DE959435C

DE959435C - Friction pump

Info

Publication number: DE959435C
Application number: DEV7152A
Authority: DE
Inventors: Ludwig Meissner
Original assignee: JM Voith GmbH
Current assignee: JM Voith GmbH
Priority date: 1954-04-18
Filing date: 1954-04-18
Publication date: 1957-03-07

Description

Reibungspumpe Bekanntlich wird zwischen den Gleitflächen von Gleitlagern eine tragfähige Ölschicht dadurch erzeugt, daß das durch eine Pumpe bereitgestellte Öl infolge der Adhäsions- und Zähigkeitsreibung zwischen den Wellenzapfen und den Lagerschalen mit dem Wellenzapfen umläuft und daß dadurch zusätzlich zum Pumpendruck eine Drucksteigerung (Verdichtung) in der Ölschicht entsteht, die bei genügender Gleitgeschwindigkeit so groß werden kann, . daß der Wellenzapfen trotz der arf ihm ruhenden Belastung auf der Ölschicht schwimmend erhalten wird. Die Drucksteigerung einer solchen Ölschicht läßt sich auch dadurch erreichen, daß der Querschnitt des zu schmierenden Spaltes an geeigneter Stelle gedrosselt oder allmählich verengt wird.Friction pump is known to be between the sliding surfaces of plain bearings a stable oil layer is created by the fact that the provided by a pump Oil as a result of the adhesive and tough friction between the shaft journals and the Bearing shells revolve with the shaft journal and that in addition to the pump pressure an increase in pressure (compression) occurs in the oil layer, which if there is sufficient Sliding speed can be so great. that the shaft journal despite the arf him static load is obtained floating on the oil layer. The pressure increase such an oil layer can also be achieved in that the cross section of the The gap to be lubricated is throttled or gradually narrowed at a suitable point will.

Es wurde schon vorgeschlagen, nach diesem Prinzip der Ölkeilwirkung Reibungspumpen auszubilden, indem man einen zylindrischen Pumpenteil exzentrisch in einem ebenfalls -zylindrischen Gehäuse etwas größeren Durchmessers umlaufen läßt, so daß sich zwischen den beiden ein sich von der Ansaugöffnung bis zur Austrittsöffnung im Gehäuse keilförmig verengender Spalt bildet. Zum Zwecke einer gewissen Einstellbarkeit wurde auch schon vorgeschlagen, das etwa mehrteilig ausgebildete Gehäuse elastisch zu lagern. Der umlaufende Pumpenteil liegt nach diesem bekannten Vorschlag bei Stillstand der Pumpe unter Überdeckung der Austrittsöffnung an der Gehäuseinnenwand auf.It has already been proposed to use this principle of the oil wedge effect Form friction pumps by making a cylindrical pump part eccentric revolves in a cylindrical housing with a slightly larger diameter, so that there is between the two from the suction opening to the outlet opening Forms a wedge-shaped narrowing gap in the housing. For the purpose of a Certain adjustability has also been suggested, the roughly multi-part design Housing to be stored elastically. The circulating pump part is after this known Suggestion when the pump is at a standstill with overlap of the outlet opening on the Housing inner wall on.

Sobald nun die Pumpe anläuft, entsteht im sichelförmigen Pumpenraum Öldruck, und unter diesem Druck hebt sich das Gehäuse vom umlaufenden Pumpenteil ab, so daß das 01 durch die nunmehr frei gewordene Auslaßöffnung aus der Pumpe austreten kann. Durch das Nachgeben des Gehäuses wird aber auch ein direkter Übergang zu der unmittelbar neben dem Auslaß beginnenden Ansaugzone des Pumpenraumes frei, und das Drucköl kann ungehindert in diese Zone übertreten. Der Förderwirkungsgrad einer solchen Pumpe ist daher äußerst gering; er wird sogar mit zunehmendem Nachgeben des Pumpengehäuses, also mit zunehmender Querschnittsvergrößerung des Ölübertrittsweges so schnell abfallen, daß die Pumpe praktisch nur für kleinste Fördermengen bei schlechtem Wirkungsgrad angewendet werden kann.As soon as the pump is started, arises in the crescent pump chamber oil pressure, and under this pressure, the housing is lifted off the rotating pump part, so that the can escape through the now freed from the pump outlet 01. As a result of the yielding of the housing, however, a direct transition to the suction zone of the pump chamber, which begins immediately next to the outlet, is free, and the pressurized oil can pass unhindered into this zone. The delivery efficiency of such a pump is therefore extremely low; it will even drop so quickly with increasing yielding of the pump housing, that is to say with increasing cross-sectional enlargement of the oil transfer path, that the pump can practically only be used for the smallest delivery quantities with poor efficiency.

