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Einrichtung zur Achsenentlastung für Kreiselmaschinen.
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Achsenentlastung für Kreiselverdichter, - pumpen und Turbinen durch ein auf der Welle angeordnetes Laufrad einer eine besondere Hilfsflüssigkeit fördelllden Kreiselpumpe, wobei das als Entlastungsscheibe ausgebildete Laufrad der Hilfskreiselpumpe mit dem Pumpengehäuse einen Druckraum einschliesst, der von einem bei axialer Verschiebung der Welle gleichbleibenden und einem bei solcher Verschiebung veränderlichen Spalt begrenzt ist.
Es ist bereits eine Entlastungsvorrichtung bekannt, deren Hauptmerkmal darin besteht, dass auf der Welle eines Kreiselverdichters das Laufrad einer mit dem Verdichten verbundenen Hilfspumpe angtordnet ist, das eine HiLfsflüssigkeit fördert und hiebei einen Schuh erzeugt, der dem in der Kreiselmaschine sich bildenden Achsenschuh entgegenwirkt. Um die Wirkung der Hilfspumpe regeln und dadurch ihren Achsenschub dem des Gebläses anpassen zu können, ist in die Druckleitung der Kreiselpumpe ein federlastetes Drosselventil eingebaut. Dieses Ventil ist während des Betriebes nicht zugänglich.
Es muss daher vor der Inbetriebsetzung auf einen bestimmten Überdruck eingestellt und dieses Einstellen muss durch mehrmaliges Inbetriebsetzen und Abstellen der Maschine so oft wiederholt werden, bis der gesuchte Druckausgleich dem Gefühle nach hinreichend angenähert erreicht wird. Eine Sicherheit, ob dies der Fall ist, ob der Achsenschub des Geblässes über-oder unterschritten ist und um wieviel, bietet diese Vorrichtung nicht. Die Regelung ist zudem vom Zustande des Öles, von dessen Temperatur und damit von dessen Flüssigkeitsgrad abhängig.
Im Gegensatz zu der bekannten Vorrichtung wirkt eine nach der Erfindung ausgebildete Vorrichtung mit grösster Sicherheit völlig selbsttätig. Besondere Ventile sind gänzlich vermieden. Die Kreiselpumpe beansprucht nicht wesentlich mehr Platz als bei der bekannten Einrichtung und bildet eine in sich abgeschlossene Entlastungsvorrichtung.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel für einen zweistufigen Kreiselverdichter für Luft. Die Luft tritt durch den Stutzen 1 in den Verdichter und verlässt diesen durch den Stutzen 2. Die beiden Laufräder 3 und 4 erfahren durch die geförderte Luft einen von rechts nach links gerichteten Achsenschub. Um diesen aufzuheben, ist auf der Hochdruckseite eine Hilfskreiselpumpe angeordnet, die Öl fördert, das vor allem zur Entlastung der Welle dient, überdies aber auch für die Schmierung der Lager und für die Betätigung von Regelungen verwendet werden kann. Das Öl wird der Hauptsache nach im Kreislauf geführt, und zwar können zwei solcher Kreisläufe unterschieden werden.
Davon verläuft der eine, der innere, in der als Entlastungsvorrichtung ausgebildeten Pumpe selbst, der andere, der äussere Kreislauf, nimmt seinen Weg aus dem Pumpengehäuse heraus nach anderen Verbrauchsstellen, z. B. den Lagern, und von diestn zur Pumpe zurück. Auf der Maschinenwelle 5, die in den Lagern 6 und 7 uht, ist das Laufrad 8 der Hilfspumpe befestigt, das Schaufeln 9 besitzt. Diesen L'ìufschaufeln wird Öl durch den Ring 10 zugeführt. Nach dem Austritt aus den Laufschaufeln 9 verteilt sich das vom Laufrad unter Druck gebrachte Öl auf
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Ringraum 12. Dieser ist derjenige Druckraum, der nach innen von dem bei axialer Verschiebung gleichbleibenden Spalt 11 und nach aussen von dem bei axialer Verschiebung der
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Welle veränderlichen Spalt 13 begrenzt wird.
Rechts vom Laufrad 8. d. i. im Raume 14, herrscht augenähert der gleiche Druck wie im Saugraum 10. Das aus dem Druckraum 12 du ch den veränderlichen Spalt z in den weiten Raum 14 gelangende Öl strömt durch den Kanal l. Ja nach dem Saugraum 10 zurück und beginnt seinen inneren Kleislauf von neuem. Von dem aus den Laufschaufeln 9 austretenden Öl strömt der zweite Teil durch den Verteiler 15 in den Druckraum 16 und von da durch den Stutzen 17 und eine an diesen angeschlossene Rohrleitung 18 nach einer ausserhalb der Pumpe gelegenen Verbrauchsstelle, z. B. nach Lagern 6 und 7. Von diesen wird es durch das Rohr 19 und den Stutzen 20 zum Saugraum 10 der Pumpe zurückgeführt. Damit wird der äussere Ölkreislauf geschlossen.
Das Laufrad 8 der Hilfspumpe erfährt einen Achsenschub, der von links nach rechts gerichtet ist, und zwar wegen der Ölüberdrücke, die in den beiden seitlichen Räumen 21 und 12 herrschen. Der im Raum 27 herrschende Überdruck ändert sich während des Betriebes nur wenig. Der im Druckraum 12 herrschende Überd uck dagegen ist stark ver- änderlich, weil der Austrittsquerschnitt 13 bei axialer Verschiebung der Welle stark ver- änderlich ist. Im Beharrungszustand stellt sich die Welle 5 selbsttätig in eine solche Lage ein, dass der in den Ringräumen 21 und 12 sich bildende Überdruck dem Laufrad 8 einen von links nach rechts gerichteten Achsenschub erteilt. der dem auf die Laufräder 3 und 4 wirkenden Achsenschub das Gleichgewicht hält.
