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Spaltrohrmotor-Kreiselpumpenaggregat Die Erfindung betrifft ein Spaltrohrmotor-Ereiselpumpenaggregat
mit einer ein- oder mehrstufigen Kreiselpumpe insbesondere für grosse Leistungen,
bei welcher der axiales Spiel aufweisende Rotor des Motors dessen Rotorraum in zwei
Bereiche teilt und als Aus gleichskörper für den Axialschub dient und wobei die
beiden mit dem Druckraum der Pumpe in Verbindung stehenden, von einem abgezweigten
Teilstrom des Pördermediums durchströmten Bereiche des Rotorraumes, welche jeweils
ausser einem Querlager auch ein Längslager od.dgl.
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aufweisen, über mittels des Axialspieles in ihrem Durchtrittsquerschnitt
steuerbare ventilartige Spalte der Längslager od.dglO mit einer Stelle niedrigeren
Druckes gegenüber dem Druckraum der Pumpe verbunden sind.
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Ein derartiges Spaltrohrmotor-Kreiselpumpenaggregat ist bereits bekannt.
Der nicht in den Pumpenlaufrädern auageglichene
Rest-Axialschub
wird dabei durch die auf die Stirnseiten des Rotors des Spaltrohrmotors wirkenden
Drücke'und deren Veränderung bei einer Erweiterung bzw.
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Verengung der ventilartigen Spalte der Längslager ausgeglichen. Auf
diese Weise wird der zum Kühlen und Schmieren des Motors und der Lager erforderliche
Teilstrom, welcher der Druckseite der Pumpe entnommen ist, gleichzeitig zum Axialschubausgleich
herangezogen. Dies hat sich bei Pumpen kleinerer und mittlerer Leistung bewährt.
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Es besteht nun die Aufgabe, ein Pumpenaggregat der eingangs erwähnten
Art zu schaffen, welches- auch für grössere Leistungen von ca. 70 bis 200 Kilowatt
oder mehr geeignet ist und dabei einen guten Axialschubausgleich ermöglicht. Dabei
soll auch noch bei einer axialen Verschiebung des Rotors in eine extreme Lage, insbesondere
bei einer Verschiebung in Richtung zum pumpenfernen Lager eine sichere Rückstellung
und ein guter Axialschubausgleich möglich sein.
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Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung ein Spaltrohrmotor-Kreiselpumpenaggregat
der eingangs erwähnten Art vor, welches vor allem dadurch gekennzechnet ist, dass
im Strömungswege des- abgezweigten Teilstromes hinter dem pumpenfernen Ventilspalt
ein den Abfluss dieses Mediums zur Niederdruckseite der Pumpe steuerndes Zusatzventil
od.dgl,
vorgesehen ist, das bei einer von der Pumpe weggerichteten
Axialsehub-Bewegung eine Verringerung und bei umgekehrter AYialschub-Bewegung eine
Vergrösserung seines Durchflussquerschnittes aufweist. Die Axialschub-Bewegung des
Rotors wird auf diese Weise zu einer feinfühligeren Steuerung des insbesonder Axianschubausgleiches
herangezogen, uc wenn der Durchmesser des bzw. der Pumpenlaufräder grösser, z.B.
doppelt so gros wie der Durchmesser des Rotors ist. Auf vorteilhafte Weise wird
durch diese erfindungsgemässe Ausbildung erreicht, das der bisher in dem pumpenfernen
Längslager auftretende Druckabfall an den mit Druck beaufschlagten Stirnflächen
im Inneren des ventilartigen Spaltes nunmehr in das Zusatzventil verlegt werden
kann, so dass das pumpenferne Längslager besser für einen Axialschubausgleich ausgenutzt
werden kann. Ausserdem ermöglicht das Zusatzventil eine Vergrösserung der für den
Axialschubausgleich nutzbaren Stirnfläche n.
