EP1953390A1 - Method and device for axial thrust compensation - Google Patents

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Publication number
EP1953390A1
EP1953390A1 EP07002435A EP07002435A EP1953390A1 EP 1953390 A1 EP1953390 A1 EP 1953390A1 EP 07002435 A EP07002435 A EP 07002435A EP 07002435 A EP07002435 A EP 07002435A EP 1953390 A1 EP1953390 A1 EP 1953390A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
pressure
shaft
piston
unit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP07002435A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Johann Neiszer
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ritz Pumpenfabrik GmbH and Co KG
Original Assignee
Ritz Pumpenfabrik GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ritz Pumpenfabrik GmbH and Co KG filed Critical Ritz Pumpenfabrik GmbH and Co KG
Priority to EP07002435A priority Critical patent/EP1953390A1/en
Priority to US12/025,844 priority patent/US20080187434A1/en
Publication of EP1953390A1 publication Critical patent/EP1953390A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • 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
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/041—Axial thrust balancing
    • F04D29/0416—Axial thrust balancing balancing pistons

Definitions

  • the invention relates to a pump, in particular a vertical pump, according to claim 1, a method for compensating the axial thrust in a pump according to claim 18, and a method for retrofitting an axial thrust compensation to a pump according to claim 19 and a retrofit module according to claim 22.
  • the pumps considered here have at least one impeller which is driven by a shaft of at least one drive unit, wherein in operation acts on the shaft of the impeller corresponding to the pump pressure axial thrust.
  • a vertical pump is understood here to mean a pump in which the pump shaft is aligned substantially vertically in use.
  • DD 231829 is a method for Axialschubaus protest described in centrifugal pumps, in which also a compensating piston is provided at which a pressure difference is generated by the pump pressure and a supplied via a discharge water return line lower pressure.
  • a speed measuring device and pressure measuring points which are arranged in front of and behind the balance piston, pass the measured data to a computer, which determines the resulting axial thrust according to the speed.
  • a valve mounted in the relief water return passage is controlled so as to set a relief pressure at which the difference disappears.
  • Another object of the invention is to provide a method for retrofitting an axial thrust balance on an existing pump, in particular vertical pump, so that even existing pumps can use the axial thrust compensation invention or the inventive method for Axialschubaus protest is used.
  • another object of the invention is to provide a retrofit module for a self-regulated axial thrust balance on a pump.
  • the pump according to the invention has at least one centrifugal pump unit with at least one impeller which can be driven by at least one drive unit, wherein an axial thrust arising during operation of the pump acts on the shaft of the impeller. Furthermore, a self-adjusting the axial thrust at least partially supporting compensating piston is provided, which is non-positively connected in the axial direction of the shaft with the shaft.
  • the essence of the invention is to provide a compensation device for acting on the shaft of the pump in operation axial thrust, a force-locking in the axial direction of the shaft connected to the shaft and guided in a compensating cylinder compensating piston for generating a self-regulating dependent on the axial thrust of the pump and this provided on the shaft of the drive unit opposite acting compensation force.
  • the self-regulating compensation force is generated from a differential pressure between the pump pressure occurring during operation of the pump and any lower pressure than the pump pressure.
  • a compensating piston which at least partially supports the axial thrust is connected in a non-positive manner to the shaft in the axial direction of the shaft.
  • the balance piston can be mounted substantially anywhere on the shaft. When mounted between the pump unit and the drive unit, a very compact construction, in particular with a vertical pump, becomes possible. In addition, this allows a particularly favorable supply of the respective pressure to the corresponding piston side.
  • the function of the balance piston is self-regulating, which can be dispensed with in comparison to solutions in the prior art to additional measuring and control devices. This leads to a significant reduction in manufacturing and cost.
  • the thus less loaded thrust bearing can be made smaller and made simpler, which also leads to a reduction in manufacturing costs and minimizes costs. Furthermore, the service life and operational safety of the thrust bearings increase.
  • the arrangement of balancing piston and compensating cylinder, in particular the effective piston surface is tuned to the rated power of the drive unit.
  • the size of the piston surface on the production side can be chosen so that at maximum pump power or rated power, the relief force generated is so large that the resulting axial thrust is at most compensated. If the vote is made in relation to the maximum power, also a reversal of the axial thrust is reliably prevented, for example, in a large-sized piston surface.
  • the cylinder is fastened to the side of the engine facing the pump.
  • the compact design is additionally supported. Furthermore, so construction, installation and maintenance effort is minimized because, for example, a mounting plane to the drive unit already exists and in contrast to the pump side does not have to be generated first.
  • the arrangement of compensating piston and compensating cylinder is provided in the conveying direction in front of the centrifugal pump unit.
  • balance piston and balance cylinder can act as a hydraulic additional bearing, which contributes to a considerable relief of the axial bearing, which in turn can be significantly smaller and simpler structure.
  • the additional hydraulic bearing runs almost wear-free and has a much lower frictional resistance than conventional thrust bearings.
  • the suction pressure of the centrifugal pump unit as the lower pressure because a direct fluidic connection from the suction side of the centrifugal pump unit to the corresponding side of the balance piston, namely the piston side facing the centrifugal pump unit, can be made very easily.
  • the ambient pressure, or any other predetermined lower pressure than the pump pressure via a corresponding compensation line can be supplied.
  • the ambient pressure is used as the lower pressure, a retrofitting of the device according to the invention on conventional vertical pumps without structural changes to the pump is possible.
  • the side of the compensating piston, at which the higher pressure is to rest is in direct fluid communication with the pressure side of the pump. In such a constructive simple design of the pump pressure acts directly and lossless on the balance piston.
  • the lower pressure In order to be able to counteract the axial thrust, the lower pressure must be supplied to the side of the compensating piston, which points in the direction of the resulting unloading force. In a structurally simple embodiment, this is done via a compensation line that can be easily adapted to the circumstances of existing drive and / or pump units.
  • the compensation line is provided as an axial bore in the shaft of the drive unit and / or the centrifugal pump unit in an advantageous development of the invention.
  • the drive unit is arranged above the centrifugal pump unit.
  • the ambient pressure can be guided over an axial bore as a compensation line in the current through the drive unit shaft to the corresponding side of the balance piston in an advantageous manner.
  • the suction pressure can be passed through a corresponding axial bore as a compensation line through the current through the centrifugal pump unit shaft to the corresponding side of the balance piston.
  • the vertical pump may have a single shaft as drive and pump shaft, but embodiments with an articulated shaft arrangement are also possible, in particular if the individual functional units are of modular design and thus the pump is scalable.
  • the drive unit can also be located below the centrifugal pump unit, then change the above statements accordingly.
  • the Ausreteskolben- / cylinder assembly is designed as a retrofit module.
  • a retrofit module may for example be equipped with corresponding flanges that it can be easily attached between the drive unit and the pump unit at the flanges.
  • a stationary cylinder is then integrated, in which a piston is movably provided, which can be suitably fixedly connected to the shaft of the pump impeller or the drive unit.
  • the retrofit module can be mounted as a piston / cylinder set in an existing or to be created space between the drive unit and the pump unit directly on the shaft of the pump impeller or the drive unit.
  • the cylinder can for example be attached to the housing of the drive unit, so that the piston is slidably held therein.
  • the above-described supply of the predetermined low pressure via equalization line which is realized as a bore in a shaft of the vertical pump, is suitable, as doing the retrofitting such a pressure line or equalization line essentially consists in the exchange of the shaft and structural interventions in the pump housing accounts for the most part.
  • the required holes in the shaft can be particularly easily realized in modular vertical pumps, where the application-related pump dimensioning on the number of installed centrifugal pump modules or drive modules (scaling) takes place.
  • the required shaft holes due to their relatively short length dimension can be produced technically simple.
  • Fig. 1 shows an embodiment of a vertical pump according to the invention.
  • the vertical pump in the simplest case is understood as meaning the combination of a drive unit with a centrifugal pump unit which are arranged substantially vertically one above the other.
  • a vertical pump here refers to a pump in which the pump shaft is aligned substantially vertically in use.
  • "down" in the vertical pump is defined by the suction side of the pump unit, and "vertical" in the vertical pump corresponds to the pressure side of the pump unit.
  • the vertical pump of Fig. 1 consists of a drive unit 1, which may be, for example, an electric motor and a centrifugal pump unit 2, which is fixed by means of a flange on the drive unit 1.
  • a drive shaft or shaft 4 of the drive unit 1 is aligned vertically. It protrudes with its lower end out of the housing of the drive unit 1.
  • an impeller 5 of the centrifugal pump unit 2 is fixed and secured, for example by means of a tongue and groove connection 6 against rotation and by a nut 7 at the shaft end against slipping off or sliding down.
  • Around the impeller 5 around a pump housing 8 is arranged, which is flanged with its upper end to the drive unit 1 by means of a flange connection 3.
  • the lower end forms the suction port 9 of the pump second
  • a piston / cylinder arrangement for axial thrust compensation. It consists of a compensating piston 10 which is rotatably and axially not slidably mounted on the shaft 4, and a cylinder 14. Both exist preferably made of corrosion-resistant steel (eg stainless steel, duplex, NiResist or cast bronze).
  • the cylinder 14 is fixedly connected to the underside of the drive unit 1 and aligned coaxially with the shaft 4 of the drive unit 1. It separates the top and bottom 11, 12 of the piston 10 substantially fluid-tight, but not mandatory fluid-tight, against each other. It has been found that a gap dimension in the sense of fluid-tight is sufficient, in which the influence of frictional forces in the piston-cylinder arrangement according to the invention is reduced.
  • a discharge space 15 In the unloaded state, accordingly Fig. 1
  • the bottom 10 of the piston 10 is in direct fluid communication with the high pressure side of the centrifugal pump unit 2.
  • flange 3 Above the flange 3 are compensating lines 18 from the outside horizontally through the Housing the drive unit 1 out, which open into the discharge chamber 15. About this compensation lines 18 is fed through not shown further channels or differently shaped lines of the piston top 11 a selected or predetermined low pressure, which may be, for example, the suction pressure or the ambient pressure. It is noted that “lower pressure” here means any predetermined pressure that is lower than the pump pressure currently in operation of the pump.
  • the compensation lines 18 for supplying a selected or predetermined lower pressure can be avoided if, as mentioned above, an axial bore, not shown in the figures is provided by the shaft 4 of the drive unit 1, which opens into the discharge chamber 15.
  • the axial bore accordingly Fig. 1 be guided from above into the region of the balance piston 10 when the ambient pressure is to be supplied as a predetermined low pressure. Accordingly, the axial through hole is guided from below into the region of the balance piston 10 when the suction pressure is to be supplied as a predetermined low pressure.
  • Fig. 2 schematically shows another embodiment of the piston / cylinder arrangement for Axialschubaus protest.
  • the operating principle is basically the same as in the arrangement of Fig. 1 ,
  • the balance piston 10 is again arranged. It is guided in the cylinder 14, which separates the piston bottom 12 from the top 11 substantially fluid-tight, for example, as described above by a small gap.
  • the relief chamber 15 enclosed by cylinder 14 and piston 10 is connected to the high-pressure side of the centrifugal pump unit 2, which thus acts on the piston underside 12.
  • the upper side 11 is subjected to a lower pressure.
  • the arrangement of Fig. 2 additionally forms a hydrostatic additional bearing, the advantages of which will be described below.
  • Fig. 3 shows a further embodiment of the device according to the invention.
  • the piston / cylinder arrangement according to the invention is arranged above the vertical pump above the housing of the drive unit 1.
  • the shaft 4 of the drive unit 1 is extended so far that it projects beyond the upper end of the drive unit.
  • At this end of the balance piston 10 is attached. He is from the cylinder 14 laterally and additionally enclosed above and below.
  • 10 chambers 15, 16 are formed on both sides of the piston.
  • the cylinder is attached to the housing of the drive unit 1, so that the piston 10 is guided therein displaceable vertically.
  • the overlying the piston 10 chamber 15 is connected via a compensation line with the environment in connection, that is, in the chamber 15 there is ambient pressure, the chamber 16 located underneath it is supplied with the pump pressure.
  • the pump pressure from above means an axial bore in the shaft 4 of the drive unit 1 of the chamber 16 supply.
  • a fluid to be delivered for example groundwater or mine water
  • a fluid to be delivered is conveyed through the suction opening 9 essentially in the axial direction upward through the centrifugal pump unit 2, ie in the conveying direction, in which it is guided past the drive unit by means of corresponding channels 20 in the housing.
  • the axial thrust generated by the delivery thrust and directed counter to it acts on the impeller 5 and presses it over the pump shaft 4 counter to the conveying direction of the pump 2 downwards.
  • the resulting from the pressure difference at a constant piston area on the piston 10 relief force depends on the pump pressure and the selected lower Pressure off.
  • the unloading force acting against the axial thrust increases.
  • a self-adjusting adaptation of the axial thrust relief to the axial thrust takes place.
  • the axial thrust decreases. Due to the sinking delivery pressure but also the pressure difference at the balance piston 10, which also reduces the resulting discharge force drops. Even when the delivery pressure decreases, an adjustment of the unloading force to the axial thrust takes place in a self-regulating manner.
  • the relief force is proportional to the piston surface at a constant pressure difference, this can be designed so that in the region of the maximum axial thrust, a desired reduction of the maximum axial thrust is at maximum pumping pressure, ie at maximum delivery pressure Force acting on the thrust bearing is such that the thrust bearing always runs in the area for which it was specified.
  • a force reversal by the unloading force is avoided, which would additionally burden the normally much weaker designed axial counter bearing.
  • FIG. 2 An embodiment of the piston / cylinder arrangement for Axialschubaus Panda accordingly Fig. 2 forms as already mentioned an additional hydrostatic bearing.
  • discharge chamber 15 there is delivery pressure.
  • a balance between the axial thrust and the unloading force adjusts itself in accordance with the pressure difference prevailing on the compensating piston 10 and the size of the piston surface.
  • This arrangement thus forms a hydraulic bearing. That is, the balance piston is not supported against a second tread, but on a fluid cushion, which is formed by the delivery pressure in the cylinder 14.
  • the bearing runs almost wear-free and has a much lower frictional resistance.
  • a passage of the shaft 4 through the bottom of the cylinder 14, as in Fig. 2 shown is not necessary in this embodiment.
  • the pump pressure must be supplied to the discharge chamber 15 via a compensation line, not shown.
  • the invention is not limited to the embodiments of FIGS. 1 to 3 limited.
  • the pump and drive unit have separate shafts, it is possible to accommodate the balance piston / cylinder assembly only in the pump or only in the drive unit.
  • the device according to the invention with two pistons, wherein the pistons are each acted upon on one side by the higher or lower pressure and the corresponding other sides of the pistons communicate with one another, so that the pressure difference can additionally be influenced in the case of different piston surfaces.
  • a compensation of the axial thrust in a pump, in particular a vertical pump, with at least one drive unit and at least one centrifugal pump unit is proposed.
  • in operation of the pump acts on a balance piston which is axially non-displaceably connected to the shaft of the impeller of the centrifugal pump unit, resulting from the pump pressure and a lower pressure pressure difference from the axial thrust directed opposite and on the shaft of the impeller attacking force is generated.

