DE2135529A1 - Axialschubausgleich für Kreiselpumpe - Google Patents

Axialschubausgleich für Kreiselpumpe

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Description

. ■ DK 1302/4:a:
Nikolaus Laing, 7141 Aldingen bei Stuttgart, Hofener Weg 35-37
'P*Tdr.T|"maas Axialschubausgleich für Kreiselpumpe 9135529
DR. W. .'iclFFES — ' '
■ DR. F. VOITKC1LEiTNER
MÜNCHEN 23
UNGERERSTK. 25 · TEL. 39 02 38
Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen zum Axialausgleich von Kreiselpumpen-Laufrädern. Es sind Kreiselpumpen-Laufräder bekannt geworden, die nicht nur um die Rotationsachse drehbar angeordnet sind, sondern darüber hinaus um einen auf der Rotationsachse liegenden gedachten Kugelmittelpunkt verschwenkbar sind, so dass sie auch um Achsen Schwenkbewegungen ausführen können, die mit vom Pumpengehäuse vorgegebener Rotationsachse einen rechten Winkel bilden. Dieses Lagerungsprinzip hat insbesondere bei magnetisch angetriebenen und stabilisierten Pumpenlaufrädern Bedeutung gewonnen. Derartige Laufräder werden durch magnetische Kräfte in ihrer stabilen Lage, in der die Maschinenachse und die Laufradachse zusammenfallen, gehalten. Sie sind dabei lediglich durch eine Kugel axial abgestützt. Da die hydraulischen Laufradschubkräfte weit grosser sind als die magnetischen, heben derartige Laufräder bei Pumpen von der Kugel ab, wenn die Pumpen gedrosselt werden.
Der Axialschubausgleich bei Pumpen mit nicht verschwenkbaren Laufrädern erfolgt vorzugsweise durch zylindrische Kammern, deren Durchmesser etwas grosser ist als der der Ansaugöffnung des Pumpenläufers und in denen ein Druck herrscht, der dem des Ansaugdruckes entspricht. Eine solche Anordnung ist für verschwenkbar gelagerte Laufräder nicht verwendbar, denn die mit dem Pumpengehäuse verbundenen Kammern müssten den Ausweichbewegungen folgen können. Dies würde zu einem sehr grossen maschinenbaulichen Aufwand führen. Die Erfindung sieht anstelle dieser Kammern einen Ring gleichen Durchmessers vor, dessen Peripherie mit einer zum
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" gedachten Kugelmittelpunkt konzentrischen Oberfläche des Laufrades einen engen Spalt bildet.
Es hat sich gezeigt, dass durch diese Massnahme ein ausreichender Axialschubausgleich erzielbar ist, selbst wenn die konzentrische Oberfläche zylindrisch ausgebildet ist, wenn sie aber in der Mittelpunktsebene liegt. Der Fehler, der sich durch Approximation der Kugelfläche durch eine Zylinderfläche ergibt, ist wegen des sehr kleinen Schwenkwinkels des Laufrades vernachlässigbar.
" Die Erfindung soll anhand von Figuren erläutert werden.
Figur 1 zeigt ein Pumpenlaufrad mit einem erfindungsgemässen Ausgleichskörper.
Figur 2 zeigt eine Anordnung mit einem aufschraubbaren Ausgleichskörper.
Figur 3 zeigt einen ausserhalb des Laufrades liegenden Dichtring.
Figur 4 zeigt die kinematische Umkehr zu Figur 3 mit einem im Läufer angeordneten Dichtring.
In Figur 1 ist ein Laufrad für eine magnetische Pumpe gezeigt, bei dem das aus der Abdeckscheibe 16, der Radscheibe 17 und den Schaufeln 18 bestehende Laufrad mit dem magnetischen Polring 19 eine Einheit bildet. Die Radscheibe 17 weist Durchbrüche 13 auf, die den Ringkanal 15 mit dem Saugbereich 14 verbinden. Das Laufrad ist über Lagerschalen 8 und 9 und eine Kugel mit dem Mittelpunkt 3 axial abgestützt und wird durch die Kraft der magnetischen Komponente 20 auf die Kugel gepresst. Die unmagnetische Spaltkalotte 21 bildet mit der Säule 10 eine Einheit. Die Säule 10 geht in einen Ring 1 über, dessen Peripherie mit der Rotationsebene 5,
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in der der Kugelmittelpunkt 3 liegt, zusammenfällt. Dort bildet der Ring 1 einen Spalt mit der nach innen weisenden zylindrischen Oberfläche 2 der Radscheibe 17. Der Durchmesser des Ringes 1 wird so gewählt, dass er etwas grosser ist als der innere Durchmesser des Ansaugstutzens 4. Vorzugsweise sollte der mittlere Durchmesser 22 des Dicht-Bereiches 23 mit dem Durchmesser des Ringes 1 zusammenfallen.
Figur 2 zeigt ein Laufrad, bei dem der mittlere Durchmesser 22 des Dicht-Spaltes grosser ist als der kleinste Durchmesser 24 des magnetischen Polringes 19'. Vor dem Zusammenbauen der Radscheibe 17' mit dem magnetischen Polring 19' wird eine Ausgleichsscheibe 1' in den Druckraum 15' eingebracht. Bei dem Einsetzen des Laufrades mit der Lagerpfanne 9 und der Kugel 25 auf die Lagerpfanne 8 wird durch die Öffnung 13' hindurch mit einem Werkzeug, welches in die Vertiefung 12 eingreift, der Ausgleichskörper 1' auf die Säule 101 aufgeschraubt. Die nach innen weisende Oberfläche 7 liegt auf einer Kugel mit dem Mittelpunkt 3, so dass sich der Spalt 2' zum Ausgleichskörper I1 hin auch beim Verschwenken nicht ändert. Die Öffnungen 13' dienen der hydraulischen Verbindung des Druckraumes 15' mit dem Ansaugbereich.
Figur 3 zeigt die gleiche Anordnung, bei der jedoch der Dichtspalt 30 zwischen dem axial dichtenden Ring 1" und der äusseren Oberfläche 2" dos sphärischen Bereiches 31 gebildet wird. Zum Ausgleich von Fertigungsungenauigkeiten ist vorteilhaft eine Wellfeder vorgesehen, die den Ring 1" mit geringer Kraft gegen den Bereich andrückt.
Figur 4 zeigt die kinematische Umkehr, bei der der Ring lm in dem Schlitz des Ringes 40 angeordnet ist. Der Raum 41 kommuniziert über Kanäle 42 mit dem Spaltbereich 43, so dass der Ring 1'" gegen die Spaltkalotte 21'" gedrückt wird.
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Claims (12)

