DE6609468U

DE6609468U - CENTRIFUGAL PUMP WITH A DEVICE FOR COMPENSATING THE AXIAL THRUST ON THE IMPELLERS.

Info

Publication number: DE6609468U
Application number: DE19686609468
Authority: DE
Original assignee: Allweiler AG
Current assignee: Allweiler GmbH
Priority date: 1968-03-26
Filing date: 1968-03-26
Publication date: 1972-06-08

Description

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GEB RAUCHS M USTERA K M ELDU N GCOMMERCIAL SMOKE M USTERA K M ELDU N G

Bezeichnung:/Kreiselpumpe mit einer Einrichtung zum Ausgleichen des Axialschubs an den Laufrädern y Designation: / Centrifugal pump with a device to compensate for the axial thrust on the impellers y

Gegenstand der Neuerung .-'.st eine Kreiselpumpe mit einer Einrichtung zum Ausgleichen des Axialschubs an den Laufrädern, bei der der Druckraum gegenüber dem Saugraum durch zv/ei Spaltdichtungen abgedichtet ist, die von ringförmigen coaxialen Ansätzen am Laufrad einerseits und am Pumpengehäuse bzw. am ^pumpendeckel andererseits gebildet werden und die Rückwand des Laufrades öffnungen aufweist, die dem Druckausgleich zwischen dem Saugraum und dem vom Laufrad und vom Pumpendeckel umschlossenen Raum dienen.The subject of the innovation .- '. St a centrifugal pump with a device for balancing the axial thrust on the impellers, in which the pressure chamber is sealed off from the suction chamber by two gap seals, which are formed by annular coaxial attachments on the impeller on the one hand and on the pump housing or on the ^p umpendeckel are formed on the other hand and the rear wall of the impeller has openings which serve to equalize the pressure between the suction chamber and the space enclosed by the impeller and the pump cover.

Bei bekannten Kreiselpumpen besteht die Einrichtung zum Ausgleichen des Axialschubs an den Laufrädern aus Spaltdichtungen, deren ringförmige coaxialen Ansätze am Laufrad einerseits und am Pumpenqehäuse bzw. am Pumpendeckel andererseits gleich groß oder zumindest annähernd gleich groß sind. Geringfügige Durchmesserunterschiede der Spaltdichtungen dienen dazu, den Axialschub in einem bestimmten Kennlinienbereich zu eliminieren.In known centrifugal pumps, the device for compensating for the axial thrust on the impellers consists of gap seals, their annular coaxial approaches on the impeller on the one hand and on the pump housing or on the pump cover on the other hand are the same size or at least approximately the same size. Slight differences in diameter of the gap seals serve to eliminate the axial thrust in a certain range of the characteristic curve.

Λ p Γ\ Π / CO Λ p Γ \ Π / CO

:l,- .i©h₎yrM'<tl!h^OP'öQv.R----7«0>·· Vu. -Λ, i : S-H, .Η·: l, - .i © h ₎ yrM '<tl! h ^ OP'öQv.R ---- 7 «0> ·· Vu. -Λ, i : SH, .Η ·

Diese Ausbildung ist dann von Nachteil, wenn innerhalb ei~ nem Baukastensystem Pumpen mit unterschiedlichen Laufrad- und Gehäusegrößen und daher unterschiedlicher Leistung in bezug auf Förderhöhe und Fördermenge mit Lagereinheiten ein-und derselben Größe verbunden v/erden sollen; denn zum Ausgleichen des Axialschubs der Kreiselpumpen ist es in diesem Fall erforderlich, den Spaltdichtungsdurchmesser an der Laufradrückseite etwa gleich groß zu machen wie derjenige an der Laufradeintrittsseite. Hierdurch wird für jede Pumpe mit unterschiedlicher Laufrad- und Gehäusegröße ein besonderer Pumpendeckel erforderlich, der den Spaltdichtungsdurchmesser des entsprechenden Laufrades aufweist. Der Aufbau einer Pumpenreihe, deren einzelne Pumpen gleiche konstruktive Merkmale, jedoch unterschiedliche Größen aufweisen, wird dadurch sehr erschv/ert.This training is then disadvantageous when within ei ~ a modular system of pumps with different impeller and housing sizes and therefore different performance in terms of delivery head and delivery rate with bearing units one and the same size should be connected to each other; because to compensate for the axial thrust of the centrifugal pumps it is in In this case it is necessary to make the gap seal diameter at the rear of the impeller about the same as that on the impeller inlet side. This means that each pump has a different impeller and housing size a special pump cover is required, which has the gap seal diameter of the corresponding impeller. The structure of a series of pumps, the individual pumps of which have the same structural features but different sizes, this is very difficult.

