DE69527605T2

DE69527605T2 - Lageranordnung zur Verwendung in einer Pumpe

Info

Publication number: DE69527605T2
Application number: DE69527605T
Authority: DE
Inventors: Koji Isemoto; Makoto Kobayashi; Yoshio Miyake; Yoshiaki Miyazaki; Keita Uwai; Masakazu Yamamoto
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1994-12-27
Filing date: 1995-12-27
Publication date: 2003-04-10
Anticipated expiration: 2015-12-28
Also published as: KR960023880A; DE69527605D1; ES2181745T3; EP0719943B1; JPH08177849A; US5964582A; ATE221622T1; JP3035883B2; KR100427475B1; EP0719943A2; EP0719943A3

Description

Gebiet der Erfindung:

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lagereinrichtung zur Verwendung in einer Pumpe und insbesondere eine Lagereinrichtung, die ein hartes und sprödes Material aufweist, das typisch für Keramik ist, wie beispielsweise Siliziumcarbid (SiC), und eine Pumpe, die mit einer derartigen Lagereinrichtung ausgerüstet ist.

Beschreibung der verwandten Technik:

Es gibt bekannte Pumpen, die eine Lagereinrichtung verwenden, die ein Lagerglied umfasst, welches ein hartes und sprödes Material aus Keramik, beispielsweise SiC, aufweist, zum Beispiel in der japanischen offengelegten Patentveröffentlichung Nr. 6-14491.
GB-A-2 020 379 offenbart eine Lageranordnung einschließlich zweier Lagerelemente aus hartem Material wie beispielsweise Wolframcarbid. Ein Element ist zur Anordnung auf einem drehenden Glied vorgesehen, und das andere Element ist zur festen Anbringung vorgesehen. Mindestens eines der Elemente ist in der Form eines Rings und mindestens eines davon ist elastisch angebracht.
EP-A-0 204 235 offenbart ein einfaches Lager aus Keramikmaterial zur Verwendung mit Pumpenwellen, wobei in diesem Fall eine sich mit der Welle drehende Lagerhülse innerhalb eines Lagers läuft, das aus dem gleichen Material besteht, und das Lager ist innerhalb eines Gehäuses elastisch gesichert, und insbesondere wird Siliziumcarbid als das Lagermaterial verwendet, wobei das Lager an seinem Außenumfang mit einer oder mehreren individuellen Nuten versehen ist, die nicht miteinander verbunden sind und einen runden Querschnitt besitzen, wobei die individuellen Nuten sich in einem Abstand von der Stirnfläche des Lager erstrecken oder in einem Abstand davon enden, wobei das Lager außen abgedeckt ist mit einem schlauchartigen Gummielement, und wobei Vorsprünge auf der Innenseite davon angeordnet sind, die in die individuellen Nuten einschnappen, um es an Ort und Stelle zu halten.
EP-A-0 566 088 offenbart eine Lagereinrichtung zur Verwendung in einem gekapselten Motor, und zwar einschließlich Folgendem: ein Lagergehäuse, das auf einem Motorrahmen des gekapselten Motors lösbar angebracht ist, und ein Radiallager, das von dem Lagergehäuse getragen wird. Ein Paar von axial beabstandeten, stationären Schubgleitoberflächen ist auf dem Lagergehäuse angebracht und ein Paar von axial beabstandeten, drehenden Schubgleitoberflächen ist auf dem Rotor angebracht in gegenüberliegender Beziehung zu den stationären Schubgleitoberflächen. Ein elastisches Glied, wie beispielsweise ein O-Ring ist zwischen dem Motorrahmen und dem Lagergehäuse angeordnet zum Halten des Lagergehäuses in radialer Position bezüglich des Motorrahmens.
DE-A-34 28 744 offenbart eine Lageranordnung, wobei elastische Lagerelemente zwischen Siliziumcarbidkomponenten und metallischen Tragteilen angeordnet sind, um eine sichere Befestigung zwischen verschiedenen Komponenten für Anordnungen vorzusehen, die hohen Betriebstemperaturen ausgesetzt sind, und zwar ohne ein Risiko des Leckens oder Brechens. Anwendungen sind beispielsweise in drehenden mechanischen Dichtungen mit Schlupfringen aus Siliziumcarbid oder für Wellenschutzhülsen aus Siliziumcarbid. Die elastischen Lagerelemente absorbieren ohne Schaden die Belastungen, die auftreten, wenn die Temperatur ansteigt.
