DE1528891B2 - Lagerung fuerx den laeufer einer turbinengetriebenen kreisel pumpe - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lagerung für den Läufer einer turbinengetriebenen Kreiselpumpe mit einem Gehäuse, das je einen Einlaß für ein Treib- und ein Fördermedium und für beide Medien einen gemeinsamen Auslaß aufweist und das ak antreibendes Maschinenteil ein vom Treibmedium beaufschlagtes Turbinenlaufrad und ein koaxial zu diesem angeordnetes Pumpenlaufrad enthält, wobei beide Räder fest verbunden auf einer gemeinsamen Achse gelagert sind.

Eine bekannte Lagerung dieser Art ist als einfache Buchsenlagerung ausgeführt (französische Patentschrift 466 729). Dabei sind die Axialschübe der Pumpe und der/Turbine derart ausgeglichen, daß auf ein sorgfältig ausgebildetes und geschmiertes Drucklager verzichtet werden kann. Eine solche Lagerung ist.nur für untergeordnete Zwecke brauchbar.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Lagerung der genannten Art zu schaffen, die höheren Ansprüchen hinsichtlich Betriebssicherheit und Wirkungsgrad gerecht wird.

Die erfindungsgemäße Lösung besteht in der Kombination der beiden Merkmale, daß

1. die Achse zu beiden Seiten eines runden Querlagersitzes mit Abflachungen und in ihrem Inneren mit einem Kanal versehen ist, eine das Pumpenlaufrad und das antreibende Maschinenteil tragende Hohlwelle außer dem runden Lagersitz auch die beiden Abfiachungen überdeckt, der Kanal an seinem einen Ende durch einen Kanal mit einer Druckmediumsquelle und an.seinem anderen Ende durch Öffnungen mit durch die Abflachungen und die Innenwandungeri der Hohlwelle gebildeten Räumen in Verbindung steht und diese Räume über weitere Verbindungen zur Vervollständigung des Schmiermittelkreislaufes mit dem Einlaßraum für das Fördermedium verbunden sind, und

2. die Achse nur mit ihrem einen Ende gehaltert ist und an ihrem freien Ende einen Endanschlag mit einer Längslagerfläche aufweist, wobei als Druckmediumsquelle eine Quelle des für die Turbine benutzten Treibmediums verwendet wird. '..■..'·■■·": . ^:

Das erste Merkmal der erfindungsgemäßen Lösung ist an sich von der Lagerung der Welle einer Spaltrohrmotor-Pumpe bekannt (USA.-Patentschrift 2 830 541). Die ,den Motorläufer als antreibendes Maschinenteil¹ an einem Ende und das Pumpenlaufrad am anderen Ende tragende Hohlwelle ist auf der die Abflachungen aufweisenden Achse gelagert, die an beiden Enden gehäusefest gehaltert ist. Diese doppelte Halterung ist bei einer Spaltrohrmotorpumpe erforderlich, weil das antreibende Maschinenteil und das Pumpenlaufrad in verhältnismäßig großer axialer Entfernung voneinander die Achse radial beanspruchen. Ein Drucklager ist bei der bekannten Konstruktion nicht vorgesehen. Wegen der im zentralen Laufradbereich vorgesehenen Gehäusehalterung der Achse ist Flüssigkeitszuführung zum Laufrad nur exzentrisch möglich. — Wegen der an die erfindungsgemäße Pumpe zu stellenden höheren Ansprüche kann auf zentrale Zuführung des Fördermediums nicht verzichtet werden. Es ist auch ein unter allen Betriebsbedingungen gut geschmiertes Drucklager erforderlich. Die bekannte Konstruktion kann deshalb nicht ohne weiteres .zur Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems angewendet werden.

Das zweite Merkmal ist aus der USA.-Patentschrift 1 354 129 bekannt. Die Pumpe ist symmetrisch doppelt ausgebildet, so daß sich die Axialkräfte der beiden Pumpenteile ausgleichen. Zur Stabilisierung des Laufrades gegenüber den noch verbleibenden Axialkräften ist vorgesehen, daß das Treibmedium, ίο nämlich Druckluft, das durch die beiden Achsen hindurch :zugeführt wird, zwischen den genannten Endflächen, dieser Achsen und den ihnen gegenüberliegenden entsprechenden Flächen des Laufrades hindurchtritt. Der Spalt des Radiallagers verbindet einen druckseitigen, von Druckluft beaufschlagten Teil der Turbine mit einem saugseitigen, vom Fördermedium beaufschlagten Teil der Pumpe und wird also von dem Treibmedium durchströmt.

