanspruchte Lagerfläche (2) als hydrostatisches Lager und dann über die beiden Spurscheibenspalte das hydrodynamische Lager beaufschlagt ist.
2. Lager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abdichtung der Welle auf der hydrostatischen Seite durch ein zur Wellenführung gebrauchtes, an sich bekanntes Querlager (5) erf olgt. 3. Lager nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß nach dem Lager auf der hydrodynamischen Seite zur Erhaltung des Schmiermittels in diesem Lager ein an sich bekannter Überlauf (7) vorgesehen ist.
In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 209 219; schweizerische Patentschrift Nr. 151 437; USA.-Patentschrift Nr. 1936 066.