DE3212985C2 - Drucklageranordnung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Drucklageranordnung (12), insbesondere für eine Zentrifugalpumpe beschrieben, die zwischen dem Lauf rad und dessen Antrieb angeordnet ist und aus mehreren Lagern besteht, die jeweils bis zu einem gewissen Grad vorgespannt sind, derart, daß unter Bedingungen, bei denen keine nach oben gerichtete Axialkraft herrscht, das obere Lager (34) und das untere Lager (38) eine auf das obere Lager ausgeübte Kraft gemeinsam aufnehmen, während ein mittleres Lager (36) nur seiner Vorspannung ausgesetzt ist, und bei aufwärts gerichteter axialer Beanspruchung das obere Lager und das mittlere Lager die nach oben gerichtete Axialkraft gemeinsam aufnehmen, während das untere Lager seiner Vorspannung ausgesetzt ist.

Description

geranordnung bei aufwärts gerichteter axialer Betriebslast;

F i g. 3 einen Querschnitt entsprechend F i g. 2, wobei jedoch die Drucklageranordnung bei nach unten gerichteter bzw. fehlender Betriebslast dargestellt ist

F i g. 1 zeigt eine Pumpenanordnung, die, von oben nach unten, einen Antrieb, eine Drucklageranordnung 12, eine Gleitringdichtung 34 und ein Laufrad 16 aufweist Die Pumpenanordnung ist in einem mehrteiligen Gehäuse 18 mit einem unteren Einlaß 20 und einem Auslaß 22 angeordnet, wobei der Antrieb und die Teile 12, 14, 16 durch die Wellen 21, 26, 28 miteinander verbunden sind. Die Wellen 24 und 26 sind durch eine Flanschkupplung 30 verbinden, und die Wellen 26 und 28 sind durch eine Flanschkupplung 32 verbunden. Im folgenden wird die Drucklageranordnung 12 beschrieben, die in den F i g. 2 und 3 im vergrößerten Maßstab gezeigt IEt

Die Drucklageranordnung 12 umfaßt ein oberes Lager 34, ein mittleres Lager 36 und ein unteres Lager 38. Das obere Lager 34 weist einen Ring 40 auf, der die Welle 26 umgibt und in einem inneren Gehäuseteil 42 aufgenommen ist; der Ring 40 nimmt einen oberen Laufring 44 auf. Ein unterer Laufring 46 sitzt auf einem vergrößerten Abschnitt der Welle 26. Das obere Ende des inneren Gehäuseteils 42 ist mit einem Verschlußteil 48 verschlossen, das am Gehäuseteil 42 durch Bolzen befestigt ist; das Teil 48 ist mit einer Dichtung 50 gegenüber der Welle 26 abgedichtet Wälzkörper 52 sind zwischen den Lauf ringen 44 und 46 angeordnet Eine Tellerfeder 54 ist zwischen dem Verschlußteil 48 und dem Ring 40 angeordnet und beaufschlagt das Lager 34.

Ein unterer Laufring 46 liegt an einem Ring 56 an, der den vergrößerten Abschnitt der Welle 26 umgibt

Ein oberer Laufring 60 für das mittlere Lager 36 ist in einem Ring 58 aufgenommen, und ein unterer Laufring für das Lager 36 ist um den vergrößerten Abschnitt der Welle 26 angeordnet, wobei der untere Laufring 62 mit seinem unteren Ende auf einem Wellenbund 64 ruht Wälzkörper 6<5 sind zwischen den Laufringen 60 und 62 angeordnet. Das Lager 36 ist durch Schraubenfedern 68 vorgespannt, die in Taschen 70 des Ringes 58 aufgenommen sind und gegen den oberen Laufring 60 wirken.

Der Laufring 60 legt sich gegen den am Gehäuseteil 42 abgestützten, als Anschlag dienenden Ring 58 an, wenn sich d-e Drucklageranordnung in der in Fig.2 gezeigten Stellung befindet, und der Laufring 60 fiat von dem gehäuseseitigen Ring 58 einen axialen Abstand, wenn sich die Drucklageranordnung in der in Fig.3 gezeigten Stellung befinde.*.