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Zweckmässig ist es, wenn der in seinem Durchflussquerschnitt veränderabare,
ventilartige Spalt des zusätzlichen Ventiles einen Mindestdurchtrittsquerschnitt
aufweist. Dadurch kann erreicht werden, dass auch bei starker Verschiebung der Welle
mit dem Rotor zu dem pumpenfernen Lager hin noch ein Teil strom zu diesem Lager
und dem zusätzlichen Ventil gelangt und für einen Axialschubausgleich zur Verfügung
steht. Der Mindestdurchtrittsquerschnitt lässt sich z.B. dadurch erzielen, dass
vor einem völligen Verschliessen des zusätzlichen Vensi
6ti tilestiiEr
die das pumpenferne Längslager bildenden Scheiben berühren würden.
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Der mit Druck beaufschlagbare Stirnflächenbereich des zusätzlichen
Ventiles kann bis nahe an die Abflusstelle zur Niederdruckseite der Pumpe herangeführt
sein. Dadurch wird dieser Stirnflächenbereich möglichst gut als Druckangriffsfläche
ausgenutzt.
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Eine zweckmässige Ausführungsform der Erfindung kann darin bestehen,-dass
das Ende der in dem pumpenfernen Lager gelagerten Welle, welche eine Verbindungsbohrung
od.dgl. zu dem Pumpenraum niedrigeren Druckes aufweist, als zusätzliches Ventil
mit dem steuerbaren Spalt, einem Abfluss zu einer Stelle niedrigeren Druckes und
der in axialer Richtung wirksamen Druck-Angriffsfläche ausgebildet ist. Dadurch
ergibt sich eine besonders einfache Konstruktion, welche praktisch keinen zusätzlichen
Aufwand bei der Herstellung und der-Montage der Pumpe verursacht.
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Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung kann darin bestehen,
dass sich der Spalt des vorzugsweise in seinem mittleren Bereich den Abfluss zu
einer Stelle niedrigeren Druckes aufweisenden zusätzlichesn Ventiles von diesem
inneren Bereich nach aussen erweitert, Auch bei sehr engem Spalt an diesem zusätzlichen
Ventil erreicht man dadurch einen sicheren Zutritt des einen Ausgleichs schub aufbringenden
Mediums zu der mit
Druck zu beaufschlagenden Stirnfläche des ZusatzventilesO
Der mit Druck beaufschlagbare Plächenbereich im Spalt des zusätzlichen Ventiles
kann auch gegenüber dem Abflussbéreich den Spalt ausserhalb des Abflussbereiches
erweiternd etwas zurückversetzt sein. Auch dadurch wird ein guter Zutritt des Mediums
zu dem mit Druck beaufschlagb*teL Plächenbereich innerhalb des Zusatzventiles erreicht.
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Es kann zweckmssig sein, wenn insbesondere das pumpenferne Hauptlager
einen die Durchflussnuten seines Querlagers und ggf. auch des Längslagers verbindenden
Ringspalt vorzugsweise am Übergang vom Längslager zum Querlager aufweist. für den
Zufluss in diesen Ringspalt kann ausser dem ventilartigen Spalt des Längslagers
und ggf. an diesem angeordneten Nuten od.dgl. wenigstens eine zusätzliche Bohrung
vorzugsweise an dem feststehenden Teil des Lagers vorgesehen sein. Dadurch erhält
man einen besseren Zufluss von Kühl- und Schmiermedium zu den einzelnen Lagerflächen
und insbesondere Längslagerflächen und deren Spalten auch bei stark in Richtung
zu diesem Lager verschobenem Rotor. Insbesondere an dem pumpenfernen Hauptlager
ist eine derartige zusätzliche Bohrung od.dgl. vorteilhaft, da selbst beim Anliegen
der Längslagerflächen dieses pumpenfernen Lagers der Durchfluss zu dem zusäbKichen
Ventil und auch zu dem Querlager nicht erschwert wäre. Diese zusätzliche Bohrung
od.dgl. bewirkt ausserdem eine gleichmässigere
Beaufschlagung der
den Spalt an dem Längslager begrenzenden Stirnflächen. Die zusätzliche Bohrung ist
aufgrund dieser doppelten Funktion als besonders zweckmässige Ausgestaltung der
erfindung anzusehen.