Abstract

The pump has a rotary pump unit (2) with an impeller wheel (5) driven by a drive unit (1). An axial thrust corresponding to a pump pressure acts on a shaft (4) of the wheel in operation of the pump. A compensating piston (10) self-regulatingly produces a compensating force by a pressure difference from the pump pressure and a predetermined lower pressure, where the force partially loads the thrust. The piston is connected with the shaft in an axial direction of the shaft in a force-fit manner and movably guided in a cylinder (14). The piston is attached between the pump and drive units. Independent claims are also included for the following: (1) a method of compensating of an axial thrust on a shaft of a pump i.e. vertical-pump, in the operation of the pump (2) a method of retrofitting of axial thrust compensation at a pump.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe, insbesondere eine Vertikal-Pumpe, gemäß Anspruch 1, ein Verfahren zur Kompensation des Axialschubs in einer Pumpe gemäß Anspruch 18, sowie ein Verfahren zur Nachrüstung einer Axialschubkompensation an einer Pumpe gemäß Anspruch 19 und ein Nachrüstmodul gemäß Anspruch 22.The invention relates to a pump, in particular a vertical pump, according to claim 1, a method for compensating the axial thrust in a pump according to claim 18, and a method for retrofitting an axial thrust compensation to a pump according to claim 19 and a retrofit module according to claim 22.

Die hier betrachteten Pumpen besitzen wenigstens ein Laufrad, das über eine Welle von mindestens einer Antriebseinheit angetrieben wird, wobei im Betrieb auf die Welle des Laufrades ein zum Pumpendruck korrespondierender Axialschub wirkt. Unter einer Vertikal-Pumpe wird hier eine Pumpe verstanden, bei der im Einsatz die Pumpenwelle im Wesentlichen vertikal ausgerichtet ist.The pumps considered here have at least one impeller which is driven by a shaft of at least one drive unit, wherein in operation acts on the shaft of the impeller corresponding to the pump pressure axial thrust. A vertical pump is understood here to mean a pump in which the pump shaft is aligned substantially vertically in use.

Wie oben erwähnt, tritt an der Welle der Pumpe im Betrieb eine als Axialschub bezeichnete in axialer Richtung wirkende Kraft auf. Diese resultiert aus der Belastung des oder der Pumpenlaufräder durch das zu fördernde Fluid und ist der Förderrichtung der Pumpe entgegengesetzt. Durch diese axiale Kraft tritt vor allem bei den vorstehend genannten Vertikal-Pumpen an der Pumpenwelle eine deutlich erhöhte Belastung der Axiallager auf, die diese Kraft aufnehmen müssen. Bei Vertikal-Pumpen der eingangs genannten Art wirkt sich der Axialschub auch auf die Welle der Antriebseinheit aus. Der Axialschub erhöht durch die Belastung der Axiallager deren Verschleiß und verkürzt damit die Lebensdauer der Lager. Weiterhin wird der Wirkungsgrad der Pumpe beeinträchtigt. Um dem entgegenzuwirken werden bei modernen leistungsstarken Pumpen Axialschubausgleichsvorrichtungen vorgesehen.As mentioned above, occurs in the operation of the shaft of the pump in operation referred to as an axial thrust acting in the axial direction. This results from the load of the pump impeller or wheels by the fluid to be delivered and is opposite to the conveying direction of the pump. Due to this axial force, especially in the abovementioned vertical pumps on the pump shaft, a significantly increased load of the axial bearings occurs, which must absorb this force. In vertical pumps of the type mentioned above, the axial thrust also affects the shaft of the drive unit. The axial thrust increased by the Load of the thrust bearing whose wear and shortening the life of the bearing. Furthermore, the efficiency of the pump is impaired. To counteract this, axial thrust balancing devices are provided in modern high-performance pumps.

Ein Beispiel für eine Vorrichtung zum Ausgleich des Schubes bei mehrstufigen Kreiselpumpen ist in der Auslegeschrift der DE 1 280 055 beschrieben. Auf der Pumpenwelle ist ein Ausgleichskolben angebracht. Auf seiner dem Laufrad abgewandten Seite befindet sich ein Entlastungsraum, der mit einer Entlastungswasser-Rückführleitung verbunden ist, sodass eine Druckdifferenz entsteht. In der Entlastungswasser-Rückführleitung befindet sich ein Regelorgan, dessen Antrieb mit einem axialen Kraft- oder Schubmessgerät verbunden ist, das die Schubbelastung des Axiallagers erfasst. Schalteinrichtungen steuern die Regeleinrichtung so, dass durch die eingestellte Druckdifferenz die Axiallast auf einen bestimmten Wert begrenzt wird.An example of a device for equalizing the thrust in multi-stage centrifugal pumps is in the patent application of the DE 1 280 055 described. On the pump shaft, a balance piston is attached. On its side facing away from the impeller there is a discharge chamber, which is connected to a discharge water return line, so that a pressure difference arises. In the discharge water return line is a control element whose drive is connected to an axial force or thrust measuring device that detects the thrust load of the thrust bearing. Switching devices control the control device so that the axial load is limited to a specific value by the set pressure difference.