Die Erfindung wird im folgenden näher unter Bezugnahme auf die Ausführungsbeispiele erläutert, die in der Zeichnung dargestellt sind. Es zeigt

Fig. 1 die schematische Ansicht einer Ballast-Pumpenanordnung unter Benutzung der Erfindung, die die Leitungen zeigt, die mit dem Turbmeneinlaß und mit dem gemeinsamen Auslaß der Turbine und der Pumpe verbunden sind,

F i g. 2 eine Seitenansicht der in F i g. 3 dargestellten Aüsführungsform der Erfindung,

Fig. 3 einen Vertikalschnitt durch eine Ausführungsfprm der Erfindung,

Fig. 4 eine teilweise geschnittene Explosionsdarstellung, in der die verschiedenen T-eile-der-Ausführungsform gemäß F i g. 3 gezeigt sind,

Fig. 5 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der in F i g. 3 gezeigten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 6 einen Schnitt gemäß der Linie VI-VI der Fig.3. - .. ν

Die beschriebene und dargestellte, turbinengetriebene Pumpe ist insbesondere gedacht als Ballastpumpe an Bord von Schiffen. Die Anwendung der Erfindung ist darauf nicht beschränkt; jedoch liegen hier Anwendungsmöglichkeiten für die Anlage, weiterhin insbesondere in solchen Fällen zur Behandlung von Flüssigkeiten, bei denen gedrungene Konstruktion und geringe Zahl von Bestandteilen verlangt wird.

Eine Anwendung der Turbopumpe gemäß der Erfindung ist schematisch in F i g. 1 gezeigt, und zwar in der Form, einer Anlage zum Löschen von Ballast an Bord eines" Schiffes. Ein Flüssigkeit enthaltender Behälter 1 wird von einer Turbopumpe entleert, die von einer Hilfspumpe 2 betrieben wird.

Die in diesem .Anwendungsfall benutzte Pumpe wird in den F i g. 3 und 4 gezeigt. Sie umfaßt ein Gehäuse 10 mit einem inneren Hohlraum 11, der einen Einlaßkanal 12 an einem Ende bildet. Ein weiterer Einlaßkanal 16, der von der Pumpe 2 das Medium zum Antrieb der Anläge erhält, ist am oberen Ende des Gehäuses angeordnet. Die Einlaßkanäle 16 und 12 werden im folgenden vereinfachend als erster und zweiter Einlaßkanal bezeichnet. Der Einlaßkanal 16 steht mit den Zuführungseinrichtungen 17 eines Antriebsraumes 18 in Verbindung, der innerhalb des Gehäuses in der weiter unten beschriebenen Weise gebildet ist.

Der Einlaßkanal 12 steht in Verbindung mit den später beschriebenen Einlaßeinrichtungen 20 der Kammer 22 innerhalb des Gehäuses.

Ein dem Einlaßkanal 16 der Treibflüssigkeit entsprechender Blindkanal 24 ist auf der gegenüberliegenden Gehäuseseite angeordnet, um symmetrische Ausbildung der Kanäle zu erreichen und um die Möglichkeit von mangelndem Ausgleich der Radialkräfte zu vermeiden.

In der Mitte des Gehäuses liegt eine Höhlung 26, die sich zentral durch den Antriebsraum 18 erstreckt. Darin ist eine Achse bzw. ein Bolzen 27 in einem Gewindeloch eines dafür vorgesehenen Achsgehäuses 29 eingeschraubt. Ein Sicherungsstift 25 ist vorzugsweise vorgesehen, der sich durch eine Gewindebohrung in dem Achsgehäuse 29 zu dem Achsbolzen 27 erstreckt, um diesen in der Betriebsstellung zu sichern und seine Drehung während des Pumpen- xs betriebes zuverlässig zu verhindern. Dieser Bolzen erstreckt sich durch den Antriebsraum 18 in die Pumpenkammer 22 hinein und trägt das Laufrad 28.