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Nachstehend ist'die Erfindung mit ihren ihr als erfindungswesentlich
zugehörenden Einzelheiten anhand der Zeichnung noch näher beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch ein Kreiselpumpenaggregat mit dem erfindungsgemässen
zusätzlichen, in seinem Durchflussquerschnitt steuerbaren Ventil an der pumpenfernen
Stirnseite der gemeinsamen We-lle und in vergrössertem Maßstab Fig. 2 einen Längsschnitt
durch die pumpenferne Lagerung und das zusätzliche Ventil gemäss der Linie II-II
in Fig. 3, Fig. 3 einen Querschnitt gemäss der Linie III-III in Fig. 2, Fig. 4 ein
Diagramm, bei welchem die Rückstellkraft für den Axialschubausgleich über der jeweiligen
Spaltdicke aufgetragen ist, Fig. 5 in schematischer Darstellung die Druckverteilung
mit den daraus resultierenden Axialkräften an einem Rotor, den Längslagern und einer
mit einem Zusatzventil versehenen Stirnseite der Welle eines erfindungsgemäss ausgebildeten
Kreiselpumpenaggregates sowie
Fig. 6 eine Stirnansicht einer mit
Druck zu beaufschlagenden Stirnfläche eines der Längslager.
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Das in Fig. 1 dargestellte Kreiselpumpenaggregat besitzt in bekannter
Weise eine Pumpe P und damit einen über eine gemeinsaite Welle 1 in Verbindung stehenden
Spaltrohrmotor M. Die Pumpeflussigkeit tritt gemäss dem Pfeil Pf1 an dem niederdruckseitigen
Sauganschluss 2 ein, durchläuft das Pumpenlaufrad 3 - ggf. können auch mehrere Laufräder
3 hintereinander geschaltet sein - und verlässt die Pumpe P am hochdruckseitigen
Auslasstutzen 4.
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Das Gehäuse 5 des Motors M ist über eine Stirnscheibs 6 mit einem
Lagerschild 7 der Pumpe P dichtend verbunden. Im Lagerschild 7 befinden sich Durchlassöffnungen
8, welche mit dem Druckraum der Pumpe P in Verbindung stehen. Diese Durchlassöffnungen
8 lassen einen Teil strom des unter Druck stehenden Fördermediums der Pumpflü.ssigkeit
in den Rotorraum 9 des Motors M eintreten, der sich zwischen dem durch das Spaltrohr
10 abCekapselten Stator 11 und dem durch einen Mantel 12 abgekapselten Rotor 13
befindet. Dabei verbleibt zwischen dem Spaltrohr 10 und dem Rotormantel 12 ein schmaler,
ringspaltartiger Durchlass 14.
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Ein Teil des in den Rotorraum 9 eintretenden Teilstromes fliesst vom
pumpennahen Bereich 9a zu einer Stelle niedrigeren
Druckes der
Pumpe P und damit in den Förderstrom zurück, ein anderer Teil durchdringt den ringspaltartigen
Durchlass 14 und gelangt dabei unter mehr oder weniger starkem Druckverlust in den
pumpenfernen Bereich 9b des Rotorraumes 9. Durch eine Axialbohrung 15 der Welle
1 gelangt dieser Teilstrom schliesslich ebenfalls auf die Niederdruckseite der Pumpe
P. Den pumpenfernen Abschluss bildet in bekannter Weise ein Lagerdeckel 16.
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Sowohl das pumpennahe als auch das pumpenferne Wellenlager ist jeweils
im Ausführungsbeispiel als kombiniertes Längs-und Querlager L1 und L2 ausgebildet.
Dabei müssen die Längs-und Querlager jedoch nicht wie im Ausführungsbeispiel örtlich
verbunden sein. Aus fertigungs- und betriebstechnischen Gründen ist das Radialspiel
der Querlager etwas grosszügig ausgelegt.
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Jedes dieser Lager L1 bzw. L2 enthält eine ntittel- oder unmittelbar
fest mit dem Lagerschild 7 bzw. dem Lagerdeckel 16 verbundene Lagerbuchse 17 bzw.
18. Ausserdem besitzt jedes Lager L1, L2 eine Laufbüchse 19 bzw. 20, die fest mit
der Welle 1 verbunden sind und mit ihr umlaufen.