In der Patentschrift DD 231829 ist ein Verfahren zum Axialschubausgleich in Kreiselpumpen beschrieben, bei dem ebenfalls ein Ausgleichkolben vorgesehen ist, an dem durch den Pumpendruck sowie einen über eine Entlastungswasser-Rückführleitung zugeführten niedrigeren Druck eine Druckdifferenz erzeugt wird. Eine Drehzahlmesseinrichtung und Druckmessstellen, die vor bzw. hinter dem Ausgleichskolben angeordnet sind, geben die gemessenen Daten an einen Rechner, der den resultierenden Axialschub entsprechend der Drehzahl bestimmt. Beim Auftreten einer Differenz zwischen dem Axialschub und der Ausgleichskraft wird ein in der Entlastungswasser-Rückführleitung angebrachtes Ventil so angesteuert, dass sich ein Entlastungsdruck einstellt, bei dem die Differenz verschwindet.In the patent DD 231829 is a method for Axialschubausgleich described in centrifugal pumps, in which also a compensating piston is provided at which a pressure difference is generated by the pump pressure and a supplied via a discharge water return line lower pressure. A speed measuring device and pressure measuring points, which are arranged in front of and behind the balance piston, pass the measured data to a computer, which determines the resulting axial thrust according to the speed. Upon the occurrence of a difference between the axial thrust and the balancing force, a valve mounted in the relief water return passage is controlled so as to set a relief pressure at which the difference disappears.

Das vorgenannte Verfahren sowie die Vorrichtung weisen Nachteile auf. So werden zusätzliche Einrichtungen, wie ein Ventil und dessen Antrieb oder verschiedene Kraft- und Drehzahlmesseinrichtungen sowie eine Rechnereinheit, um den Pumpendruck und den Entlastungsdruck aufeinander abzustimmen, benötigt. Dies bedeutet einen erheblichen Fertigungs- und Betriebsaufwand. Weiterhin stellt jede zusätzliche Einrichtung auch immer einen mögliche Fehler- und Ausfallquelle dar, was zusätzliche Kosten durch Reparatur und Wartung verursacht.The aforementioned method as well as the device have disadvantages. Thus, additional facilities, such as a valve and its drive or various force and speed measuring devices and a computer unit to match the pump pressure and the relief pressure, needed. This means a considerable manufacturing and operating costs. Farther Any additional device will always be a potential source of failure and failure, causing additional costs through repair and maintenance.

Diese Nachteile sollen durch die vorliegende Erfindung überwunden werden. Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Pumpe bereitzustellen, an der mit möglichst geringem technischem Aufwand der im Betrieb auftretende Axialschub kompensiert bzw. reduziert ist. Es ist weiterhin eine Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Axialschubausgleich an Pumpen bereitzustellen, das bei der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt.These disadvantages are to be overcome by the present invention. It is therefore an object of the invention to provide a pump on which the axial thrust occurring during operation is compensated or reduced with the least possible technical outlay. It is a further object of the invention to provide a method of axial thrust balance on pumps used in the present invention.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Nachrüsten eines Axialschubausgleichs an einer bestehenden Pumpe, insbesondere Vertikal-Pumpe, bereitzustellen, sodass auch bereits vorhandene Pumpen den erfindungsgemäßen Axialschubausgleich nutzen können bzw. das erfindungsgemäße Verfahren zum Axialschubausgleich zur Anwendung kommt. In diesem Zusammenhang ist eine weitere Aufgabe der Erfindung ein Nachrüstmodul für einen selbst regulierten Axialschubausgleich an einer Pumpe bereitzustellen.Another object of the invention is to provide a method for retrofitting an axial thrust balance on an existing pump, in particular vertical pump, so that even existing pumps can use the axial thrust compensation invention or the inventive method for Axialschubausgleich is used. In this context, another object of the invention is to provide a retrofit module for a self-regulated axial thrust balance on a pump.

Die vorstehende Aufgabe der Bereitstellung der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Das erfindungsgemäße Axialschubausgleichverfahren wird durch die Merkmale des Anspruchs 18, das erfindungsgemäße Nachrüstverfahren bzw. Nachrüstmodul durch die Merkmale des Anspruchs 19 bzw. 22 gelöst. Vorteilhafte Ausführungen und Weiterentwicklungen der Erfindung finden sich in den jeweiligen Unteransprüchen.The above object of providing the device according to the invention is solved by the features of claim 1. The Axialschubausgleichverfahren invention is achieved by the features of claim 18, the retrofitting method or retrofit module according to the invention by the features of claim 19 and 22, respectively. Advantageous embodiments and further developments of the invention can be found in the respective subclaims.

Die erfindungsgemäße Pumpe besitzt wenigstens eine Kreiselpumpeneinheit mit mindestens einem von wenigstens einer Antriebseinheit antreibbaren Laufrad, wobei auf die Welle des Laufrades ein im Betrieb der Pumpe entstehender Axialschub wirkt. Weiterhin ist ein den Axialschub selbstregulierend zumindest teilweise abstützender Ausgleichskolben vorgesehen, der in axialer Richtung der Welle kraftschlüssig mit der Welle verbunden ist.The pump according to the invention has at least one centrifugal pump unit with at least one impeller which can be driven by at least one drive unit, wherein an axial thrust arising during operation of the pump acts on the shaft of the impeller. Furthermore, a self-adjusting the axial thrust at least partially supporting compensating piston is provided, which is non-positively connected in the axial direction of the shaft with the shaft.

Der Kerngedanke der Erfindung liegt im Vorsehen einer Kompensationsvorrichtung für den auf die Welle der Pumpe im Betrieb wirkenden Axialschub, wobei ein in axialer Richtung der Welle kraftschlüssig mit der Welle verbundener und in einem Ausgleichszylinder geführter Ausgleichskolben zur Erzeugung einer selbstregulierend vom Axialschub der Pumpe abhängigen und diesem an der Welle der Antriebseinheit entgegengesetzt wirkenden Kompensationskraft vorgesehen ist. Die selbstregulierende Kompensationskraft wird dabei aus einem Differenzdruck zwischen dem im Betrieb der Pumpe auftretenden Pumpendruck und einem beliebigen niedrigeren Druck als dem Pumpendruck erzeugt.The essence of the invention is to provide a compensation device for acting on the shaft of the pump in operation axial thrust, a force-locking in the axial direction of the shaft connected to the shaft and guided in a compensating cylinder compensating piston for generating a self-regulating dependent on the axial thrust of the pump and this provided on the shaft of the drive unit opposite acting compensation force. The self-regulating compensation force is generated from a differential pressure between the pump pressure occurring during operation of the pump and any lower pressure than the pump pressure.

In einem Ausführungsbeispiel ist zur Reduktion der Belastung der Axiallager ein den Axialschub zumindest teilweise abstützender Ausgleichskolben in axiale Richtung der Welle kraftschlüssig mit der Welle verbunden. Damit ist eine sehr kompakte Bauweise der Pumpen-/Antriebseinheit möglich, bei der im Betrieb der Pumpe die dem Axialschub entgegenwirkende Ausgleichskraft direkt und verlustfrei auf die Welle der Antriebseinheit übertragen wird.In one embodiment, in order to reduce the load on the axial bearings, a compensating piston which at least partially supports the axial thrust is connected in a non-positive manner to the shaft in the axial direction of the shaft. For a very compact design of the pump / drive unit is possible in which the axial thrust counteracting compensating force is transmitted directly and without loss to the shaft of the drive unit during operation of the pump.

Der Ausgleichskolben kann im Wesentlichen an jeder beliebigen Stelle der Welle angebracht werden. Wenn er zwischen der Pumpeneinheit und der Antriebseinheit angebracht ist, wird eine sehr kompakte Bauweise, insbesondere bei einer Vertikalpumpe, möglich. Zusätzlich ermöglicht dies eine besonders günstige Zuleitung des jeweiligen Drucks zur entsprechenden Kolbenseite.The balance piston can be mounted substantially anywhere on the shaft. When mounted between the pump unit and the drive unit, a very compact construction, in particular with a vertical pump, becomes possible. In addition, this allows a particularly favorable supply of the respective pressure to the corresponding piston side.

Insbesondere ist die Funktion des Ausgleichskolbens selbstregulierend, wodurch im Vergleich zu Lösungen im Stand der Technik auf zusätzliche Mess- und Regeleinrichtungen verzichtet werden kann. Dies führt zu einer erheblichen Senkung des Fertigungs- und Kostenaufwandes.In particular, the function of the balance piston is self-regulating, which can be dispensed with in comparison to solutions in the prior art to additional measuring and control devices. This leads to a significant reduction in manufacturing and cost.

Das dadurch weniger belastete Axiallager kann kleiner dimensioniert und einfacher gestaltet werden, was ebenfalls zu einer Senkung des Fertigungsaufwandes führt und Kosten minimiert. Des Weiteren erhöhen sich die Lebensdauer und die Betriebssicherheit der Axiallager.The thus less loaded thrust bearing can be made smaller and made simpler, which also leads to a reduction in manufacturing costs and minimizes costs. Furthermore, the service life and operational safety of the thrust bearings increase.

Um eine gewünschte Entlastung der Axiallager zu erreichen ist es vorteilhaft, wenn die Anordnung aus Ausgleichskolben und Ausgleichszylinder, insbesondere die effektive Kolbenfläche auf die Nennleistung der Antriebseinheit abgestimmt ist. Dabei kann beispielsweise die Größe der Kolbenfläche produktionsseitig so gewählt werden, dass bei maximaler Pumpenleistung oder der Nennleistung, die erzeugte Entlastungskraft so groß ist, dass der entstehende Axialschub höchstens kompensiert wird. Wird die Abstimmung in Bezug auf die Maximalleistung vorgenommen, wird außerdem zuverlässig eine Umkehrung des Axialschubes, beispielsweise bei einer zu groß ausgelegte Kolbenfläche, verhindert.In order to achieve a desired relief of the thrust bearing, it is advantageous if the arrangement of balancing piston and compensating cylinder, in particular the effective piston surface is tuned to the rated power of the drive unit. In this case, for example, the size of the piston surface on the production side can be chosen so that at maximum pump power or rated power, the relief force generated is so large that the resulting axial thrust is at most compensated. If the vote is made in relation to the maximum power, also a reversal of the axial thrust is reliably prevented, for example, in a large-sized piston surface.

