DE2213731A1

DE2213731A1 - Zentrifugalpumpe

Info

Publication number: DE2213731A1
Application number: DE19722213731
Authority: DE
Inventors: Richard Denver Col. Beck jun. (V.StA.)
Original assignee: Sundstrand Corp
Current assignee: Sundstrand Corp
Priority date: 1971-05-13
Filing date: 1972-03-21
Publication date: 1972-11-30
Also published as: FR2139270A5; JPS5125601B1; GB1331886A; IT965785B; NL7205613A; US3734637A

Description

572-18,5O2P 21. 3. I972

Sundstrand Corporation, Rockford (Illinois)

V. St. A₀

Zentrifugalpumpe

Zentrifugalpumpen, die für Betrieb mit geringer spezifischer Drehzahl, d. h. für große Förderhöhe und geringe Fördermenge, entworfen sind, erfordern, um vernünftige Wirkungsgrade zu erreichen, große Drehzahl. Da die zum Antrieb von Pumpen dieser Art üblicherweise verwendeten zweipoligen Asynchronmotoren mit 3000 oder 3600 U/min umlaufen, ist, damit die geforderten hohen Pumpenkreisel-Drehzahlen erreicht werden, ein Übersetzungsgetriebe nötig. Wegen der in einem solchen Übersetzungsgetriebe nötigen hohen Drehzahlen, die bis zu 40 000 TJ/min betragen, hat man bisher ziemlich komplizierte Schmiersysterne für nötig erachtet. Solche Systeme weisen Schmierölkanäle, eine Schmierölpumpe und eine Schmierölkühlvorrichtung, welche die richtigen Schmieröltemperaturen einhalten sollen, auf.

572-(B OO843)-Bgn-r (6)

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Daher sind diese bisherigen Zahnradgetriebe und ihre Schmiereinrichtungen ziemlich verwickelt, wenig wirksam und recht teuer gewesen.

Es ist eine Hauptaufgabe der Erfindung, die Schwierigkeiten der früheren Art von Übersetzungsgetrieben für Zentrifugalpumpen hoher Drehzahl aufs äußerste zu verringern.

Gemäß der Erfindung wird ein einfaches, billiges Übersetzungsgetriebe hohen Wirkungsgrades für Zentrifugalpumpen hoher Drehzahl geschaffen. Das Übersetzungsgetriebe besitzt ein Zahnrädergetriebe mit einem großen Zahnrad, das von einem zweipoligen Asynchronmotor angetrieben wird, und ein Ritzel, das vom großen Rad getrieben wird und mit dem Kreisel der Zentrifugalpumpe verbunden ist. Der Innenraum des Zahnradgetriebe-Gehäuses ist durch eine Trennwand geteilt; diese begrenzt einen Ölbehälter, welcher neben der Deckplatte des Getriebegehäuses liegt, und einen Zahnräder-Raum.

Der Ölspiegel im Zahnräder-Raum ist im Betrieb niedrig, gerade hoch genug, daß die Zähne des großen Rades ihn streifen und das Öl zu einem Nebel verspritzen, der sowohl die Zahnräder als auch die die Ritzelwelle tragenden Lager schmiert. Der niedrige ölstand im Zahnräder-Raum verringert den Leistungsverlust im Getriebe so, daß das Getriebe selbst bei Ritzeldrehzahlen aufwärts bis zu 40 000 U/min keinen ölkühler erfordert.

Damit der Ölspiegel im Zahnräder-Raum so eingehalten wird, daß er gestreift wird, ist eine öffnung in der Trenn-

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wand nahe dem unteren Teil des großen Zahnrades vorgesehen, so daß im Betrieb Öl aus dem ölvorratshehälter in den Zahnräder-Raum abgeführt werden kann.