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Die Lagerbuchsen 17 und 18 haben an ihren dem Rotor 13 zugewandten
Enden Flansche 21 und 22. Bei den Laufbüchsen 19
und 20 sind diesen
Flanschen 21 und 22 entsprechende Flansche 23 und 24 vorgesehen, wobei sich zwischen
den Flanschen 21 und 23 bzw. 22 und 24 jeweils noch eine -Scheibe 25 z.B. aus Kunststoff
und insbesondere aus dem unter der Handelsbezeichnung nTeflon" bekannten Kunststoff
befindet. Diese Flansche mit den Scheiben bilden dabei die Längslager der Pumpe.
In Fig0 6 ist eine Ansicht eines solchen Flansches oder einer Scheibe 25 dargestellt,
wobei man Radialnuten N erkennt, die den Durchtritt des abgezweigten Teilstromes
durch die Längslager erleichtern.
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In bekannter Weise ist die Welle 1 mit einem gewissen axialen Spiel
versehen. Bei einer Mittelstellung ergeben sich daraus an den Flanschen der Längslager
die Spalte Sp1 bzw.
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Sp2. Durch dies'e Spalte Sp1 bzw. Sp2 kann der durch die Durchlassöffnungen
8 in den Rotorraum 9 eingetretene Teilstrom des Fördermediums zu einer Stelle niedrigeren
Druckes der Pumpe abfliessen. Dies kann durch die bereits erwähnten Radialnuten
N noch unterstützt werden.
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Der Rotor 13, welcher den Rotorraum 9 in die beiden Bereiche 9a und
9b unterteilt, dient als Ausgleichskörper für den nicht am Pumpenlaufrad 3 ausgeglichenen
Rest-Axialschub. In bekannter Weise wird der Axialachub am Laufrad 3 weitgehend
ausgeglichen. Durch einen guten Rest-Axialschub-Ausgleich
mit Hilfe
des Rotors 13 kann man auf vorteilhafte Weise bezüglich Fertigungstoleranzen, Verschleiss
u.dgl. z.B.
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an den Laufraddichtringen grosszügiger sein. Dies gilt bean.ders dann,
wenn der Lauf#raddurchmesser D relativ zum Durchmesser r; des Rotors gross ist,
wobei wegen der relativ kleinen I4otor- 13 Stirnflächen am Rotor der Restausgleich
an sich schwieriger ist.
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Je nach DurchtXrittsfläche der Spalte Sp1 bzw. Sp2 ergeben sich unterachiedliche
Druckverhältnisse in den Rotorraum bereichen 9a bzw. 9b, wodurch sich der Rotor
in einer mittleren Lage einpendeln kann. In Pig. 1 ist eine Ausführungsform dargestellt,
bei welcher der Durchmesser D des Laufrades 3 wesentlich grösser als der Durchmesser
d des rotors 13 ist.
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Dabei und insbesondere auch bei Pumpen für grosse Leistungen von ca.
70 bis 200 Kilowatt oder mehr ist ein guter Ausgleich des Axialschubes und insbesondere
des Rest-Axialschubes aufgrund der vorbeschriebenen Massnahmen nicht immer gewährleisteht.
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Die Erfindung sieht deshalb vor, dass im Strömungswege des abgezweigten
Teilstromes hinter dem pumpenfernen Ventilspalt Sp2 des Lagers L2 ein den Abfluss
dieses Mediums zur Niederdruckseite der Pumpe P steuerndes Zusatzventil V vorgesehen
ist, das bei einer von der Pumpe weggerichteten Axialschub-Bewegung des Rotors und
der Welle 1 eine Verminderung und bei
umgekehrter -Axialschub-3ewegung
einer Vergrösserung seines Durchflussquerschnittes aufweist.
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Gemäss Pig. 2 weist das Ventil V eine feststehendes Scheibe 26 an
dem pumpenfernen Lagerdeckel 16 und eine sich drehende, zu der feststehenden Scheibe
26 den Spaltabstand aufweisende Scheibe 27 an der Wellenstirnseite auf. Die Scheibe
26 kann dabei aus Kunststoff, z.B. aus dem unter dem Handelsnahen "Teflon" bekannten
Kunststoff bestehen. Zur Anpassung und EinJustierung des Spaltes Sp3 können auch
noch Unterlagscheiben od.dgl. für die Scheibe 26 vorgesehen sein. Gegebenenfalls
kann die Scheibe 26 im Gegensatz zur Ausführungsform auch einstückig mit dem Deckel
16 verbunden sein. Auch die Scheibe 27 kann bei entsprechender Ausgestaltung der
Welle 1 Unterlegscheiben aufweisen oder auch direkt von der Wellenstirnseite gebildet
sein.
