DE1815088A1

DE1815088A1 - Axialschubausgleich bei Spaltrohrmotorpumpen

Info

Publication number: DE1815088A1
Application number: DE19681815088
Authority: DE
Inventors: Kratzer Dipl-Ing Adolf; Zilling Dipl-Ing Helmut; Schiele Dr-Ing Otto
Original assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Current assignee: Klein Schanzlin and Becker AG
Priority date: 1968-12-17
Filing date: 1968-12-17
Publication date: 1970-06-18
Also published as: DE1815088C3; CH496175A; DE1815088B2; US3617156A; GB1254237A; FR2026331A1

Description

A ρ Λ r rj η q

Klein, Schanzlin & Becker^IOIOUO° Aktiengesellschaft .

Axialschubausgleich bei Spaltrohrmotorpumpen

Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe, die von einem auf derselben Welle angeordneten Spaltrohrmotor angetrieben wird, wobei für den Ausgleich des Axialschubes der Druckunter schied auf beiden Seiten des Rotors des Spaltrohrmotors und der Druck auf die Flächen der Längslager ausgenutzt wird und die entstehende Axialverschiebung durch die Längslager begrenzt wird.

Es ist bereits ein Spaltrohrmotorkreiselpumpenaggregat (DBP 1 257 58l) bekannt, bei dem der Rotor, der zwischen Längslagern axiales Spiel hat, als Axialschub-Ausgleichsorgan dient. Die Steuerung des zur Schmierung und Kühjung des Motors und der Lager erforderlichen Teilstromes, durch den auch die Axialschubentlastung zustandekommt, wird durch .die Längslager bewirkt. Die Längslager sind zwischen dem jeweiligen Querlager und dem Rotor angeordnet. Sie sind mit dem Querlager so kombiniert, dass das Querlagergehäuse zugleich auch den Längslagerflansch bildet. Die Lauffläche der Lager liegt also innerhalb des Rotorraumes auf der dein Rotor abgewandten Seite. Bei dieser Konstruktion ist nachteilig, dass die Lageranordnung ein instabiles Kraft-Weg-Verhalten bedingt. Der Rotor kommt nämlich bereits bei geringsten Axialkraftschwankungen oder auch bei Einschalten

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der Pumpe zwangläufig an einem der Längs'lager zur Anlage. Dieses Lager wird dann häufig mit erheblichen Restkräften belastet. Ein Einpendeln in eine stabile Gleichgewichtslage, bei der die Längslager nicht belastet werden, ist bei dieser Anordnung nicht möglich.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Spaltrohrmotor-Kreiselpumpen-Aggregat zu entwickeln, bei dem ein stabiler fe Ausgleich des Pumpenaxialschubs erreicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Längslager von beiderseits des Rotors angeordneten feststehenden Wänden sowie von ausserhalb des Rotorraumes angeordneten, den Wänden zugekehrten rotierenden Lagerteilen gebildet werden. Eine besonders vorteilhafte Lösung ergibt sich, wenn die Wände bis nahe an die Welle reichen und mit dieser zusammen Drosselstellen bilden und wenn in den Wänden im Bereich der Längslager Nuten vorgesehen sind.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Querschnitt dargestellt und wird im folgenden näher beschriebenι

Die Kreiselpumpe 1 und der Spaltrohrmotor 2 sitzen auf einer gemeinsamen Welle 3. Durch die Kräfteverteilung am Pumpenlaufrad k wird ein Axialschub erzeugt.

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Für die Kühlung und Schmierung des Spaltrohrraotors wird aus der Druckleitung ein Teilstrom angezweigt, der durch die Bohrung 5 in den der Kreiselpumpe zugewandten Teil 6 des Rotorraumes eintritt. Der Rotorraum wird durch das zylinderförmige Statorblech 8 und durch die Wände 11 und 12 gebildet. In diesem Raum verzweigt sich die Flüssigkeit.

Ein Teil durchströmt den Spalt 7 zwischen Statorblech 8 und Rotor 9 zum Teil 10 des Rotorraumes. Dieser Kühlstrom fliesst weiter durch den Drosselspalt 13, der zwischen der Wellenhülse 14 und der Wand 12 gebildet wird. Hinter diesem Drosselspalt 13 durchströmt der Kühlstrom den vom rotierenden Längslagerteil 15 gebildeten Spalt und das Querlager 16, ferner die durchbohrte Schraube 1?» die Wellenbohrung 18 und die durchbohrte Schraube 19 zurück in den Saugmund der Kreiselpumpe.

Der andere Teil der Entlastungsflüssigkeit durchfliegst vom

Teil 6 des Rotorraumes aus den Drosselspalt 20, der zwischen f der Wellenhülse 21 und der Wand 11 gebildet wird. Dahinter durchströmt dieser Teilstrom den vom Längslagerteil 22 gebildeten Spalt, das Querlager 23 und den Drosselspalt Zk in den - Radseitenraum 25 der Kreiselpumpe.

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Liegt im Betriebszustand der Rotor des Spaltrohrmotors in ,der Mitte des axialen Spiels,*d.h. sind die Spalte in den beiderseits des Rotors gelegenen Längslagern gleich gross, so entsteht beispielsweise eine resultierende Entlastungskraft in Richtung zum motorseitigen Wellenende hin, die sich aus den Komponenten R und W zusammensetzt.