Beim Anlassen ist der Ölspiegel im Zahnräder-Raum höher als derjenige Spiegel, den das Zahnrad nur streifen würde, und deshalb wird dann mehr Öl aus dem Zahnräder-Raum in den Vorratsbehälter geschleudert, als aus dem Behälter durch die Öffnung in den Zahnräder-Raum schließt. Die Öffnung ist so bemessen, daß ein Gleichgewicht sich einstellt, wenn der ölspiegel im Zahnräder-Raum auf derjenigen Höhe ist, bei der, wie oben beschrieben, das große Zahnrad den Ölspiegel nur streift. Die Folge ist, daß der betriebliche ölspiegel im Vorratsbehälter viel höher als der betriebliche Ölspiegel im Zahnräder-Raum ist.

Durch diese Anordnung wird die Wärmeentwicklung im Zahnräder-Raum sehr verringert und wird auch vermieden, daß übermäßig viel Öl zwischen den Zähnen eingeschlossen wird. Übermäßiger Öl-Einschluß zwischen den Zähnen ergibt hohe Zahnbeanspruchungen. Dasselbe Problem tritt in den lagern auf, wenn in ihnen übermäßig viel öl eingeschlossen wird.

Fig. 1 zeigt, teilweise im Schnitt, eine bevorzugte Ausführungsform einer Zentrifugalpumpe von niedriger spezifischer Drehzahl, aber hoher absoluter Drehzahl, wie sie im folgenden in ihren Einzelheiten beschrieben wird.

Fig. 2 zeigt in größerem Maßstab einen leilschnitt durch die Pumpe und durch die Abdichtung.

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In den Zeichnungen ist eine erfindungsgemäße Zentrifugalpumpen-Einheit 10 dargestellt, die im wesentlichen aus einem zwei- oder vierpoligen Asynchronmotor 12, einem von diesem angetriebenen Übersetzungsgetriebe 14 und einer von diesem mit hoher Drehzahl angetriebenen Zentrifugalpumpe besteht. Die Pumpe 16 ist eine Zentrifugalpumpe hoher Drehzahl und niedriger Fördermenge, die mit Drehzahlen von 5000 bis 40 000 U/min betrieben wird. Die hohe Drehzahl bei kleiner Fördermenge ergibt große Förderhöhe.

Der Motor 12 ist ein zwei- oder vierpoliger Asynchronmotor mit einem Gehäuse-Mittelteil 18, einem Gehäuse-Endteil 19 und einem abtriebsseitigen geflanschten Gehäuse-Endteil 21, der mit den anderen Gehäuseteilen durch Zugstangen 22 verbunden ist. Die Welle 23 des Motors ragt in das Gehäuse des Übersetzungsgetriebes 14 hinein. Die Welle läuft mit 3000, 3600, 1500. oder 1800 U/min, wenn der Motor mit Strom von 50 oder 60 Hz gespeist wird. Das Getriebe 14 weist im wesentlichen einen ringförmigen Gehäuseteil 24 auf, der einstückig mit einer Endplatte 26 verschlossen ist«

Die Motorwelle 23 treibt ein großes Zahnrad 27. Auf sie ist mittels eines Kegelstiftes 30 eine Büchse 32 aufgekeilt, die das große Zahnrad 27 trägt. Dieses kämmt mit einem Ritzel 35» das mit der Pumpenwelle 37 ein einziges Stück bildet. Diese Welle 37 ist an ihrem linken Ende in einem Lager 39 gelagert, das von einem aus dem Gehäuseteil 24 des Getriebes hereinragenden Vorsprung 31 gehalten wird.

Das rechte Ende der Welle 37 ist in einem Lager 42 gelagert, das in einem Abdiohtungsgehäuse 44 gehalten ist.

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ORIGINAL iN&PECTEO

Dieses Abdichtungsgehäuse ist innerhalb einer kreisförmigen Öffnung 46 im oberen Teil der Endplatte 26 angeordnet.