Um die an der Kolbenoberseite und -unterseite unter verschiedenen Drücken stehenden Medien voneinander getrennt zu halten und das Entstehen einer Druckdifferenz am Kolben zu ermöglichen wird der Ausgleichskolben einer Ausführung in einem Zylinder geführt.In order to keep separated from each other at the piston top and bottom pressures under different pressures and to allow the emergence of a pressure difference on the piston, the balance piston of an embodiment in a cylinder out.

Da der mit der Welle fest verbundene Ausgleichskolben gegen den Zylinder verschiebbar sein muss, ist in einer Ausführung der Zylinder an der zur Pumpe weisenden Seite des Motors befestigt. Die kompakte Bauweise wird hierdurch zusätzlich unterstützt. Weiterhin wird so Konstruktions-, Montage- und Wartungsaufwand minimiert, da beispielsweise eine Befestigungsebene an der Antriebseinheit bereits vorhanden ist und im Gegensatz zur Pumpeseite nicht erst erzeugt werden muss.Since the balance piston fixedly connected to the shaft must be displaceable against the cylinder, in one embodiment the cylinder is fastened to the side of the engine facing the pump. The compact design is additionally supported. Furthermore, so construction, installation and maintenance effort is minimized because, for example, a mounting plane to the drive unit already exists and in contrast to the pump side does not have to be generated first.

In einer alternativen Ausführung ist die Anordnung aus Ausgleichskolben und Ausgleichszylinder in Förderrichtung vor der Kreiselpumpeneinheit vorgesehen. Bei einer solchen Anordnung können Ausgleichskolben und Ausgleichszylinder als ein hydraulisches Zusatzlager wirken, das zu einer erheblichen Entlastung des Axialhauptlagers beiträgt, wodurch dieses wiederum bedeutend kleiner und einfacher aufgebaut sein kann. Das hydraulische Zusatzlager läuft annähernd verschleißfrei und hat einen deutlich geringeren Reibungswiderstand als herkömmliche Axiallager.In an alternative embodiment, the arrangement of compensating piston and compensating cylinder is provided in the conveying direction in front of the centrifugal pump unit. In such an arrangement, balance piston and balance cylinder can act as a hydraulic additional bearing, which contributes to a considerable relief of the axial bearing, which in turn can be significantly smaller and simpler structure. The additional hydraulic bearing runs almost wear-free and has a much lower frictional resistance than conventional thrust bearings.

In der vorgenannten Ausführung ist es vorteilhaft als den niedrigeren Druck den Saugdruck der Kreiselpumpeneinheit zu verwenden, da eine direkte fluidische Verbindung von der Saugseite der Kreiselpumpeneinheit zur entsprechenden Seite des Ausgleichskolbens, nämlich der der Kreiselpumpeneinheit zugewandten Kolbenseite, sehr einfach hergestellt werden kann. Selbstverständlich kann alternativ auch der Umgebungsdruck, oder ein beliebiger anderer vorherbestimmter niedrigerer Druck als der Pumpendruck über eine entsprechende Ausgleichsleitung zugeführt werden.In the aforementioned embodiment, it is advantageous to use the suction pressure of the centrifugal pump unit as the lower pressure because a direct fluidic connection from the suction side of the centrifugal pump unit to the corresponding side of the balance piston, namely the piston side facing the centrifugal pump unit, can be made very easily. Of course, alternatively, the ambient pressure, or any other predetermined lower pressure than the pump pressure via a corresponding compensation line can be supplied.

In der Ausführung mit dem Saugdruck der Pumpe als der beliebige niedrigere Druck findet bei sich verändernder Pumpenleistung eine automatische Anpassung von Axialschub und Ausgleichsschub statt.In the version with the suction pressure of the pump as the arbitrary lower pressure takes place with changing pump performance, an automatic adjustment of axial thrust and compensation thrust.

Wird der Umgebungsdruck als der niedrigere Druck verwendet, ist eine Nachrüstung der erfindungsgemäßen Vorrichtung an herkömmlichen Vertikalpumpen ohne konstruktive Änderungen an der Pumpe möglich.If the ambient pressure is used as the lower pressure, a retrofitting of the device according to the invention on conventional vertical pumps without structural changes to the pump is possible.

Es ist vorteilhaft, wenn die Seite des Ausgleichskolbens, an der der höhere Druck anliegen soll, in direkter fluidischer Verbindung mit der Druckseite der Pumpe steht. In einer solchen konstruktive einfachen Ausführung wirkt der Pumpendruck direkt und verlustfrei auf den Ausgleichskolben.It is advantageous if the side of the compensating piston, at which the higher pressure is to rest, is in direct fluid communication with the pressure side of the pump. In such a constructive simple design of the pump pressure acts directly and lossless on the balance piston.

Um dem Axialschub entgegen wirken zu können, muss der niedrigere Druck der Seite des Ausgleichskolbens zugeführt werden, die in die der Richtung der entstehenden Entlastungskraft zeigt. In einer konstruktiv einfachen Ausführung geschieht dies über eine Ausgleichsleitung, die den Gegebenheiten von vorhandenen Antriebs- und/oder Pumpeneinheiten leicht angepasst werden kann.In order to be able to counteract the axial thrust, the lower pressure must be supplied to the side of the compensating piston, which points in the direction of the resulting unloading force. In a structurally simple embodiment, this is done via a compensation line that can be easily adapted to the circumstances of existing drive and / or pump units.

Um das Anbringen zusätzlicher Bauteile, wie Leitungen und Befestigungselemente hierfür zu vermeiden, ist in einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung die Ausgleichsleitung als axiale Bohrung in der Welle der Antriebseinheit und/oder der Kreiselpumpeneinheit vorgesehen.In order to avoid the attachment of additional components, such as lines and fasteners for this purpose, the compensation line is provided as an axial bore in the shaft of the drive unit and / or the centrifugal pump unit in an advantageous development of the invention.

Im Folgenden sei angenommen, dass bei der Vertikal pumpe die Antriebseinheit über der Kreiselpumpeneinheit angeordnet ist. Hier kann in vorteilhafter Weise der Umgebungsdruck über eine axiale Bohrung als Ausgleichsleitung in der durch die Antriebseinheit laufenden Welle zur entsprechenden Seite des Ausgleichskolbens geführt werden. Für den Fall, dass der Saugdruckes als der vorherbestimmte niedrigere Druck verwendet wird bzw. werden soll, kann der Saugdruck durch eine entsprechende axiale Bohrung als Ausgleichsleitung durch die durch die Kreiselpumpeneinheit laufende Welle zur entsprechenden Seite des Ausgleichskolbens geführt werden. Dabei kann prinzipiell die Vertikalpumpe eine einzige Welle als Antriebs- und Pumpenwelle besitzen, aber es sind auch Ausführungen mit einer gegliederten Wellenanordnung möglich, insbesondere wenn die einzelnen Funktionseinheiten modular ausgeführt sind und damit die Pumpe skalierbar ist. Schließlich ist noch anzumerken, dass sich die Antriebseinheit auch unter der Kreiselpumpeneinheit befinden kann, wobei sich dann die obigen Ausführungen entsprechend ändern.In the following it is assumed that in the vertical pump, the drive unit is arranged above the centrifugal pump unit. Here, the ambient pressure can be guided over an axial bore as a compensation line in the current through the drive unit shaft to the corresponding side of the balance piston in an advantageous manner. In the event that the suction pressure is or is to be used as the predetermined lower pressure, the suction pressure can be passed through a corresponding axial bore as a compensation line through the current through the centrifugal pump unit shaft to the corresponding side of the balance piston. In principle, the vertical pump may have a single shaft as drive and pump shaft, but embodiments with an articulated shaft arrangement are also possible, in particular if the individual functional units are of modular design and thus the pump is scalable. Finally, it should also be noted that the drive unit can also be located below the centrifugal pump unit, then change the above statements accordingly.

Als weitere vorteilhafte Ausführung ist die Ausgleichskolben-/Zylinderanordnung als Nachrüstmodul gestaltet. Ein solches Nachrüstmodul kann beispielsweise so mit entsprechenden Flanschen ausgestattet sein, dass es einfach zwischen der Antriebseinheit und der Pumpeneinheit an deren Flansche befestigt werden kann. Im Inneren dieses Moduls ist dann ein ortsfester Zylinder integriert, in dem ein Kolben bewegbar vorgesehen ist, der in geeigneter Weise fest mit der Welle des Pumpenlaufrades oder der Antriebseinheit verbunden werden kann.As a further advantageous embodiment, the Ausgleichskolben- / cylinder assembly is designed as a retrofit module. Such a retrofit module may for example be equipped with corresponding flanges that it can be easily attached between the drive unit and the pump unit at the flanges. Inside this module, a stationary cylinder is then integrated, in which a piston is movably provided, which can be suitably fixedly connected to the shaft of the pump impeller or the drive unit.

In einer anderen Ausführung kann das Nachrüstmodul als Kolben-/Zylindersatz in einem vorhandenen oder zu schaffenden Bauraum zwischen der Antriebseinheit und der Pumpeneinheit direkt auf der Welle des Pumpenlaufrades oder der Antriebseinheit befestigt werden. Der Zylinder kann beispielsweise am Gehäuse der Antriebseinheit befestigt werden, sodass der Kolben darin verschiebbar gehalten ist.In another embodiment, the retrofit module can be mounted as a piston / cylinder set in an existing or to be created space between the drive unit and the pump unit directly on the shaft of the pump impeller or the drive unit. The cylinder can for example be attached to the housing of the drive unit, so that the piston is slidably held therein.

Damit ist es möglich, in herkömmlichen Vertikalpumpen mit geringem Aufwand die erfindungsgemäße Axialschubausgleichvorrichtung nachzurüsten, um so deren Betriebssicherheit und Lebensdauer weiter zu steigern.This makes it possible to retrofit the axial thrust balancing device according to the invention in conventional vertical pumps with little effort so as to further increase their operational reliability and service life.

In diesem Zusammenhang ist noch zu erwähnen, dass insbesondere zur Nachrüstung bestehender Pumpen mit der erfindungsgemäßem Axialschubausgleichsvorrichtung die oben beschriebene Zuführung des vorbestimmten niedrigen Drucks über Ausgleichsleitung, die als eine Bohrung in einer Welle der Vertikal-Pumpe realisiert ist, geeignet ist, da dabei die Nachrüstung einer solchen Druckleitung bzw. Ausgleichsleitung im Wesentlichen im Austausch der Welle besteht und strukturelle Eingriffe in das Pumpengehäuse weitestgehend entfallen. Dabei kann die benötigten Bohrungen in der Welle besonders einfach bei modular aufgebauten Vertikal-Pumpen realisiert werden, bei denen die anwendungsbezogene Pumpendimensionierung über die Anzahl der verbauten Kreiselpumpenmodule bzw. Antriebsmodule (Skalierung) erfolgt. Dabei lassen sich die benötigten Wellenbohrungen aufgrund deren relativ kurzen Längendimension technisch einfach herstellen.In this context, it should also be mentioned that, in particular for retrofitting existing pumps with the axial thrust compensation device according to the invention, the above-described supply of the predetermined low pressure via equalization line, which is realized as a bore in a shaft of the vertical pump, is suitable, as doing the retrofitting such a pressure line or equalization line essentially consists in the exchange of the shaft and structural interventions in the pump housing accounts for the most part. In this case, the required holes in the shaft can be particularly easily realized in modular vertical pumps, where the application-related pump dimensioning on the number of installed centrifugal pump modules or drive modules (scaling) takes place. In this case, the required shaft holes due to their relatively short length dimension can be produced technically simple.

Hinsichtlich des Verfahrens zur Kompensation des Axialschubs bei einer Pumpe, insbesondere einer Vertikal-Pumpe, entsprechend der Merkmale des Anspruchs 18 ist zu bemerken, dass dieses Verfahren die gleichen Vorteile realisiert, wie die vorgenannten Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Das Verfahren zur Nachrüstung einer Vorrichtung zur Kompensation des Axialschubs entsprechend der Merkmale des Anspruchs 19 ermöglicht es, herkömmliche Pumpen mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung auszustatten, sodass für diese Pumpen ebenfalls die vorgenannten Vorteile nutzbar sind. Gleiches trifft für das Nachrüstmodul entsprechend der Merkmale des Anspruchs 22 zu.With regard to the method for compensation of the axial thrust in a pump, in particular a vertical pump, according to the features of claim 18, it should be noted that this method realizes the same advantages as the aforementioned advantages of the device according to the invention. The method for retrofitting a device for compensation of the axial thrust according to the features of claim 19 makes it possible to equip conventional pumps with the device according to the invention, so that for these pumps also the aforementioned advantages are available. The same applies to the retrofit module according to the features of claim 22.

Im Folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren beschrieben. Die bei der Beschreibung des Ausführungsbeispiels verwendeten Begriffe "oben", "unten", "links" und "rechts" beziehen sich auf die Zeichnungsfiguren in einer Ausrichtung mit normal lesbaren Bezugszeichen und Figurenbezeichnungen, in denen

Fig. 1
ein Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Pumpe zeigt;
Fig. 2
eine erfindungsgemäße Ausgleichskolben-/Zylinderanordnung zeigt; und
Fig. 3
eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeigt.
Embodiments of the invention will now be described with reference to the accompanying drawing figures. The terms "top", "bottom", "left" and "right" used in the description of the embodiment refer to the drawing figures in an orientation with normally readable reference numerals and figure designations in which
Fig. 1
a longitudinal section through a pump according to the invention;
Fig. 2
shows a balancing piston / cylinder arrangement according to the invention; and
Fig. 3
shows a further embodiment of the device according to the invention.

Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vertikalpumpe. Als Vertikalpumpe wird in diesem Zusammenhang im einfachsten Fall die Kombination einer Antriebseinheit mit einer Kreiselpumpeneinheit verstanden die im Wesentlichen senkrecht übereinander angeordnet sind. Wie eingangs festgestellt, wird mit Vertikal-Pumpe hier eine Pumpe bezeichnet, bei der im Einsatz die Pumpenwelle im Wesentlichen vertikal ausgerichtet ist. Weiter sei zur Klarstellung festgelegt, dass für die Vertikal-Pumpe beim Pumpen eines Fluids entgegen der Schwerkraft "unten" bei der Vertikal-Pumpe durch die Saugseite der Pumpeneinheit definiert wird und entsprechend "oben" bei der Vertikal-Pumpe der Druckseite der Pumpeneinheit entspricht. Fig. 1 shows an embodiment of a vertical pump according to the invention. In this context, the vertical pump in the simplest case is understood as meaning the combination of a drive unit with a centrifugal pump unit which are arranged substantially vertically one above the other. As stated above, a vertical pump here refers to a pump in which the pump shaft is aligned substantially vertically in use. Further, for clarification, for the vertical pump when pumping a fluid against gravity, "down" in the vertical pump is defined by the suction side of the pump unit, and "vertical" in the vertical pump corresponds to the pressure side of the pump unit.

Die Vertikalpumpe der Fig. 1 besteht aus einer Antriebseinheit 1, die beispielsweise ein Elektromotor sein kann und einer Kreiselpumpeneinheit 2, die mittels einer Flanschverbindung an der Antriebseinheit 1 befestigt ist. Eine Antriebswelle bzw. Welle 4 der Antriebseinheit 1 ist senkrecht ausgerichtet. Sie ragt mit ihrem unteren Ende aus dem Gehäuse der Antriebseinheit 1 heraus. Auf diesem Ende der Welle 4 ist ein Laufrad 5 der Kreiselpumpeneinheit 2 befestigt und beispielsweise mittels einer Nut-/Feder-Verbindung 6 formschlüssig gegen Verdrehen sowie durch eine Mutter 7 am Wellenende gegen Ab- bzw. Herunterrutschen gesichert. Um das Laufrad 5 herum ist ein Pumpengehäuse 8 angeordnet, das mit seinem oberen Ende an die Antriebseinheit 1 mittels einer Flanschverbindung 3 angeflanscht ist. Das untere Ende bildet die Ansaugöffnung 9 der Pumpe 2.The vertical pump of Fig. 1 consists of a drive unit 1, which may be, for example, an electric motor and a centrifugal pump unit 2, which is fixed by means of a flange on the drive unit 1. A drive shaft or shaft 4 of the drive unit 1 is aligned vertically. It protrudes with its lower end out of the housing of the drive unit 1. On this end of the shaft 4, an impeller 5 of the centrifugal pump unit 2 is fixed and secured, for example by means of a tongue and groove connection 6 against rotation and by a nut 7 at the shaft end against slipping off or sliding down. Around the impeller 5 around a pump housing 8 is arranged, which is flanged with its upper end to the drive unit 1 by means of a flange connection 3. The lower end forms the suction port 9 of the pump second

Zwischen der Antriebseinheit 1 und der Kreiselpumpeneinheit 2 befindet sich eine erfindungsgemäße Kolben-/Zylinderanordnung zum Axialschubausgleich. Sie besteht aus einem Ausgleichskolben 10, der drehfest und axial nicht verschiebbar auf der Welle 4 befestigt ist, und einem Zylinder 14. Beide bestehen vorzugsweise aus korrosionsbeständigem Stahl (z.B. Nirostahl, Duplex, NiResist oder Gussbronze).Between the drive unit 1 and the centrifugal pump unit 2 is a piston / cylinder arrangement according to the invention for axial thrust compensation. It consists of a compensating piston 10 which is rotatably and axially not slidably mounted on the shaft 4, and a cylinder 14. Both exist preferably made of corrosion-resistant steel (eg stainless steel, duplex, NiResist or cast bronze).

Der Zylinder 14 ist fest mit der Unterseite der Antriebseinheit 1 verbunden und koaxial zur Welle 4 der Antriebseinheit 1 ausgerichtet. Er trennt die Ober- und Unterseite 11, 12 des Kolbens 10 im Wesentlichen fluiddicht, aber nicht zwingend fluiddicht, gegeneinander ab. Es wurde festgestellt, dass ein Spaltmaß im Sinne von fluiddicht ausreichend ist, bei dem der Einfluss von Reibungskräften in der erfindungsgemäßen Kolben-Zylinder-Anordnung reduziert ist. Im Zylinder 14 befindet sich so zwischen der Kolbenoberseite 11 und dem Gehäuse der Antriebseinheit 1 ein Entlastungsraum 15. Im unbelasteten Zustand, entsprechend Fig. 1, befindet sich der Kolben 10 im Zylinder 14, aber beabstandet zur Unterseite des Gehäuses der Antriebseinheit 1. Die Unterseite 12 des Kolbens 10 steht in direkter fluidischer Verbindung mit der Hochdruckseite der Kreiselpumpeneinheit 2. Oberhalb der Flanschverbindung 3 sind Ausgleichsleitungen 18 von außen waagerecht durch das Gehäuse der Antriebseinheit 1 geführt, die in den Entlastungsraum 15 münden. Über diese Ausgleichsleitungen 18 wird durch nicht dargestellte weitere Kanäle oder anders gestaltete Leitungen der Kolbenoberseite 11 ein ausgewählter bzw. vorbestimmter niedriger Druck zugeführt, der beispielsweise der Saugdruck oder der Umgebungsdruck sein kann. Es ist angemerkt, dass unter "niedrigerer Druck" hier ein beliebiger vorbestimmter Druck, der niedriger als der momentan im Betrieb der Pumpe vorliegende Pumpendruck ist, verstanden wird.The cylinder 14 is fixedly connected to the underside of the drive unit 1 and aligned coaxially with the shaft 4 of the drive unit 1. It separates the top and bottom 11, 12 of the piston 10 substantially fluid-tight, but not mandatory fluid-tight, against each other. It has been found that a gap dimension in the sense of fluid-tight is sufficient, in which the influence of frictional forces in the piston-cylinder arrangement according to the invention is reduced. In the cylinder 14 is located between the piston top 11 and the housing of the drive unit 1, a discharge space 15. In the unloaded state, accordingly Fig. 1 The bottom 10 of the piston 10 is in direct fluid communication with the high pressure side of the centrifugal pump unit 2. Above the flange 3 are compensating lines 18 from the outside horizontally through the Housing the drive unit 1 out, which open into the discharge chamber 15. About this compensation lines 18 is fed through not shown further channels or differently shaped lines of the piston top 11 a selected or predetermined low pressure, which may be, for example, the suction pressure or the ambient pressure. It is noted that "lower pressure" here means any predetermined pressure that is lower than the pump pressure currently in operation of the pump.

