EP0408569A1 - Welle. - Google Patents

Welle.

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EP0408569A1
EP0408569A1 EP89902254A EP89902254A EP0408569A1 EP 0408569 A1 EP0408569 A1 EP 0408569A1 EP 89902254 A EP89902254 A EP 89902254A EP 89902254 A EP89902254 A EP 89902254A EP 0408569 A1 EP0408569 A1 EP 0408569A1
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EP
European Patent Office
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shaft
bearing
parts
clamping device
area
Prior art date
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EP89902254A
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French (fr)
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EP0408569B1 (de
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Horst Schaefer
Guenter Beiss
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KSB AG
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KSB AG
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Publication date
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Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/18—Rotors
    • F04D29/20—Mounting rotors on shafts

Definitions

  • the invention relates to a shaft for centrifugal pumps according to the preamble of the main claim.
  • DE-AS 10 44 621 shows a shaft that has its maximum thickness in the area of the drive and tapers continuously up to the opposite shaft end.
  • a collar is provided in the area of the drive, against which the inner ring of a roller bearing rests.
  • the impeller is positioned on the shaft with the help of spacer rings as well as shaft protection sleeves and a tapered surface, and a clamping device attached to the outer end of the shaft ensures that the individual parts arranged on the shaft are held together. This requires a great deal of effort during production, since the machining of the shaft provides for a large number of fits. The assembly also requires a precise adjustment of the individual parts.
  • the shaft is formed in two parts, the coupling of the two shaft parts being carried out by means of spur gearing.
  • the one shaft part is provided with a clamping bolt, over which the other shaft part is pushed and the two shaft parts are clamped together by a screw connection.
  • the impellers are pushed onto shoulders of the shaft and are held in place by circlips.
  • Sleeves pushed onto the shafts are used to hold the bearings and the gland seals.
  • the bearings are held in their position by means of thread egg cut into or in the shaft ends as well as corresponding screw elements.
  • the clamping mechanism for the shaft connection is located outside the bearings, at the outer shaft end.
  • the invention has for its object to develop a rotor for a turbomachine, the parts can be easily manufactured and assembled and disassembled in a low cost. This object is achieved in accordance with the characterizing part of the main claim.
  • the spring elements which according to one embodiment are arranged between the parts mounted on the shaft and the tensioning device, bring about a reliable contact of the individual parts under all operating conditions, which are also to be secured against rotation by the prestressing forces acting on them.
  • the spring elements can be designed as disc springs, ring springs or the like. This enables a space-saving design with high security against unintentional loosening.
  • the shaft has a constant diameter in the area of the shaft protection sleeves, spacer sleeves and impellers mounted thereon, and that in the area of the shaft bearings
  • Shaft ends with the same or smaller shaft diameters allow the use of drawn round material for shaft production. Time-consuming adjustment and fitting work and the associated controls can be omitted.
  • Yet another embodiment of the invention provides that sealing rings arranged between a sleeve abutting the impeller and the impeller seal the shaft against the pumped medium. This reliably prevents access to the pumped medium between the impeller and shaft or between shaft protection sleeve and shaft or spacer sleeve and shaft. This reliably excludes possible corrosion of the fit, which in turn requires little manufacturing effort and disassembly.
  • Embodiments of the invention are shown in the drawings and are described in more detail below. They show
  • Fig. 1 shows a longitudinally divided double flow turbomachine with a roller-mounted pump shaft and the
  • Fig. 2 shows a rotor of such a machine, the shaft of which is mounted in a roller bearing and a medium-hatched plain bearing.
  • a turbomachine (1) here a centrifugal pump with a single-stage design.
  • a roller bearing (3) is secured to the tapered force-introducing shaft end (2) by means of retaining rings (4). Spacers, shaft sleeves (6) and impeller (7) are supported on the inner ring of the roller bearing (3).
  • a roller bearing (9) mounted on the output shaft end (8) on a likewise smaller diameter is pressed by a clamping device (10) designed as a nut against the spacer sleeve (5) and ultimately against the fixed bearing (3).
  • a disc spring (11) is arranged, by means of which a reliable pressing and positioning of the parts on the shaft is ensured.
  • the bearing housing construction flanged to the pump housing enables the respective bearing to be dismantled in the simplest manner at its shaft end in the event of bearing damage.
  • Sealing rings (12) which cooperate with the shaft protection sleeves (6) prevent the medium from getting between the shaft and the parts mounted on it.
  • Fig. 2 shows an enlarged view and without a surrounding housing the so-called rotor, a fully assembled shaft with impeller, seals and bearings.
  • a fixed roller bearing (3) is attached by means of a circlip (4) on the smaller shaft journal. It forms the fixed bearing in this embodiment and in contrast to FIG. 1.
  • a shaft protection sleeve which is simultaneously designed as a liner (13) and interacts with a corresponding slide bearing (14).
  • ceramics are suitable as suitable bearing materials.
  • the parts arranged on the shaft (15) are tightened by a tensioning device (10) and a nut
  • a second nut (12) serves as a lock nut if no self-locking nuts are used.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)