Das Abdichtungsgehäuse 44 enthält eine das Getriebe
abschließende Dichtung 48, deren ruhender Teil 49 gleitend an einem umlaufenden Ring 50 anliegt, der auf einem verjüngten Teil 52 der Welle 37 sitzt« Ferner ist im Abdichtungsgehäuse 44 eine Pumpendichtung 54 angeordnet, deren ruhender Teil 56 gleitend an einem umlaufenden Ring 58 anliegt, der auf dem verjüngten Wellenteil 52 befestigt ist.

Die Pumpe 16 von hoher Drehzahl und großer Förderhöhe weist ein Pumpengehäuse 60 mit einer in Achsmitte angeordneten Einlaßöffnung 62, einem kegeligen Kreisel 34 und einem (nicht gezeichneten) tangentialen Auslaßstutzen auf„
Der Pumpenkreisel 65 ist auf den Wellenteil 52 aufgeschraubt; er weist eine Wabe 66 und wesentlich radiale Schaufeln 67
auf.

Das Pumpengehäuse wird von einer plattenförmigen Rückwand 69 gehalten, die am Abdiohtungs-Gehäuse 44 befestigt
ist.

Wie oben erwähnt, ist erfindungsgemäß eine wirksame,
einfache und billige Schmiereinrichtung für das Getriebe H geschaffen, welche Schmierölpumpe und Wärmemesser entbehrlich macht und die im Getriebe selbst auftretenden Leistungsverluste verringert.

Zu diesem Zweck ist im Zahnräder-Raum eine im allgemeinen schüsseiförmige Trennwand 72 angeordnet, welche den Zahnräder-Raum in einen ölbehälter 73 und einen Radraum 74

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teilt. Die Trennwand 72 erstreckt sich ganz über den Raum und ist am Getriebegehäuse mittels eines Dichtungsringes 75' abgedichtet» Die Trennwand 72 weist einen Ausschnitt auf, durch den die Welle 37 und ein Teil des Lagers 39 und des Vorsprunges 41 hindurchgehen. Der Ausschnitt 75 läßt ferner Schmieröl au3 dem Radraum 74 in den Ölbehälter 73 hindurchströmen.

In der Zeichnung sind die Ölspiegel 76 und 77 im Radraum 74 bzw. im Ölbehälter 75 in ihrer betriebsmäßigen Höhenlage dargestellt. Der Ölspiegel im Radraum 74 ist niedrig, vorzugsweise nur etwas höher als der unterste Zahn, aber hoch genug, daß das große Zahnrad 27 das öl im Radraum zu einem Nebel zerstäubt, der die Räder 27 und 35 und die Lager 39 und 42 schmiert. Es ist ein wichtiges Merkmal der Erfindung, daß der Ölspiegel 76 im Radraum niedrig genug ist, daß das Rad 27 nicht in das Öl eintaucht, sondern das öl nur streift.

Damit, während das Rad 27 umläuft und einen ölnebel erzeugt, der den Radraum 74 und den dem Lager 42 benachbarten oberen Raum des Behälters 73 erfüllt, das öl im Radraum 74 wieder aufgefüllt wird, ist in der Trennwand 72 nahe dem unteren Teil des großen Zahnrades 27 eine Öffnung 79 angeordnet. Diese Öffnung 79 ist klein genug, daß sie öl nur in solcher Menge hindurchläßt, daß der im Betrieb im Gleichgewichtszustand, d. h. nach vorübergehender Anlaufzeit, im Radraum 74 sich einstellende ölspiegel 76 vom Rad nur gestreift wird.

Beim Anlauf ist der ölspiegel im Radraum 74 höher als der in der Zeichnung dargestellte betriebliche ölspiegel.

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Infolgedessen wird eine "beträchtliche ölmenge vom großen Rad aus dem Radraum 74 durch den Wandausschnitt 75 in. den Behälterraum 73 geschleudert. Dadurch wird der ölspiegel im Radraum 74- gesenkt und der ölspiegel im Behälterraum gehohen, his der ölahfluß durch die öffnung 79 einen Gleichgewichtszustand schafft und der gewünschte, für stetigen Betrieh erforderliche ölspiegel 76 sich einstellt.