Die Ausgleichsleitungen 18 zur Zuführung eines ausgewählten bzw. vorbestimmten niedrigeren Druckes lassen sich vermeiden, wenn wie eingangs erwähnt, eine in den Figuren nicht dargestellte axiale Bohrung durch die Welle 4 der Antriebseinheit 1 vorgesehen ist, die in den Entlastungsraum 15 mündet. Dabei kann die axiale Bohrung entsprechend Fig. 1 von oben bis in den Bereich des Ausgleichskolbens 10 geführt werden, wenn als vorbestimmter niedriger Druck der Umgebungsdruck zugeführt werden soll. Entsprechend wird die axiale Durchbohrung von unten bis in den Bereich des Ausgleichskolbens 10 geführt, wenn als vorbestimmter niedriger Druck der Saugdruck zugeführt werden soll.The compensation lines 18 for supplying a selected or predetermined lower pressure can be avoided if, as mentioned above, an axial bore, not shown in the figures is provided by the shaft 4 of the drive unit 1, which opens into the discharge chamber 15. In this case, the axial bore accordingly Fig. 1 be guided from above into the region of the balance piston 10 when the ambient pressure is to be supplied as a predetermined low pressure. Accordingly, the axial through hole is guided from below into the region of the balance piston 10 when the suction pressure is to be supplied as a predetermined low pressure.

Fig. 2 zeigt schematisch eine andere Ausführungsform der Kolben-/Zylinderanordnung zum Axialschubausgleich. Das Funktionsprinzip ist aber grundsätzlich das selbe wie bei der Anordnung der Fig. 1. Auf der Welle 4 ist wieder der Ausgleichskolben 10 angeordnet. Er wird im Zylinder 14 geführt, der die Kolbenunterseite 12 von der Oberseite 11 im Wesentlichen fluiddicht, beispielsweise wie oben beschrieben durch einen kleinen Spalt, trennt. Der von Zylinder 14 und Kolben 10 umschlossene Entlastungsraum 15 ist mit der Hochdruckseite der Kreiselpumpeneinheit 2 verbunden, der damit auf die Kolbenunterseite 12 wirkt. Die Oberseite 11 wird mit einem niedrigerer Druck beaufschlagt. Die Anordnung der Fig. 2 bildet zusätzlich ein hydrostatisches Zusatzlager, dessen Vorteile im Weiteren noch beschrieben werden. Fig. 2 schematically shows another embodiment of the piston / cylinder arrangement for Axialschubausgleich. The operating principle is basically the same as in the arrangement of Fig. 1 , On the shaft 4, the balance piston 10 is again arranged. It is guided in the cylinder 14, which separates the piston bottom 12 from the top 11 substantially fluid-tight, for example, as described above by a small gap. The relief chamber 15 enclosed by cylinder 14 and piston 10 is connected to the high-pressure side of the centrifugal pump unit 2, which thus acts on the piston underside 12. The upper side 11 is subjected to a lower pressure. The arrangement of Fig. 2 additionally forms a hydrostatic additional bearing, the advantages of which will be described below.

Fig. 3 zeigt eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung. Die erfindungsgemäße Kolben-/Zylinderanordnung ist hier oberhalb der Vertikalpumpe über dem Gehäuse der Antriebseinheit 1 angeordnet. Die Welle 4 der Antriebseinheit 1 ist soweit verlängert, dass sie über das obere Ende der Antriebseinheit hinausragt. An diesem Ende ist der Ausgleichskolben 10 befestigt. Er ist vom Zylinder 14 seitlich und zusätzlich oben und unten umschlossen. Dadurch werden auf beiden Seiten des Kolbens 10 Kammern 15, 16 gebildet. Der Zylinder ist am Gehäuse der Antriebseinheit 1 befestigt, sodass der Kolben 10 darin senkrecht verschiebbar geführt ist. Die über dem Kolben 10 liegende Kammer 15 steht über eine Ausgleichsleitung mit der Umgebung in Verbindung, das heißt in der Kammer 15 herrscht Umgebungsdruck, die darunter befindliche Kammer 16 wird mit dem Pumpendruck versorgt. Dadurch bildet sich im Betrieb eine Druckdifferenz am Kolben 10, der die Welle 4 gegen den entstehenden Axialschub anhebt. Es ist zu verstehen, dass diese Ausführung in dem Fall angewendet wird, wenn die Antriebswelle 4 gleichzeitig auch Welle des Laufrades ist, oder beide Wellen axial fest miteinander verbunden sind, bzw. die Welle einstückig ausgeführt ist. Fig. 3 shows a further embodiment of the device according to the invention. The piston / cylinder arrangement according to the invention is arranged above the vertical pump above the housing of the drive unit 1. The shaft 4 of the drive unit 1 is extended so far that it projects beyond the upper end of the drive unit. At this end of the balance piston 10 is attached. He is from the cylinder 14 laterally and additionally enclosed above and below. As a result, 10 chambers 15, 16 are formed on both sides of the piston. The cylinder is attached to the housing of the drive unit 1, so that the piston 10 is guided therein displaceable vertically. The overlying the piston 10 chamber 15 is connected via a compensation line with the environment in connection, that is, in the chamber 15 there is ambient pressure, the chamber 16 located underneath it is supplied with the pump pressure. As a result, during operation, a pressure difference is formed on the piston 10, which raises the shaft 4 against the resulting axial thrust. It is to be understood that this embodiment is applied in the case when the drive shaft 4 is also the shaft of the impeller, or both shafts are axially fixed together, or the shaft is made in one piece.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 3 ist es als vorteilhafte Weiterbildung möglich - wie oben schon im Zusammenhang mit der Zuführung eines vorbestimmten niedrigen Drucks als den Pumpendruck - den Pumpendruck von oben mittels einer axialen Bohrung in der Welle 4 der Antriebseinheit 1 der Kammer 16 zuzuführen.In the embodiment of the Fig. 3 it is possible as an advantageous development - as already above in connection with the supply of a predetermined low pressure than the pump pressure - the pump pressure from above means an axial bore in the shaft 4 of the drive unit 1 of the chamber 16 supply.

Im Betrieb der Vertikalpumpe der Fig. 1 wird ein zu förderndes Fluid, beispielsweise Grundwasser oder Grubenwasser, durch die Ansaugöffnung 9 im Wesentlichen in axialer Richtung nach oben durch die Kreiselpumpeneinheit 2, d.h. in Förderrichtung gefördert, in der es mittels entsprechender Kanäle 20 im Gehäuse der Antriebseinheit an dieser vorbei geführt wird. Der durch den Förderschub entstehende und diesem entgegen gerichtete Axialschub greift an dem Laufrad 5 an und drückt über dieses die Pumpenwelle 4 entgegen der Förderrichtung der Pumpe 2 nach unten.In operation of the vertical pump of Fig. 1 For example, a fluid to be delivered, for example groundwater or mine water, is conveyed through the suction opening 9 essentially in the axial direction upward through the centrifugal pump unit 2, ie in the conveying direction, in which it is guided past the drive unit by means of corresponding channels 20 in the housing. The axial thrust generated by the delivery thrust and directed counter to it acts on the impeller 5 and presses it over the pump shaft 4 counter to the conveying direction of the pump 2 downwards.

Da das Laufrad 5 der Kreiselpumpeneinheit 2 entsprechend der Ausführung in Fig. 1 direkt auf der Welle 4 der Antriebseinheit 1 befestigt ist, wirkt der Axialschub ebenfalls direkt auf die Welle 4 der Antriebseinheit 1, wodurch das Axiallager der Antriebseinheit 1 eine dem Axialschub entsprechende zusätzliche Belastung erfährt.Since the impeller 5 of the centrifugal pump unit 2 according to the embodiment in Fig. 1 is attached directly to the shaft 4 of the drive unit 1, the axial thrust also acts directly on the shaft 4 of the drive unit 1, whereby the thrust bearing of the drive unit 1 undergoes an axial thrust corresponding additional load.

Der durch den Betrieb der Kreiselpumpeneinheit 2 entstehende Pumpendruck greift aber auch direkt auf die Unterseite 12 des Ausgleichskolbens 10 an. An der Oberseite 11 des Kolbens 10 liegt ein definierter niedrigerer Druck an. Dadurch entsteht in der Anordnung aus Ausgleichkolben 10 und Zylinder 14 ein Differenzdruck als Druckdifferenz aus Pumpendruck und definiertem niedrigeren Druck. Aus dem Differenzdruck wird über die vorbestimmte Kolbenfläche eine am Ausgleichskolben 10 angreifende Kraft erzeugt. Da der Druck auf der Unterseite 12 des Kolbens 10 größer ist als auf dessen Oberseite 11 ist diese aus dem Differenzdruck erzeugte Kompensationskraft nach oben (in Richtung der Antriebseinheit bzw. In Förderrichtung) gerichtet. Die Kompensationskraft wirkt dem Axialschub entgegen und bewirkt, dass der Kolben 10 nach oben in den Zylinder 14 bewegt wird. Da der Zylinder 14 an der Welle 4 befestigt ist, wirkt die Kompensationskraft an der Welle 4 entsprechend und entlastet so das Axiallager der Antriebseinheit 1.The resulting by the operation of the centrifugal pump unit 2 pump pressure but also attacks directly on the bottom 12 of the balance piston 10. At the top 11 of the piston 10 is a defined lower pressure. This results in the arrangement of equalizing piston 10 and cylinder 14, a differential pressure as a pressure difference from the pump pressure and defined lower pressure. From the differential pressure, a force acting on the balance piston 10 is generated via the predetermined piston surface. Since the pressure on the underside 12 of the piston 10 is greater than on the upper side 11, this compensation force generated from the differential pressure is directed upward (in the direction of the drive unit or in the conveying direction). The compensation force counteracts the axial thrust and causes the piston 10 to move upwardly into the cylinder 14. Since the cylinder 14 is fixed to the shaft 4, the compensation force acts on the shaft 4 accordingly and thus relieves the thrust bearing of the drive unit first

Die durch die Druckdifferenz bei konstanter Kolbenfläche am Kolben 10 entstehende Entlastungskraft hängt vom Pumpendruck und vom gewählten niedrigeren Druck ab. Mit steigendem Pumpendruck und konstantem oder abnehmendem Saugdruck steigt die dem Axialschub entgegen wirkende Entlastungskraft. Da mit steigendem Förderdruckdruck auch der Axialschub steigt findet so eine selbstregulierende Anpassung der Axialschubentlastung an den Axialschub statt. Bei abnehmendem Förderdruck sinkt der Axialschub. Durch den sinkenden Förderdruck fällt aber auch die Druckdifferenz am Ausgleichskolben 10, wodurch auch die entstehende Entlastungskraft sinkt. Auch bei abnehmendem Förderdruck findet so selbstregulierend eine Anpassung der Entlastungskraft an den Axialschub statt.The resulting from the pressure difference at a constant piston area on the piston 10 relief force depends on the pump pressure and the selected lower Pressure off. With increasing pump pressure and constant or decreasing suction pressure, the unloading force acting against the axial thrust increases. As the axial thrust increases with increasing delivery pressure, a self-adjusting adaptation of the axial thrust relief to the axial thrust takes place. As the delivery pressure decreases, the axial thrust decreases. Due to the sinking delivery pressure but also the pressure difference at the balance piston 10, which also reduces the resulting discharge force drops. Even when the delivery pressure decreases, an adjustment of the unloading force to the axial thrust takes place in a self-regulating manner.

