DE1816398A1

DE1816398A1 - Hydrostatisches Radiallager fuer einen Rotor

Info

Publication number: DE1816398A1
Application number: DE19681816398
Authority: DE
Inventors: Hermann Strasser
Original assignee: Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1968-12-12
Filing date: 1968-12-21
Publication date: 1969-08-28
Also published as: CH500397A

Description

B e.s c h r e i b u n g zum Patentgesuch "Hydrostatisches Radiallager für einen Rotor Die Erfindung betrifft ein hydrostatisches Radiallager für einen Rotor, wobei der Rotor von einer feststehenden Lagerbüchse umgeben ist und über dem Lagerflächenumfang Druckkammern angeordnet sind, denen durch Drosselstellen flüssiges Schmiermittel zugeführt wird.
Bei bekannten Lagern dieser Art wurden bisher die Druckkammern in der feststehenden Lagerbuchse angeordnet und Schmiermittel unter Druck von außen durch in der Lagerbuchse angeordnete Drosselkanäle zugeführt. Bei Kreiselpumpen ist es bekannt, als Schmiermittel Arbeitsmittel aus dem Pumpenraum zu entnehmen und durch eine durch das Pumpengehäuse geführte Leitung in die als Drosselstellen ausgebildeten Einspeisekanäle in der Lagerbuchse einzuleiten.
Die bekannten hydrostatischen Radiallager erfordern jedoch einen unter Umständen erheblichen konstruktiven Aufwand, insbesondere wegen der komplizierten Leitungszuführungen des Schmiermittels. Außerdem gibt es Fälle, wo die Lager, beispielsweise die Lager von: Getrieben, von außen an sich schwer zugänglich sind0 Die Erfindung hat sich die Verbesserung derartiger hydrostatischer Lager zum Ziel gesetzt, wobei die Aufgabe insbesondere darin besteht, eine herstellungsmäßig einfachere Schmiermittelzuführung in das Lager sowis eine einfachere Herstellung der Lager selbst zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rotor für die Zufuhr des Schmiermittels mindestens einen axial verlaufenden Kanal aufweist, der einerseits mit einer unter Druck stehenden Schmiermitteiquelle und andererseits mit den Druckkammern über diesen zugeordnete separate Einspeisekanäle verbunden ist, und daß die Druckkammern als Ausnehmungen in dem Rotor selbst ausgebildet sind.
Bei Anwendung der Erfindung auf die Lager von Kreiselmaschinen, wie z.B. Zentrifugalpumpen, wird vorteilhaft als Schmiermittel Arbeitsmittel aus einer Stelle im Druckraum der maschine entnommen und nach Durchströmung der Lager an eine Stelle entsprechenden Druckes in die maschine, z.B. bei einer Pumpe in die Saugseite, wieder zurückgeführt.
Ein besonderer Vorteil der Anwendung der Erfindung auf Krsiselmaschinen besteht darin, daß eventuell im Ar beitsmittel enthaltend feste Verunreinigungen aufgrund von Zentrifugalkräften nicht in den bzw. in die Kanäle des Rotors, die der Zuführung des Schmiermittels in die Druckkammern de-s Lagers dienen, gelangen können, so daß das L8-ger nicht von Verunreinigungen beschädigt bzw, zerstört werden kann.
Jedoch kann die Erfindung ebenso auch auf Lager mit Fremdschmierung angewendet werden, beispielsweise auf Lager von motoren oder auch auf Getriebelager, wobei zweckmäßig das Schmiermittel über eine sogenannte Rotationskupplung in den bzw. in die Kanäle des Rotors eingeleitet wird.
Allgemein ist das erfindungsgemäß ausgebildete Lager für alle üblichen flüssigen Schmiermittel, wie beispielsweise 01,' Heiß- und Kaltwasser, aber auch für Säuren und Laugen geeignet, hauptsächlich wenn im letzten Fall eine zu lagernde Kreiselmaschine von einer Säure oder Lauge als Arbeitsmittel durchströmt wird.
Für die konstruktive Ausführung des Lagers kommen verschiedene Varianten in Frage. So kann beispielsweise der Rotor nur einen axialen Kanal aufweisen, an den im Bereich des bzw. der Lager - sofern der Rotor von mehreren Lagern getragen wird - als Drosselstellen ausgebildete radial oder schräg zur mittelachse des Rotors angeordnete Einspeisekanäle angeschlossen sind. Die Drosselwirkung auf das Schmiermittel kann beispielsweise dadurch erzeugt werden, daß die Einspeisekanäle als Bohrungen mit einem entsprechend kleinen Querschnitt ausgeführt sind. Jedoch können auch in den Einspeisekanälen Drosselstellen,wie beispielsweise Blenden oder in die Kanäle eingeführte Stifte oder Schrauben, vorgesehen sein.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung l;-steht darin, daß der Rotor mehrere außerhalb seiner Sittelachse angëordnete und parallel dazu verlaufende Kanäle aufweist, wobei jeder Kanaf mit mindestens einer Druckkammer über einen fiin"sp'eiseka'fla'1 verbunden ist. Hierbei kann es vorteilhaft sein, auf der Rotorwelle eine ulellenbuchse zu befestigen und die axialen Kanäle die Einspeisekanäle und die Druckkammer-Ausnehmungen in der Wellenbuchse selbst anzuordnen.