Das uniere Lager 38 umfaßt einen inneren Laufring 72, der die Welle 26 umgibt und mit einer oberen Fläche am Wellenbund 64 anliegt, und einen äußeren Laufring 74, der in einem am Gehäuseteil 42 befestigten Ring 76 abgestützt ist. Wälzkörper 78, die von einem Käfig 80 auf Abstand gehalten werden, sind zwischen den Laufringen 72 und 74 angeordnet. Das Lager 38 ist durch Schraubenfedern 82 vorgespannt, die in Taschen 84 des Ringes 76 aufgenommen sind.

Die Lager können als Kugellager oder als Rollenlager ausgebildet sein. Auch sind (nicht immer gezeigte) Käfige vorgesehen, um die Wälzkörper des oberen und mittleren Lagers auf Abstand zu halten.

Eine Schmiervorrichtung 86 ist für die Drucklageranordnung vorgesehen. Die Vorrichtung 86 umfaßt einen Schmiermittelbehälter 88, einen drehbar an der Welle 26 befestigten Schmiermlf'elverdränger 90, der eine Hülse 92 aufweist, die sich in Eingriff mit dem Laufring 72 des Lagers 38 befindet und der Schmiermittel in Kanäle 96 und 98 abgibt; der Kanal 96 befindet sich m dem Gehäuseteil 42.

Der Kanal 98 gibt Schmiermittel über dem oberen Lager 34 ab, so daß es nach unten zum mittleren Lager 36 fließen kann, wobei es durch einen Kanal 100 und durch das untere Lager 38 zurück zum Behälter 88 fließt

Die Tellerfeder 54 spannt das obere Lager 34 mit

ίο einem vorgegebenen Wert von z. B. 6 Tonnen vor, während die Federn 68 und 82 die Lager 36 bzw. 38 mit einem vorgegebenen Wert von z. B. 140 kg vorspannen. Die Vorspannung des mittleren und unteren Lagers 36 bzw. 38 hält im wesentlichen den Wälzkörperkontakt aufrecht Unter Bedingungen, bei denen keine axiale Betriebslast ausgeübt wird, wird die Kraft der Tellerfeder nicht nur auf das obere Lager 3Ό übertragen, sondern auch auf das untere Lager 38, wie in F i g. 3 gezeigt, und zwar derart, daß das obere und untere Lager die Beanspruchung gemeinsam aufneh''-i:n. Das mittlere Lager 36 ist somit nur seiner von den Scrraubenfedern 68 bereitgestellten Vorspannung ausgesetzt Bei Beaufschlagung mit einer nach unten gerichteten axialen Betriebslast nimmt das untere Lager 38 die Kraft auf, wobei seine Beanspruchung auf Vorspannung plus äußere Kraft ansteigt während das obere Lager 34 weiterhin mit der Vorspannung der Tellerfeder 54 beaufschlagt ist.

Bei Beaufschlagung mit einer nach oben gerichteten

axialen Betriebslast wird die Vorspannung des unteren Lagers 38 um den Betrag der äußeren Axialkraft vermindert und das obere Lager nimmt die Axialkraft auf. Das mittlere Lager 36 wird so lange nicht beaufschlagt, bis die äußere nach oben/gerichtete Axialkraft größer ist als die Kraft der Tellerfeder 54.

Zu diesem Zeitpunkt setzt die Beaufschlagung des mittleren Lagers 36 mit dem über der Kraft der Tellerfeder 54 liegenden Anteil der axialen Betriebslast ein. Wenn die Kraft der Tellerfeder gleich der Btlastbi rkeit des Lagers ist, stellt die Anordnung sicher, daß das obere Laiger 34 nie überbelastet wird und das mittlere Lager 36 dt~2 Teil der axialen Betriebslast aufnimmt, der über der Kraft der Tellerfeder 54 liegt Die Anordnung ist somit in der Lage, Axialkräfte aufzunehmen, die doppelt so groß sind wie die Belastbarkeit jedes einzelnen Lagers.