Bei maximaler Pumpenleistung, also bei maximalem Förderdruck, entsteht sowohl der größte Axialschub als auch die größte Entlastungskraft am Ausgleichskolben 10. Da die Entlastungskraft bei konstanter Druckdifferenz zur Kolbenfläche proportional ist, kann diese so ausgelegt werden, dass im Bereich des maximalen Axialschubes eine gewünschte Verringerung der auf das Axiallager wirkenden Kraft so erfolgt, dass das Axiallager immer in dem Bereich läuft, für den es spezifiziert wurde. Außerdem wird damit eine Kraftumkehr durch die Entlastungskraft vermieden, die das normalerweise viel schwächer ausgelegte Axialgegenlager zusätzlich belasten würde.Since the relief force is proportional to the piston surface at a constant pressure difference, this can be designed so that in the region of the maximum axial thrust, a desired reduction of the maximum axial thrust is at maximum pumping pressure, ie at maximum delivery pressure Force acting on the thrust bearing is such that the thrust bearing always runs in the area for which it was specified. In addition, a force reversal by the unloading force is avoided, which would additionally burden the normally much weaker designed axial counter bearing.

Eine Ausführung der Kolben-/Zylinderanordnung zum Axialschubausgleich entsprechend Fig. 2 bildet wie bereits erwähnt ein zusätzliches hydrostatisches Lager. Im Entlastungsraum 15 herrscht Förderdruck. Dem wirkt über die Welle 4 und den Ausgleichskolben 10 der Axialschub entgegen. Wie oben beschrieben stellt sich während des Betriebes der Kreiselpumpeneinheit 2 entsprechend der am Ausgleichskolben 10 herrschenden Druckdifferenz und der Größe der Kolbenfläche selbstregulierend ein Gleichgewicht zwischen dem Axialschub und der Entlastungskraft ein. Diese Anordnung bildet damit ein hydraulisches Lager. Das heißt, der Ausgleichskolben stützt sich nicht gegen eine zweite Lauffläche, sondern auf einem Fluidpolster ab, das durch den Förderdruck im Zylinder 14 gebildet wird. Das Lager läuft so annähernd verschleißfrei und hat einen deutlich geringeren Reibungswiderstand. Ist, wie weiter oben beschrieben, die Anordnung aus Ausgleichskolben 10 und Ausgleichszylinder 14 in Förderrichtung vor der Kreiselpumpeneinheit 2 angeordnet, muss der Ausgleichszylinder 14 fest mit dem Pumpengehäuse 8 verbunden sein, sodass der Ausgleichskolben 10 darin verschiebbar geführt werden kann. Eine Durchführung der Welle 4 durch den Boden des Zylinders 14, wie in Fig. 2 gezeigt, ist in dieser Ausführung nicht notwendig. Der Pumpendruck muss dem Entlastungsraum 15 über eine nicht näher dargestellte Ausgleichsleitung zugeführt werden.An embodiment of the piston / cylinder arrangement for Axialschubausgleich accordingly Fig. 2 forms as already mentioned an additional hydrostatic bearing. In discharge chamber 15 there is delivery pressure. The counteracts via the shaft 4 and the balance piston 10 of the axial thrust. As described above, during operation of the centrifugal pump unit 2, a balance between the axial thrust and the unloading force adjusts itself in accordance with the pressure difference prevailing on the compensating piston 10 and the size of the piston surface. This arrangement thus forms a hydraulic bearing. That is, the balance piston is not supported against a second tread, but on a fluid cushion, which is formed by the delivery pressure in the cylinder 14. The bearing runs almost wear-free and has a much lower frictional resistance. Is, as described above, the arrangement of balance piston 10 and balancing cylinder 14 arranged in the conveying direction in front of the centrifugal pump unit 2, the balancing cylinder 14 must be firmly be connected to the pump housing 8, so that the balance piston 10 can be guided therein slidably. A passage of the shaft 4 through the bottom of the cylinder 14, as in Fig. 2 shown is not necessary in this embodiment. The pump pressure must be supplied to the discharge chamber 15 via a compensation line, not shown.

Die Erfindung ist nicht auf die Ausführungen der Figuren 1 bis 3 beschränkt. Wenn die Pumpe und Antriebseinheit getrennte Wellen besitzen, ist es selbstverständlich möglich, die Ausgleichskolben-/Zylinderanordnung nur in der Pumpe oder nur in der Antriebseinheit unterzubringen. Es ist ebenfalls denkbar, die erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei Kolben zu realisieren, wobei die Kolben jeweils einseitig mit dem höheren bzw. niedrigeren Druck beaufschlagt werden und die entsprechenden anderen Seiten der Kolben miteinander kommunizieren, sodass bei unterschiedlichen Kolbenflächen die Druckdifferenz zusätzlich beeinflusst werden kann.The invention is not limited to the embodiments of FIGS. 1 to 3 limited. Of course, if the pump and drive unit have separate shafts, it is possible to accommodate the balance piston / cylinder assembly only in the pump or only in the drive unit. It is also conceivable to implement the device according to the invention with two pistons, wherein the pistons are each acted upon on one side by the higher or lower pressure and the corresponding other sides of the pistons communicate with one another, so that the pressure difference can additionally be influenced in the case of different piston surfaces.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass eine Kompensation des Axialschubs bei einer Pumpe, insbesondere einer Vertikal-Pumpe, mit wenigstens einer Antriebseinheit und mindestens einer Kreiselpumpeneinheit vorgeschlagen wird. In einer Ausführung wirkt im Betrieb der Pumpe auf einen Ausgleichskolben, der mit der Welle des Laufrades der Kreiselpumpeneinheit axial nicht verschiebbar verbunden ist, eine aus dem Pumpendruck und einem niedrigeren Druck resultierende Druckdifferenz, aus der eine dem Axialschub entgegengesetzt gerichtete und an der Welle des Laufrades angreifende Kraft erzeugt wird. Weiter wird ein Verfahren zum Axialschubausgleich sowie ein Verfahren zum Nachrüsten einer Vorrichtung zum Axialschubausgleich an einer Pumpe, insbesondere einer Vertikal-Pumpe vorgeschlagen sowie ein Nachrüstmodul.In summary, it should be noted that a compensation of the axial thrust in a pump, in particular a vertical pump, with at least one drive unit and at least one centrifugal pump unit is proposed. In one embodiment, in operation of the pump acts on a balance piston which is axially non-displaceably connected to the shaft of the impeller of the centrifugal pump unit, resulting from the pump pressure and a lower pressure pressure difference from the axial thrust directed opposite and on the shaft of the impeller attacking force is generated. Further, a method for Axialschubausgleich and a method for retrofitting a device for Axialschubausgleich to a pump, in particular a vertical pump proposed and a retrofit module.

Claims (22)