US-A-5 056 939 betrifft ein Lagersystem und wurde als Grundlage für den Oberbegriff des Anspruchs 1 verwendet.
Die herkömmlichen Lagereinrichtungen, die in den oben genannten Druckschriften offenbart sind, besitzen die folgenden Nachteile.
(1) Die Lagereinrichtung ist vom selbstschmierenden Typ, bei dem das gepumpte Strömungsmittel das Lagerglied in der Lagereinrichtung schmiert. Wenn die Pumpe in einem Zustand eines Wassermangels arbeitet, beispielsweise in einem Fall, wenn ein Fußventil Schwierigkeiten hat zur Zeit des Saugbetriebs, wird das Lagerglied daher häufig beschädigt oder zerbrochen wegen schlechter Schmierung. Ferner wurden hinsichtlich der Schmierung des Lagerglieds aus Keramik strukturelle Betrachtungen nicht ausreichend durchgeführt, so dass sich Luft am gleitenden Teil des Lagerglieds ansammeln kann durch Zentrifugaltrennung, was das Zerbrechen des Lagerglieds zur Folge hat.
(2) Falls die Pumpe einschließlich der Lagereinrichtung verwendet wird zum Pumpen von Flüssigkeit mit hoher Temperatur, wird, da ein linearer Wärmeausdehnungskoeffizient von Keramik, wie beispielsweise SiC, geringer ist als der einer Hauptwelle aus martensitischem rostfreiem Stahl, eine Befestigungskraft einer Mutter, die an dem Endteil der Hauptwelle vorgesehen ist zum Befestigen eines Laufrads, des Lagerglieds oder Ähnlichem an der Hauptwelle, verringert, und die Mutter wird gelöst. In Folge dessen wird das Lagerglied gelöst und arbeitet nicht normal, was ein Zerbrechen des Lagerglieds zur Folge hat. Obwohl in der offenbarten Struktur eine Federscheibe vorgesehen ist, um ein Lösen der genannten Mutter zu verhindern, ist dieses Verfahren nicht ausreichend zur Erreichung des Zwecks.
(3) Falls das Lagerglied in der Lagereinrichtung zerbricht, werden Keramikbruchstücke, beispielsweise aus SiC, in der Pumpe umhergeschleudert und beschädigen ein Gehäuse eines gekapselten Motors oder andere Bauteile, so dass nicht nur das Lagerglied, sondern auch andere Komponenten ersetzt werden müssen. Ferner werden die Keramikbruchstücke manchmal mit der gepumpten Flüssigkeit, wie beispielsweise Trinkwasser vermischt.
(4) Falls das Lagerglied zerbricht, wird gemäß dem herkömmlichen Verfahren unter Verwendung einer Mutter und einer Federscheibe die Befestigungskraft der Mutter Null, und das Laufrad fällt von der Hauptwelle herunter, und Keramikbruchstücke werden weiter verteilt bzw. herumgeschleudert.
(5) Obwohl in der offenbarten Struktur ein Schublagerglied durch einen Stift aus elastischem Material befestigt ist, ist eine Funktion zum Verhindern, dass sich das Schublagerglied dreht, hinsichtlich eines Halteglieds nicht ausreichend. D. h., es gibt kein Problem, wenn das Lagerglied normal geschmiert wird durch die gepumpte Flüssigkeit, aber im Fall eines Anstiegs eines Gleitdrehmoments aufgrund schlechter Schmierung oder Haftung zwischen gleitenden Gliedern, wird der Stift abgeschnitten aufgrund der Scherkraft, was eine Fehlfunktion hinsichtlich der Verhinderung der Drehung zur Folge hat. Infolge dessen wird das Schublagerglied gelöst und somit beschädigt oder zerbrochen.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Lagereinrichtung zur Verwendung in einer Pumpe vorzusehen, die weniger anfällig darauf ist, zerbrochen zu werden, und ein Problem des Umherschleuderns von Bruchstücken beseitigen kann, selbst wenn ein Lagerglied zerbrochen wird. Genauer gesagt sind die Ziele der vorliegenden Erfindung wie folgt:
(1) Es wird verhindert, dass das Lagerglied in der Einrichtung zerbrochen wird, durch Aufrechterhalten einer guten Schmierung von Gleitoberflächen, und selbst wenn das Lagerglied zerbrochen wird, wird verhindert, dass die Pumpe, in die die Lagereinrichtung eingebaut ist, beschädigt wird.
(2) Es wird verhindert, dass Keramik, beispielsweise SiC, in die von der Pumpe verwendeten Flüssigkeit gemischt wird.
(3) Eine Reparatur wird durchgeführt lediglich durch Ersetzen des Lagerglieds, und andere Komponenten bzw. Bauteile müssen nicht repariert werden.
(4) Es kann verhindert werden, dass das Lagerglied aus Keramik sich dreht bezüglich des Halteglieds, und zwar unter Verwendung eines drehungsverhindernden Glieds aus elastischem Material.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Pumpe vorzusehen, die die obige Lagereinrichtung umfasst.
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist eine Lagereinrichtung vorgesehen, wie sie in Anspruch 1 beschrieben ist. Bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung das Lagerglied aus Keramik, beispielsweise SiC, von dem Lagergehäuse und einem Schubkragen umschlossen ist, ist weniger wahrscheinlich, dass Keramikbruchstücke umhergeschleudert werden, selbst wenn das Lagerglied zerbrochen wird. Ferner wird die Verhinderung des Umherschleuderns von Bruchstücken weiter verbessert, indem der Schubkragen in das Lagergehäuse eingeführt ist.
Da gemäß der vorliegenden Erfindung das Lagerglied an der Hauptwelle befestigt ist unter Verwendung eines Dimensionsabsorptionsglieds, wie beispielsweise einer Federscheibe und einer Doppelmutter, ist das Lagerglied sicher an der Hauptwelle befestigt, selbst wenn die Pumpe Flüssigkeit mit hoher Temperatur fördert. Selbst wenn das Lagerglied zerbrochen wird, ist es weniger wahrscheinlich, dass die Doppelmutter gelöst wird, wodurch verhindert wird, dass sich das Lagerglied axial bewegt und umhergeschleudert wird.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Schubkragen an der Hauptwelle befestigt und steht in gleitendem Kontakt mit dem stationären Radiallagerglied und der Schubkragen besitzt ein durchgehendes Loch, durch das Flüssigkeit in der Pumpe in Gleitoberflächen der stationären und drehbaren Radiallagerglieder eingeführt wird. Daher können die Gleitoberflächen ausreichend geschmiert werden. Selbst wenn die Pumpe vertikal installiert ist, so dass eine Achse der Hauptweile sich vertikal erstreckt, wird insbesondere keine Luft um die Hauptwelle herum angesammelt, und somit ist das Lagerglied weniger anfällig darauf, zerbrochen zu werden.
Die obigen und weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, die bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung darstellen.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist eine axiale Querschnittsansicht einer Vollumfangsströmungs- Inline-Pumpe bzw. Axialströmungspumpe, die eine Lageranordnung gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung umfasst;
Fig. 2 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie II-II von Fig. 1;
Fig. 3 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Lagereinrichtung an der Schublastseite sowie anderer Komponenten um die Lagereinrichtung herum;
Fig. 4 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht der Lagereinrichtung an der Anti-Schublastseite sowie anderer Komponenten um die Lagereinrichtung herum;
Fig. 5A ist eine Querschnittsansicht eines stationären Radiallagerglieds;
Fig. 5B ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie V(B)-V(B) von Fig. 4; und
Fig. 5C ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie V(C)-V(C) von Fig. 4.