Wenn bei mehreren Kanälen jedem Kanal nur jeweils eine Druckkammer zugeordnet ist, können auch an Stelle der Einspeisekanäle die axialen Kanäle selbst als Drosselstellen ausgebildet sein.
Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich anhand von in der Zeichnung dargestellten und im folgenden eI läuw terten Ausführungsbeispielen der ErfindunrJ, In der Zeichnung zeigen rig. 1 einen Horizontalschnitt durch einen IEil einer mehrstufigen Zentrifugalpumpe mit einem hydrostatischen Radiallager, Fig. 2 einen Schnitt gemäß Schnittlinie Il-II in Fig 1 durch den Rotor der Pumpe im Bereich der Schmiermittelzuführung in die Druckkammern, Fig. 3 ebenfalls einen Horizontalschnitt durch einen Teil einer ein- oder mehrstufig ausgebildeten Zentrifugalpumpe mit einer gegenüber Fig. 1 und 2 abgewandelten Lagerausführung und Fig. 4 einen Schnitt gemäß Schnittlinie IV-IV in Fig. 3 durch den Rotor dieser Pumpe im Bereich der Schmiermittelzuführung in die Druckkammern Fig. 1 zeigt zwei Stufen einer mehrstufigen Pumpe mit Laufrädern 1 und 2 und Schau1'eln 4 bzw. 5 sowie einen Rotor 6, der eirle axiale Bohrung bzw. einen Kanal 7 und, strahlenförmig davon ausgehend, als Drosselbohrungen ausgebildete radiale Einspeisekanäle 8 aufweist, die mit ihren anderen Enden in die am Umfang des Cotors angeordneten Druckkammerausnehmungen 9 rnünden (vgl. Fi. 2). Im gezeigten AusFührungsbeispiel sind sechs Druckkammern 9 über den Umfang der Welle verteilt. Jedoch können selbstverständlich auch eine kleinere oder größere Anzahl Druckkammern im Rotor angeordnet sein.
Die Kammern 9 können von ebenen oder auch gebogenen Flächen begrenzt sein und werden zweckmäßig aus dem Rotor ausgefräst. Eine feststehende zylindrische Lagerbuchse 10 umschließt den Rotor und weist zur Rückführung von Schmiermittel mindestens eine Längsbohrung 11 auf.
Wenn das Laufrad 1 die erste Stufe der Pumpe ist, der über einen Einlaufstutzen 12 Arbeitsmittel ,z0B0 Wasser zuströmt, so ist die Wellenbuchse dichtend in einem, in der Zeichnung nur teilweise dargestellten, in den Pumpendeckel 13 eingefügten Einsatzstück 14 angeordnet. Der Kanal 7 ist durch schräg zu seiner mittelachse im Rotor 6 angebrachte Bohrungen 15 mit dem Eingang der zweiten Stufe der Pumpe verbunden. Diese Bohrungen können z0B. wie die Einspeisekanäle 8 gleichmäßig verteilt über dem Rotorquerschnitt angeordnet sein.
Während des Betriebes der Pumpe strömt Arbeitsmittel durch die Bohrungen 15 in den Kanal 7 und von hier aus durch die Einspeisekanäle 8, in denen es gedrosselt wird, in die Druckkammern 9. Aus diesen fließt Schmiermittel längs des Lagerspaltes 16 nach beiden Seiten ab und strömt in den Einlaßstutzen 12 entweder direkt oder durch die Bohrungen 11 in der Lagelbuchse 10 wieder zurück.
Im Ausführungsbeispiel ist nur ein: Radiallager zarge stellt. Es l c nner) jecloch auch meFlrere derartige Lager für einen Rotor hintereinander angeordnet sein, in die von dem Kanal 7 aus durch separa te Einspeisekanäle Schmiermittel unter Druck eingeleitet wird. Anstelle der Rückführungsbohrungen 11 in der Lagerbtlchse 10 können auch in dem Rotor zwischen den Druckkammern Rücklaufnuten für das Schmiermittel ausgefräst sein.
Fig, 3 zeigt eine Endstufe einer mehrstufigen Zentrifugalpumpe bzw, die einzige Stufe einer eLnstufigen Pumpe mit einem Laufrad 20, Schaufeln 21, einem Ringraum 23 und einem Ablaufstutzen 24. Das Laufrad ist auf einem Rotor 25 angeordnet, auf dem außerdem eine mehrteilige Wellenbuchse 26 befestigt ist. Im Bereich des einen Rotorendes befindet sich ein Radiallager, dessen Lagerbuchse 27 in einen Lagersupport 28 dichtend eingefügt ist. Der Lagersupport 28, der das Wellenende und das Radiallager becherförmig umgibt, ist mit dem Pumpendeckel 29 verbunden.
Die Wellenbuchse weist mehrere axial verlaufende Kanäle 30a auf, die mit axial verlaufenden Drosselbohrungen 30b verbunden sind. Letztere enden in je einem einer Druckkammer 31 zugeordneten Einspeisekanal 32 (Vgl. Fig. 4). Beim Betrieb der Pumpe strömt Schmiermittel in diesem Falle aus einem Ringraum 33 hinter dem Laufrad 20 durch die Kanäle 30a, die Drosselbohrungen 30b und die Einspeisekanäle 32 in die Druckkammern 31. Aus dem Lagerspalt 34 fließt Schmiermittel durch im Lagersupport angeordnete Öffnungen 35 und 36 ab und kann z.B. in nicht dargestellter Weise wieder in die Saugseite der Pumpe zurückgeführt werden