Patentansprüche
1. Kreiselpumpe, deren Laufrad um einen gedachten Kugelmittelpunkt und alle in der Rotationsebene liegende und den Kugelmittelpunkt schneidende Achsen verschwenkbar ist, dessen Schaufelradeintrittsbereich einen Spalt mit einer Ansaugöffnung des Pumpengehäuses bildet, dadurch gekennzeichnet, dass ein mit dem Pumpengehäuse (21) starr verbundener Ausgleichs körper (1, V1 1") zur Kompensation des Axialschubs angeordnet ist, der mit einem zum Kugelmittelpunkt weisenden konzentrischen Wandbereich (2, 21, 2") des Pumpenlaufrades (17. 18 19) einen engen Spalt (26, 36) bildet, und Öffnungen (13, 13',. 13") zwischen dem Saugbereich und dem Druckbereich (15, 15', 15") des Pumpenlaufrades aufweist, durchweiche der den Spalt (26, 36) durchströmende Durchsatzanteil in den Saugbereich zurückströmt, wobei der dem Ausgleichs körper (1, 1', l") zugewandte Ringbereich (2, 2', 2") eine zum Kugelmittelpunkt (3) konzentrische Oberfläche (2, 2'. 2") im Spalt (26, 36) hat. '
2. Kreiselpumpe mit Ausgleichskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sein äusserer Durchmesser grosser ist als der innere Durchmesser des Ansaugstutzens (4, 41, 4").
3. Kreiselpumpe mit Ausgleichskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzei chnet, dass die Peripherie des Ausgleichskörpers (1)
mit der Rotations ebene (5), in der der Kugelmittelpunkt (3) liegt, zusammenfällt.
4. Kreiselpumpe mit Ausgleichskörper nach Anspruch 1 und gegebenenfalls 3, dadurch gekennzeichnet, dass die nach innen weisende Wandung (2) im Bereich der Peripherie des Ausgleichs körpers (1) zylindrisch ist.
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5. Kreiselpumpe mit Ausgleichskörper nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die zum Kugelmittelpunkt weisende innere Oberfläche (7) im Peripheriebereich des Ausgleichskörpers (I1) sphärisch und zum Kugelmittelpunkt (3) konzentrisch ausgebildet ist.
6. Kreiselpumpe mit Ausgleichskörper nach Anspruch 1 und gegebenenfalls 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichskörper (1, 1') mit einer die Lagerung (8/9) tragenden Säule (10, 10') in axialer Richtung unverschieblich verbunden ist.
7. Kreiselpumpe mit Ausgleichskörper nach Anspruch 1 und gegebenenfalls 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgleichskörper (1, I11) mittels Gewinde (11) oder Steckgewinde mit der Säule (10) verbunden ist,
8. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 und gegebenenfalls 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Verschraubung des Ausgleichskörpers (I1) auf der Säule (10') mittels Werkzeugen erfolgt, die in Hinterschnitte (12) im Ausgleichskörper eingreifen und die durch Durchbrüche (13) in der Radscheibe (17·) hindurchgreifen.
9. Kreiselpumpe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein zylindrischer Ring (l", l"1) in den Magnetspalt (33, 43) hineinragt.
10. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring in einer axialen, zylindrischen Rille der Spaltkalotte (21, 21', 21") geführt wird und einem konvexe η sphärischen Ringbereich (2") gegenübersteht.
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11. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Ring (Γ") im Rotor (17"·, 19'", 40) geführt ist und einem konkaven, sphärischen stationären Ringbereich gegenübersteht.
12. Kreiselpumpe nach Anspruch 1 und 9, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Ring (l", l"1) begrenzte Ringrauni (32, 42) über einen Kanal (41) mit dem Magnetspalt (33, 43) kommuniziert.
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