Die Erfindung bezweckt eine Verbesserung einer solchen aus einem umlaufenden zylindrischen Teil und einem diesen umgebenden feststehenden Gehäuseteil bestehenden Reibungspumpe. Es wird hier eine Verbesserung durch einen oder mehrere abgegrenzte und abgedichtete Pumpenräume erzielt.The invention aims to improve such from a rotating cylindrical part and a fixed housing part surrounding it Friction pump. Here an improvement is delimited by one or more and sealed pump chambers achieved.

Gemäß der Erfindung wird der umlaufende zylindrische Pumpenteil konzentrisch zum feststehenden, ebenfalls zylindrischen Gehäuseteil angeordnet, derart, daß sich ein zylindrischer Spalt ergibt, der an seinen Enden je eine Kammer (Spalterweiterung) bildet, die mit der Saug- bzw. Druckleitung in Verbindung stehen und mit ihrer dem Spalt gegenüberliegenden Wand dicht an den umlaufenden Teil anschließen. Es empfiehlt sich hierbei, die vordere Wand. der Einlaßkammer, insbesondere aber die hintere Wand der Auslaßkammer radial zur Mantelfläche des umlaufenden Teiles anzuordnen.According to the invention, the rotating cylindrical pump part becomes concentric to the fixed, also cylindrical housing part arranged in such a way that results in a cylindrical gap with a chamber at each end (gap widening) forms, which are in communication with the suction or pressure line and with their Connect the gap on the opposite wall tightly to the surrounding part. It recommends here, the front wall. the inlet chamber, but especially the rear one Wall of the outlet chamber to be arranged radially to the lateral surface of the circumferential part.

Der Ringspalt kann mit diffusorartiger Erweiterung in die Auslaßkammer übergehen. Während des Betriebes wird am vorderen Ende des Spaltes durch die Pumpwirkung des Spaltes die Flüssigkeit, vorzugsweise Öl, angesaugt und am hinteren Ende des Spaltes die Geschwindigkeit der Flüssigkeit infolge Anstauung an der Stauwand in statischen Druck umgewandelt und so über die Auslaßöffnung in die Druckleitung weitergefördert.The annular gap can be extended into the outlet chamber in the manner of a diffuser pass over. During operation, the pumping action is at the front end of the gap of the gap, the liquid, preferably oil, is sucked in and at the rear end of the Spaltes the speed of the liquid as a result of accumulation on the retaining wall in static pressure is converted and conveyed through the outlet opening into the pressure line.

Eine Ausführung nach der Erfindung ergibt eine einfache, betriebssichere Reibungspumpe für große Fördermengen mit gutem, gleichbleibendem Förderwirkungsgrad.An embodiment according to the invention results in a simple, reliable one Friction pump for large delivery rates with good, constant delivery efficiency.

In der Regel wird man als Läufer der Reibungspumpe, die vorwiegend als Schmiermittelpumpe geeignet ist, eine freie Länge der Welle der zu schmierenden Maschine oder einen anderen geeigneten Bauteil verwenden.As a rule, one is called the runner of the friction pump, which is predominant as a lubricant pump is suitable, a free length of the shaft to be lubricated Use the machine or another suitable component.

Sofern es sich bei dem umlaufenden Teil der Pumpe um einen Maschinenteil größeren Durchmessers handelt, wie es sich z. B. ergibt, wenn die Reibungspumpe am Spurlagerring einer Wasserturbinenwelle angeordnet wird, genügt unter Umständen eine nur über einen Teil des Umfanges sich erstreckende Reibungspumpe, um den gewünschten Förderdruck zu erzeugen. In solchen Fällen können am Umfang eines gemeinsamen Pumpenläufers mehrere Reibungspumpen hintereinander angeordnet werden, deren Saug- und Druckleitungen an einen gemeinsamen Saugraum (Aufnahmeraum) bzw. an eine gemeinsame Abflußleitung angeschlossen sein können. Dabei können die feststehenden Teile dieser Einzelpumpen aus einem Stück, beispielsweise aus einem zylindrischen Gehäuse, gebildet werden.If the rotating part of the pump is a machine part larger diameter is, as it is, for. B. results when the friction pump is arranged on the thrust bearing ring of a water turbine shaft, may be sufficient a friction pump extending only over part of the circumference to achieve the desired Generate delivery pressure. In such cases, a common pump rotor can be used on the circumference several friction pumps are arranged one behind the other, their suction and pressure lines to a common suction space (receiving space) or to a common drainage line can be connected. The fixed parts of these single pumps can be used can be formed from one piece, for example from a cylindrical housing.