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An- der Stirnseite der gemeinsamen Welle 1 ist im Ausführungsbeispiel
eine mit einer zentralen Axialbohrung 28 für den Abfluss des Mediums versehene,
in die Welle 1 einschraubbare Schraube 29 vorgesehen, deren Kopf die Scheibe 27
bildete Gleichzeitig hält diese Schraube 29 die Laufbüchse 20 an der Welle 1 in
axial Richtung fest, wobei eine'Unterlagscheibe 30 von dem Schraubenkopf gegen die
Lagerbüchse gedrückt wird.
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Nach einem wesentlichen Merkmal der Erfindung-ist vorgesehen, dass
der in seinem Durchflussquerschnitt durch das Axialspiel veränderbare ventilartige
Spalt 5p3 des zusätzlichen Ventiles V einen Mindestdurchtrittsquerschnitt aufweist.
Ein vollständi@s Anliegen der Scheibe 27 an der Scheibe 26 wird also vermieden.
Beim Ausführungsbeispiel ist der Spaltabstand dazu am Längslager B2 geringer gewählt
als an dem zusätzlichen Ventil V. Bevor also die Scheiben 27 und 26 miteinander
in Berührung kommen könnten, wä#ren bereits die Flansche 22 und 24 mit der dazwischeiegenden
Scheibe 25 miteinander in Berührung und verhinderten eine weitere Verschiebung der
Welle 1 von der Pumpe P weg. Dadurch bleibt auch die Bohrung 28 bzw. die Bohrung
15, welche die Verbindung zur Niederdruckseite der Pumpe P darstellen, immer von
einem gewissen teilstrom des Mediums beaufschlagt. Ein wesentlicher Vorteil dieser
Massnahme besteht darin, dass die auf die Fläche F wirkende Rückstellkraft auch
bei einer völlig nach der punpenfernen Seite hin verschobenen Welle 1 noch wirksam
ist. Bei sich etwa dichtend berUhrenden Scheiben besteht ntiiich die Gefahr, dass
in den Längslagern eine Rückstellkraft aufgrund des Mediums nicht in ausreichenden
Maße erzeugt werden kann.
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Für eine gute Ausnutzung der mit Druck beaufschlagbaren Stinnfläche
des zusätzlichen Ventiles V ist dieser beaufschlagbare Bereich bis nahe an die Abflusstelle
zur Niederdruckseite der
Pumpe herangeführt. Nach einem Merkmal
der dErfindung ist dabei vorgesehen, dass der Spalt Sp3 zwischen den beiden Ventil
scheiben 26 und 27 sich von innen nach aussen erweitert. Dabei fällt im Ausführungsbeispiel
die dem Spalt Sp3 zugewandte, mit Druck beaufschlagbare Oberfläche F der Scheibe
27 von ihrem Mittelbereich nach den Rändern hin ab, so dass sie eine sich nach ihren
Rändern hin vermindernde Stärke aufweist. Gegebenenfalls könnte auch die Scheibe
26 zusätzlich zur Scheibe 27 oder anstelle der Scheibe 27 eine zu ihren Rändern
hin abfallende Oberfläche aufweisen. Dadurch wird erreicht, dasa ein möglichst grosser
Teil der Fläche F bis möglichst nahe an den Abfluss zur Niederdruckseite der Pumpe
für den Druckangriff ausgenutzt wird. Gegebenenfalls liesse sich dies auch dadurch
erreichen, dass der mit Druck beaufschlagbare Flächenbereich dem Spalt Sp3 des zuzusätzlichen
Ventiles V gegenüber dem Abflussbereich etwas zurückversetzt ist, wodurch sich dieser
Spalt ebenfalls ausserhalb des Abflussbereiches erweitert.