Wenn z. B. die nach oben gerichtete axiale Betriebslast unter Normalbedingungen auf 12 Tonnen ansteigt, drückt die Tellerfeder 54 mit ihrer Federkraft von 6 Tonnen zwangsweise nach unten, bis eine Maximalbeanspruchung von 6 Tonnen aufgenommen ist, was in Summe 12 Tonnen ergibt. Das untere Lager 38 trägt dann nur seine Vorspannung von 140 kg.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1 2

Drucklageranordnung für eine stehende, einer verän-

Patentansprüche: derlichen Betriebslast ausgesetzten Welle zu schaffen,

bei der eine Überlastung der Lager bei aufwärts gerich-

1. Drucklageranordnung für eine stehende Web 3, teter Betriebslast vermieden wird.

die einer zwischen NuU und einem größeren Wert 5 Diese Aufgabe wird bei einer Drucklageranordnup.g veränderlichen aufwärts gerichteten Betriebslast mit den eingangs angegebenen Merkmalen erfindungsausgesetzt ist, mit zwei im Abstand übereinander gemäß dadurch gelöst, daß die Vorspannkräfte durch angeordneten Lagern, die zur gemeinsamen Aufnah- Druckfedern erzeugt sind, wobei die Federkraft der das me der aufwärts gerichteten Betriebslast entgegen obere Lager beaufschlagenden Feder wesentlich größer Vorspannkräften jeweils am Gehäuse der Druckla- io ist als diejenige der anderen Federn, und daß das mittlegeranordnung abgestützt sind, wobei unterhalb der re Lager einen gehäuseseitigen Anschlag nach Korn-Lager ein drittes Lager angeordnet ist, das entgegen pression der oberen Feder um einen vorgegebenen Beeiner Vorspannkraft in entgegengesetzter Richtung trag erreicht um sodann einen Teil der Betriebslast aufwie das obere und das mittlere Lager am Gehäuse zunehmen.

abgestützt ist, um bei fehlender Betriebslast die Vor- 15 Aus der US-PS 40 33 647 ist bereits eine Drucklagerspannkräfte des oberen und mittleren Lagers aufzu- anordnung bekannt, bei der zwei übereinander angenehmen, dadurch gekennzeichnet, daß die ordnete Drucklager so ausgebildet sind, daß das eine Vorspannkräfte durch Druckfedern (54, 68, 82) er- Drucklager die auf die Welle ausgeübte axiale Betriebszeugt sind, wobei die Federkraft der das obere Lager last allein aufnimmt, solange die Betriebslast kleiner als (34) beaufschlagenden Feder (54) wesentlich größer 20 die Vorspannung dieses Lagers ist, während das andere ist als diejenige der anderen Federn (6S, 82), und daß Lager den die Vorspannung des ersten Lagers übersteidas mittlere Lager (36) einen gehäuseseitigen An- genden Anteil der axialen Betriebslast aufnimmt Diese schlag (Ring 58) nach Kompression der oberen Fe- Drucklageranordnung, bei der die beiden Lager als der (54) um einen vorgegebenen Betrag erreicht um Gleitlager ausgebildet sind, kann jedoch nur eine absodann einen Teil der Betriebslast aufzunehmen. 25 wärts gerichtete axiale Betriebslast aufnehmen.

2. Drucklageranordnung nach Anspruch 1, da- Im Gegensatz hierzu kann die erfindungsgemäß ausdurch gekennzeichnet daß die obere Feder eine Tel- gebildete Drucklageranordnung nicht nur eine abwärts, lerfeder (54) ist · sondern auch eine aufwärts gerichtete axiale Betriebs-

3. Drucklageranordnung nach einem der vorher- last aufnehmen.

gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß 30 Dies wird durch die beanspruchte Anordnung der

die mittlere und untere Feder Schraubenfedern (68, drei Lager erreicht die vorzugsweise als Wälzlager aus-