GENAUE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE

Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird anschließend beschrieben mit Bezug auf die Fig. 1 bis 5.
Fig. 1 zeigt im Querschnitt eine Vollumfangsströmungs-Inline-Pumpe, die eine Lagereinrichtung umfasst. Wie in Fig. 1 gezeigt ist, weist eine Vollumfangsströmungspumpe ein Pumpengehäuse 1, einen gekapselten Motor 6, welcher in dem Pumpengehäuse 1 aufgenommen ist, und Laufräder 8 und 9 auf, die an einer Hauptwelle 7 des gekapselten Motors 6 befestigt sind. Das Pumpengehäuse 1 weist einen äußeren Zylinder 2, ein auslassseitiges Gehäuse 4 und ein saugseitiges Gehäuse 3 auf, die mit den jeweiligen Enden des äußeren Zylinders 2 durch Flansche 51 und 52 verbunden sind. Der äußere Zylinder 2, das saugseitige Gehäuse 3 und das auslassseitige Gehäuse 4 bestehen aus Metallblech, beispielsweise aus rostfreiem Stahl.
Das Laufrad 8 der ersten Stufe und das Laufrad 9 der zweiten Stufe sind in einem ersten inneren Gehäuse 10 aufgenommen. In dem ersten inneren Gehäuse 10 ist Folgendes vorgesehen: Tragglieder 46 mit einem Auskleidungsring 55 an den jeweiligen inneren Enden davon, eine Rückführschaufel 47 zum Führen von Strömungsmittel, das von dem Laufrad 8 der ersten Stufe ausgestoßen wird zu dem Laufrad 9 der zweiten Stufe hin, und eine Leitungseinrichtung 48 zum Leiten von Strömungsmittel, das von dem Laufrad der zweiten Stufe ausgestoßen wird, von der radialen Richtung zu einer axialen Richtung hin. Ein zweites inneres Gehäuse 11 ist mit der Saugseite des ersten inneren Gehäuses 10 verbunden, wobei ein elastischer O-Ring 49 dazwischen angeordnet ist. Eine elastische Dichtung 12 ist zwischen dem zweiten inneren Gehäuse 11 und einer Saugdüse 3a des saugseitigen Gehäuses 3 angeordnet.
Der gekapselte Motor 6 umfasst einen Stator 13, ein äußeres Rahmengehäuse 14, das über den Stator 13 gepasst ist, Seitenrahmenglieder 15, 16, die an entsprechende offene Enden des äußeren Rahmengehäuses 14 geschweißt sind, und ein Gehäuse bzw. eine Dose 17, das bzw. die in den Stator 13 eingepasst ist und an die Seitenrahmenglieder 15, 16 geschweißt ist.
Ein Rotor 18 ist an der Hauptwelle 7 befestigt. Ein ringförmiger Raum oder Durchlass 40 ist zwischen dem äußeren Rahmengehäuse 14 und dem äußeren Zylinder 2 definiert.
Der äußere Zylinder 2 besitzt ein Loch 2a, in dem ein Kabelgehäuse 20 vorgesehen ist. Das Kabelgehäuse 20 ist in der Form eines Aufnahme-artigen Körpers mit einem offenen Ende 20a und einem Boden 20b. An einem Loch 20c, das in dem Boden 20b ausgebildet ist, ist das Kabelgehäuse 20 an dem äußeren Rahmengehäuse 14 durch Schweißen befestigt. Der äußere Zylinder 2 und das Kabelgehäuse 20 sind hermetisch miteinander verschweißt. Eine obere Abdeckung 41 ist an dem Kabelgehäuse 20 befestigt.
Das Kabelgehäuse 20 ist in einer Axialrichtung des gekapselten Motors lang und einer Umfangsrichtung des gekapselten Motors kurz, und das Loch 20c zum Gestatten, dass Leitungen der Spulen des Motors dahin durchgehen, ist von der Mitte des Kabelgehäuses 20 versetzt. Daher ist eine Fläche des ringförmigen Strömungsdurchlasses 40 nicht so sehr vermindert, und Strömungsmittelverlust verursacht durch das Kabelgehäuse 20 wird verhindert.
Wie in Fig. 2 gezeigt ist, ist in diesem Ausführungsbeispiel ein Sitzglied 14a an das äußere Rahmengehäuse 14 geschweißt, und zwar in einer Position entsprechend dem Kabelgehäuse 20. Das Sitzglied 14a besitzt eine flache Oberseite, an der das Kabelgehäuse 20 durch Schweißen befestigt ist (siehe Fig. 2). Im Übrigen kann das Sitzglied 14a integral mit dem äußeren Rahmengehäuse 14 ausgebildet sein durch Pressen bzw. Tiefziehen. Der gekapselte Motor 6 und der äußere Zylinder 2 sind integral aneinander befestigt durch das Kabelgehäuse 20 und Halterungen 43.
Eine Lagereinheit, die die Rotoranordnung auf der Schublastseite trägt, und Bauteile, die mit einer solchen Lagereinheit assoziiert sind, werden nachfolgend mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben.