Nun ist es unter Umständen schwierig, die den Spalt bzw. die Spalte begrenzenden Olstauwände gegen die Mantelfläche des Pumpenläufers dicht zu halten. Es kann nämlich vorkommen, daß sich der feststehende Teil der Reibungspumpe, insbesondere bei Anwendung derselben an hochbelasteten Lagern, unter Einwirkung der Temperaturschwankungen des im Ringspalt der Pumpe fließenden heißen Öles verzieht und demzufolge sich ein Teil der Stauwände von der Mantelfläche des Pumpenläufers abhebt. Das 01 könnte dann von einer Ölaustrittskammer (Überdruckraum) in. eine, in Umfangsrichtung gesehen, dahinterli@egende Öleintrittskammer (Unterdruckkammer) übertreten. Damit sinkt aber der Ölförderwirkungsgrad unter Umständen beträchtlich. Um nun derartige Störungen zu vermeiden, ist es zweckmäßig, das feststehende Zylindergehäuse zu unterteilen und es aus radial beweglich gelagerten, vorzugsweise gleich großen Segmentstücken zu bilden, die durch ein Druckmittel, beispielsweise durch Druckfedern oder auch mittels des Druckkolbens eines Servomotors an die Mantelfläche des Pumpenläufers gedrückt werden. Dabei wird man den Anpreßdruck des Druckmittels einstellbar ausführen. Es ist dann möglich, den Anpreßdruck nur so groß zu wählen, daß bei einem vorhandenen Betriebsöldruck einer Reibungspumpe gerade noch ein öldichter Abschluß der Segmentauflageflächen auf dem Pumpenläufer erzielt wird und so ein Mehraufwand an Antriebsleistung für die Pumpe zur Überwindung der Reibung zwischen den Segmenten und dem Pumpenläufer möglichst gering bleibt.Now it is sometimes difficult to keep the oil retaining walls delimiting the gap or the gap tight against the outer surface of the pump rotor. It can happen that the stationary part of the friction pump, especially when it is used on highly stressed bearings, warps under the influence of the temperature fluctuations of the hot oil flowing in the annular gap of the pump and, as a result, part of the retaining walls lifts off the outer surface of the pump rotor. The 01 could then, in the circumferential direction from an oil outlet chamber (pressure chamber) in. A, dahinterli @ LEGEND oil inlet chamber (vacuum chamber) transgressed. However, this may reduce the oil delivery efficiency considerably. In order to avoid such disruptions, it is advisable to subdivide the stationary cylinder housing and to form it from radially movably mounted, preferably equally large segment pieces, which are attached to the outer surface of the pump rotor by a pressure medium, for example by compression springs or by means of the pressure piston of a servo motor be pressed. The pressure of the pressure medium will be adjustable. It is then possible to select the contact pressure only so high that, with an existing operating oil pressure of a friction pump, an oil-tight seal of the segment contact surfaces on the pump rotor is achieved and thus additional drive power for the pump to overcome the friction between the segments and the Pump runner remains as low as possible.

Zur weiteren Erläuterung sind in den Fig. i bis 3 einige Ausführungsbeispiele der vorstehend beschriebenen Erfindung dargestellt. Es zeigt Fig. i die grundsätzliche Ausbildung einer Reibungspumpe im achssenkrechten Schnitt, Fig. 2 eine Ausführung für eine Wasserturbine, bei der die im Axialschnitt dargestellte Versorgungseinrichtung auf dem Spurlagertragkopf angeordnet ist, und Fig.3 ein einzelnes, radial bewegliches und durch eine Feder an den Pumpenläufer angedrücktes Segmentstück im achssenkrechten Schnitt.For further explanation, some exemplary embodiments are shown in FIGS of the invention described above. It shows Fig. I the basic Formation of a friction pump in a section perpendicular to the axis, FIG. 2 shows an embodiment for a water turbine, in which the supply device shown in axial section is arranged on the track bearing support head, and Fig. 3 a single, radially movable and a segment piece that is pressed against the pump rotor by a spring in a vertical axis Cut.