,Die zum motorseitigen Wellenende hin gerichtete Komponente R ^ entsteht durch den Druckunterschied auf den beiden Stirnseiten des Rotors. Der Druckunterschied resultiert aus der Drosselung des Kühlstromes im Rotorspalt 7· Die Komponente W dagegen ist zur Kreiselpumpe hin gerichtet. Sie entsteht durch den Druck des Teilstromes auf das motorseitige Wellenende.

Die Komponente W ist kleiner als die Komponente R, da sich einmal die beaufschlagten Flächen stark unterscheiden und zum zweiten der das freie Wellenende beaufschlagende Druck durch die Drosselung im pumpenfernen Längslager gegenüber dem Druck " im pumpenfernen Teil 10 des Rotorraumes reduziert wird. Die beiderseits des Rotors 9 gelegenen Längslager haben, sofern sie in ihrer Geometrie gleich sind, bei Mittellage des Rotors einen vernachlässigbaren Einfluss auf die Entlastungskraft.

Wird nun der Rotor der Pumpe hin verschoben, so wird der Kühlstrom durch die zusätzliche Drosselung im pumpenfernen Längslager, dessen Spaltweite mit der Verschiebung abnimmt,

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etwas kleiner. Hierdurch wird die zum 'motorseitigen Wellenende hin gerichtete Komponente R des Rotors wenig beeinflusst, während die ihr entgegen gerichtete Kraft W auf das freie Wellenende mit wachsender Verschiebung zur Kreiselpumpe hin kleiner wird.

Zusätzlich entsteht im pumpenfernen Längslager eine in Richtung zum motorseitigen Wellenende hin gerichtete, auf den rotierenden Lagerteil 15 wirkende Kraftkomponente, die mit weiterer Verlagerung des Rotors zur Pumpe hin sehr stark ansteigt (umgekehrt proportional zur dritten Potenz der Spaltweite), und die sich den schon vorhandenen Komponenten überlagert, so dass also bei weiterer Verschiebung des Rotors zur Pumpe hin die resultierende Entlastungskraft stark zunimmt. Das pump'enseitijje Längslager hat bei einer Verschiebung des Rotors zur Pumpe hin keinen Einfluss auf die Entlastungskraft.

Wird der Läufer aus der Mittellage zum motorseitigen Wellenende, hin verschoben, so werden hierdurch die zum motorseitigen Wellenende hin gerichtete Komponente R des Rotors und die entgegengesetzt wirkende Komponente W auf das freie Wellenende kaum beeinflusst. Auch am pumpenfernen Längslager entstehen, da bei einer Verlagerung des Rotors zum motorseitigen Wellenende hin der Lagerspalt grosser wird, keine Kräfte. Am pumpenseitigen Längslager hingegen entsteht eine zur Pumpe hin gerichtete Kraft, die ebenfalls mit wachsender Verschiebung stark zunimmt. Bei einer Verschiebung des Rotors aus der Mittellage zum motorseitigen Wellenende hin nimmt die Ent-

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lastungskraft ab.

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Die bei Verschiebung des Rotors in den Längslagern entstehenden Rückstellkräfte lassen sich durch die Bemessung der Drosselspalte 13 bzw.20 sowie der ro-tierenden Lagerteil· 15 bzw.22 zusätzlich beeinflussen. Die rotierenden Lagerteile 15 und sind mit einer Gleitschicht versehen. Damit bei sehr klein werdenden Spalten in den Längslagern immer ein für die Kühlung und Schmierung ausreichender Flüssigkeitsstrom durch die Längslager hindurchtreten kann, ist es sinnvoll, Nuten vor-™ zusehen.

Bei ungewöhnlichen Schwankungen des Axialschubes kann es vorkommen, dass sich die Lagerteile berühren.Xus diesem Grunde werden die Nuten in den Wänden 11 bzw.12 vorgesehen, damit sie sich nicht zusetzen können oder mit der Zeit sogar, durch Abnutzung des Gleitbelages verschwinden.

Das erfindungsgemässe Aggregat weist gegenüber dem Stand der fe Technik den Vorteil auf, dass ohne grossen Bauaufwand ein stabiler Axialschubausgleich erreicht wird, d.h.dass der Rotor des Aggregates sich in seine jeweilige Gleichgewichtslage einpendelt. Wird er durch AxialSchubschwankungen aus dieser Lage auegelenkt, so entstehen schon bei geringen Auslenkungen sehr grosso Rückstellkräfte. Bei sinnvoller Abstimmung von ' Kreiselpumpe und Antriebsmotor werden die Längslager überhaupt nicht mehr belastet.

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Claims

Patentansprüche

1. Kreiselpumpe, die von einem auf* derselben Welle angeordneten Spaltrohrmotor angetrieben wird, wobei für den Ausgleich des Axialschubes der Druckunterschied auf beiden Seiten des Rotors des Spaltrohrmotors und der Druck auf die Flächen der Längslager auegenutzt wird und die entstehende Axialverschiebung durch die Längslager begrenzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass die Längslager von beiderseits des Rotors (9) angeordneten feststehenden Wänden (ll,12) sowie von aüsserhalb des Rotorraumes (6,10) angeordneten, den Wänden (ll,12) zugekehrten rotierenden Lagerteilen (15,22) gebildet werden.

2. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wände (11,12) bis nahe an die Welle (3) reichen und mit dieser Zusammen Droeselstellen (l3»20) bilden.

3. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass in den Wänden (ll,12) im Bereich der Längslager Nuten vorgesehen sind.

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