Wie sich aus F i g. 3 ergibt, sind die Turbinenschaufeln 30 an dem druckseitigen Flansch 31 des Pumpenlaufrades vorgesehen. Sie befinden sich in radialem Abstand von der Düseneinrichtung 32. Diese besteht aus einer kreisförmigen Platte 36 mit darauf befindlichen Schaufeln 33 und einem inneren Ausschnitt 38 für den Durchgang des Achsgehäuses 29. Die Düsenplatte ist mittels Schrauben od. dgl. 40 an einem Flansch 37 im Inneren des Gehäuses 10 befestigt.

Das Treibmedium verläßt die Turbine durch den Auslaßkanal 50 in einer im wesentlichen senkrecht zu der Achse stehenden Richtung.

An seinem freien Ende besitzt der Bolzen 27 einen Endanschlag 60 und Abflachungen 61 und 62 beiderseits eines runden Querlagersitzes 63, der von einer Hohlwelle 66 umgeben ist. Die Hohlwelle 66 wird in der Betriebsstellung durch den Endanschlag 60 und Druckflansch 69 gehalten, der wiederum von Stift 70 in seiner Lage gesichert wird.

Die Hohlwelle 66 hat einen Flansch 67, der als Befestigungseinrichtung für das Laufrad 28 dient. Das Laufrad ist gegen den Flansch 67 gesichert durch den Sprengring 68.

Es wird eine Schmiereinrichtung benutzt, die insgesamt mit 30 bezeichnet ist. Sie umfaßt eine Mehrzahl von Kanälen 81 in dem Gehäuse, die mit dem axialen Kanal 82 in dem Bolzen 27 in Verbindung steht, der wiederum mit - Querbohrungen 83 und 84 im Bolzen 27 verbunden ist, die in Kammern 85 und 85' münden, welche von den Abflachungen 61 und 62 sowie von der Innenwand der Hohlwelle gebildet werden. Das Schmiermittel fließt sodann durch den Spalt 86 zwischen dem Druckflansch 69 und der Außenseite des Flansches 67 sowie über den runden Querlagersitz 63 in die Querbohrung 90 innerhalb der Hohlwelle 66 und sodann in den Laufradeinlauf 20.

Bei dieser Anordnung kann das Treibmedium beim Inbetriebsetzen aus der Kammer 92 über die Öffnung 93 in das Lager abgeleitet werden, um Verschmutzungen und schädlichen Sand aus den Lagern auszuschwemmen.

Während des Betriebes wird Treibmedium von der Pumpe 2 zugeführt und gelangt durch den Einlaß 16 zu den Schaufehl 30 zum Antrieb des Laufrads 28, um die in der Kammer 1 befindliche Flüssigkeit durch den Einlauf 12 durch die Pumpkammer 22 und durch den Auslaßkanal 50 und die Öffnung 55 hindurchzutreiben.

Claims (2)

Patentanspruch: Lagerung für den Läufer einer turbinengetriebenen Kreiselpumpe mit einem Gehäuse, das je einen Einlaß für ein Treib- und ein Fördermedium und für beide Medien einen gemeinsamen Auslaß aufweist und das als antreibendes Maschinenteil ein vom Treibmedium beaufschlagtes Turbinenlaufrad und ein koaxial zu diesem angeordnetes Pumpenlaufrad enthält, wobei beide Räder fest verbunden auf einer gemeinsamen Achse gelagert sind, dadurch gekennzeichnet, daß

1. in bekannter Weise die Achse zu beiden Seiten eines runden Querlagersitzes (63) mit Abflachungen (61, 62) und in ihrem Inneren mit einem Kanal (82) versehen ist, eine das Pumpenlaufrad (28) und das antreibende Maschinenteil (30, 31) tragende Hohlwelle (66) außer dem runden Lagersitz auch die beiden Abflachungen überdeckt, der Kanal an seinem einen Ende durch einen Kanal (81) mit einer Druckmediumsquelle und an seinem anderen Ende durch Öffnungen (83, 84) mit durch die Abflachungen und die Innenwandung der Hohlwelle gebildeten Räumen in Verbindung steht und diese Räume über weitere Verbindungen (86, 90) zur Vervollständigung des Schmiermittelkreislaufes mit dem Einlaßraum (20) für das Fördermedium verbunden sind, und

2. in bekannter Weise die Achse nur mit ihrem einen Ende gehaltert ist und an an ihrem freien Ende einen Endanschlag (60) mit einer Längslagerfläche aufweist, wobei als" Druckmediumsquelle eine Quelle des für die Turbine benutzten Treibmediums verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen