CH660063A5 - Vertikal angeordnetes spurlageraggregat sowie stehende pumpe mit demselben. - Google Patents

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CH660063A5
CH660063A5 CH2293/82A CH229382A CH660063A5 CH 660063 A5 CH660063 A5 CH 660063A5 CH 2293/82 A CH2293/82 A CH 2293/82A CH 229382 A CH229382 A CH 229382A CH 660063 A5 CH660063 A5 CH 660063A5
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Spurlageraggregat gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1. Ferner betrifft die Erfindung eine stehende Pumpe gemäss Oberbegriff des Patentanspruches 4.
Aus mehreren Lagern aufgebaute Spurlager, die einen hohen, auf eine vertikale Welle wirkenden Axialdruck aufnehmen können, sind bekannt. Werden die auf einer Welle einwirkenden Axialkräfte grösser, so wird es notwendig, relativ grosse Spurlager anzuwenden, die dann einen beträchtlichen Raum beanspruchen. Es wurde vorgeschlagen, Tandem-Spurlager anzuwenden, um den Druck zwischen den Lagern aufzuteilen, wie das in der US-Patent-schrift Nr. 4.033.647 beschrieben ist. Während zwar diese Anordnung für die gezeigte Tauchpumpe geeignet ist, kann sie den durch grosse Zentrifugalpumpen aufgebrachten Axialdruck nicht aufnehmen, enn im Spurlager Rollenlager verwendet werden sollen.
Ziel der Erfindung ist es, ein Spurlageraggregat zu schaffen, das bei vertikalen Wellen anwendbar ist, und insbesondere bei Zentrifugalpumpen verwendbar ist, bei deren Betrieb ein hoher, nach oben gerichteter Axialdruck auf die Welle aufgebracht wird.
Dieses Ziel wird erfindungsgemäss mit den kennzeichnenden Merkmalen des Anspruches 1 erreicht.
Ferner soll eine stehende Pumpe mit einem Spurlageraggregat nach Patentanspruch 1 gezeigt werden. Dies erfolgt durch eine stehende Pumpe gemäss dem kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 4.
Das erfindungsgemässe Spurlageraggregat besitzt ein oberes, ein mittleres und ein unteres Lager; die Lager sind s voneinander beabstandet und sitzen mit jeweils einem Lagerring auf der von der Betriebslast beanspruchten Welle.
Das obere und das mittlere Lager sind derart angeordnet, dass sie nach oben gerichtete Kräfte von der Welle auf das Gehäuse übertragen, während das untere Lager nach unten io gerichtete Kräfte aufnehmen kann.
Dabei sind dem mittleren und dem unteren Lager mehrere Schraubenfedern und dem oberen Lager eine Tellerfeder zugeordnet, um j eweils auf jedes Lager eine Vorspannlast aufzubringen. Die Vorspannlast, bewirkt durch die Teller-is feder, übersteigt die von den Schraubenfedern aufgebrachten Vorspannlasten beträchtlich. Die auf das mittlere und auf das untere Lager durch die Schraubenfedern aufgebrachten Vorspannlasten dienen dazu, den Kontakt der Lagerringe mit den Wälzkörpern stets aufrechtzuerhalten.
20 Weiter ist die Welle mitsamt der auf ihr positionierten Lagern um einen gewissen Betrag verschiebbar im Gehäuse gelagert; d.h. sie kann zwischen einer oberen und einer unteren Endstellung hin- und her verschoben werden. Wirkt keine oder nur eine geringe in der Welle axial nach oben 25 gerichtete Betriebslastkomponente, bewirkt die durch die Tellerfeder auf das obere Lager aufgebrachte Vorspannlast, dass die Welle in ihrer unteren Endstellung verharrt. Dabei wird die Vorspannlast der Tellerfeder durch das obere Lager hindurch auf das untere Lager übertragen, welches auf ent-30 sprechenden Gehäuseteilen aufsitzt und die ihm übertragene Last aufnimmt. Das mittlere Lager steht nur unter seiner von den ihm zugeordneten Schraubenfedern bewirkten Vorspannlast.
