DE1816398A1 - Hydrostatic radial bearing for a rotor - Google Patents

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.S e ctio n to the patent application "Hydrostatic radial bearing for a rotor The invention relates to a hydrostatic radial bearing for a Rotor, the rotor being surrounded by a fixed bearing bush and over the bearing surface circumference pressure chambers are arranged, which by throttle points liquid lubricant is supplied.

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. In known bearings of this type, the pressure chambers were previously in the fixed bearing bushing and lubricant under pressure from the outside fed through throttle channels arranged in the bearing bush. With centrifugal pumps it is known to remove working fluid from the pump chamber as a lubricant and through a line led through the pump housing into the throttle points trained feed channels to initiate in the bearing bush.

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. However, the known hydrostatic radial bearings require one possibly considerable constructive effort, in particular because of the complicated line feeds for the lubricant. There is also Cases where the bearings, for example the bearings of: gearboxes, from the outside per se are difficult to access0 The invention has been the improvement of such hydrostatic Camp set the goal, the task in particular is to produce a simpler supply of lubricant into the bearing as well as simpler manufacture to reach the camp itself.

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. This object is achieved according to the invention in that the rotor has at least one axially extending channel for the supply of the lubricant, the one hand with a pressurized lubricant source and on the other hand connected to the pressure chambers via these associated separate feed channels is, and that the pressure chambers are designed as recesses in the rotor itself.

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. When applying the invention to the bearings of centrifugal machines, such as e.g. centrifugal pumps, is advantageously used as a lubricant working medium from a Taken from the machine's pressure chamber and transferred to a Place the appropriate pressure in the machine, e.g. in the suction side of a pump, returned again.

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. A particular advantage of applying the invention to Krsisel machines consists in the fact that possibly in the work medium containing solid impurities due to centrifugal forces not in or in the channels of the rotor that serve to feed the lubricant into the pressure chambers of the bearing so that the L8-ger cannot be damaged or destroyed by impurities can.

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. However, the invention can also be applied to bearings with external lubrication can be used, for example, on motor bearings or on gearbox bearings, where the lubricant expediently via a so-called rotary coupling in the or is introduced into the channels of the rotor.

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. In general, the bearing designed according to the invention is common for everyone liquid lubricants, such as 01, 'hot and cold water, but also suitable for acids and alkalis, mainly if in the latter case one needs to be stored Centrifugal machine is traversed by an acid or alkali as a working medium.

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. There are different variants for the design of the bearing in question. For example, the rotor can have only one axial channel in the area of the bearing (s) - if the rotor is supported by several bearings - designed as throttle points radially or obliquely to the central axis of the rotor arranged feed channels are connected. The throttling effect on the lubricant can be generated, for example, that the feed channels as bores are designed with a correspondingly small cross-section. However, in the feed ducts throttling points, such as orifices or in the ducts inserted pins or screws may be provided.

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. Another embodiment of the invention l; -is that the Rotor several arranged outside of its central axis and running parallel to it Has channels, each Kanaf having at least one pressure chamber via a fiin "sp'eiseka'fla'1 connected is. Here it can be advantageous to have an ulelle bushing on the rotor shaft to fix and the axial channels, the feed channels and the To arrange pressure chamber recesses in the shaft bushing itself.

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. If with several channels each channel has only one pressure chamber is assigned, the axial channels themselves can also be used instead of the feed channels be designed as throttle points.

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. Further features of the invention emerge with reference to in the drawing illustrated and explained in the following embodiments of the invention, In the drawing show rig. 1 shows a horizontal section through an IEil of a multi-level Centrifugal pump with a hydrostatic radial bearing, FIG. 2 shows a section according to Section line II-II in Fig. 1 through the rotor of the pump in the area of the lubricant supply in the pressure chambers, Fig. 3 also a horizontal section through part of a single-stage or multi-stage centrifugal pump with a compared to Fig. 1 and 2 modified bearing design and FIG. 4 shows a section along section line IV-IV in Fig. 3 by the rotor of this pump in the area of the lubricant supply in the pressure chambers Fig. 1 shows two stages of a multi-stage pump with Impellers 1 and 2 and swings 4 and 5 as well as a rotor 6, the axial bore or a channel 7 and, proceeding radially therefrom, designed as throttle bores having radial feed channels 8, which with their other ends in the circumference the pressure chamber recesses 9 arranged in the cotors round (cf. FIG. 2). Im shown Exemplary embodiment, six pressure chambers 9 are distributed over the circumference of the shaft. However, a smaller or larger number of pressure chambers can of course also be used be arranged in the rotor.