Ein stationäres Radiallagerglied 33 aus Siliziumcarbid (SiC) ist in einem Lagergehäuse 32 angebracht. Ein drehbares Radiallagerglied 34 ist an der Hauptwelle 7 befestigt, so dass es drehmäßig integral mit der Hauptwelle 7 ist und von dem stationären Radiallagerglied 33 getragen wird, wobei das drehbare Radiallagerglied 34 und das stationäre Radiallagerglied 33 eine Radiallageranordnung bilden. Das drehbare Radiallagerglied 34 wird axial gegen einen Schubkragen 35 gehalten, welcher an der Hauptwelle 7 befestigt ist, und zwar über die Laufräder 7 und 8, eine Hülse 42 sowie Unterlegscheiben 61, 62, 63, durch eine Gewindeoberfläche und eine Doppelmutter 36 an dem Ende der Hauptwelle 7.
Das Lagergehäuse 32 ist in eine Aufnahme bzw. Buchse eingesetzt, die in dem Seitenrahmenglied 15 definiert ist, wobei ein elastischer O-Ring 37 dazwischen angeordnet ist. Das Lagergehäuse 32 ist gegen das Seitenrahmenglied 15 gehalten.
Das Lagergehäuse 32 besitzt ein Ende 32a, das ein Ende des stationären Radiallagerglieds 33 abdeckt. Der Schubkragen 35 ist an der Hauptwelle 7 befestigt und innerhalb des Lagergehäuses 32 angeordnet, das das stationäre Radiallagerglied 33 aufnimmt. Die Beziehung zwischen dem radialen Zwischenraum δ zwischen dem Außendurchmesser des Schubkragens 35 und dem Innendurchmesser des Lagergehäuses 32 und der radialen Dicke T des stationären Radiallagerglieds 33 ist wie folgt eingestellt: δ ≤ 0,5T. D. h., der radiale Freiraum δ ist so eingestellt, dass er nicht mehr als die Hälfte der radialen Dicke T des stationären Radiallagerglieds 33 aufweist.
Ferner ist die Beziehung zwischen der axialen Dicke t des Schubkragens 35 und dem Abstand L von der Stirnfläche des offenen Ende des Lagergehäuses 32 zu dem inneren Ende des Schubkragens 35 wie folgt eingestellt: L ≥ 0,5t.
D. h., nicht weniger als die Hälfte der Dicke t des Schubkragens 35 ist in das Lagergehäuse 32 eingesetzt.
Der Schubkragen 35 besitzt ein sich axial erstreckendes, durchgehendes Loch 35a, durch das gepumpte Flüssigkeit, die von dem Laufrad 9 ausgestoßen wird, in den Gleitteil des stationären Radiallagerglieds 33 und des drehbaren Radiallagerglieds 34 eingeführt wird.
Eine Lagereinheit, die die Rotoranordnung auf einer Anti-Schublastseite trägt sowie mit einer solchen Lagereinheit assoziierte Bauteile werden anschließend beschrieben mit Bezug auf Fig. 4. Fig. 4 ist eine Ansicht von Bauteilen, wobei die Pumpe vertikal installiert ist.
Ein stationäres Radiallagerglied 22 aus SiC und ein stationäres Schublagerglied 23 aus SiC sind in einem Lagergehäuse 21 angebracht. Das stationäre Radiallagerglied 22 besitzt eine Stirnfläche, die als eine stationäre Schubgleitoberfläche dient. Das stationäre Schublagerglied 23 besitzt eine Stirnfläche, die auch als eine stationäre Schubgleitoberfläche dient. Ein drehbares Schublagerglied 24 und ein Schubkragen 25, die beide als drehbare Schubgleitoberflächen dienen, sind auf jeder Seite des stationären Radiallagerglieds 22 und des stationären Schublagerglieds 23 angeordnet. Das drehbare Schublagerglied 24 ist an einer Schubscheibe 26 befestigt, die and der Hauptwelle 7 befestigt ist, und zwar über einen Staubfänger 27 durch eine Gewindeoberfläche und eine Doppelmutter 28 an einem Ende der Hauptwelle 7.
Das Lagergehäuse 21 ist in einer Aufnahme bzw. Buchse aufgenommen, die in dem Seitenrahmenglied 16 definiert ist, wobei ein elastischer O-Ring 29 dazwischen angeordnet ist. Das Lagergehäuse 21 wird durch eine elastische (Ring-)Dichtung 30 gegen das Seitenrahmenglied 16 gehalten. Ein drehbares Radiallagerglied 31 aus SiC ist an der Hauptwelle 7 befestigt, um mit der Hauptwelle 7 integral drehbar zu sein und von dem Radiallagerglied 22 getragen zu werden, wobei das drehbare Radiallagerglied 31 und das stationäre Radiallagerglied 22 eine Radiallageranordnung bilden. Die Beziehung zwischen dem radialen Zwischenraum δ zwischen dem äußeren Durchmesser des Schubkragens 25 und dem Innendurchmesser des Lagergehäuses 21 und der radialen Dicke T des stationären Radiallagerglieds 22 ist wie folgt eingestellt: δ ≤ 0,5T. D. h., der radiale Zwischenraum δ ist auf nicht mehr als die Hälfte der radialen Dicke T des stationären Radiallagerglieds 22 eingestellt.
Ferner ist die Beziehung zwischen der Dicke t des Schubkragens 25 und dem Abstand L von der Stirnfläche am offenen Ende des Lagergehäuses 21 zum inneren Ende des Schubkragens 25 wie folgt eingestellt: L ≥ 0,5t. D. h., nicht weniger als die Hälfte der Dicke t des Schubkragens 25 ist in das Lagergehäuse 21 eingesetzt.
Der Schubkragen 25 besitzt ein sich axial erstreckendes, durchgehendes Loch 25a, durch das gepumpte Flüssigkeit in den Gleitteil des stationären Radiallagerglieds 22 und des drehbaren Radiallagerglieds 31 eingeführt wird.