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In Pig. 4 ist die Rückstellkraft R, welche aufgrund der jeweiligen
Spaltweiten der Spalte Sp1 bzw 8p2 an der Welle as greift, aufgetragen. Dabei dient
aln Bezugsgrösse die Weite des Spaltes Sp1. Der Kurvenzug X;1 bedeutet dabei diejenigen
Rückstellkräfte, die sich bei Pumpen grosser Leistung einstellen, wenn das zusätzliche
Ventil V nicht vorgesehen ist. Der Kurvenzug K2 zeigt din jeweils entstehenden
Rückstellkräfte
an der Welle 1 in Abhängigkeit der Weite des Spaltes Spl, wobei das zusätzliche
Ventil V beim Ausgleich des Axialschubes mitwirkt. Dabei ist eine grösste Weite
des Spaltes Spl von 2,3 Millimetern zugrundegelegt. Die eine Begrenzung bildet die
senkrechte R-Achse, die andere Begrenzung ist durch den senkrechte Linie EG im Abstand
von 2,3 Einheiten zur R-Achse angedeutet.
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Bei ausgeglichenen Axialschub ergibt sich etwa eine Mittellage des
Rotors 15, was einer Spaltweite von etwa 1,1 Millimeter entspricht. Dementsprechend
schneiden die Kurven K1 und K2 bei etwa 1,1 Millimeter die Abszisse, d.h. bei einer
derartigen Stellung sind axiale Kräfte R index einen oder anderen Richtung nicht
vorhanden Es herrscht Gleichgewicht.
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Bei einer Erweiterung des Spaltes Spt, d.h. bei einer Verschiebung
des Rotors 13 zum pumpenfernen Lager des Aggregates hin ergibt sich gemäss der Darstellung
eine Riickstellkraft Rp, die im Ausführungsbeispiel ein positives Vorzeichen hat
und vom pumpenfernen Lager zur Pumpe hin gerichtet ist. Je nach Erweiterung des
Spaltes Spi steigt diese Kraft gemäss den Ästen Ap1 der Kurve Kt bzw. dp2 der Kurve
R2 an. Man erkennt, dass durch die Verwendung @des zusätzlichen Ventiles V auch
bei grösseren Verschiebungen aus dieser Mittellage heraus zum pumpenfernen Lager
hin eine entsprechend proportional ansteigende
Vergrösserung der
Rückstellkräfte und damit ein entsprechend guter Axialschubausgleich erfolgt. Dabei
ist in vorteilhafter Weise die Steigung der Kurve K2 grösser, d.h. bei einer bestimmten
Verschiebung steigt bei Verwendung eines Zusatzventiles V die Rückstellkraft R schneller
bzw. stärker an.
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Bei einer Verschiebung des Rotors zur Pumpe P hin entstehen gemäss
dem Diagramm in Sig. 4 von der Pumpe P weggerichtete, mit negativem Vorzeichen definierte
Rückstellkräfte @h gemäss den Ästen Anl des Kurvenzuges I1 bzw. 1n2 des Kurvenzuges
K2.
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In Fig. 5 sind schematisch die einzelnen in axialer Richtung wirkenden
Drücke am Rotor 13, an den Lagern L1 und L2 sowie an der pumpenfernen Stirnfläche
der Welle 1 aufgetragen. Der besseren Übersicht wegen sind dabei durch die Drehung
der Pumpe hervorgerufené Einflüsse auf die Druckverteilung vernachlässigt.
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Pf2 Bei einer Verschiebung der zelle 1 zur Pumpe P hin wird der Durchflussquerschnitt
am Spalt Spl des Lagers Ll geringer, so dass der Druck pa ii Rotorraum-Bereich 9a
ansteigt. Gleichzeitig erweitern sich die Spalte Sp2 und Sp3, so dass der Abfluss
aus dem pumpenfernen Bereich 9b zur Saugseite der Pumpe P erleichtert wird. Dies
hat eine Verringerung der zur Pumpe P hin gerichteten Drücke Pb@ PL2 und P@ zur
Folge, so dass
der Rotor 13 aufgrund der im Bereich 9a überwiegenden
Kräfte wieder nach der pumpenfernen Seite hin verschoben wird. Aus dieser Verschiebung
und den dadurch hervorgerufenen Veränderungen der Durchtrittsflächen an den einzelnen
ven'tilartigen Spalten ergibt sich eine Änderung der einander entgegengesetzten
Drückkräfte, woraus ein Axialschubausgleich resultiert.