Durch das Ansteigen der axial nach oben wirkenden 35 Betriebslastkomponente wird das untere Lager entlastet, da die Betriebslastkomponenten gegen die von der Tellerfeder aufgebrachte Vorspannlast wirkt.
Sobald die nach oben gerichtete Betriebslastkomponente grösser wird als die Vorspannlast der Tellerfeder, beginnt 40 sich die Welle aus ihrer untern gegen die obere Endstellung zu verschieben.
Das untere Lager ist dann von der durch die Tellerfeder aufgebrachten Vorspannlast vollständig entlastet; die ihm zugeordneten Schraubenfedern bewirken, dass der während 45 der Verschiebung der Welle vom Gehäusesitz abhebende Lagerring stets zuverlässig an den Käfig angepresst wird. Das mittlere Lager steht nach wie vor nur unter seiner Vorspannlast, welche, da es sonst keiner Last ausgesetzt ist, ebenfalls dazu dient, das Lager zusammenzuhalten.
so Mit der Verschiebung der Welle gegen oben flacht sich die Tellerfeder ab, so dass für weitere Verschiebung der Welle eine entsprechend anwachsende axiale Betriebslastkomponente notwendig wird.
Bevor nun die Verschiebung soweit erfolgt bzw. die 55 Betriebslastkomponente so gross wird, dass das obere Lager durch zu grosse Last zerstört werden könnte, wird die obere Endstellung der Welle dadurch erreicht, dass das bisher nur unter seiner Vorspannlast stehende mittlere Lager an einem Gehäuseteil anstösst und aufsitzt. Damit wird es unter Last 60 gesetzt, so dass es mit dem oberen Lager die Betriebslast gemeinsam aufnimmt. Es kann also insgesamt eine nach oben wirkende Betriebslast aufgenommen werden, welche der Summe der Tragfähigkeiten des oberen und des mittleren Lagers entspricht.
65 Das erfindungsgemässe Spurlageraggregat hat den Vorteil, dass es Axiallasten in beiden Richtungen aufnehmen kann und nach unten vorgespannt ist, um während des Überganges zufriedenstellend zu arbeiten. Die Anordnung stellt die
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Lastaufteilung zwischen dem oberen und mittleren Lager sicher, ohne das ein genauer Ausgleich durch Unterlegen eines Lagers vorgenommen werden muss, wie das im allgemeinen bei Tandemspurlagern oder Mehrfachspurlagern erforderlich ist.
Im folgenden ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1, einen Schnitt durch eine Pumpenausführung mit einem Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemässen Spurlageraggregats,
Fig. 2, ein im vergrösserten Massstab dargestellter Schnitt durch das Spurlageraggregat beim Betrieb der Pumpe, und
Fig. 3, ein im vergrösserten Massstab dargestellter Schnitt durch das Spurlageraggregat bei Stillstand der Pumpe.
Fig. 1 zeigt eine Pumpe, die von oben nach unten betrachtet, eine (nicht dargestellte) Antriebsmaschine, das erfindungsgemäss ausgebildete Spurlageraggregat 12, eine Dichtungsanordnung 14 und ein Pumpenrad 16 aufweist. Die Pumpe hat ein mehrteiliges Gehäuse 18 mit einem Einlass 20 und einem Auslass 22. Die Teile 12,14 und 16 sind durch Wellen 24,26 und 28 miteinander verbunden. Die Wellen 24 und 26 sind durch eine Flanschkupplungs 30 und die Wellen 26 und 28 sind durch eine Flanschkupplung 32 verbunden. Diese Anordnung bildet eine Kraftübertragung zwischen der Antriebsmaschine und dem Flügelrad 16. Dadurch dass die Erfindung das Spurlageraggregat 12, das im vergrösserten Massstab in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist, zum Gegenstand hat, beschränkt sich die nachfolgende Beschreibung auf diesen Gegenstand.