Wie in Fig. 5A gezeigt ist, besitzt das stationäre Radiallagerglied 22 zwei Spiralnuten 22a an der Innenumfangsoberfläche davon, so dass Flüssigkeit in den Gleitteil des stationären Radiallagerglieds 22 und des drehbaren Radiallagerglieds 31 geliefert wird durch die Pumpwirkung der Spiralnuten 22a. Das stationäre Radiallagerglied 22 besitzt eine Ausnehmung 22b an der Außenumfangsoberfläche davon. Das Lagergehäuse 21 besitzt ein durchgehendes Loch 21a an der Stelle entsprechend der Ausnehmung 22b des stationären Radiallagerglieds 22. Wie in Fig. 5B gezeigt ist, wird Harz 65 in das durchgehende Loch 21a und die Ausnehmung 22b injiziert bzw. eingespritzt und verfestigt, wodurch verhindert wird, dass sich das stationäre Radiallagerglied bezüglich des Lagergehäuses 21 dreht. Ferner wird das Harz 65 auch zwischen dem stationären Radiallagerglied 33 und dem Lagergehäuse 32 vorgesehen (siehe Fig. 3). Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist eine Schubunterlegscheibe 66 zwischen dem drehbaren Radiallagerglied 31 und der Schubscheibe 26 angeordnet, so dass eine auf der Schubscheibe 26 ausgebildete Keilnut 26a kein Brechen oder eine Beschädigung des drehbaren Radiallagerglieds 31 verursacht.
Der Staubfänger 27 ist außerhalb der Schubscheibe 26 angeordnet und an der Hauptwelle 7 befestigt. Die Schubscheibe 26 und der Staubfänger 27 besitzen entsprechende durchgehende Löcher 26b und 27a, durch die die gepumpte Flüssigkeit in den Gleitteil des stationären Schublagerglieds 23 und des drehbaren Schublagerglieds 24 eingeführt wird.
Ein elastisches Material 67, wie beispielsweise Gummi, ist auf jeweiligen Außenumfangsoberflächen des stationären Schublagerglieds 23 und des drehbaren Schublagerglieds 24 befestigt durch Vulkanisieren (Backen) oder Ähnliches. Da die Außenumfangsoberflächen des stationären Schublagerglieds 23 und des drehbaren Schublagerglieds 24 durch das elastische Material 67 umschlossen sind, können Kräfte, wie beispielsweise eine Impulskraft, die auf das stationäre Schublagerglied 23 und das drehbare Schublagerglied 24 angelegt werden, durch die Elastizität des elastischen Materials 67 absorbiert werden, um dadurch die keramischen Schublagerglieder 23, 24 zu schützen. Daher sind die keramischen Schublagerglieder 23 und 24 weniger anfällig, zerbrochen zu werden. Das Lagergehäuse 21 und die Schubscheibe 26 besitzen jeweilige Nuten bzw. Kerben 21c und 26c. Wie in Fig. 5C gezeigt ist, besitzt das elastische Material 67 einen Vorsprung 67a, der mit der Kerbe 21c oder 26c (nur die Kerbe 21c ist in Fig. 5C gezeigt) in Eingriff steht, wodurch verhindert wird, dass sich das Schublagerglied 23 oder 24 bezüglich des Lagergehäuses 21 oder der Schubscheibe 26 dreht. Das stationäre Schublagerglied 23 besitzt Spiralnuten an der Innenoberfläche davon, so dass Flüssigkeit in den Gleitteil des stationären Schublagerglieds 23 und des drehbaren Schublagerglieds 24 geliefert wird durch die Pumpwirkung der Spiralnuten.
Die in den Fig. 1 und 2 gezeigte Vollumfangsströmungs-Inline-Pumpe arbeitet wie folgt: ein von dem Sauganschluss des saugseitigen Gehäuses 3 angezogenes Strömungsmittel strömt in das Laufrad 8. Das Strömungsmittel wird von dem Laufrad 8 gepumpt und strömt dann über den Umkehrflügel 47 in das Laufrad 9. Das Strömungsmittel wird dann durch das Laufrad 9 radial nach außen ausgestoßen und durch die Leitungseinrichtung 48 geleitet, so dass es axial durch den ringförmigen Strömungsmitteldurchlass 40 strömt, welcher radial zwischen dem äußeren Zylinder 2 und dem äußeren Rahmengehäuse 14 definiert ist. Das Strömungsmittel strömt dann von dem ringförmigen Strömungsmitteldurchlass 40 in das auslassseitige Gehäuse 5. Danach wird das Strömungsmittel aus dem Auslassanschluss ausgestoßen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind die Radiallagerglieder 33 und 34 aus Keramik, beispielsweise SiC, durch das Lagergehäuse 32 und den Schubkragen 35 eingeschlossen, und die Radiallagerglieder 32 und 31 aus Keramik, beispielsweise SiC, sind durch das Lagergehäuse 21 und den Schubkragen 25 eingeschlossen. Selbst wenn die Radiallagerglieder 22, 31, 33 und 34 zerbrochen werden, ist daher weniger wahrscheinlich, dass Bruchstücke der Keramik herumgeschleudert werden. Durch Einsetzen des Schubkragens 25 und 35 in die Lagergehäuse 21 bzw. 32 wird ferner das Herumschleudern von Bruchstücken der Keramik weiter verhindert.