Der Neuerung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kreiselpumpe mit einer Einrichtung zum Ausgleichen des Axialschubs so zu verbessern, daß der Pumpendeckel innerhalb eines Baukastensystems für verschiedene Laufrad- und Spiralgehäusegrößen verwendet werden kann und somit der Aufbau einer ganzen Pumpenreihe weiter vereinfacht wird.The object of the innovation is to provide a centrifugal pump with a device to compensate for the axial thrust improve that the pump cover within a modular system for different impeller and volute casing sizes can be used and thus the construction of an entire series of pumps is further simplified.

Die Lösung der Aufgabe besteht darin, daß der Durchmesser der von ringförmigen Ansätzen am Pumpendeckel und an .der Rückseite des Laufrades gebildeten Spaltdichtung wesentlich größer ist als derjenige der zweiten Spaltdichtung, die von«^, ringförmigen Ansätzen am Pumpengehäuse und an der Vorderseite des Laufrades gebildet wird und die öffnungen in der Rückwand des Laufrades als Drosselbohrungen ausgebildet sind, die ein Druckgefälle zwischen dem Saugraum und dem vom Laufrad und vom Pumpendeckel· umschlossenen Raum erzeugen. Hierdurch läßt sich der auf das Laufrad der Pumpe wirkende hydraulische Axialschub ausgleichen, die Öffnungen in der Rückseite des Laufrades müssen nur entsprechend bemessen v/erden. Es ist demnach möglich, bei einer Pumpen-The solution to the problem is that the diameter of the ring-shaped lugs on the pump cover and .der The gap seal formed on the rear side of the impeller is significantly larger than that of the second gap seal, which is defined by «^, annular lugs is formed on the pump housing and on the front of the impeller and the openings in the Rear wall of the impeller are designed as throttle bores, which create a pressure gradient between the suction chamber and the create space enclosed by the impeller and the pump cover. This allows the pump to run on the impeller To compensate for any hydraulic thrust, the openings in the rear of the impeller only need to be adjusted accordingly dimensioned / grounded. It is therefore possible, in the case of a pump

reihe, die mit ein- und derselben Lagereinheit versehen ist, die aus Lagerträger, Pumpenwelle mit Dichtung besteht, auch don Pumpendeckel für verschiedene Laufrad- und Gehäuse-■ größen zu verwenden. Dies hat besondere Vorteile in bezug auf Fortigungsaufwand, Lagerungsaufwand und Aufwand bei evtl. erforderlichen Reparaturen.row, which is provided with one and the same storage unit, which consists of bearing bracket, pump shaft with seal, too don pump cover for various impeller and housing ■ sizes to use. This has particular advantages in relation to on continuation expenditure, storage expenditure and expenditure possibly necessary repairs.

Die Zeichnung gibt Ausführungsbeispiele der Neuerung wieder.The drawing shows exemplary embodiments of the innovation.

J?x£jü3i 1 xst uSi LcinyssChrixcu SxIiSjT nSUexünCfSySIucißeri KjTGxSci = pumpe mit einer Einrichtung zum Ausgleichen des Axialschubs am Laufrad.J? X £ jü3i 1 xst uSi LcinyssChrixcu SxIiSjT nSUexünCfSySIucißeri KjTGxSci = pump with a device for balancing the axial thrust on the impeller.