Das Spurlageraggregat 12 enthält ein oberes, mittleres und unteres Lager 34,36 und 38. Das obere Lager 34 enthält eine Lagerschale 40, die die Welle 26 umschliesst und in einem Innengehäuse 42 angeordnet ist. In der Lagerschale ist ein oberer Laufring 44 aufgenommen. Ein unterer Laufring 46 sitzt an einem Bund der Welle 26. Die Oberseite des Innengehäuses 42 ist durch einen Abschlussteil 48 verschlossen, der am Innengehäuse festgeschraubt ist. Die Welle 26 ist durch eine Dichtung 50, die im Abschlussteil 48 angeordnet ist, abgedichtet. Zwischen den Laufringen 44 und 46 sind eine Mehrzahl von tonnenförmigen Wälzkörpern 52 angeordnet. Zwischen dem Abschlussteil 48 und der Lagerschale ist eine Tellerfeder 54 eingelegt, um eine Vorspannlast auf das Lager 34 aufzubringen.
Der untere Laufring 46 des oberen Lagers 34 ist mit Hilfe eines Distanzstückes 58 vom unteren Laufring 62 des mittleren Lagers 36 im Abstand gehalten.
Weiter ist ein an der Schulter 100 des Innegehäuses 42 abgestützter Stützring 56 vorgesehen, auf welchem, sobald die Welle ihre obere Endstellung einnimmt, der obere Laufring 60 des mittleren Lagers 36 zur Lastübertragung aufsitzt. Der untere Laufring des mittleren Lagers 36 ist auf dem Wellenabschnitt 64 abgestützt.
Das Lager 36 wird durch eine Mehrzahl von Druckfedern 68 vorgespannt, die in Sacklöchern 70 im Stützring 56 angeordnet sind und auf den oberen Laufring 60 einwirken.
Das untere Lager 38 enthält einen Innenlaufring 72, der auf der Welle 26 sitzt und mit der Oberseite an den Wellenabschnitt 64 anliegt, und einen Aussenlaufring 74, der in einer am Innengehäuse 42 befestigten Lagerschale 76 gehalten ist. Eine Mehrzahl von kegelförmigen Wälzkörper 78, die in einem Käfig 80 gehalten sind, sind zwischen den Laufringen 72 und 74 angeordnet. Das Lager 38 wird durch eine Mehrzahl von Druckfedern 82 vorgespannt, die in Sacklöchern 84 in der Lagerschale 76 angeordnet sind.
Es wird darauf hingewiesen, dass anstelle der vorstehend beschriebenen Pendelrollenlager auch Kegelrollenlager als oberes und mittleres Lager verwendet werden können. Das untere Lager kann auch ein Pendelrollenlager sein. Obwohl nicht erwähnt, können das obere und mittlere Lager auch mit Käfigen versehen sein.
Für das Spurlageraggregat ist ein Schmiersystem 86 vorgesehen. Dieses System enthält einen Schmiermittelbehälter 88, einen Schmiermittelverteiler 90, der auf der Welle 26 drehbar angeordnet ist und eine Hülse 92 aufweist. Die Hülse 92 liegt am Laufring 72 des Lagers 38 an und trägt das Schmiermittel in die angrenzenden Durchlässe 94, 96 und 98 aus, die im Innengehäuse 42 ausgebildet sind.
Durch die Tellerfeder 54 wird das obere Lager 34 mit einer bestimmten Vorspannlast, z.B. 5896 kg (13 000 pounds) und das mittlere und untere Lager 36 bzw. 38 durch die Federn 68 und 82 mit 136 kg (300 pounds) belastet. Die Last auf dem mittleren und unteren Lager 36 bzw. 38 hält im wesentlichen den Kontakt zwischen Laufring und Wälzkörper aufrecht. Bei fehlendem Axialdruck, d.h. bei fehlender axialer Betriebslast, wird die von der Tellerfeder aufgebrachte Kraft nicht nur auf das obere Lager sondern auch auf das untere Lager so einwirken, dass das obere und untere Lager unter dieser von der Kraft der Tellerfeder herrührenden Last stehen. Somit läuft das mittlere Lager nur mit der durch die Druckfedern 68 aufgebrachten Last. Sollte auf die Welle eine nach unten gerichtete Betriebslastkomponente einwirken, würde diese via Wellenabschnitt 64 nur durch das untere Lager 38 in das Innengehäuse 42 eingeleitet, während das obere Lager 34 nach wie vor nur unter der von der Kraft der Tellerfeder herrührenden Last stünde.
