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Mehrstufige Hochdruck-Schleuderpumpe.
Den Gegenstand des Stammpatentes Nr. 109006 bildet eine mehrstufige Hochdruck-Schleuderpumpe, bei der die Pumpenwelle nur auf der Saugseite der Pumpe gelagert ist und der auf den Querschnitt des nicht gelagerten Wellenendes lastende axiale Hochdruck durch eine Dichtungseinrichtung ganz oder teilweise aufgehoben wird, die bei einzelnen oder allen Laufrädern den an deren Umfang herrschenden Flüssigkeitsdruck auf der der Saugseite der Pumpe zugekehrten Laufradfläche als dem Axialschub entgegenwirkenden Axialdruck zur Wirkung kommen lässt. Die Welle dieser Pumpe ist in zwei voneinander abstehenden, in axialer Richtung verschiebbaren Kugellagern gelagert, die die radialen Kräfte aufnehmen, während ein gegebenenfalls auftretender Axialdruck durch ein drittes, radial nicht belastetes und in axialer Richtung unverschiebbares Kugellager aufgenommen wird.
Bei solchen Schleuderpumpen ist die angegebene Lagerung der Welle nur bis zu einer gewissen Länge, die einer gewissen Stufenanzahl entspricht, mit Sicherheit, d. h. ohne Gefahr einer Wellenkrümmung, durchführbar. Diese Wellenlänge hängt von der Lagerlänge bzw. von der Entfernung der beiden die radialen Kräfte aufnehmenden Lager voneinander und von der Stärke der Welle ab. Bei einer grösseren Wellenlänge, wie sie z. B. bei einer Vermehrung der Stufen notwendig wird, besteht die Gefahr einer Krümmung, die aus verschiedenen Gründen eintreten kann.
Eine Vermehrung der Stufen ist aber öfter notwendig, insbesondere wenn bei Schleuderpumpen für kleine Liefermengen und grosse Förderhöhen Laufräder von kleinem Durchmesser benutzt werden, die eine kleine Förderhöhe in jeder Stufe haben, so dass zur Erreichung der gewünschten Gesamtförderhöhe verhältnismässig viele Stufen benutzt werden müssen.
Die Erfindung hat die Beseitigung dieser Nachteile und damit in weiterer Ausgestaltung der Pumpe nach dem Stammpatente die Schaffung einer Pumpenwelle zum Zweck, die auch bei einer grösseren, die genannten Verhältnisse überschreitenden Länge, z. B. bei Vermehrung der Stufen oder bei kurzer Lagerlänge bzw. Lagerabstandslänge, keine Krümmungsgefahr aufweist.
Der Erfindung gemäss wird die im äusseren Gehäuse nur saugseitig gelagerte Pumpenwelle unterteilt und es werden ferner die in ein-oder mehrfacher Anzahl vorhandenen, vom Wellenhauptteil getrennten
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Die Zeichnung zeigt in Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Längsschnitt. Die Fig. 2 und 3 stellen Einzelheiten dar.
Die Pumpenwelle besteht aus dem Wellenhauptteil 1 und dem von diesem getrennten Wellen- stück 23 (Fig. 1 und 2). Der Wellenhauptteil jf ist, wie bei der Pumpe nach dem Stammpatent, nur auf der Saugseite der Pumpe, nächst dem Saugkanal 2, in zwei Lagern, die insbesondere axial verschiebbare, im äusseren Pumpengehäuse bzw. in dessen Ausleger 12 angeordnete Kugellager 3, 4 sind und die radialen Belastungen aufnehmen, soweit frei schwebend gelagert, wogegen ein drittes, in axialer Richtung unverschiebbar angeordnetes Lager 20 die gegebenenfalls auf die Welle wirkenden axialen Drücke aufnimmt.
Auf dem Wellenteil ? ist eine Anzahl Laufräder 5 verkeilt, die mit nur vereinzelt dargestellten feststehenden Gehäuseteilen 6 (Leitwänden) des inneren Gehäuses zusammenwirken.
Das gleichfalls eine Anzahl Laufräder 5 tragende Wellenstück 23 ist an beiden Enden gelagert und mit dem Wellenhauptteil ? auf Drehung gekuppelt. Zu diesem Zwecke ist, wie dargestellt, über die benachbarten, fast stumpf aneinander stossenden Enden der beiden Wellenteile 1, 23 eine Muffe 24
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ziemlich passend aufgeschoben, wobei alle drei Teile durch Längskeile 25,26 auf Drehung gekuppelt sind. Die Muffe 24 ist in dem an einer feststehenden Leitwand 6 ausgebildeten Lager 27 in irgendeiner üblichen Art drehbar gelagert (Kupplungs-und Lagermuffe), wobei auch ein Kugellager zur Anwendung kommen kann. Die Teile 24, 27 bilden für das Wellenstück 23 eine Lagerung, hingegen für den Wellenhauptteil 1 lediglich eine Führung.
Soll trotz dieser Wellenteilung eine gegebenenfalls eintretende Krümmung der Wellenteile 1, 23 berücksichtigt werden, dann erfolgt die Führung bzw. Lagerung der erwähnten Wellenenden so, dass sie mit Ausnahme eines schmalen Teiles, z. B. an ihren äussersten Enden in der Kupplungsmuffe ein sehr kleines radiales Spiel haben.