Description

Beschreibung
Welle
Die Erfindung betrifft eine Welle für Zentrifugalpumpen gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.
Für die Befestigung der Laufräder von gegenläufigen Pumpen sind die unterschiedlichsten Lösungen bekannt. So zeigt die DE-AS 10 44 621 eine Welle, die im Bereich des Antriebes ihre maximale Dicke aufweist und sich bis zu dem gegenüberliegenden Wellenende kontinuierlich verjüngt. Im Bereich des Antriebes ist ein Bund vorgesehen, gegen den der Innenring eines Rollenlagers anliegt. Mit Hilfe von Abstandsringen sowie Wellenschutzhülsen und einer Kegelfläche wird das Laufrad auf der Welle positioniert und eine am Außenende der Welle angebrachte Spanneinrichtung bewirkt den Zusammenhalt der auf der Welle angeordneten Einzelteile. Dies erfordert bei der Herstellung einen hohen Aufwand, da die spanabhebend Bearbeitung der Welle eine Vielzahl von Passungen vorsieht. Die Montage erfordert desweiteren ein genaues Justieren der Einzelteile.
Eine andere Lösung zeigt die in der DE-AS 22 04 892 gezeigte Kreiselpumpe. Die Welle ist hierbei zweiteilig ausgebildet, wobei die Kupplung der beiden Wellenteile mittels einer Stirnverzahnung erfolgt. Hierbei ist der eine Wellenteil mit einem Spannbolzen versehen, über den der andere Wellenteil geschoben und durch eine SchraubVerbindung die beiden Wellenteile miteinander verspannt werden. Die Laufräder sind auf Absätze der Welle aufgeschoben und werden durch Sicherungsringe in ihrer Position gehalten. Auf die Wellenen aufgeschobene Hülsen dienen zur Aufnahme der Lager sowie der Stopfbuchsdichtungen. Mittels auf bzw. in die Wellenenden geschnittenen Ge wind ei sowie entsprechend angebrachten Schraubelementenwerden die Lager in ihrer Position gehalten. Dor Spannmechanismus für die Wellenverbindung befindet sich außerhalb der Lager, am äußeren Wellenende. Und bei der DE-OS 23 45 742 wird das auf der Welle angeordnete Laufrad durch eine auf die Welle aufgeschraubte Wellenschutzhülse fixiert. Dies erfordert eine aufwendige Wellenbearbeitung sowie spezielle Werkzeuge zur Demontage des sogenannten Läufers, also der Pumpenwelle mit darauf montierten Laufrädern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine Strömungsmaschine einen Läufer zu entwickeln, dessen Teile einfach hergestellt und in wenig aufwendiger Weise montiert und demontiert werden können. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches.
Infolge der einen gleichen oder kleineren Durchmesser aufweisenden Wellenenden brauchen bei Bedarf nur diese spanabhebend bearbeitet werden, wodurch der eigentliche Bearbeitungsvorgang auf ein Minimum abgesenkt werden kann. Desweiteren ist somit eine Montage von beiden Seiten der Welle möglich. Die Federelemente, welche gemäß einer Ausgestaltung zwischen den auf der Welle montierten Teilen und der Spanneinrichtung angeordnet sind, bewirken unter allen Betriebszuständen eine zuverlässige Anlage der einzelnen Teile, welche auch durch die einwirkenden Vorspannkräfte gegen Verdrehung zu sichern sind. Die Federelermente. können als Tellerfedern, Ringfedern oder dergleichen ausgebildet sein. Dies ermöglicht eine raumsparende Gestaltung bei gleichzeitiger hoher Sicherheit gegen unbeabsichtigtes Lösen.
Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung, derzufolge die Welle im Bereich der darauf montierten Wellenschutzhülsen, Distanzhülsen sowie Laufräder einen konstanten Durchmesser aufweist und daß im Bereich der die Wellenlager aufnehmenden
Wellenenden gleiche oder kleinere Wellendurchmesser bestehen, ermöglicht die Verwendung gezogenen Rundmaterials zur Wellenherstellung. Aufwendige Justier- und Paßarbeiten sowie die damit verbundenen Kontrollen können entfallen. Wiederum eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß zwischen einer am Laufrad anliegenden Hülse und dem Laufrad angeordnete Dichtringe die Welle gegenüber dem Fördermedium abdichten. Somit wird in zuverlässiger Weise der Zutritt vom Fördermedium zwischen Laufrad und Welle bzw. zwischen Wellenschutzhülse und Welle oder Distanzhülse und Welle verhindert. Dies schließt eine mögliche Passungskorrosion in zuverlässiger Weise aus, welches wiederum ein geringen Herstellungsaufwand und Demontageaufwand bedingt. Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen die
Fig. 1 eine längsgeteilte doppelflutige Strömungsmaschine mit wälzgelagerter Pumpenwelle und die
Fig. 2 einen Läufer einer derartigen Maschine, dessen Welle in einem Wälzlager und einem mediumgeschraierten Gleitlager gelagert ist.
In der Fig. 1 ist eine Strömungsmaschine (1), hier eine einstufig doppelflutig ausgebildete Kreiselpumpe gezeigt. Am verjüngt ausgebildeten krafteinleitenden Wellenende (2) ist ein Wälzlager (3) mittels Sicherungsringen (4) festgelegt. Am Innenring des Wälzlagers (3) stützen sich Distanzhülsen Wellenschutzhülsen (6) und Laufrad (7) ab. Ein am abtriebsseitigen Wellenende (8) auf einem hier ebenfalls kleineren Durchmesser montiertes Wälzlager (9) vird durch eine als Mutter ausgebildete Spanneinrichtung (10) gegen die Distanzhülse (5) und letztendlich gegen das festgelegte Lager (3) gepreßt. Zwischen der Spanneinrichtung (10) und dem Lager (9) ist eine Tellerfeder (11) angeordnet, mit deren Hilfe eine zuverlässige Anpressung und Positionierung der auf der Welle befindlichen Teile sichergestellt wird. Die am Pumpengehäuse angeflanschte Lagergehäusekonstruktion ermöglicht es, daß bei einem eventuellen Lagerschaden das jeweilige Lager in einfachster Weise an seinem Wellenende abgebaut wird. Mit den Wellenschutzhülsen (6) zusammenwirkende Dichtringe (12) verhindern, daß Fördermedium zwischen die Welle und die darauf montierten Teile gelangen kann.
Die Fig. 2 zeigt in vergrößerter Darstellung und ohne ein umgebendes Gehäuse den sogenannten Läufer, eine fertig montierte Welle mit Laufrad, Dichtungen und Lager. Am antriebsseitigen Wellenende (2) ist wieder ein festgelegtes Wälzlager (3) mittels Sicherungsring ( 4) auf dem im Durchmesser kleineren Wellenzapfen angebracht. Es bildet bei dieser Ausführung und im Gegensatz zur Fig. 1 das Festlager. Am freien Wellenende befindet sich eine Wellenschutzhülse, die gleichzeitig als Laufbuchse (13) ausgebildet ist und mit einem entsprechenden Gleitlager (14) zusammenwirkt. In vorteilhafter Weise bieten sich hier Keramiken als geeignete Lagerwerkstoffe an. Die auf der Welle (15) angeordneten Teile werden durch eine als Mutter ausgebildete Spanneinrichtung (10), sowie
Tellerfedern (11) zusammengepreßt. Eine zweite Mutter (12) dient hier als Kontermutter, wenn keine selbstsichernden Muttern zum Einsatz kommen.

