DE2539425B1

DE2539425B1 - Axialschubgleitlager fuer zentrifugalpumpen und ventilatoren

Info

Publication number: DE2539425B1
Application number: DE19752539425
Authority: DE
Inventors: Potrykus Hans Johann; Franz Klaus
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1975-09-04
Filing date: 1975-09-04
Publication date: 1977-01-27
Also published as: CH608083A5; DE2539425C2; GB1549419A; JPS5233101A; FR2323058A1; FR2323058B1; US4082380A

Description

Die Erfindung betrifft ein Axialschubgleitlager für Zentrifugalpumpen, insbesondere Spaltrohrpumpen, und Ventilatoren.

Die Schwierigkeiten, die beim Bau von Zentrifugalpumpen, insbesondere Spaltrohrpumpen, oder Ventilatoren auftreten, sind immer wieder teils erhebliche Axialkräfte, die vom Laufrad oder den Laufrädern auf die Pumpwelle ausgeübt werden. Auch sehr gut ausgebildete Axiallager erfordern nicht nur eine einwandfreie Schmierung, sondern sind in der Betriebspraxis sehr oft der anfälligste Punkt einer solchen Arbeitsmaschine, sofern nicht konstruktiv besonders aufwendige und teuere Speziallager eingesetzt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einfache Axialschublagerung zur berührungslosen Aufnahme von Axialschüben an Pumpen, Ventilatoren od. dgl. zu schaffen, bei denen eine einwandfreie Schmierung unter den verschiedenen Betriebsverhältnissen sichergestellt ist und der Lagerverschleiß begrenzbar ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung von einem bekannten Axialschubgleitlager, wie es insbesondere bei Spaltrohrpumpen zwischen dem Schleuderlaufrad und dem im Spaltrohr vorgesehenen Innenläufer des Antriebs vorgesehen ist, aus, bei dem sich eine auf einer Welle befestigte Lagerringscheibe mit radialer Drucklagerfläche über diese an der radialen Stirnlagerfläche einer in einer Lagerstützhülse gehaltenen und gegen Drehung gesicherten Lagerbüchse abstützt, wobei die Lagerstützhülse in einem stirnlagerflächenseitigen überstehenden Lagerflansch des Gehäuses gehalten ist und löst die ihr zugrunde liegende Aufgabe dadurch, daß zur berührungslosen Aufnahme von Axialschub zwischen der Drucklagerfläche und der Stirnlagerfläche ein geringer Abstand vorgesehen ist und die Stirnfläche der Lagerstützhülse unter einem kleinen Winkel und die ihr außerhalb der Drucklagerfläche axial gegenüberliegende, bis nahe an die Innenfläche des Lagerflansches reichende Stirnfläche der Lagerringscheibe ebenfalls unter einem kleinen Winkel schräg zu den Lagerflächen ausgebildet sind und daß die schräge Stirnfläche der Lagerringscheibe teilweise axial vor die Stirnfläche des Lagerflansches reicht. Der Neigungswinkel der Stirnflächen beträgt vorzugsweise etwa 3 bis 10°, insbesondere etwa 5°. Es ist nicht erforderlich, daß die Lagerbüchse, beispielsweise aus Kohle, getrennt von einer Lagerstützhülse vorgesehen ist. Es kann sich hier auch um ein einziges Lagerteil handeln, daß konstruktiv in einen äußeren und einen inneren Bereich aufgeteilt ist, wobei am radial äußeren Bereich die schräge Fläche vorgesehen ist. Die Lagerbüchse wird im allgemeinen nicht unmittelbar an der Welle angreifen, sondern die radiale Lagerung über eine auf der Welle befestigten Lagerhülse vornehmen.

Durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Axialschubgleitlagers entsteht innerhalb des zwischen der Stirnfläche der Lagerstützhülse und der ihr gegenüberliegenden äußeren Stirnfläche der Lagerringscheibe und der Innenfläche des Lagerflansches gebildeten nach außen offenen Pumpkammer eine Pumpwirkung auf das außerhalb des Lagers vorgesehene Schmiermittel, bei Spaltrohrpumpen beispielsweise die als Schmiermittel wirkenden Förderflüssigkeit, aufgrund des Umstands, daß sich die schräge Stirnfläche der Lagerringscheibe gegenüber der feststehenden schrägen Stirnfläche der Lagerstützhülse dreht, die je nach Ausbildung des Spalts zwischen der Drucklagerfläche und der Stirnlagerfläche bzw. dem Öffnungsspalt zwischen der äußeren schrägen Stirnfläche der Lagerringscheibe und der Stirnfläche des Lagerflansches einen mehr oder weniger hohen Druck erzeugt. Mit bei der Drehung zunehmender Verkleinerung des Spaltes zwischen der äußeren schrägen Stirnfläche der Lagerringscheibe und der inneren Stirnfläche des Lagerflansches wird der Druck stets höher und bewirkt, daß selbst bei hohen Axialdrücken eine Berührung der Drucklagerfläche und der Stirnlagerfläche nicht mehr erfolgt.