Da bei diesem Ausführungsbeispiel das drehbare Radiallagerglied 34 an der Hauptwelle 7 befestigt ist unter Verwendung der Federscheibe 63 und der Doppelmutter 36, kann das drehbare Radiallagerglied 34 sicher an der Hauptwelle 7 befestigt werden, selbst wenn die Pumpe Flüssigkeit mit hoher Temperatur pumpt. Ferner wird die Doppelmutter 36 schwerlich gelöst, selbst wenn das drehbare Radiallagerglied 34 zerbrochen wird, so dass das drehbare Radiallagerglied 34 sich nicht axial bewegt und Bruchstücke davon nicht herumgeschleudert werden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel sind ferner die durchgehenden Löcher 25a und 35a in den jeweiligen Schubkrägen 25 und 35 ausgebildet, welche zu den stationären Radiallagergliedern 22 bzw. 33 weisen, so dass die gepumpte Flüssigkeit an den Gleitteil der Radiallagerglieder geliefert wird. Somit werden die Gleitoberflächen zwischen den Radiallagergliedern ausreichend geschmiert. In dem Fall, wo die Hauptwelle 7 sich vertikal erstreckt und die Pumpe vertikal installiert ist, wird Luft kaum an der Stelle um die Hauptwelle 7 der Pumpe herum angesammelt, und es wird verhindert, dass die Lager aufgrund schlechter Schmierung zerbrechen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist das elastische Material 67, beispielsweise Gummi, an den jeweiligen Schublagergliedern 23 und 24 aus Keramik, beispielsweise SiC, befestigt durch Vulkanisieren (Backen) oder Ähnliches, wodurch ermöglicht wird, dass die Schublagerglieder 23 und 24 und das elastische Material 67 jeweils ein integrales Bauteil ergeben. Die Schublagerglieder 23 und 24 werden in das Lagergehäuse 21 bzw. die Schubscheibe 26 eingesetzt, daher stehen das Gummi 67 und die Innenoberfläche des Lagergehäuses 21 bzw. der Schubscheibe 26 miteinander fest und weitgehend in Kontakt. Daher sind die keramischen Schublagerglieder 23 und 24 weniger anfällig, zerbrochen zu werden, und zwar durch die kraftabsorbierende Wirkung des elastischen Materials 67, und es wird auch verhindert, dass sie sich bezüglich des Lagergehäuses 21 bzw. der Schubscheibe 26 drehen.
Ferner steht der Vorsprung 67a des Gummis 67 in Eingriff mit der Ausnehmung 21c, um zu verhindern, dass sich das Schublagerglied 23 bezüglich des Lagergehäuses 21 dreht, und der Vorsprung 67a steht in Eingriff mit der Ausnehmung 26c, um das Schublagerglied 24 zusammen mit der Schubscheibe 26 zu drehen. Diese Struktur verbessert die Verhinderung, dass sich die Schublagerglieder 23 und 24 bezüglich des Halteglieds drehen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ferner die Unterlegscheibe 66 zwischen der Schubscheibe 26 und dem drehbaren Radiallagerglied 31 angeordnet, so dass die Keilnut 26a das keramische Radiallagerglied 31 nicht direkt kontaktiert, wodurch verhindert wird, dass das keramische Radiallagerglied zerbrochen wird.
Wie aus der obigen Beschreibung deutlich ist, ist gemäß der vorliegenden Erfindung die Lagereinrichtung weniger anfällig darauf, zerbrochen zu werden, und kann ein Problem von sekundärer Bedeutung beseitigen, selbst wenn es zerbrochen wird. Insbesondere bietet die vorliegende Erfindung die folgenden Vorteile:
(1) Es wird verhindert, dass die Lagereinrichtung zerbrochen wird, indem eine gute Schmierung der Gleitoberflächen aufrecht erhalten wird, und selbst wenn sie zerbrochen wird, wird verhindert, dass die Pumpe, die eine solche Lagereinrichtung aufweist, beschädigt wird.
(2) Es wird verhindert, dass Keramik, beispielsweise SiC, mit der von der Pumpe gepumpten Flüssigkeit vermischt wird.
(3) Eine Reparatur wird durchgeführt, indem lediglich die Lagereinrichtung ersetzt wird, und andere Bauteile müssen nicht repariert werden.
(4) Es kann verhindert werden, dass sich die Lagereinrichtung aus Keramik bezüglich des Halteglieds dreht, und zwar durch Verwendung eines Drehungsverhinderungsglieds aus einem elastischen Material.
Obwohl bestimmte bevorzugte Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung gezeigt und in Einzelheiten beschrieben wurden, ist verständlich, dass verschiedene Änderungen und Modifikationen durchgeführt werden können, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.