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. The chambers 9 can be delimited by flat or curved surfaces and are expediently milled out of the rotor. A fixed cylindrical Bearing bush 10 encloses the rotor and points to the return of lubricant at least one longitudinal bore 11.

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. If the impeller 1 is the first stage of the pump, which has a Inlet connection 12 working medium, z0B0 water flows in, the shaft bushing is sealed in one, only partially shown in the drawing, inserted into the pump cover 13 Insert 14 arranged. The channel 7 is through oblique to its central axis in Rotor 6 mounted holes 15 connected to the inlet of the second stage of the pump. These holes can z0B. like the feed channels 8 evenly distributed over be arranged the rotor cross-section.

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. During operation of the pump, working medium flows through the bores 15 into the channel 7 and from here through the feed channels 8, in which it is throttled is, into the pressure chambers 9. From these, lubricant flows along the bearing gap 16 from both sides and flows into the inlet port 12 either directly or back through the bores 11 in the bearing bush 10.

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. In the exemplary embodiment there is only one: radial bearing frame provides. It There are also several such bearings for a rotor arranged one behind the other be, in the channel 7 by separa te feed channels lubricant under Pressure is initiated. Instead of the return bores 11 in the bearing sleeve 10 can also be in the rotor between the pressure chambers return grooves for the lubricant be milled out.

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. Fig. 3 shows an output stage of a multistage centrifugal pump or the only stage of a single-stage pump with an impeller 20, blades 21, a Annular space 23 and a discharge nozzle 24. The impeller is arranged on a rotor 25, on which a multi-part shaft bushing 26 is also attached. In the area of the one end of the rotor is a radial bearing, the bearing bush 27 of which is in a bearing support 28 is inserted sealingly. The bearing support 28, the shaft end and the radial bearing Surrounds cup-shaped, is connected to the pump cover 29.

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 The shaft bushing has several axially extending channels 30a, which are connected to axially extending throttle bores 30b. The latter end in one feed channel 32 each assigned to a pressure chamber 31 (cf. FIG. 4). At the When the pump is operating, lubricant flows in this case from an annular space 33 behind the impeller 20 through the channels 30a, the throttle bores 30b and the feed channels 32 into the pressure chambers 31. From the bearing gap 34, lubricant flows through the bearing support arranged openings 35 and 36 and can, for example, again in a manner not shown be fed back into the suction side of the pump

Claims (7)

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. P a t e n t a n 5 p r u c h e 1. Hydrostatic radial bearing for a rotor, the rotor being surrounded by a fixed bearing bush and Pressure chambers are arranged over the circumference of the bearing surface, which are provided by throttling points liquid lubricant is supplied, characterized in that the nature (6; 25) for the supply of the lubricant at least one axially extending l <anaL (7; 30a'3ßb), on the one hand with a pressurized lubricant source and on the other hand with the pressure chambers (9; 31) over these associated separate Feed channels (ß; 32) is connected and that the pressure chambers as recesses are formed in the rotor itself. 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. 2. Hydrostatic radial bearing according to claim 1 for the rotor of a Centrifugal machine, characterized in that working medium is used as a lubricant a point in the pressure chamber of the centrifugal machine is used. 3. Hydrostatisches Radiallager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da die Einspeisekanäle (8) als Dros selestellen ausgebildet sind. 3. Hydrostatic radial bearing according to claim 1, characterized in that since the feed channels (8) are designed as Dros selestellen. 4. Hydrostatisches Radiallager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (7) axial angeordnet ist. 4. Hydrostatic radial bearing according to claim 3, characterized in that that the channel (7) is arranged axially. 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. 5. Hydrostatic radial bearing according to claim 1, characterized in that that the rotor (25) several arranged outside of its central axis and parallel to running channels (30a, 30b), each channel with at least one Pressure chamber (31) is connected via a feed channel (32). 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 6. Hydrostatic radial bearing according to claim 4, characterized in that that only one pressure chamber (31) is assigned to each channel (30a, 30b), and that the channel (30b) itself is designed as a throttle point 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. 7. Hydrostatic radial bearing according to claim 4, characterized in that a shaft bushing (26) is attached to the rotor shaft (25), and that the axial channels (30a, 30b), the feed channels (32) and the pressure chamber recesses (31) in B. Hydrostatic radial bearing according to claim 11, characterized in that return grooves for the discharge of the lubricant are arranged in the rotor (6) between the pressure chambers (9).