Claims

P a t e n t a n 5 p r u c h e 1. Hydrostatisches Radiallager für einen Rotor, wobei der Rotor von einer feststehenden Lagerbuchse umgeben ist und über dem Lagerflächeumfang Druckkammern angeordnet sind, denen durch Drosselstellen flüssiges Schmiermittel zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Natur (6; 25) für die Zufuhr des Schmiermittels mindestens einen axial verlaufenden l<anaL (7; 30a'3ßb) aufweist, der einerseits mit einer unter Druck stehenden Schmiermittelquelle und andererseits mit den Druckkammern (9; 31) huber diesen zugeordnete separate Einspeisekanäle (ß; 32) verbunden istS und daß die Druckkammern als Ausnehmungen in dem Rotor selbst ausgebildet sind.
2. Hydrostatisches Radiallager nach Anspruch 1 für den Rotor einer Kreiselmaschine, dadurch gekennzeichnet, daß als Schmiermittel Arbeitsmittel aus einer Stelle im Druckraum der Kreiselmaschine dient.
3. Hydrostatisches Radiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da die Einspeisekanäle (8) als Dros selestellen ausgebildet sind.
4. Hydrostatisches Radiallager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (7) axial angeordnet ist.
5. Hydrostatisches Radiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (25) mehrere außerhalb seiner Mittelachse angeordnete und parallel dazu verlaufende Kanäle (30a,30b) aufweist, wobei jeder Kanal mit mindestens einer Druckkammer (31) über einen Einspeisekanal (32) verbunden ist.
6. Hydrostatisches Radiallager nacch Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Kanal (30a, 30b) nur jeweils eine Druckkammer (31) zugeordnet ist, und daß der Kanal (30b) selbst als Drosselstelle ausgebildet ist
7. Hydrostatisches Radiallager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Rotorwelle (25) eine Wellenbuchse (26) befestigt ist, und daß die axialen Kanäle (30a, 30b), die Einspeisekanäle (32) und die Druckkammer Ausnehmungen (31) in der Wellenbuchse angeordnet sind B. Hydrostatisches Radiallager nach Anspruch 11 dadurch gekennzeichnet, daß in dem Rotor (6) zwischen den Druckkammern (9) Rücklaufnuten für die Ableitung des Schmiermittels angeordnet sind.