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Vorrichtung zur Entlastung von Kreiselpumpen, Turbinen und Ventilatoren.
Den bei Hochdruckkreiselpumpen, Dampfturbinen u. dgl. auftretenden achsialen Wellenschub pflegt man durch Entlastungskolben aufzuheben, die mit geringem Spiel in einem entsprechend ausgebildeten Teil des Maschinengohäuses laufen. Ein derartiger Kolben a, wie ihn
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rechnerisch nur mit begrenzter Genauigkeit vorausbestimmen lässt, und da sich ferner der achsiale Schub infolge der Abnutzungen im Maschineninnern während des Betriebes ändert, so ist es wünschenswert, jenen Schub in einer Weise aufzuheben, die den innerhalb bestimmter Grenzen wechselnden Kräften das Gleichgewicht zu halten gestattet. Der Widerstand soll also grösser oder kleiner sein, je nachdem der Achsialschub der Maschine grösser oder kleiner wird.
Die Lösung dieser Aufgabe bildet den Gegenstand der Erfindung, deren Wesen darin besteht, dass ein auf der zu entlastenden Welle sitzender, innerhalb eines durch Spaltdichtung abgeschlossenen Raumes laufender Körper bei der durch den wechselnden Achsialschub bewirkten Verschiebung der Welle eine Erhöhung des Strömungswiderstandes für das Druckmittel und damit einen der Verschiebung entgegengerichteten Druck entsprechend der Verschiebung erzeugt.
Auf der Zeichnung stellen die Fig. 2 bis 5 mehrere Einrichtungen zur Verwirklichung der Erfindung schematisch dar.
Ein Kolben a läuft mit dem üblichen geringen radialen Spiel von 0,1 bis 0,2 Mt ? M in einem entsprechend ausgebildeten Teil des festen Gehäuses. An seinen Stirnwänden ist der Kolben von zwei feststehenden Begrenzungswänden umschlossen, zwischen denen er so viel achsiales Spiel besitzt, wie die im Maschineninnern befindlichen Elemente, z. B. die Räder einer Kreiselpumpe, bedingen, wenn ein Schleifen dieser Elemente aufeinander vermieden werden soll.
Bei einer Kreiselpumpe, würde dieses Spiel erfahrungsgemäss etwa 4 bis 6 M ! m zu betragen haben, so dass also der Kolben in seiner Mittelstellung gegen die feststehenden Wände einen achsialen Abstand von 2 bis 3 Ht ? M besässe. In den Fig. 2 und 3 ist diese Begrenzung der möglichen achsialen Verschiebung durch auf der Druckseite aussen, auf der freien Seite innen liegende besondere Di 'htungsleisten erreicht, während die Ausführungen der Fig. 4 und 5 bei Verschiebungen nach rechts oder links die vollen Stirnflächen des Kolbens zur Anlage kommen lassen.
Vor oder hinter dem Entlastungskolben a (Fig. 2 bis 5) sind Spaltdichtungen b angeordnet, die dadurch gebildet worden, dass die Welle oder eine aufgesetzte Büchse mit geringem Spiel (0,1 bis 0, 2 ww) in fest- stehenden Hülsen läuft.
Die Arbeitsweise der Entlastung sei zunächst an Hand der Fig. 2 erläutert :
In der Mittelstellung des Kolbens a herrsche im Raume A ein Druck p"im Raume B vor
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normale, durch die Pumpe erzeugte Achsialdruck bei Mittelstellung des Kolbens ausgeglichen werden kann.
Vergrössert sich jetzt aus einem der erwähnten Gründe der in der Pfeilrichtung wirkende Achsialschub der Maschine, so erfolgt eine Bewegung der Welle und damit des Kolbens a nach links ; die Dichtungsleisten c nähern einander und bewirken, da sie dem durchfliessenden Arbeitmittel einen erhöhten Strömungswiderstand bieten, eine Druckstauung in B. Da also P2 wächst, wird der auf den Kolben a, ausgeübte Gesamtdruck vergrössert und hält nunmehr dem Achsialdruck der Maschine wieder das Gleichgewicht.
Verkleinert, sich der in der Pfeilrichtung wirkende Achsialschub der Maschine, so wird durch den Entlastungskolben die Welle nach rechts verschoben, und es bildet sich bei d ein StrömungHwiderstand wie vorher bei c. Dadurch wird nunmehr eine Drucksteigerung im Raume C
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erzeugt, sp dass der Kolben a infolge des auf seiner rechten Stirnseite lastenden Gegendruckes jetzt nur noch einen geringeren Gesamtdruck auszugleichen vermag als in seiner Mittellage.
Die vom Kolben und der Maschine erzeugten Achsialdrücke sind also auch jetzt wieder einander gleich.
Die Arbeitsweise eines selbsttätigen Entlastungskolbens nach Fig. 4 ohne Dichtungsleisten unterscheidet sich von dem vorbeschriebenen Fall nur dadurch, dass die sich in den Räumen B und 0 nach Bewegung des Kolbens a einstellenden Drücke nicht über die ganze Kolbenfläche konstant sind, sondern sich nach irgendeinem Gesetz ändern, nämlich von innen nach aussen bezw. umgekehrt abnehmen.
Die Arbeitsweise der Anordnung Fig. 3 mit hinter dem Kolben liegender Spaltdichtung ist folgende :
Bei normalem Achsialschub der Maschine, also Mittelstellung des Entlastungskolbens, herrscht auf der dem Druckraume A zugekehrten Stirnseite des Kolbens a ein Druck pl, der infolge des geringen Spieles bei e im Raume C auf P2 < PI sinkt, um durch die Spaltdichtung b schliesslich auf den Aussendruck Po herabgezogen zu werden.
Wächst der in der Pfeilrichtung wirkende Druck der Maschine. so findet eine Wellenbewegung nach links statt, und der sich verringernde Zwischenraum bei c erzeugt einen Strömungswiderstand für das durchfliessende Mittel, so dass der Gegendruck auf den Kolben a, der durch die Spannung im Raume C bedingt ist, geringer wird. Die Abnahme des Druckes auf die rechte Stirnseite des Kolbens muss sich so gestalten, dass der Kolben dem vermehrten Achsialdruck der Maschine wieder das Gleichgewicht hält.
Findet eine Abnahme des achsialen Druckes statt, so tritt eine Wellenbewegung nach rechts ein. Dadurch wird bei d durch Näherung der Dichtungsleisten ein Strömungswiderstand gebildet, so dass jetzt der Druck P2 im Raume C und damit der gesamte auf den Kolben a nach links aus- geübte Druck um den Betrag wächst, um den die achsiale Schubkraft der Maschine geringer geworden ist.
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Fig. 3, nur wieder mit dem Unterschied, dass bei einer Bewegung des Kolbens nach rechts oder links die spezifischen Drücke auf die Stirnflächen des Kolbens nicht konstant sind, sondern nach einem bestimmten Gesetz abnehmen.
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Vorrichtung zur Entlastung von Kreiselpumpen, Turbinen und Ventilatoren mit einem auf der zu entlastenden Welle sitzenden Kolben, der von senkrecht und parallel zur Pumpenwelle gerichteten Drossetatrecken beeinflusst wird. dadurch gekennzeichnet, dass mit der oder den senkrecht zur Richtung des Achsialschubs liegenden Drossetstrecken eine oder mehrere zylindrische
Spaltdichtungen so vereinigt sind, dass die Spaltdichtungen und die Drosselstrecken hinter- einander von der zur Entlastung benutzten Pressflüssigkeit durchflossen werden.