Wie die Zeichnung zeigt, kann die ganze Entlastungsvorrichtung sehr einfach und betriebssicher durchgebildet werden. Es ist nämlich zu berücksichtigen, dass die Hilfspumpe lediglich des besseren Verständnisses wegen im Verhältnis zum Gebläse gross gezeichnet worden ist. In Wirklichkeit würde sie nur einen ganz geringen Raum einnehmen.
Wohl sind auch schon Entlastungsscheiben bekannt, die mit einem bei axialer Verschiebung gleichbleibenden und einem veränderlichen Spalt arbeiten, dort wird aber zur erforde : lichen Unterdrucksetzung des Öles eine ausserhalb der Maschine angeordnete Pumpe verwendet Der Vorteil des Erfindungsgegenstandes liegt in dem kompakten Zusammenhau von Hilfspumpe und Entlastungsseheibe, wodurch Platz und Herstellungskosten gespart und die Übersichtlichkeit und Betriebssicherheit bedeutend erhöht werden.
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Device for axis relief for centrifugal machines.
The invention relates to a device for axial relief for centrifugal compressors, pumps and turbines by an impeller arranged on the shaft of a centrifugal pump that delivers a special auxiliary liquid, the impeller of the auxiliary centrifugal pump, which is designed as a relief disk, encloses a pressure chamber with the pump housing, which is of a pressure chamber when the Wave constant and a variable gap with such a shift is limited.
A relief device is already known, the main feature of which is that the impeller of an auxiliary pump connected to the compression is arranged on the shaft of a centrifugal compressor, which pumps an auxiliary fluid and thereby creates a shoe that counteracts the axle shoe that forms in the centrifugal machine. A spring-loaded throttle valve is built into the pressure line of the centrifugal pump in order to regulate the effect of the auxiliary pump and thereby adapt its axial thrust to that of the blower. This valve is not accessible during operation.
It must therefore be set to a certain overpressure before being put into operation, and this setting must be repeated by repeatedly starting and stopping the machine until the pressure equalization sought is reached, according to the feeling. This device does not offer any certainty as to whether this is the case, whether the axial thrust of the fan has exceeded or fallen below and by how much. The regulation is also dependent on the condition of the oil, on its temperature and thus on its degree of fluidity.
In contrast to the known device, a device designed according to the invention acts completely automatically with the greatest possible reliability. Special valves are completely avoided. The centrifugal pump does not take up much more space than in the known device and forms a self-contained relief device.
The drawing shows an embodiment for a two-stage centrifugal compressor for air. The air enters the compressor through the nozzle 1 and leaves it through the nozzle 2. The two impellers 3 and 4 experience an axial thrust directed from right to left due to the conveyed air. In order to eliminate this, an auxiliary centrifugal pump is arranged on the high pressure side, which conveys oil, which primarily serves to relieve the shaft, but can also be used to lubricate the bearings and to operate controls. The main thing is that the oil is circulated, and we can distinguish between two such cycles.
One of these runs, the inner one, designed as a relief device in the pump itself, the other, the outer circuit, takes its way out of the pump housing to other consumption points, e.g. B. the bearings, and from there back to the pump. The impeller 8 of the auxiliary pump, which has blades 9, is attached to the machine shaft 5, which is located in the bearings 6 and 7. Oil is supplied to these blades through the ring 10. After exiting the rotor blades 9, the oil brought under pressure by the impeller is distributed
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Annular space 12. This is the pressure space which is inwardly from the gap 11, which remains constant with axial displacement, and outwardly from that in the case of axial displacement
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Wave variable gap 13 is limited.
Right of impeller 8. d. i. in space 14, there is approximately the same pressure as in suction space 10. The oil flowing from pressure space 12 through the variable gap z into wide space 14 flows through channel l. Yes, back to the suction chamber 10 and begins its inner course again. Of the oil emerging from the blades 9, the second part flows through the distributor 15 into the pressure chamber 16 and from there through the nozzle 17 and a pipe 18 connected to it to a point of consumption located outside the pump, e.g. B. after storage 6 and 7. From these it is returned through the pipe 19 and the nozzle 20 to the suction chamber 10 of the pump. This closes the external oil circuit.
The impeller 8 of the auxiliary pump experiences an axial thrust which is directed from left to right because of the excess oil pressures that prevail in the two lateral spaces 21 and 12. The overpressure prevailing in space 27 changes only slightly during operation. The overpressure prevailing in the pressure chamber 12, on the other hand, is highly variable, because the outlet cross-section 13 is highly variable when the shaft is axially displaced. In the steady state, the shaft 5 automatically adjusts itself to such a position that the overpressure that forms in the annular spaces 21 and 12 gives the impeller 8 an axial thrust directed from left to right. which keeps the axial thrust acting on the wheels 3 and 4 in balance.
As the drawing shows, the entire relief device can be designed very simply and reliably. It has to be taken into account that the auxiliary pump has been drawn large in relation to the blower for the sake of better understanding. In reality it would take up very little space.
Relief disks are already known which work with a gap that remains constant with axial displacement and a variable gap, but there a pump arranged outside the machine is used for the necessary pressurization of the oil.The advantage of the subject of the invention lies in the compact combination of auxiliary pump and relief disk , whereby space and manufacturing costs are saved and the clarity and operational reliability are significantly increased.