Der vom Zahnrad 27 erzeugte Ölnehel schmiert sowohl das Lager 29 als auch die Zahnräder, strömt dann durch den Ausschnitt 75 und schmiert dann das rechte lager 42 der Ritzelwelle 37.

Zum Pullen des Ölhehälters 73 dient ein oherer Verschlußpfropfen 80, zum Entleeren ein unterer Verschlußpfropfen 81.

Zur Beohachtung des ölspiegels im Ölhehälter 73 im Ruhezustand und im Betrieh dient ein Schauglas 83. Es hesteht aus einer Schauglasplatte 86, die zwischen Dichtungen 87 und 88 von einem Halter 85 eingeklemmt ist, der eine ölstandkammer 9Q "bildet; die Glasplatte ist durch eine Öffnung 92 der Gehäuse-Endplatte 26 sichtbar.

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ORIGINAL INSPECTED

Claims

Patentansprüche

1J Kreiselpumpen-Einheit, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Kreiselpumpe (16), ein die Pumpe antreibendes Zahnrädergetriebe (14) mit Übersetzung ins Schnelle, das aus einem Zahnrad (27) und einem Ritzel (35) besteht, eine Trennwand (72) im Getriebegehäuse, die im Getriebegehäuse einen Schmierölbehälter (73) und einen Radraum (74) voneinander trennt, und eine Schmierölzufluß-Einrichtung (79) aufweist, die zur Schmierung der Zahnräder Schmieröl aus dem Behälter (73) in den Radraum (74) fließen läßt.

2ο Kreiselpumpen-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierölzufluß-Einrichtung eine Öffnung (79) in der Trennwand (72) ist.

3. Kreiselpumpen-Einheit nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung (79) klein genug ist, nur so viel Schmieröl in den Radraum (74) fließen zu lassen, daß sich darin ein Ölspiegel (76) in solcher Höhe einstellt, daß er vom großen Zahnrad (27) nur gestreift wird.

4. Kreiselpumpen-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das die Pumpe antreibende Zahnrädergetriebe ins Schnelle übersetzt und aus einem unteren großen Zahnrad (27) und einem darüber angeordneten, mit ihm kämmenden Ritzel (35) besteht, ferner daß eine Welle (37) das Ritzel (35) trägt und die Pumpe (16) antreibt, ferner daß diese Welle (37) in zwei Lagern (39, 42) gelagert ist und

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daß die Schmierölzufluß-Einrichtung (79) genügend Schmieröl aus dem Schmierölbehälter (73) in den Radraum (74) fließen läßt, daß sich im Radraum (74) ein ölspiegel (76) in solcher Höhe einstellt, daß das große Zahnrad (27) ihn streift und Öl zu einem Schmierölnebel verspritzte

5. Kreiselpumpen-Einheit nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierölzufluß-Einrichtung (79) ausreichend bemessen ist, im Radraum (74) einen Ölspiegel (76) von solcher Höhe aufrechtzuerhalten, daß das große Zahnrad (27) Öl zu einem Nebel verspritzt, wobei die Trennwand (72) einen Ausschnitt (75) aufweist, der den Übertritt von ölnebel aus dem Radraum (74) in den Ölbehälterraum (73) zuläßt, und daß die Schmierölzufluß-Einrichtung (79) ausreichend bemessen ist, ein Gleichgewicht zwischen dem Übertritt von Ölnebel aus dem Radraum (74) und dem Zufluß von Öl in den Radraum (74) aufrechtzuerhalten.