Pumpe mit wenigstens einer Kreiselpumpeneinheit (2) mit mindestens einem von wenigstens einer Antriebseinheit (1) angetriebenen Laufrad (5), wobei auf eine Welle (4) des Laufrades (5) im Betrieb der Pumpe ein zum Pumpendruck korrespondierender Axialschub wirkt,
dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzeugung einer den Axialschub zumindest teilweise entlastenden Kompensationskraft selbstregulierend mittels einer Druckdifferenz aus dem Pumpendruck und einem vorbestimmten niedrigeren Druck ein Ausgleichskolben (10) vorgesehen ist, der in axiale Richtung der Welle (4) kraftschlüssig mit der Welle (4) verbunden und in einem ortsfesten Ausgleichszylinder (14) bewegbar geführt ist.Pump having at least one centrifugal pump unit (2) with at least one impeller (5) driven by at least one drive unit (1), wherein a thrust corresponding to the pump pressure acts on a shaft (4) of the impeller (5) during operation of the pump.
characterized in that for generating a the axial thrust at least partially relieving compensation force self-regulating means of a pressure difference from the pump pressure and a predetermined lower pressure, a compensating piston (10) is provided which in the axial direction of the shaft (4) non-positively connected to the shaft (4) and in a stationary compensating cylinder (14) is movably guided. Pumpe nach Anspruch 1,
wobei die Anordnung aus dem Ausgleichskolben (10) und dem Ausgleichszylinder (14), insbesondere die effektive Kolbenfläche, auf die Nennleistung der Antriebseinheit (1) abgestimmt ist.Pump according to claim 1,
wherein the arrangement of the balance piston (10) and the compensating cylinder (14), in particular the effective piston area, is tuned to the rated power of the drive unit (1). Pumpe nach Anspruch 1 oder 2,
wobei die Pumpe eine Vertikal-Pumpe ist.Pump according to claim 1 or 2,
the pump being a vertical pump. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei sich die Anordnung aus dem Ausgleichskolben (10) und dem Ausgleichszylinder (14) zwischen der Antriebseinheit (1) und der Kreiselpumpeneinheit (2) befindet.Pump according to one of the preceding claims,
wherein the arrangement of the balance piston (10) and the compensating cylinder (14) between the drive unit (1) and the centrifugal pump unit (2) is located. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Ausgleichszylinder (14) an der in Richtung der Pumpe weisenden Seite der Antriebseinheit (1) befestigt ist.Pump according to one of the preceding claims,
wherein the compensating cylinder (14) is fixed to the side of the drive unit (1) pointing in the direction of the pump. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der Pumpendruck der Kreiselpumpeneinheit (2) mittels einer direkten fluidischen Verbindung der der Kreiselpumpeneinheit (2) zugewandte Seite des Ausgleichskolbens (10) zugeführt ist.Pump according to one of the preceding claims,
wherein the pump pressure of the centrifugal pump unit (2) by means of a direct fluidic connection of the centrifugal pump unit (2) facing side of the balance piston (10) is supplied. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei im Betrieb der Pumpe der vorbestimmte niedrigere Druck über eine Ausgleichsleitung (18) an der der Kreiselpumpeneinheit (2) abgewandten Seite des Ausgleichskolbens (10) zugeführt ist.Pump according to one of the preceding claims,
wherein during operation of the pump, the predetermined lower pressure via a compensation line (18) on the centrifugal pump unit (2) facing away from the compensating piston (10) is supplied. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3,
wobei die Anordnung aus dem Ausgleichskolben (10) und dem Ausgleichszylinder (14) in Förderrichtung vor der Kreiselpumpeneinheit (2) befestigt ist.Pump according to one of the preceding claims 1 to 3,
wherein the arrangement of the balance piston (10) and the compensating cylinder (14) in the conveying direction in front of the centrifugal pump unit (2) is fixed. Pumpe nach Anspruch 8,
wobei die Anordnung aus dem Ausgleichskolben (10) und dem Ausgleichszylinder (14) zusätzlich im Betrieb die Funktion eines hydraulischen Lagers hat.Pump according to claim 8,
wherein the arrangement of the balance piston (10) and the compensation cylinder (14) additionally in operation has the function of a hydraulic bearing. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche 8 oder 9,
wobei der Pumpendruck der Kreiselpumpeneinheit (2) über eine Ausgleichsleitung der der Kreiselpumpeneinheit (2) abgewandte Seite des Ausgleichskolbens (10) zugeführt ist.Pump according to one of the preceding claims 8 or 9,
wherein the pump pressure of the centrifugal pump unit (2) via a compensation line of the centrifugal pump unit (2) facing away from the compensating piston (10) is supplied. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der vorbestimmte niedrigere Druck der im Betrieb der Pumpe erzeugte Saugdruck der Pumpe (2) ist.Pump according to one of the preceding claims,
wherein the predetermined lower pressure is the suction pressure of the pump (2) generated during operation of the pump. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei der vorbestimmte niedrigere Druck der am Betriebsort vorhandene Umgebungsdruck ist.Pump according to one of the preceding claims,
wherein the predetermined lower pressure is the ambient pressure present at the operating location. Pumpe nach Anspruch 7,
wobei die Ausgleichsleitung eine im Wesentlichen axiale Bohrung in der Welle ist.Pump according to claim 7,
wherein the compensation line is a substantially axial bore in the shaft. Pumpe nach Anspruch 13, Ansprüche,
wobei die axiale Bohrung im in der Kreiselpumpe verlaufenden Teil der Welle ist.Pump according to claim 13, claims,
wherein the axial bore is in the part of the shaft extending in the centrifugal pump. Pumpe nach Anspruch 13,
wobei die axiale Bohrung im in der Antriebseinheit verlaufenden Teil der Welle ist.Pump according to claim 13,
wherein the axial bore is in the part of the shaft extending in the drive unit. Pumpe nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Anordnung aus dem Ausgleichskolben (10) und dem Ausgleichszylinder (14) als Modul ausgeführt ist, das zwischen der Pumpe (2) und der Antriebseinheit (1) anordnet ist.Pump according to one of the preceding claims,
wherein the assembly of the balance piston (10) and the balance cylinder (14) is designed as a module which is arranged between the pump (2) and the drive unit (1). Pumpe nach Anspruch 16,
wobei das Modul ein Nachrüstmodul zum Nachrüsten an einer vorhandenen Pumpe ist.Pump according to claim 16,
wherein the module is a retrofit module for retrofitting to an existing pump. Verfahren zur Kompensation eines auf eine Welle (4) einer Pumpe, insbesondere einer Vertikal-Pumpe, mit wenigstens einer Kreiselpumpeneinheit (2) sowie mindestens einer Antriebseinheit (1) für die Kreiselpumpeneinheit (2), im Betrieb der Pumpe wirkenden Axialschubs,
dadurch gekennzeichnet, dass - aus dem im Betrieb erzeugten Pumpendruck und einem niedrigeren Druck als dem Pumpendruck eine Differenzdruck erzeugt wird, und - aus dem Differenzdruck eine an der Welle (4) dem Axialschub entgegengesetzt wirkende Kraft erzeugt wird, sodass an der Welle (4) selbstregulierend der im Betrieb der Pumpe (2) auftretende Axialschub mittels des Differenzdrucks reduziert wird.Method for compensating for an axial thrust acting on a shaft (4) of a pump, in particular a vertical pump, with at least one centrifugal pump unit (2) and at least one drive unit (1) for the centrifugal pump unit (2) during operation of the pump,
characterized in that - From the pump pressure generated in operation and a pressure lower than the pump pressure, a differential pressure is generated, and - From the differential pressure on the shaft (4) the axial thrust opposite force is generated, so that on the shaft (4) self-regulating the occurring during operation of the pump (2) axial thrust is reduced by means of the differential pressure. Verfahren zur Nachrüstung einer Axialschubkompensation an einer Pumpe mit wenigstens einer Kreiselpumpeneinheit (2) sowie wenigstens einer Antriebseinheit (1) für die Kreiselpumpe (2),
dadurch gekennzeichnet, dass - an der Pumpenwelle ein Kolben (10) angebracht wird, - an der Pumpe (2) ein Zylinder (14) angebracht wird, in dem der Kolben (10) geführt werden kann, - eine Zuführung für den im Betrieb erzeugten Pumpendruck auf die Seite des Kolbens (10), die in Richtung des Axialschubs weist, vorgesehen wird, und eine Zuführung für einen vorbestimmten niedrigeren Druck als den Pumpendruck auf die anderen Seite des Kolbens (10) vorgesehen wird, sodass im Betrieb der Pumpe (2) in der Anordnung aus Kolben und Zylinder eine Druckdifferenz erzeugbar ist, sodass mittels der Druckdifferenz selbstregulierend an der Pumpenwelle (4) eine vom Axialschub der Pumpe (2) abhängige und diesem entgegengesetzt wirkende Kraft auf die Welle (2) erzeugbar ist.Method for retrofitting an axial thrust compensation on a pump with at least one centrifugal pump unit (2) and at least one drive unit (1) for the centrifugal pump (2),
characterized in that a piston (10) is attached to the pump shaft, - A cylinder (14) is attached to the pump (2), in which the piston (10) can be guided, - A supply for the pump pressure generated in operation on the side of the piston (10) facing in the direction of the axial thrust is provided, and a supply for a predetermined lower pressure than the pump pressure to the other side of the piston (10) is provided . such that a pressure difference can be generated in the arrangement of the piston and cylinder during operation of the pump (2), so that a force acting on the shaft (2) depends on the axial thrust of the pump (2) and on the pump shaft (4) ) is producible. Verfahren nach Anspruch 19,
wobei die Anordnung aus Ausgleichszylinder (14) und Ausgleichskolben (10) auf die Leistung der Antriebseinheit (1) der Pumpe (2) abgestimmt wird, sodass zu jeder Zeit eine Umkehrung des Axialschubs ausgeschlossen werden kann.Method according to claim 19,
wherein the arrangement of balancing cylinder (14) and balance piston (10) on the performance of the drive unit (1) of the pump (2) is tuned, so that at any time a reversal of the axial thrust can be excluded. Verfahren nach Anspruch 19 oder 20,
wobei ein Teil oder die gesamte Welle der Pumpe gegen eine Welle mit einer axialen Bohrung in dem durch die Antriebseinheit und/oder in dem durch die Kreiselpumpeneinheit verlaufenden Teil der Welle vorgesehen ist, um eine Zuführung des im Betrieb erzeugten Pumpendrucks oder eines vorbestimmten niedrigeren Drucks als dem Pumpendruck zur entsprechenden Seite des Kolbens zu ermöglichen.Method according to claim 19 or 20,
wherein a part or the entire shaft of the pump is provided against a shaft having an axial bore in the part of the shaft passing through the drive unit and / or in the part of the shaft passing through the centrifugal pump unit to supply the pump pressure generated in operation or a predetermined lower pressure than to allow the pump pressure to the corresponding side of the piston. Nachrüstmodul für eine Pumpe mit wenigstens einer Kreiselpumpeneinheit (2) mit mindestens einem von wenigstens einer Antriebseinheit (1) angetriebenen Laufrad (5), wobei auf eine Welle (4) des Laufrades (5) im Betrieb der Pumpe ein zum Pumpendruck korrespondierender Axialschub wirkt, wobei das Nachrüstmodul dadurch gekennzeichnet ist, dass zur Erzeugung einer den Axialschub zumindest teilweise entlastenden Kompensationskraft selbstregulierend mittels einer Druckdifferenz aus dem Pumpendruck und einem vorbestimmten niedrigeren Druck eine Anordnung aus einem Ausgleichskolben (10) und einem Ausgleichszylinder (14) vorgesehen ist, wobei der Ausgleichskolben (10) des Nachrüstmoduls in axiale Richtung kraftschlüssig mit der Welle (4) der Kreiselpumpeneinheit (2) verbindbar und dabei in dem an der Pumpe ortsfest befestigbaren Ausgleichszylinder (14) des Nachrüstmoduls bewegbar geführt ist.Retrofit module for a pump having at least one centrifugal pump unit (2) with at least one driven by at least one drive unit (1) impeller (5), wherein on a shaft (4) of the impeller (5) during operation of the pump has an axial thrust corresponding to the pump pressure, wherein the retrofit module is characterized in that for generating a the axial thrust at least partially relieving compensation force by means of a pressure difference from the pump pressure and a predetermined lower pressure, an arrangement of a balance piston (10) and a compensating cylinder (14) is provided, wherein the balance piston ( 10) of the retrofit module in the axial direction non-positively connected to the shaft (4) of the centrifugal pump unit (2) and thereby movably guided in the fixed to the pump compensating cylinder (14) of the retrofit module.
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