82) sind. gebildet sind. Bei der erfindungsgemäß ausgebildeten

Drucklageranordnung nimmt das obere Lager eine auf-

wärts gerichtete axiale Betriebslast zunächst allein auf,

35 wenn die Betriebslast kleiner als die Vorspannkraft des oberen Lagers ist Übersteigt die Betriebslasi die Vor-

Die Erfindung betrifft eine Drucklageranordnung für spannung des oberen Lagers, so übernimmt das mittlere eine stehende Welle, die einer zwischen Null und einem Lager den die Vorspannkraft -des oberen Lagers übergrößeren Wert veränderlichen aufwärts gerichteten Be- steigenden Anteil der Betriebslas-.. Das untere Lager triebslast ausgesetzt ist mit zwei im Abstand übereinan- 40 wird hierbei zunehmend entlastet während die Feder der angeordneten Lagern, die zur gemeinsamen Auf- des unteren Lagers dafür sorgt daß das untere Lager nähme der aufwärts gerichteten Betriebslast entgeg,;n unter einer gewissen Vorspannung bleibt, auch wenn Vorspannkräften jeweils am Gehäuse der Drucklager- von der Welle und den beiden anderen Lagern keine anordnung abgestützt sind, wobei unterhalb der Lager axiale Kraft mehr auf das untere Lager ausgeübt wird,
ein drittes Lager angeordnet ist das entgegen einer 45 Hierdurch wird sichergestellt daß das obere Lager Vorspannkraft in entgegengesetzter Richtung wie das nie überbeansprucht wird und das mittlere Lager nur obere und das mittlere Lager am Gehäuse abgestützt diejenige axiale Betriebslast aufnimmt, die die Federist, um bei fehlender Betriebslast die Vorspannkräfte kraft der oberen Feder übersteigt. Darüber hinaus ist des oberen und mittleren Lagers aufzunehmen. die erfindungsgemäß ausgebildete Drucklageranord-Eine Drucklageranordnung dieser Gattung ist aus der 50 nung in der Lage, unter axialer Beanspruchung in bei-GB-PS 5 17 418, insbesondere Figur 5, bekannt. Bei die- den Richtungen zu arbeiten, und sie wird durch die Feser Drucklageranordnung sind zusätzlich zu den drei als üern derart unter Vorspannung gehalten, daß sie auch Kugellager ausgebildeten Lagern ein viertes Kugellager während einer Lastumkehr verläßlich arbeitet,
vorgesehen, wobei zwei der Kugellager eine axial auf- Wie bereits erwähnt, sind die Lager vorzugsweise als wärts gerichtete Betriebslast und die beiden anderen 55 Wälzlager, beispielsweise als Rollenlager, ausgebildet. Kugellager eine axial abwärts gerichtete Betriebslast Besonders vorteilhaft läßt sich die erfindungsgemäß aufnehmen können. Die Vorspannmittel der Lager wer- ausgebildete Drucklageranordnung zwischen dem Moden von druckmittelbeaufschlagten Kolben gebildet. tor und dem Laufrad einer Zentrifugalpumpe anwen-Hierbei wird die axiale Betriebslast zwischen den La- den.

gern gleichmäßig aufgeteilt. Die Verwendung von ω Vorzugsweise ist die obere Feder eine Tellerfeder,

druckmitlelbeaufschlagten Kolben erfordert jedoch ei- während die mittlere und untere Feder Schraubenfe-

nen entsprechenden Herstellungs- und Wartungsauf- dem sind.

wand und dürfte auch im Hinblick auf die Betriebssi- Anhand der Zeichnungen wird ein Ausführungsbei-

cherheit von Nachteil sein. Werden die druckmittelbe- spiel der Erfindung erläutert. Es zeigt
aufschlagten Kolben durch mechanische Federn ersetzt, 65 Fig. 1 einen Schnitt durch eine Pumpenanordnung

so besteht die Gefahr, daß bei toleranzbedingten Ab- mit einer erfindungsgemäß ausgebildeten Drucklager-

weichungen eines der Lager überlastet wird. anordnung;

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine F i g. 2 einen vergrößerten Schnitt durch die Druckla-