Nach Fig. i besteht die Reibungspumpe, beispielsweise eine Ölpumpe, aus einem mit der Welle umlaufenden Zylinderteil z, dem sogenannten Pumpenläufer, der urfiter Freilassung eines Ringspaltes 2 von einem feststehenden Gehäuseteil 3 umgeben ist. Der Ringspalt ist einerseits mit einer Öleintrittskammer 4 und an seinem Ende mit einer Ölaustrittskammer 5 verbunden, wobei dieser Ringspalt hinter der Auslaßkammer 5 durch eine auf dem umlaufenden Pumpenteil dicht aufliegende Wand 6 sowie vor der Einlaßkammer 4 durch eine ebenfalls dicht aufliegende Wand 7 begrenzt wird. Die Wand 6 bildet mit ihrer einen Seite eine Stauwand 6a. Die beiden Wände 6 bzw. 7 sind radial zur Mantelfläche des Pumpenläufers i angeordnet. Beim Umlauf des Pumpenläufers wird das Öl infolge seiner Adhäsions- und Zähigkeitsreibung von diesem mit nahezu gleicher Umfangsgeschwindigkeit mitgenommen, also aus der Öleintrittskammer angesaugt und durch den Ringspalt 2 gefördert. An der Stauwand 6" staut sich dann das Öl, wobei dessen Geschwindigkeit in hydrostatischen Druck umgesetzt wird. Dieser Druck dient dazu, das Öl durch die an die Auslaßöffnung angeschlossene Leitung hindurchzudrücken. Zur Erhöhung der Förderwirkung kann der Ringspalt 2, wie durch strichpunktierte Linien dargestellt ist, im Bereich der Olaustrittsstelle (bei 8) diffusorartig ausgebildet sein.According to Fig. I, there is the friction pump, for example an oil pump, from a rotating with the shaft cylinder part z, the so-called Pump rotor, the Urfiter release of an annular gap 2 from a fixed housing part 3 is surrounded. The annular gap is on the one hand with an oil inlet chamber 4 and on its end connected to an oil outlet chamber 5, this annular gap behind the outlet chamber 5 by a wall lying tightly on the rotating pump part 6 and in front of the inlet chamber 4 by a wall 7 which is also tightly seated will. One side of the wall 6 forms a retaining wall 6a. The two walls 6 and 7 are arranged radially to the lateral surface of the pump rotor i. When circulating of the pump rotor, the oil is due to its adhesive and viscosity friction of this is carried along at almost the same peripheral speed, i.e. from the oil inlet chamber sucked in and conveyed through the annular gap 2. Then accumulates on the damming wall 6 ″ the oil, the speed of which is converted into hydrostatic pressure. This Pressure is used to force the oil through the line connected to the outlet opening. To increase the conveying effect, the annular gap 2, as indicated by dash-dotted lines Lines is shown, formed diffuser-like in the area of the oil exit point (at 8) be.

Bei dem in Fig.2 dargestellten Ausführungsbeispiel dient die Reibungspumpe dazu, um den äußeren, über Ölkühler, Vorratsbehälter usw. führenden Umlauf des Schmieröls einer vertikalachsigen Wasserturbine aufrechtzuerhalten. Für die gleichen bzw. entsprechenden Teile sind dieselben Bezugszeichen wie in der vorhergehenden Figui verwendet.In the embodiment shown in Figure 2, the friction pump is used in addition to the outer circulation of the lubricating oil via the oil cooler, storage tank, etc. a vertical axis water turbine. For the same or corresponding Parts are given the same reference numerals as in the previous figure.

Mit der Turbinenlaufradwelle g ist der mit seinem Spurring i i auf Tragplatten io gelagerte und bis zum Ölstand 14 in den Ölbehälter 18 eintauchende Spurlagertragring i fest verbunden. Dieser Tragring bildet gleichzeitig den Läufer der Reibungspumpe und ist unter Freilassung eines Ringspaltes 2 von dem feststehenden Gehäuse 3 umgeben, welches auf dem Bund 13 des Pumpenläufers sowie an den Tragplatten io dicht aufsitzt bzw. anliegt. Die öleintrittsöffnungen der Reibungspumpe sind hier wiederum mit 4 bezeichnet und mit einem Aufnahmeraum 16 für das aus dem Spurlager io, ii austretende Öl verbunden. Bei diesem Ausführungsbeispiel bildet das Gehäuse 3 mit dein Aufnahmeraum 16 eine bauliche Einheit. Beim Umlauf der Turbine wird das heiße Öl aus dem Aufnahmeraum 16 durch die Öleintrittsöffnung 4 hindurch angesaugt, in die Ölaustrittskammer 5 gepumpt und von dort aus über die Leitung 22 einem Ölkühler 17 zugeleitet. Das aus diesem Kühler austretende gekühlte Öl fließt dann in einen Sammelbehälter 15 und von da aus wieder zurück ins Spurlagergehäuse. Durch strichpunktierte Linien und Pfeile ist dieser Umwälzweg angedeutet.With the turbine runner shaft g, the one with its track ring i i is on Support plates io stored and immersed in the oil tank 18 up to the oil level 14 Thrust bearing support ring i firmly connected. This support ring also forms the runner the friction pump and is leaving an annular gap 2 from the stationary Surrounding housing 3, which is on the collar 13 of the pump rotor and on the support plates io sits or rests tightly. The oil inlet openings of the friction pump are here again denoted by 4 and with a receiving space 16 for that from the thrust bearing io, ii connected to leaking oil. In this embodiment, the housing forms 3 with your recording room 16 a structural unit. When the turbine rotates, that becomes hot oil is sucked from the receiving space 16 through the oil inlet opening 4, is pumped into the oil outlet chamber 5 and from there via line 22 to an oil cooler 17 forwarded. The cooled oil exiting this cooler then flows into one Collecting container 15 and from there back into the thrust bearing housing. Through dash-dotted This circulation path is indicated by lines and arrows.

Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel besteht das den Pumpenläufer i umgebende Gehäuse aus einzelnen Segmentstücken ig, i j , die radial beweglich gelagert sind und durch Druckfedern 2o gegen die Mantelfläche des Ölförderringes i angedrückt werden. Der Ringspalt 2 ist hier im Bereich der Ölaustrittsstelle diffusorartig erweitert (bei 8). Die beiden den Ringspalt 2 begrenzenden Wände liegen unter der Wirkung des Federdruckes mit ihren Rändern 6o bzw. 7o dicht an der Mantelfläche des Pumpenläufers an. Im übrigen sind dieselben Bezugszeichen wie in den vorhergehenden Figuren verwendet. Auch hier können die einzelnen Ein- und Auslaßkammern durch Sammelleitungen mit dem Spurlagerraum bzw. der Abflußleitung zum Kühler verbunden sein.In the embodiment shown in FIG. 3, the housing surrounding the pump rotor i consists of individual segment pieces ig, ij, which are mounted so as to be radially movable and are pressed against the outer surface of the oil feed ring i by compression springs 2o. The annular gap 2 is widened like a diffuser in the area of the oil exit point (at 8). The two walls delimiting the annular gap 2 are under the action of the spring pressure with their edges 6o and 7o tightly against the jacket surface of the pump rotor. Otherwise, the same reference numerals are used as in the previous figures. Here, too, the individual inlet and outlet chambers can be connected to the track storage space or the discharge line to the cooler by collecting lines.

Claims

PATENT CLAIMS: i. Friction pump, consisting of a circumferential cylindrical part and: a stationary housing part surrounding this, in particular for pumping oil, characterized in that the circumferential cylindrical pump part is arranged concentrically to the stationary, likewise cylindrical housing part, in such a way that a cylindrical gap results which at each of its ends a chamber (gap widening) is formed, which is connected to the suction or Pressure line are in connection and connect with its wall opposite the gap tightly to the circumferential part.

2. Friction pump according to claim i, characterized in that the rear wall of the Outlet chamber (5) arranged radially to the jacket surface of the rotating pump part and forms a retaining wall (6Q).

3. Friction pump according to claim i, characterized in that that the front wall (7a) of the inlet chamber (4) is radial to the outer surface of the circumferential Pump part is arranged.

4. Friction pumps according to claims @ i to 3, thereby characterized in that the cylindrical gap (2) with a diffuser-like enlargement (8) merges into the outlet chamber (5).

5. Friction pump according to claims i. to 4, characterized in that several over the circumference of the rotating pump part distributed single pumps are provided.

6. friction pump according to claim 5, characterized characterized in that the fixed part consists of several, with at least one each Oil inlet and outlet opening provided, radially movable, preferably the same large segment pieces (i9, ig @.

7. Friction pump according to claims 5 and 6, characterized in that the segment pieces (ig) are pressed by a preferably adjustable pressure medium, for example by compression springs (2o) against the oil delivery part rotating with the shaft. B. friction pump according to claims i to 7, characterized in that the thrust bearing support head of a turbine is designed at the same time as a rotating part (pump rotor i) of the friction pump, the suction openings (4) of which are directly connected to the bearing gaps of the thrust bearing (io, ii). G. Friction pump according to claim 8, characterized in that the stationary part (3) of the friction pump has a common receiving space (16) which is tightly adjacent to the track bearing support pieces (io) and connected to the oil inlet chambers of the pump. Documents considered: German Patent No. 739 1a3.