EP1546563B1 - Traglager für eine vertikal angeordnete kreiselpumpe - Google Patents

Traglager für eine vertikal angeordnete kreiselpumpe Download PDF

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EP1546563B1
EP1546563B1 EP03807788.9A EP03807788A EP1546563B1 EP 1546563 B1 EP1546563 B1 EP 1546563B1 EP 03807788 A EP03807788 A EP 03807788A EP 1546563 B1 EP1546563 B1 EP 1546563B1
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EP
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centrifugal pump
support bearing
bearing
housing
medium
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EP03807788.9A
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KSB AG
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    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/041—Axial thrust balancing
    • F04D29/0413—Axial thrust balancing hydrostatic; hydrodynamic thrust bearings
    • 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
    • F04D29/06—Lubrication
    • F04D29/061—Lubrication especially adapted for liquid pumps
    • 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
    • F04D29/08—Sealings
    • F04D29/10—Shaft sealings
    • F04D29/106—Shaft sealings especially adapted for liquid pumps

Definitions

  • the invention relates to a vertically arranged centrifugal pump with a support bearing provided above it, which absorbs the axial and radial forces exerted by the centrifugal pump and which is lubricated by an over the support bearing medium and optionally cooled, the centrifugal pump is driven by a shaft which is guided by a housing surrounding the support bearing and in a housing or housing part belonging to the conveying region of the centrifugal pump, and wherein a shaft seal is provided which separates the area containing the conveying medium from the environment.
  • Pumps of the type discussed here have one or more stages, which are usually arranged in a pot.
  • the pumps are used, for example, as condensate pumps.
  • the support bearing of such a pump is mainly exposed to an axial load, but also has to absorb radial forces. So far, it has been customary to arrange the support bearing above the flow-guiding housing of the centrifugal pump in a separate housing from this.
  • the support bearing was either lubricated by a stored in the housing grease or oil or it was lubricated by a separately provided medium, such as oil, and possibly also cooled. Thus, this under pressure medium to be added via one pipe to the support bearing and discharged from this. Since the drive shaft of the centrifugal pump was passed over the housing of the support bearing and in the belonging to the delivery area of the centrifugal pump housing, here three different shaft seals were necessary.
  • the US-A-5 413 459 discloses a vertical pump assembly operated in an explosive environment with a magnetic drive. A shaft seal is not available for this pump. From the pump discharge nozzle, a part of the delivery liquid is removed via an external pipeline and a complex lubricant and coolant device integrated therein and fed as a lubricant and coolant flow from the outside into the magnetic coupling. A flowing out of this lubricant flow is used for cooling an axial support bearing.
  • the object thus posed is achieved on the basis of a centrifugal pump of the type cited in the present invention that the housing surrounding the support bearing is connected via the gap formed by the radial bearing with the pressure range of the centrifugal pump and the medium serving for lubrication is fed through this gap to the support bearing , During the discharge of the medium, a pipe connecting the housing with the inlet region of the centrifugal pump, and wherein a shaft seal is arranged on the side facing away from the conveying region of the centrifugal pump side of the support bearing.
  • the solution according to the invention requires no foreign medium for the lubrication and cooling of the support bearing. This means a considerable saving and the elimination of a possible source of interference.
  • the direct connection of the support bearing housing to the flow-guiding housing allows a reduction in the overall length.
  • the in the Fig. 1 shown system is equipped with a centrifugal pump 1, which is driven by an electric motor 2.
  • the centrifugal pump 1 has five stages.
  • the medium to be delivered by it, coming from a condenser 3 via a line 4 medium is passed through a arranged in an inlet / outlet housing 5 inlet 6 in a pot 7, from where it is sucked in via a pump inlet 8.
  • the centrifugal pump 1 conveys the medium into a pressure pipe 9 and from there via an outlet 10 and a line 11 to a feedwater tank 12th
  • the centrifugal pump 1 is connected via a drive shaft 13 to the electric motor 2.
  • the drive shaft 13, which carries the impellers of the centrifugal pump 1 is received by a support bearing 14.
  • the in the Fig. 2 embodiment shown has a support bearing 15 which is designed as a mainly axial, but also radial forces receiving rolling bearing.
  • the support bearing 15 is arranged in a housing 16. Via a connection 17, the support bearing 15 is supplied with a lubricating and cooling medium. About a terminal 18, the lubricating and cooling medium is discharged again.
  • shaft seals 19 and 20 are provided on the housing 16. The inlet / outlet housing 5 is sealed by a shaft seal 21.
  • the Fig. 3 shows an embodiment of the invention.
  • the support bearing is formed of two plain bearings: a thrust bearing 22 and a radial bearing 23.
  • the support bearing is surrounded by a housing 24 which is placed directly on the inlet / outlet housing 25. Via the gap which is formed between the bearing shell 26 and the bushing 27 of the radial bearing 23, conveying medium passes from the outlet region 28 into the interior of the housing 24.
  • the conveying medium lubricates both the radial bearing 23 and the axial bearing 22.
  • the discharge of the medium from the housing 24 is used in the region of the inlet 29 opening pipe 30.
  • the housing 24 is thus constantly flowed through by the medium and thus also the thrust bearing 22 and the radial bearing 23 are continuously cooled. An external lubrication and cooling medium, an external pressure source and an external cooling for the medium are thus saved.