Claims

1. Lagervorrichtung zur Verwendung in einer Pumpe mit einer Lageranordnung zum Tragen eines Drehkörpers, wobei der Drehkörper eine Welle (7) besitzt, und wobei folgendes vorgesehen ist:

ein Lagergehäuse (32, 21);

ein stationäres radiales Lagerglied (33, 22) geformt aus einem spröden Material und untergebracht in dem erwähnten Lagergehäuse und die Welle (7) tragend, wobei das stationäre Lagerglied einen Außendurchmesser besitzt, der im wesentlichen einem Innendurchmesser des Lagergehäuses entspricht;

und dadurch gekennzeichnet, dass ein Schubkragen (35, 25) an der erwähnten Welle befestigt ist und eine Schubkraft aufnimmt, wobei der Schubkragen innerhalb des Lagergehäuses angeordnet ist; und wobei die Beziehung zwischen einem Radialabstand δ zwischen einem Außendurchmesser des Schubkragens (35, 25) und dem Innendurchmesser des Lagergehäuses (32, 21) und der Radialdicke T des stationären radialen Lagergliedes (33, 22) mit δ ≤ 0,5T vorgesehen ist.

2. Lagervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beziehung zwischen einer Axialdicke t des Schubkragens (35, 25) und einem Abstand L von einer offenen Endoberfläche des Lagergehäuses (32, 21) zu einem Innenende des Schubkragens (35, 25) mit L ≥ 0,5t vorgesehen ist.

3. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei ferner ein drehbares Lagerglied (34, 31) an der Welle (7) derart befestigt ist, dass es mit der Welle drehbar ist.

4. Lagervorrichtung nach Anspruch 3, wobei das drehbare Lagerglied (34, 31) ein drehbares Radiallagerglied aufweist mit einem linearen thermischen Expansionskoeffizienten der größer ist als der der Welle (7), und wobei das drehbare Radiallagerglied (34, 31) in Gleitkontakt mit dem stationären Lagerglied (33, 22) steht, und wobei ferner das drehbare Radiallagerglied (34, 31) an der erwähnten Welle (7) befestigt ist, und zwar durch ein Dimensionsabsorptionsglied (63, 64) mit einer Fehlerfunktion zum Absorbieren der Dimensionstoleranz und einer Doppelmutter (36, 28).

5. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, wobei der Schubkragen (35, 25) ein hindurchgehendes Loch (35a, 25a) aufweist, welches Flüssigkeit in die Pumpe in einen Gleitteil des Lagergliedes einführt.

6. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das stationäre Lagerglied (33, 22) eine Nut (22a) an einer Innenumfangsoberfläche derselben aufweist, um Flüssigkeit in der Pumpe hindurchzulassen.

7. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei ferner ein stationäres Schublagerglied (23) untergebracht in dem Lagergehäuse (21) vorgesehen ist.

8. Lagervorrichtung nach Anspruch 7, wobei ferner ein elastisches Material (67) um eine Außenumfangsoberfläche des stationären Schublagerglieds vorgesehen ist.

9. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei ferner ein drehbares Schublagerglied (24) vorgesehen ist, und zwar gehalten durch eine Schubscheibe (26), und wobei mindestens eines der folgenden Elemente nämlich des drehbaren Schublagerglieds und der Schubscheibe ein hindurchgehendes Loch aufweist bzw. aufweisen, und zwar zum Einführen von Flüssigkeit in die Pumpe in einen Gleitteil des drehbaren Lagerglieds.

10. Lagervorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die erwähnte Schubscheibe (26) an der Welle (7) durch einen Keil befestigt ist, und wobei eine Unterlegscheibe (66) zwischen der Schubscheibe (26) und dem drehbaren Lagerglied vorgesehen ist.

11. Eine Pumpe mit einer Lagervorrichtung, die folgendes aufweist:

ein Pumpengehäuse;

einen gekapselten Motor in dem Pumpengehäuse, wobei der gekapselte Motor folgendes aufweist:

ein einen Stator unterbringender Motorrahmen;

einen Rotor drehbar gelagert in dem Motorrahmen und mit einer Welle mit einem Paar von axial entgegengesetzt liegenden Endteilen; und

eine Lagervorrichtung gemäß irgendeinem der vorhergehenden Ansprüche, angeordnet auf mindestens einen der erwähnten axial entgegengesetzt liegenden Endteile der Welle.