Claims

Patentansprüche
1. Welle für Strömungsmaschinen mit ein oder mehreren darauf montierten und mittels Wellenschutzhülsen und/oder Distanzhülsen sowie Lagern positionierten Laufrädern, wobei die auf der Welle angeordneten Teile mittels einer am freien Wellenende angeordneten Spanneinrichtung gegen ein im Bereich des kräfteeinleitenden Wellenendes angeordnetes Lager gepreßt werden, insbesondere für mehr flutige Strömungsmaschinen, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das kräfteeinleitende Wellenende (2) einen gleichen oder kleineren Durchmesser als den maximalen Wellendurchmesser aufweist und daß die Spanneinrichtung (10) unter Zwischenschaltung von ein oder mehreren Federelementen (11) auf der Welle drehfest angeordnete Teile (5, 6, 7) gegen ein im kräfteeinleitenden Wellenbereich angeordnetes Lager (3) oder Anlageelement preßt.
2. Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß am abtriebsseitigen Wellenende (8) die Federelemente (11) zwischen Spanneinrichtung (10) und auf der Welle angeordneten Teilen angeordnet sind.
3. Welle nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wellen im Bereich der darauf montierten Wellenschutzhülsen (6), Distanzhülsen (5) sowie Laufräder (7) einen konstanten Durchmesser aufweisen und daß im Bereich der die Wellenlager (3, 9) aufnehmenden Wellenenden (2, 8) gleiche oder kleinere Wellendurchmesser bestehen.
4. Welle nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einer am Laufrad anliegenden Hülse (5, 7) und dem Laufrad (7) angeordnete Dichtringe (12) die Welle gegenüber dem Fördermedium abdichten.
EP89902254A 1988-02-25 1989-02-10 Welle Expired - Lifetime EP0408569B1 (de)

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