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Description

  • Gegenstand der Erfindung ist eine vertikal angeordnete Kreiselpumpe mit einem oberhalb von ihr vorgesehenen Traglager, das die durch die Kreiselpumpe ausgeübten Axial- und Radialkräfte aufnimmt und das durch ein über das Traglager geleitetes Medium geschmiert und gegebenenfalls gekühlt wird, wobei die Kreiselpumpe über eine Welle angetrieben wird, die durch ein das Traglager umgebendes Gehäuse und in ein zum Förderbereich der Kreiselpumpe gehörendes Gehäuse oder Gehäuseteil geführt ist, und wobei eine Wellenabdichtung vorgesehen ist, die den das Fördermedium enthaltenden Bereich von der Umgebung trennt.
  • Pumpen der hier angesprochenen Art besitzen eine oder mehrere Stufen, die meist in einem Topf angeordnet sind. Die Pumpen werden beispielsweise als Kondensatpumpen eingesetzt. Das Traglager einer solchen Pumpe ist vor allem einer axialen Belastung ausgesetzt, hat aber auch radiale Kräfte aufzunehmen. Bisher war es üblich, das Traglager oberhalb des strömungsführenden Gehäuses der Kreiselpumpe in einem von diesem getrennten Gehäuse anzuordnen. Das Traglager wurde entweder durch ein im Gehäuse gespeichertes Fett oder Öl geschmiert oder es wurde von einem gesondert bereitgestellten Medium, beispielsweise Öl, geschmiert und unter Umständen auch gekühlt. So wurde dieses unter Druck zu setzende Medium über jeweils eine Rohrleitung dem Traglager zu- und von diesem abgeführt. Da die Antriebswelle der Kreiselpumpe über das Gehäuse des Traglagers und in das zum Förderbereich der Kreiselpumpe gehörende Gehäuse geführt wurde, waren hier drei verschiedene Wellenabdichtungen notwendig.
  • Die US-A-5 413 459 offenbart eine in explosionsgefährdete Umgebung betriebene vertikale Pumpenanordnung mit einem Magnetkupplungsantrieb. Eine Wellenabdichtung ist bei dieser Pumpe nicht vorhanden. Vom Pumpendruckstutzen wird über eine externe Rohrleitung und eine darin integrierte aufwendige Schmier- und Kühlmitteleinrichtung ein Teil der Förderflüssigkeit entnommen und als ein Schmier- und Kühlmittelstrom von außen in die Magnetkupplung eingespeist. Ein daraus abfließender Schmiermittelstrom dient zur Kühlung eines axialen Traglagers.
  • Vor allem der bei der geschilderten Ausführung zu treibende Aufwand für die Bereitstellung sowie Zu- und Abführung eines gesonderten Schmier- und Kühlmittels für das Traglager, aber auch der Aufwand für die verschiedenen Wellenabdichtungen ließen den Wunsch entstehen, eine Ausführung zu schaffen, die diesen Aufwand entscheidend verringert. Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe basiert auf diesem Wunsch.
  • Die somit gestellte Aufgabe wird ausgehend von einer Kreiselpumpe der eingangs zitierten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass das das Traglager umgebende Gehäuse über den von dem Radiallager gebildeten Spalt mit dem Druckbereich der Kreiselpumpe verbunden ist und das der Schmierung dienende Medium über diesen Spalt dem Traglager zugeführt wird, während der Abführung des Mediums eine das Gehäuse mit dem Einlaufbereich der Kreiselpumpe verbindende Rohrleitung dient, und wobei eine Wellenabdichtung auf der vom Förderbereich der Kreiselpumpe abgewandten Seite des Traglagers angeordnet ist.
  • Die erfindungsgemäße Lösung erfordert kein Fremdmedium für die Schmierung und Kühlung des Traglagers. Dies bedeutet eine erhebliche Einsparung und die Beseitigung einer möglichen Störquelle. Der unmittelbare Anschluss des Traglagergehäuses an das strömungsführende Gehäuse erlaubt eine Verringerung der Baulänge.
  • Es wird als zweckmäßigste Lösung angesehen, wenn das Axiallager und das Radiallager durch Gleitlager gebildet werden. Dies eröffnet im übrigen die Möglichkeit, das das Traglager umgebende Gehäuse über den von dem Radiallager gebildeten Spalt mit dem Förderbereich der Kreiselpumpe zu verbinden, um das der Schmierung dienende Medium über diesen Spalt dem Traglager zuzuführen. Hieraus ergibt sich der Vorzug, dass anstelle der bisher notwendigen drei Wellenabdichtungen nur noch eine erforderlich ist.
  • Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt
    • Fig. 1
    einen Teil eines Kondensat- und Speisewasserkreislaufs, der mit einer Kreiselpumpe der gattungsgemäßen Art ausgestattet ist;
    Fig. 2
    eine mit einem Traglager der vorbekannten Bauart ausgestattete Kreiselpumpe;
    Fig. 3
    den oberen Bereich einer erfindungsgemäß gestalteten Kreiselpumpe.
  • Die in der Fig. 1 dargestellte Anlage ist mit einer Kreiselpumpe 1 ausgestattet, die durch einen Elektromotor 2 angetrieben wird. Die Kreiselpumpe 1 besitzt fünf Stufen. Das von ihr zu fördernde, von einem Kondensator 3 über eine Leitung 4 kommende Medium wird über einen in einem Ein-/Auslaufgehäuse 5 angeordneten Einlauf 6 in einen Topf 7 geführt, von wo es über einen Pumpeneinlaß 8 angesaugt wird. Die Kreiselpumpe 1 fördert das Medium in ein Druckrohr 9 und von dort aus über einen Auslaß 10 und eine Leitung 11 zu einem Speisewasserbehälter 12.
  • Die Kreiselpumpe 1 ist über eine Antriebswelle 13 mit dem Elektromotor 2 verbunden. Die Antriebswelle 13, die die Laufräder der Kreiselpumpe 1 trägt, wird von einem Traglager 14 aufgenommen.
  • Die in der Fig. 2 dargestellte Ausführung besitzt ein Traglager 15, das als ein vor allem axiale, aber auch radiale Kräfte aufnehmendes Wälzlager ausgelegt ist. Das Traglager 15 ist in einem Gehäuse 16 angeordnet. Über einen Anschluß 17 wird das Traglager 15 mit einem Schmier- und Kühlmedium versorgt. Über einen Anschluß 18 wird das Schmier- und Kühlmedium wieder abgeführt. Um einen Austritt des Mediums in die Umgebung zu verhindern, sind Wellendichtungen 19 und 20 am Gehäuse 16 vorgesehen. Das Ein-/Auslaufgehäuse 5 ist durch eine Wellendichtung 21 abgedichtet.
  • Die Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführung. Hier wird das Traglager aus zwei Gleitlagern gebildet: einem Axiallager 22 und einem Radiallager 23. Das Traglager ist von einem Gehäuse 24 umgeben, das unmittelbar auf das Ein-/Auslaufgehäuse 25 aufgesetzt ist. Über den Spalt, der zwischen der Lagerschale 26 und der Buchse 27 des Radiallagers 23 gebildet wird, gelangt Fördermedium aus dem Auslaufbereich 28 in das Innere des Gehäuses 24. Somit schmiert das Fördermedium sowohl das Radiallager 23 als auch das Axiallager 22. Der Abführung des Mediums aus dem Gehäuse 24 dient eine im Bereich des Einlaufs 29 mündende Rohrleitung 30. Das Gehäuse 24 wird somit ständig von dem Medium durchströmt und somit werden auch das Axiallager 22 und das Radiallager 23 unausgesetzt gekühlt. Ein externes Schmier- und Kühlmedium, eine externe Druckquelle und eine externe Kühlung für das Medium werden also eingespart.
  • Die in der Fig. 3 dargestellte erfindungsgemäße Ausführung benötigt im Gegensatz zu der vorbekannten Ausführung der Fig. 2 nur eine Wellenabdichtung 31 am Austritt der Antriebswelle 13 in die Umgebung. Hieraus ergibt sich eine weitere Einsparung. Schließlich bleibt noch erwähnen, daß die erfindungsgemäße Ausführung eine kürzere Erstreckung besitzt als die vorbekannte Gestaltung.