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Insbesondere bei einer entgegengesetzten Bewegung der Welle 1 zum
pumpenfernen Lager hin war der Axialschubausgleich bisher nicht ohne weiteres stabil.
Man erkennt in Fig. 1, dass der Ast Apl der Kurve K1 nicht bis zu der rechten Begrenzung
K3 reicht. In diesem Zwischenbereich kann der Axialschubausgleich insbesondere bei
Pumpen grosser Leistung ohne Verw-endung eines Zusatzventiles V nicht immer gewährleistet
werden.
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Zunächst baut sich nämlich im puinpennahen Bereich 9a ein etwas grösserer
Druck auf als im pumpenfernen Bereich 9b, da der durch ringspaltartigen Durchlass
14 fliessende Teilstrom des Mediums in diesem Durchlass gedrosselt wird. Es entsteht
also eine zum pumpenfernen Lager L2 gerichtete, gemäss Fig. 4 als negativ definierte
Kraft Rb.Diese versucht den Rotor 13 mit der Welle 1 in Richtung zu dem Lager L2
zu verschieben.
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Dadurch verkleinern sich die Spalte Sp2 am Lager L2 und Sp3 am zusätzlichen
Ventil V und der Spalt Spl am Lager L1 ver-.
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grössert sich.
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Durch den erhöhten Abfluss von Medium durch den Spalt Sp1 und den
gleichzeitig verminderten Abfluss durch die Spalte Sp2 und Sp3 verringert sich insbesondere
bei grösseren Verschiebungen zum rumpenfernen Lager hin der in den Bereich 9b gelangende
Anteil des abgezweigten Teilstromes, so dass auch in diesem Bereich eine Verringerung
der Druckkräfte auftreten kann. Zum Ausgleich dieser Verringerung der Druckkräfte
wird durch das zusätzliche Ventil V die mit Druck beaufschlagbare Pläche vergrössert.
Ausserdem vermeidet man durch das Ventil V den Abfall des Druckes PL2 im Lager L2,
während im Lager L1 der entgegengesetzte Druck PL1 gemäss Fig. 5 zu den Abflussspalten
des Querlagers hin abfällt. Diese doppelte Wirkung des zusätzlichen Ventiles V bewirkt
bei nachlassendem Druck in dem Bereich 9a aufgrund eines erhöhten Abflusses durch
das Lager L1 eine vergrösserte positive Rückstellkraft Rp, welche die von der Pumpe
weggerichteten Kräfte überwiegt. Dadurch ergibt sich eine Verschiebung des Rotors
13 zur Welle hin.
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Damit erreicht man auch bei stark erweitertem Spalt Spi am Lager L1
eine gute Rückstellung und, damit einen guten Axialschubauegleich bei den unterschiedlichsten
Betriebs. ve rhältnissen am Pumpenaggregat.
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Ein nennenswerter Druckabfall erffkt nunmehr erst an, der mit Druck
beaufschlagten Stirnfläche des zusätzlichen Ventiles V gegen den Abfluss 28 hin.
Durch die Heranführung der mit Druck beaufschlagbaren Stirnflächenbereiche des zusätzlichen
Ventiles
V bis nahe an die Abflusstelle hin wird auch dieser Druckabfall noch möglichst klein
gehalten.
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An dem pumpenfernen Lager L2 sind in dem Querlagerteil Durchflussnuten
71 in Längsrichtung des Lagers vorgesehen, was auch am Lager L1 möglich ist (Fig.
2 und3). Dies Nuten 31 sind am Übergang vom Längslager zum Querlager durch einen
Ringspalt 32 miteinander verbunden. Für den Zufluss in diesen Ringspalt 32 sind
ausser dem ventilartigen Spalt Sp2 des Längslagers und an diesem angeordneten Nuten
N od.dgl. im Ausführungsbeispiel drei radial angeordnete Bohrungen 33 an dem feststehenden
Teil des Lagers L2 und zwar an seinem Flansch 22 vorgesehen. Dadurch erhält man
einen besseren Zufluss von Kühl- und Schmiermedium sowohl zu den Querlagerflächen,
wodurch die Vermeidung eines Druckabfalles an diesen Flächen noch verbessert wird,,als
auch zu dem Längslager insbesondere bei stark nach der pumpenfernen Seite hin verschobenem
Rotor 13. Ausserdem ist der Zufluss zu dem zusätzlichen Ventil V selbst bei einer
Berührung des Flansches 22 mit der Scheibe 25 gesichert. Die Bohrungen 33 und der
Ringspalt 32 ermöglichen also eine bessere Beaufachlagung des Spaltes Sp2 und gleichzeitig
eine bessere Beaufschlagung des Spaltes Sp3 mit EUS; und Sahmierflüssigkeit auch
bei einer starken Auslenkung des Rotors 13 und der Welle 1 nach hin, so dass ein
guter Axialschubausgleich durch die Heranziehung der Lagerflächen möglich ist.