Figuren 2 bis 4 veranschaulichen wie neuerungsgemäß ausgeführte Kreiselpumpen unterschiedlicher Leistung an Lagereinheiten ein- und derselben Größe unter Verwendung gleicher Pumpendeckel angebr cht werden.FIGS. 2 to 4 illustrate centrifugal pumps of different performance that are designed according to the invention Bearing units of the same size can be fitted using the same pump cover.

Das Pumpengehäuse 1 in Figur 1 mit dem Saugstutzen 2 und dem Druckstutzen 3 nimmt das Laufrad 4 auf. Dieses ist auf der Welle 5 befestigt, die den Pumpendeckel 6 durchdringt. Der Flansch 7 des nicht dargestellten Lagerträgers zur Lagerung der Welle 5 ist zusammen mit dem Pumpendeckel 6 am Gehäuse 1 „verschraubt. Die aus einer Weichpackung 8 und der Stopfbuchsbrille 9 bestehende, im Pumpendeckel 6 angeordnete V7e 1 lendichtung dichtet das Pumpeninnere ab. Das Pumpenge-The pump housing 1 in Figure 1 with the suction nozzle 2 and the The pressure port 3 receives the impeller 4. This is attached to the shaft 5, which penetrates the pump cover 6. Of the The flange 7 of the bearing bracket (not shown) for mounting the shaft 5 is together with the pump cover 6 on the housing 1 "Screwed. The one from a soft pack 8 and the gland follower 9 existing V7e 1 oil seal arranged in the pump cover 6 seals the inside of the pump. The pump

/häuse v/eist einen ringförmigen Ansatz 10 auf, der mit einem Veben solchen Ansatz 11 am Laufrad 4 einen Ringspalt 12 bildet-, "'" der die Wirkung einer Spaltdichtung hat. Ein ringförmiger Ansatz 13 am Pumpendeckel 6 bildet zusammen mit einem ringförmigen Ansatz 14 an der Rückseite des Laufrades 4 den Ringspalt 15, der als Spaltdichtung wirkt. Die Bohrung 16 in der Rückwand des Laufrades 4 verbindet den vom Pumpendeckel 6 und Laufrad 4 abgegrenzten Raum 17 mit dem Saugraum 18./ housing v / eist an annular extension 10, which with a Veben such approach 11 forms an annular gap 12 on the impeller 4, "'" which has the effect of a gap seal. An annular extension 13 on the pump cover 6 forms together with an annular Approach 14 on the back of the impeller 4, the annular gap 15, which acts as a gap seal. The hole 16 in the rear wall of the impeller 4 connects the space 17 delimited by the pump cover 6 and impeller 4 with the suction space 18th

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Es kann davon ausgegangen v/erden, daß die sich gegenüberliegenden, von den Durchmessern D^ und d bzw. Dl und d bestimmten Flächen des Laufrades unter gleichem Druck, nämlich unter dem im Druckraum 19 herrschenden Druck, stehen. Da die von den Durchmessern Dl und d bestimmte Ringfla'che größer ist als diejenige, die durch den Durchmesser Dl und D bestimmt ist, ist das Laufrad 4 einem Axialschub ausgesetzt, der in Richtung des .Pumpendeckels 6* wirkt. Dieser Axialschub wird ausgeglichen durch einen Druck, der sich in der Kammer 17 aufbaut, wenn der durch den Ringspalt 15 in diese eindringende Flüssigkeitsstrom mit Hilfe der Drosselbohrung 16 gedrosselt wird. Die Drosselbohrung 16 und der Ringspalt 15 sind so bemessen, daß die GleichungIt can be assumed that the opposing, of the diameters D ^ and d or Dl and d certain areas of the impeller under the same pressure, namely under the pressure prevailing in pressure chamber 19, stand. Since that determined by the diameters Dl and d Ring area is larger than that created by the diameter Dl and D is determined, the impeller 4 is subjected to an axial thrust in the direction of the .Pumpendeckels 6 * works. This axial thrust is compensated for by a pressure that builds up in the chamber 17 when the through the annular gap 15 is throttled in this penetrating liquid flow with the aid of the throttle bore 16. The throttle bore 16 and the annular gap 15 are dimensioned so that the equation