Claims (1)

  1. Vertikal angeordnete Kreiselpumpe mit einem oberhalb von ihr vorgesehenen Traglager, das in ein Axiallager (22) und ein Radiallager (23) unterteilt ist und das durch das Fördermedium der Kreiselpumpe geschmiert und gegebenenfalls gekühlt wird, wobei das Fördermedium dem Traglager (22, 23) über eine zum Druckbereich (28) der Kreiselpumpe verlaufende Verbindung zugeführt und von dort abgeführt wird, wobei ferner das das Axiallager (22) und das Radiallager (23) umgebende Gehäuse (24) unmittelbar an das zum Förderbereich der Kreiselpumpe gehörende Gehäuse (25) anschließt, und wobei der Fördermedium enthaltende Bereich der Kreiselpumpe dicht gegenüber der Umgebung abgeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß das das Traglager (22, 23) umgebende Gehäuse (24) über den von dem Radiallager (23) gebildeten Spalt mit dem Druckbereich (28) der Kreiselpumpe verbunden ist und das der Schmierung dienende Medium über diesen Spalt dem Traglager (22, 23) zugeführt wird, während der Abführung des Mediums eine das Gehäuse (24) mit dem Einlaufbereich (29) der Kreiselpumpe verbindende Rohrleitung (30) dient, und wobei eine Wellenabdichtung (31) auf der vom Förderbereich der Kreiselpumpe abgewandten Seite des Traglagers (22, 23) angeordnet ist.
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