Im Betrieb wird die auf das untere Lager einwirkende Last um den Wert der äusseren axialen Betriebslast verringert, wobei das obere Lager diese Betriebslast aufnimmt. Das mittlere Lager ist so lange unbelastet, bis die Betriebslast die Spannkraft der deformierten Tellerfeder übersteigt.
Zu diesem Zeitpunkt wird das mittlere Lager mit demjenigen Kraftanteil beaufschlagt, welcher die Federkraft der Tellerfeder übersteigt. Ist die Federkraft der Tellerfeder gleich der Belastungszahl des oberen Lagers, stellt das Spurlageraggregat sicher, dass das obere Lager nie überlastet wird, indem das mittlere Lager den die Federkraft übersteigenden Betriebslastanteil aufnimmt. Das Spurlageraggregat ist somit in der Lage, axiale Betriebslasten in der Grössenordnung des Zweifachen der Belastungszahl der einzelnen Lager aufzunehmen.
Unter normalen Bedingungen nimmt z.B. die Betriebslast einen Wert von 11 794 kg an, während die Tellerfeder 5897 kg auffängt, so dass eine maximale Last von 5897 kg im oberen Lager auftritt, wobei das untere Lager lediglich mit 136 kg vorgespannt ist und das mittlere Lager mit den verbleibenden 5897 kg belastet ist.
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3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

  1. 660063
    PATENTANSPRÜCHE
    1. Vertikal angeordnetes Spurlageraggregat mit einer darin gelagerten Welle, welche im Betrieb einer axial nach oben wirkenden, veränderlichen Betriebslastkomponente ausgesetzt ist, gekennzeichnet durch ein oberes, mittleres und unteres Lager (34,36,38), welche Lager voneinander beabstandet sind, durch Mittel (68,82) zum Vorspannen des mittleren und des unteren Lagers unter einer ersten Vorspannlast, durch Mittel (54) zum Vorspannen des oberen Lagers unter einer zweiten, die erste übersteigenden Vorspannlast, wobei die Lageranordnung derart ausgebildet und angeordnet ist, dass bei einer unterhalb eines bestimmten Betrages liegenden Betriebslastkomponente das mittlere Lager (36) nur unter seiner ersten Vorspannlast steht, während die auf das obere Lager (36) wirkende zweite Vorspannlast via oberes Lager (34) auf das untere Lager (38) übertragen und von diesem aufgenommen ist, und dass bei einer oberhalb des bestimmten Betrages liegenden Betriebslast das untere Lager (38) nur unter der ersten Vorspannlast steht, während die auf das mittlere und obere Lager (36,34) aufgeteilte Betriebslast von beiden Lagern gemeinsam aufgenommen ist.
  2. 2. Spurlageraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die beabstandeten Lager Rollenlager (62,66, 78) sind.
  3. 3. Spurlageraggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erstgenannten Mittel Druckfedern (68,82) sind und dazu bestimmt sind, die Vorspannung auf das mittlere und das untere Lager aufzubringen und das zweitgenannte Mittel eine Tellerfeder (54) ist und dazu bestimmt ist, die Vorspannung auf das obere Lager aufzubringen.
  4. 4. Stehende Pumpe mit einem Pumpenrad (16) zum Pumpen eines Fluides von einem Pumpeneinlass (20) zum Pumpenauslass (22) und einem Motor zum Antreiben des Pumpenrads, gekennzeichnet durch ein zwischen dem Pumpenrad und dem Motor angeordnetes Spurlageraggregat nach Anspruch 1.
CH2293/82A 1981-04-20 1982-04-15 Vertikal angeordnetes spurlageraggregat sowie stehende pumpe mit demselben. CH660063A5 (de)

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