Zur Verbesserung des Transports des Schmiermittels zum inneren Bereich der Stirnlagerfläche sieht eine Ausgestaltung der Erfindung vor, daß die Drucklagerfläche im Bereich des Innendurchmessers der Stirnlagerfläche der Lagerbüchse eine Ringnut aufweist, die durch radiale Schmiernuten mit der zwischen den Stirnflächen

der Lagerstützhülse und der Lagerringscheibe sowie der Innenfläche des Lagerflansches gebildeten nach außen offenen Schmiermittel-Pumpkammer in Verbindung steht. Es ist unter Umständen zweckmäßig, innerhalb der Pumpkammer eine Kühl- oder Heizschlange anzuordnen, um die Lagerschmierung mit jeder gewünschten Temperatur vornehmen zu können.

In Weiterbildung des erfindungsgemäßen Axialschublagers ist vorgesehen, daß der Außendurchmesser der Lagerringscheibe um das maximal zulässige Radialverschleißmaß der Lagerbuchse geringer als der Innendurchmesser des Lagerflansches ist. Dadurch ist man in der Lage, den zulässigen radialen Verschleiß der Lagerbüchse, beispielsweise einer Kohlebüchse, von vornherein zu begrenzen, indem man das Spiel von Außendurchmesser der Lagerringscheibe zum Innendurchmesser des Lagerflansches vorher festlegt. Die gleiche Möglichkeit bietet die Erfindung auch bezüglich des Axialverschleißes, denn selbst dann, wenn die vorstehende Lagerbuchse an ihrer Stirnlagerfläche weitgehendst verschlissen ist, läuft die schräge Stirnfläche der Lagerringscheibe gegen die schräge Stirnfläche der Lagerstützhülse wegen der Schrägstellung der Stirnflächen nur stellenweise und auf kleinster Fläche an. Man verhindert dann, insbesondere bei schwer zugänglichen stopfbüchslosen Pumpen die vollkommene Lagerzerstörung mit allen Folgeschäden dadurch, daß man die durch das Anschleifen sowohl der Axialflächen und/oder auch der Radialflächen an den gegenüberliegenden feststehenden Flächen des Lagers bedingte größere Stromaufnahme des Antriebsmotors mißt und bei Überschreiten eines Grenzwertes die Pumpe außer Betrieb nimmt und die Lagerbüchse gegen eine neue austauscht.

Die Erfindung ist an einem Ausführungsbeispiel anhand einer Zeichnung näher erläutert, die einen Axialschnitt durch ein erfindungsgemäßes, in umgebendem Schmiermittel laufendes Axialschubgleitlager zeigt. Auf einer abgesetzten Pumpwelle 1 ist im Bereich der axialen Lagerlänge 1 eine Lagerhülse 2 und mit Abstand zu deren einer radialen Stirnfläche f₂ vor dem Wellenabsatz 10 eine Lagerringscheibe 4 drehfest aufgezogen. Gehalten in einem Lagerstützflansch 6 mit zylindrischer Innenfläche /₈ sind eine Lagerstützhülse 5 und in dieser eine auf der Lagerhülse 2 gleitende Lagerbüchse 3. Die Lagerringscheibe 4 reicht radial bis nahe zur Innenfläche /₈ des Lagerflansches 6. Axial gegenüber der Stirnlagerfläche /3 der Lagerbüchse 3 befindet sich die Drucklagerfläche f* der Lagerringscheibe 4, und zwar in einem kleinen Abstand x. Der Lagerflansch 6 reicht auf der Seite der Lagerflächen f₃ und /₄ über die Stirnfläche /3 der Lagerbuchse 3 um mehr als das Maß des Abstandes * hinaus, aber um weniger als die Summe aus dem Abstand χ und der Dicke der Lagerringscheibe 4. Die Stirnfläche f₅ der Lagerstützhülse 5 ist unter einem kleinen Winkel λ, beispielsweise 5°, und die ihr außerhalb der Drucklagerfläche /4 axial gegenüberliegende Stirnfläche f₇ der Lagerringscheibe 4 ebenfalls unter einem kleinen Winkel ß, von beispielsweise 5°, schräg zu den Lagerflächen h und U ausgebildet. Dabei ist die Abschrägung der äußeren schrägen Stirnfläche /7 der Lagerringscheibe 4, deren Dicke c/und der axiale Überstand des Lagerflansches 6 über die Stirnlagerfläche /3 derart gewählt, daß ein Abstand x\ zwischen der Stirnfläche /₆ des Lagerflansches 6 bzw. seiner inneren Kante 11 und einem Teil der Stirnfläche /7 der Lagerringscheibe 4 verbleibt. Die Stirnfläche /7 reicht also teilweise axial vor die Stirnfläche fe des Lagerflansches 6.