6. Kreiselpumpen-Einheit, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Motor (12) mit einem Wellenstumpf (23), ein Zahnrädergetriebe (14), in dessen Gehäuse der Wellenstumpf (23) hineinragt, Überzahnräder (27, 35)» und zwar ein großes Rad (27), das mit dem Motor-Wellenstumpf ^23) verbunden ist, und ein mit ihm kämmendes Ritzel (35), das im Getriebegehäuse über dem großen Rad (27) angeordnet ist, eine Welle (37), die das Ritzel (35) trägt, und je ein Lager (39, 42) an jedem Ende der Ritzelwelle (37) aufweist, wobei die Ritzelwelle (37) treibend mit der Pumpe (16) gekuppelt ist, ferner daß das Gehäuse des Zahnrädergetriebes (14) eine Trennwand (72) enthält, welche das Getriebegehäuse in einen Ölbehälter-Raum (73) und einen das große Zahnrad (27)

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enthaltenden Radraum (74) teilt, und daß die Trennwand (72) in ihrem oberen Teil einen Ausschnitt (75)» welcher Übertritt von Öl aus dem Radraum (74) ermöglicht, und in ihrem unteren Teil eine Schmierölzuflußöffnung (79) aufweist, die einen Ölspiegel (76) im Radraum aufrechterhält und groß genug bemessen ist, den Ölspiegel (76) in solcher Höhe aufrechtzuerhalten, daß das große Zahnrad (27) ihn streift und einen Ölnebel erzeugt«

7. Kreiselpumpen-Einheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausschnitt (75) der Trennwand (72) um das eine der beiden Ritzelwellenlager (das Lager 39) und um die Stelle, an der die beiden Räder (27, 35) ineinandergreifen, angeordnet ist«,

8. Kreiselpumpe nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, daß der Ausschnitt (75) ölnebel zur Schmierung an das andere der beiden Ritzelwellenlager (das Lager 42) gelangen läßt.

9. Kreiselpumpe nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schmierölzufluß-Einrichtung (79) eine öffnung (79) in der Trennwand (72) nahe dem unteren Rand des großen Zahnrades (27) und unterhalb sowohl des im Stillstand als auch des im Betrieb im Schmierölbehälter (73) sich einstellenden Ölspiegels aufweist.

10. Kreiselpumpen-Einheit, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Motor (12) mit einem Wellenstumpf (23), ein Zahnrädergetriebe-Gehäuse (14), in das der Wellenstumpf (23)

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des Motors hineinragt, ein ins Schnelle übersetzendes Zahnrädergetriebe (27, 35), das aus einem auf dem Motorwellenstumpf (23) "befestigten großen Rad (27) und einem mit diesem kämmenden Ritzel (35) besteht, eine Welle (37), die das Ritzel (35) trägt, zwei mit Abstand voneinander angeordnete Lager (39, 42), welche die Ritzelwelle (37) tragen, eine Kreiselpumpe (16), die am Getriebegehäuse (H) befestigt ist, eine Schmiereinrichtung für die Zahnräder (27, 35) und für die Lager (39, 42) und eine schüsseiförmige, im wesentlichen senkrecht angeordnete Trennwand (72), die innerhalb des Getriebegehäuses (14) angeordnet ist und dieses in einen. Ölbehälterraum'(73) und einen Radraum (74) einteilt, enthält, ferner daß diese Trennwand (72) in ihrem oberen Teil einen Ausschnitt (75), durch den sich die Ritzelwelle (37) wenigstens teilweise erstreckt, und in ihrem unteren Teil nahe dem unteren Rand des großen Zahnrades (27) eine Öffnung (79) aufweist, welche Schmieröl aus dem Schmierölbehälter (73) in den Radraum (74) in genügender Menge zuströmen läßt, im Radraum (74) im Betrieb einen ölspiegel (76) in solcher Höhe aufrechtzuerhalten, daß das große Rad (27) diesen Ölspiegel streift und öl zu Nebel versprüht, und daß der im oberen Teil der Trennwand (72) befindliche Ausschnitt (75) so angeordnet ist, daß er Ölnebel aus dem Radraum (74) in den Ölbehälterraum (73) gelangen läßt, wobei im Betrieb der ölspiegel (77) im Ölbehälter (73) wesentlich höher als der ölspiegel (76) im Radraum (74) ist und die Schmierölzuflußöffnung (79) wesentlich niedriger als der ölspiegel (77) des Sohmierölbehälters (73) ist.

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