Bei dem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Wellenteile 1, 23 unmittelbar vor ihrem benachbarten Ende auf eine Länge 28 (Fig. 2) um ein sehr kleines Mass abgedreht, so dass das stärkere äusserste Ende 29 stehen bleibt. Durch diese Gestaltung wird deshalb einer etwa eintretenden geringen Krümmung der Wellenteile 1, 23 Rechnung getragen, weil diese Krümmung infolge der Abdrehung 28 ohne Verklemmung möglich ist und auch dann das Ende 29 als Führung bzw. Auflager innerhalb der Muffe 24 verbleibt.
Das zweite (rechte) Ende des Wellenstücke 23 (Fig. 1 und 3) ist in gleicher Weise gestaltet und mit einer Lagermuffe 24'verbunden, die sich im Lager 27 einer Leitwand 6 dreht.
Statt der Abdrehung der Wellenenden kann die Kupplungsmuffe 23 bzw. Lagermuffe 24'sehr wenig ausgedreht sein.
Ebenso wie die Pumpe nach dem Stammpatent ist demnach auch die Pumpe nach der vorliegenden Erfindung ohne Hochdruckstopfbüchse ausgeführt. Ferner sind die Laufräder 5 wie bei der Pumpe nach dem Stammpatent an beiden Seitenflächen mit Ringdichtungen 15, 16 von so verschiedenen Durchmessern versehen, dass der am Umfang der Laufräder vorhandene und auf beide Laufradflächen sich fortpflanzende Flüssigkeitsdruck auf der der Saugseite der Pumpe zugekehrten Laufradfläche eine grössere ringförmige Druckfläche (Ringbreite 17) als auf der der Druckseite der Pumpe zugekehrten Fläche (Ringbreite 18) vorfindet, so dass der Unterschied der beiden Drücke bei der betreffenden Stufe einen Axialdruck ausübt,
der jenem axialen Flussigkeitshochdruck entgegengesetzt ist, von dem der Querschnitt l'des freien Endes des Wellenstückes 23 belastet ist. Da die Summe dieser Axialdrücke den erwähnten axialen Flüssigkeitshochdruck möglichst auszugleichen hat, muss bei der dargestellten Verbindung der Laufräder 5 mit den Wellenteilen 1 und 23 durch die üblichen Längskeile 25, 26 eine Druck- übertragung von Stufe zu Stufe erfolgen. Diese Druckübertragung erfolgt ausser durch die bekannten Ringe 30 noch durch die Kupplungsmuffe 24 und die Lagermuffe 24'bis schliesslich auf das Ende des Wellenteiles 23 mittels einer auf dieses aufgeschraubten Mutter 32, die keinen Druck auf die Muffe 24' ausübt, sondern ihr nur als Anschlag dient.
Da die Kupplungsmuffe 24 und oft auch die Lagermuffe 24'an beiden Enden den verschieden hohen Drücken zweier aufeinanderfolgender Stufen ausgesetzt ist, so wird dieser Druckunterschied zweckmässig zur stetigen Durchleitung von frischem Wasser in kleinen Mengen zur Schmierung der Gleitflächen zwischen den Muffen 24 bzw. 24'und ihren Lagern 27 benutzt.
Da die Längskeile 25, 26 den Wellenteil 23 und gegebenenfalls weiter anschliessende Wellenteile an einer Längsverschiebung nicht hindern, so ist es zweckmässig, alle Wellenteile axial zu verbinden.
Wird keine Rücksicht auf eine etwaige Verkrümmung der Wellenteile genommen, dann kann diese Verbindung eine beliebige sein. Wird aber hierauf Rücksicht genommen, dann wird diese axiale Verbindung mit einem axialen und radialen Spiel der Wellenteile hergestellt. Beide Spiele ermöglicht das in den Fig. 1 und 2 dargestellte Beispiel einer Verbindungsart mittels eines Gewindebolzens 31, der in ein axiales Muttergewinde beider Wellenstücke 1, 23 derart lose eingeschraubt ist, dass sich beide genannten Spiele ergeben. Diese Spiele ermöglichen eine unmittelbare Berührung der Stirnflächen beider Wellenteile für den Fall, als sich ein nach links gerichteter Schub ergibt, und verhindern ferner eine Verklemmung der Teile 1, 23, 24, 31 bei eintretender geringer Krümmung der Wellenteile.
Bei allfälligem Auftreten eines nach rechts gerichteten Schubes wird das Wellenstück 23 durch den Bolzen 31 an einer grösseren Längsverschiebung gehindert.
Der gleiche Zweck kann auch durch andere Verbindungsarten erreicht werden, z. B. durch Ineinanderhängen der hakenartig ausgebildeten Enden der Wellenteile 1, 23 oder durch Einlegen eines doppel-T-förmigen Stückes in an ihrem inneren Ende erweiterte Schlitze der Wellenenden.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Mehr'stufige Hochdruck-Schleuderpumpe nach Patent Nr. 109006, dadurch gekennzeichnet, dass die im äusseren Gehäuse nur saugseitig gelagerte Pumpenwelle unterteilt ist und das oder die vom Wellenhauptteil (1) getrennten Wellenstücke (23) an beiden Enden gelagert und mit dem Wellenhauptteil bzw. miteinander auf Drehung gekuppelt sind.