d²-p_x+ (D_L ²-d²) P₂- (D_L ²-D²) p2- (D²-d_w ²) p₃ = 0 erfüllt wird.
In der Gleichung bedeuten:d ² -p _x + (D _L ² -d ² ) P ₂ - (D _L ² -D ² ) p2- (D ² -d _w ² ) p ₃ = 0 is fulfilled.
In the equation:

ip\ - mittlerer Druck im Saugraum 18, P2 = mittlerer Druck im Raum 19,
p., = mittlerer Druck im Raum 17, ip \ - mean pressure in suction space 18, P2 = mean pressure in space 19,
p., = mean pressure in room 17,

fd = Durchmesser des Ringspaltes 12, ΐfd = diameter of the annular gap 12, ΐ

D = Durchmesser des Ringspaltes 15, \ϊ D = diameter of the annular gap 15, \ ϊ

d_w = Durchmesser der Welle 5, ^d _w = diameter of shaft 5, ^

./Dl = Durchmesser des Laufrades 4. < \j;./Dl = diameter of the impeller 4. < \ j;

Ist diese Bedingung erfüllt, so sind die auf das Laufrad wirkenden Axialkräfte im Gleichgewicht.If this condition is met, the axial forces acting on the impeller are in equilibrium.

Die Darstellungen in den Figuren 2 bis 4 stimmen im wesentlichen mit derjenigen in Figur 1 überein. Der in Figur 1 mit 7 bezeichnete Flansch des Lagerträgers ist in den Figuren 2 bis 4 nicht dargestellt. Dieser hat ebenso wie Pumpendeckel 6 und Antriebswelle 5 einschließlichThe representations in FIGS. 2 to 4 essentially correspond to that in FIG. The in FIG. 1, the flange of the bearing bracket, denoted by 7, is not shown in FIGS. This one has as well like pump cover 6 and drive shaft 5 including

Laufradbefestigung und Weichpackung 8 die gleichen Abmessungen für alle dargestellten Ausführungen. Lediglich die Laufräder und die zugehörigen Spiralgehäuse haben unterschiedliche Größen und erbringen somit auch unterschiedliche Puppenleistungen. In Figur 2 sind das größte Laufrad und Spiralgehäuse dargestellt, welche zu ein-und derselben Lagerträger- und Pumpendeckelgröße möglich sind. Hier ist der Durchmesser d des Ringspaltes 22 zwischen Gehäuse 21 und Laufrad 24 gleich dem Durchmes- Z ser D des Ringspaltes 15 zwischen Laufrad 24 und Pumpendeckel 6. Das Laufrad 24 ist dann innerhalb des Gehäuses 21 bezüglich des Axialschubes ausgeglichen, wenn, wie bekannt, die vom Pumpendeckel 6 und von der Rückwand des Laufrades 24 gebildete Kammer 27 durch groß bemessene Bohrung 26 druckentlastet ist, sich also in der Kammer kein Druck aufbauen kann,Impeller attachment and soft packing 8 have the same dimensions for all versions shown. Only the impellers and the associated spiral housing have different sizes and thus also provide different doll performances. In FIG. 2, the largest impeller and volute casing are shown, which are possible for one and the same bearing bracket and pump cover size. Here, the diameter d of the annular gap 22 between the housing 21 and impeller 24 is ser equal to the Durchmes- Z D of the annular gap 15 between the impeller 24 and the pump cover 6. The impeller 24 is then offset with respect to the axial thrust inside the housing 21, if, as is known, the chamber 27 formed by the pump cover 6 and the rear wall of the impeller 24 is relieved of pressure by a large bore 26, so no pressure can build up in the chamber,