Im ortsfesten bzw. ruhenden Teil des Lagers ist im wesentlichen zwischen den radial schrägen Stirnflächen /5 und /7 der Lagerstützhülse 5 und der Lagerringscheibe 4 sowie der zylindrischen Innenfläche f₈ des Lagerflansches 6, s. die Zeichnung, ein nach außen offener Schmiermittel-Pumpraum 12 gebildet, der durch eine schräge Ebene bis zum Außendurchmesser der Lagerbüchse 3 (Kohlenlager) gekennzeichnet ist. Bei der Drehung der Lagerringscheibe 4 gegenüber der Lagerstützhülse 5 entsteht also in der nach außen offenen Pumpkammer 12 die bereits erwähnte Pumpwirkung. Die Lagerringscheibe besitzt in der Drucklagerfläche /4 radiale Schmiernuten 8, die vorzugsweise im Radialinnenbereich der Stirnlagerfläche /3 der Lagerbüchse 3 in einer Ringnut 7 enden. Durch die entstehende Pumpwirkung ist ein reibungsloses Gleiten möglich, abhängig von der Spaltweite χ_λ. Selbst dann, wenn die Lagerbüchse 3 an der Stirnlagerfläche /3 weitgehendst verschlissen ist, kufen die Lagerringscheibe 4 und die Lagerstützhülse 5 nur stellenweise auf kleinster Fläche mit den schrägen Stirnflächen fs und f₇ aneinander an. Man ist dadurch in der Lage, die Abnutzung des Axiallagers von vornherein zu fixieren. Die gleiche Möglichkeit ergibt sich für den radialen Verschleiß der Lagerbüchse 3 dadurch, daß man das Spiel vom Außendurchmesser der Umfangsfläche /9 der Lagerringscheibe 5 zum Innendurchmesser des Lagerflansches 6 vorher festlegt.

Die erfindungsgemäße Ausbildung des Axialschubgleitlagers kann anstatt zur Schmierung oder zur Vermeidung von zum Anlaufen führenden Achsdrücken auch zum Spülen von Spalten zur Vermeidung des Ansetzens von Krusten durch Verschmutzungen verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Axialschubgleitlager für Zentrifugalpumpen, insbesondere Spaltrohrpumpen, und Ventilatoren, bei dem sich eine auf einer Welle (1) befestigte Lagerringscheibe (4) mit radialer Drucklagerfläche (fi) über diese an der radialen Stirnlagerfläche (fy einer in einer Lagerstützhülse (5) gehaltenen und gegen Drehung gesicherten Lagerbüchse (3) abstützt, wobei die Lagerstützhülse (5) in einem über die Drucklagerfläche (f\) überstehenden Lagerflansch (6) gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, daß zur berührungslosen Aufnahme von Axialschub zwischen der Drucklagerfläche (U) und der Stirnlagerfläche (fy ein geringer Abstand (x) vorgesehen ist und die Stirnfläche (fs) der Lagerstützhülse (5) unter einem kleinen Winkel (α) und die ihr außerhalb der Drucklagerfläche (U) axial gegenüberliegende, bis nahe an die Innenfläche des Lagerflansches (6) reichende Stirnfläche (f₇) der Lagerringscheibe (4) ebenfalls unter einem kleinen Winkel (jS) schräg zu den Lagerflächen (h, U) ausgebildet sind und daß die schräge Stirnfläche (h) der Lagerringscheibe (4) teilweise axial vor die Stirnfläche (fe) des Lagerflansches (6) reicht.

2. Axialschubgleitlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Neigungswinkel der Stirnflächen (f₅, /₇) etwa 3 bis 10°, insbesondere etwa 5°, beträgt.

3. Axialschubgleitlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Drucklagerfläche (U) im Bereich des Innendurchmessers der Stirnlagerfläche #3) der Lagerbüchse (3) eine Ringnut (7) aufweist, die durch radiale Schmiernuten (8) mit der zwischen den schrägen Stirnflächen (T₅, /7) und der Innenfläche (fs) des Lagerflansches (6) gebildeten nach außen offenen Schmiermittel-Pumpkammer (12) in Verbindung steht.

4. Axialschubgleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser der Lagerringscheibe (4) um das maximal zulässige Radialverschleißmaß der Lagerbüchse (3) geringer als der Innendurchmesser des Lagerflansches (6) ist.

5. Axialschubgleitlager nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb der Schmiermittel-Pumpkammer (12) eine Kühl- oder Heizschlange angeordnet ist.

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