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In zweckmäs;iger Weise sind die beiden das zusätzliche Ventil V bildenden
Scheiben 26 und 27 in uerrichtung der Welle 1 gegeneinander überschneidungsfrei
ausgeführt. Die Welle 1 hat nämlich in ihren Querlagern ein gewisses Spiel, welches
zweckmässigerweise aus fertigungs-und betriebstechnischen Gründen etwas grosszügig
sein kann.
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Dies bedingt jedoch, dass bei unterschiedlichen Durchflussmengen durch
die Lager geringfügige Bewegungen der Welle in Querrichtung auftreten können. In
vorteilhafter Weise können diese Bewegungen von dem zusätzlichen Ventil V unbeeinflusst
erfolgen.
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Zwischen dem Rotor 13 und dem pumpenfernen Hauptlager L2 istim Ausführungsbeispiel
gemäss Fig. 2 wenigstens eine zu der Axialbohrang 15 der Welle 1 führende Durchtrittsöffnung
34 zur Erhöhung des Eühlstromdurc-hsatzes vorgesehen. Insbesondere bei grösseren
Motoren kann eine derartige zusätzliche Öffnung 34 zweckmässig sein, um die höhere
Verlustwärme abführen zu können. Im Ausführungsbeispiel sind zwei einander gegenüberliegende
Durchlassöffnungen 34 vorgesehen. Diese sind zweckmässigerweise durch Drosselscheiben
35, durch einen verengten Querschnitt od.dgl. auf den Durchfluss an der pumpetlfernen
Lagerung L2 und an dem Zusatzventil V abgestimmt. Die Abstimmung ist dabei so eingerichtet,
dass der Axialschubausgleich und die Schmierung der Lagerung L2 aufrechterhalten
bleiben. Lediglich eine für diese Funktionen nicht erforderliche
überschüssige
Kühlstrommenge kann durch die Drosselscheiben 35 direkt in die Axialbohrung 15 fliessen.
Damit lässt sich in vorteilhafter Weise die bei Pumpen grösserer Leistungen anfallende
erhöhte Verlustwarme gut abführen und gleichzeitig der bei solchen Pumn mit der
Erfindung erreiehbre Axialschubausgleich erzielen.
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Durch die vorliegende Erfindung wird in vorteilhafter Weine ein guter
Axialschubausgleich auch bei Pumpenlaufrädern mit grossen Durchmessern gegenüber
dem Rotordurchmesser erzielt. bei Gleichzeitig ergibt sich dieser gute Axialschubausgleich
auch Pumpen mit hohen Leistungen. Dabei ist zur Durchfiihrung der Erfindung nur
ein unwesentlich größerer Herstellungsaufwand notwendig und die Montage der gesamten
Pumpe bleibt einfach.
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Ein Einfluss dieser Montage auf die Spaltweiten durch zusctzlich einzubauende
und zu berücksichtigende Tei]e wird vermieden. Weiterhin int; vorteilhaft, dass
ein feinfühliger selbsttätiger Axialschubausgleich auch bei Verschiebungen der Welle
in ihre pumpenferne endlage möglich ist. Bei sinnvoller Abstimmung von Pumpe, Motor
und Spaltweiten insbesondere im Bereich der pumpenfernen Lagerung werden die Längslager
aufgrund des daraus resultierenden Axialschubausgleichs praktisch nicht mehr belastet.
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Alle in der Beschreibung und in der Zeichnung dargestellten Merkmale
und Konstruktionsdetails können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination
erfindungswesentlich sein.