Der in Figur 3 nicht dargestellte Lagerträger sowie Pumpendeckel 6 und Antriebswelle 5 sind auch zur Aufnahme des kleineren Laufrades 34 und des zugehörigen, kleineren Gehäuses 31 gseignet. Der Durchmesser Dl2 des Laufrades 34 ist wesentlich kleiner als derjenige des Laufrades *ⁿ Figur 2 der mit Dj^ bezeichnet ist. Entsprechend dem Laufraddurchmesser verkleinert sich auch da.s Spiralgehäuse 31. Die von den Durchmessern Dl2 und D begrenzte Ringfläche ist kleiner als diejenige, welche von den Durchmessern D^2 ^un<3 d·, begrenzt ist. Der hierdurch bedingte Axialschub wird ausgeglichen durch den Druck, v/elcher sich in der Kammer 37 aufbaut und dessen Größe durch die ; Drosselbohrung 36 bestimmt ist.The bearing bracket, not shown in FIG. 3, as well as the pump cover 6 and drive shaft 5 are also suitable for receiving the smaller impeller 34 and the associated, smaller housing 31. The diameter Dl2 of the impeller 34 is significantly smaller than that of the impeller * ⁿ Figure 2, which is denoted by Dj ^. According to the impeller diameter, the volute casing 31 is also reduced in size. The ring area delimited by the diameters D12 and D is smaller than that which is delimited by the diameters D ^ 2 ^{and <} 3 d ·. The axial thrust caused by this is compensated for by the pressure which builds up in the chamber 37 and its size by the; Throttle bore 36 is determined.

Das Laufrad 44 in Figur 4 hat den Außendurchmesser D_L3, der wiederum kleiner ist als derjenige des Laufrades 34 in Figur 3. Der Durchmesser D des Ringspaltes 15 ist der gleiche wie in den Figuren 2 und 3. Der Durchmesser d2 des Ringspaltes 42 zwischen Pumpengehäuse 41 und Lauf-The impeller 44 in Figure 4 has the outer diameter D _L 3, which is in turn smaller than that of the impeller 34 in Figure 3. The diameter D of the annular gap 15 is the same as in Figures 2 and 3. The diameter d2 of the annular gap 42 between Pump housing 41 and running

rad 44 ist kleiner als derjenige in den Figuren 2 und 3. Mit Hilfe einer entsprechend bemessenen Drosselbohrung 46 in der Rückwand des Laufrades 4 4 wird in der Kammer ein Druck erzeugt, der die auf das Laufrad wirkenden ins Gleichgewicht bringt.wheel 44 is smaller than that in Figures 2 and 3. With the help of a correspondingly dimensioned throttle bore 46 in the rear wall of the impeller 4 4, a pressure is generated in the chamber that acts on the impeller brings balance.

Der mit 7 bezeichnete Flansch eines nicht dargestellten Lagertrsgers kann im Nahmen der Neuerung auch der Flansch beispielsweise einer Zv/ischenlaterne zwischen Pumpe und Elektromotor sein, wobei die Mofcorwelle gleichzeitig PumDenv/eHe ist.The designated 7 flange of a not shown The flange can also be used as part of the innovation for example an auxiliary lantern between the pump and Be an electric motor, with the Mofcorwelle at the same time PumDenv / eHe is.

- SCHUTZÄMSPRÜCHE -- PROTECTION CLAIMS -

Claims

SCHÜTZ CLAIM

Centrifugal pump with a device for balancing the axial thrust on the impellers, their pressure chamber opposite the suction chamber is sealed by two gap seals, which are formed by annular coaxial lugs on the impeller on the one hand and on the pump housing or on the pump cover on the other hand are formed and the rear wall of the impeller Has openings that balance the pressure between the suction chamber and that of the impeller and the pump cover serve enclosed space, characterized in that the diameter of the ring-shaped attachments (13,14) the gap seal (15) formed on the pump cover (6) and on the back of the impeller (4,24,34,44) is greater than that of the second gap seal (12,32,42) that of the annular lugs (10,30,40,11) on the pump housing (1,31,41) and on the front of the impeller (4,34,44) and the openings (16,36,46) in the rear wall of the impeller (4,34,44) as throttle connections are formed that a pressure gradient between the suction chamber (18,38,48) and that of the impeller (4,34,44) and Create the space (17,37,47) enclosed by the pump cover (6).