EP3832143A1 - Pump with a lifting device - Google Patents

Pump with a lifting device Download PDF

Info

Publication number
EP3832143A1
EP3832143A1 EP20204775.9A EP20204775A EP3832143A1 EP 3832143 A1 EP3832143 A1 EP 3832143A1 EP 20204775 A EP20204775 A EP 20204775A EP 3832143 A1 EP3832143 A1 EP 3832143A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
spring
shaft
pressure
thrust
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Withdrawn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
EP20204775.9A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Andreas Wild
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.)
Sulzer Management AG
Original Assignee
Sulzer Management AG
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 Sulzer Management AG filed Critical Sulzer Management AG
Publication of EP3832143A1 publication Critical patent/EP3832143A1/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/041—Axial thrust balancing
    • F04D29/0416—Axial thrust balancing balancing pistons
    • 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
    • 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
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps
    • F04D29/426—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal pumps 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
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/041—Axial thrust balancing
    • 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
    • F04D29/0413—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
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/046—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
    • F04D29/40—Casings; Connections of working fluid
    • F04D29/42—Casings; Connections of working fluid for radial or helico-centrifugal 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
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D1/00—Radial-flow pumps, e.g. centrifugal pumps; Helico-centrifugal pumps
    • F04D1/06—Multi-stage pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F05—INDEXING SCHEMES RELATING TO ENGINES OR PUMPS IN VARIOUS SUBCLASSES OF CLASSES F01-F04
    • F05D—INDEXING SCHEME FOR ASPECTS RELATING TO NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES, GAS-TURBINES OR JET-PROPULSION PLANTS
    • F05D2260/00—Function
    • F05D2260/85—Starting

Definitions

  • the invention relates to a pump with a lifting device according to the preamble of the independent claim.
  • Bearings are used wherever forces that act in certain directions have to be compensated or where movements of an object in the undesired directions have to be prevented. Basically two types of bearings are used in pumps, radial and axial bearings.
  • a relief disc is installed on the pressure side of the shaft, the function of which depends on the pump pressure. If the pumped liquid does not have the necessary pressure, e.g. when starting or stopping the pump, the relief disc and counter disc may come into contact. This causes wear, which can ultimately lead to the failure of the system. Lifting devices are used to bridge the critical phases when starting and stopping. Since the relief disks lie on top of one another when the pump unit is at a standstill, contact occurs at low speeds, ie when the pump unit is started up and shut down, and thus signs of wear.
  • a centrifugal pump with a lifting device and an electromagnetic bearing is known.
  • Relief devices have been used for a long time to compensate for axial thrust when a centrifugal pump is running.
  • a typical relief device of a centrifugal pump comprises a rotating relief disc and a stationary counterbalance relief disc, which form a gap running in the radial direction through which part of the fluid under pressure in the centrifugal pump flows to the outside.
  • the shaft of the centrifugal pump is kept in a state of equilibrium in the axial direction, between the force caused by the axial thrust and the counterforce caused by the relief device.
  • transition phases can occur, for example when starting up or shutting down, during which the fluid can have a low pressure so that the shaft cannot be kept in a state of equilibrium.
  • the two disks of the relief device touch each other, which could damage them.
  • a force is exerted on the axial position of the shaft during the transition phase or when the centrifugal pump is at a standstill by means of a controlled electromagnet in such a way that the two disks of the relief device do not touch.
  • This known device has the disadvantage that the axial position of the shaft must be detected with a sensor and regulated with the aid of controllable electromagnets.
  • the known device has the further disadvantage that, on the one hand, the maximum possible displacement path in the axial direction is very small and, on the other hand, the lifting device cannot be in contact with a pumped liquid or a pumped fluid, which means that further seals are required.
  • a relief element which is rotatably coupled to the shaft.
  • a throttle gap is formed with the counter-element in that a device for keeping the relief element spaced from the counter-element is arranged on the counter-element.
  • the facility for Spacer has a force element, preferably a spring, which generates a force in the opposite direction to the axial thrust.
  • This known device has the disadvantage that the device for maintaining a spacing presses against the relief element in the start-up state and in the start-up state and causes wear there.
  • the object of the invention is therefore to provide a pump with a lifting device with a simple structural design which avoids the disadvantageous effects known from the prior art, in particular can be in contact with a pumped fluid and also has reduced wear.
  • the invention relates to a pump with a lifting device for compensating an axial thrust of a shaft of the pump in a predeterminable operating state, in particular during a start-up state and / or a shut-down state of the pump.
  • the pump comprises a housing with an inlet for a fluid on a low-pressure side and an outlet for the fluid on a high-pressure side of the pump, in which housing the shaft is arranged; as well as a relieving element connected non-rotatably to the shaft and a counter element connected to the housing.
  • the pump is characterized in that the lifting device comprises a spring and a thrust element connected non-rotatably to the shaft, and in a start-up state and / or shut-down state of the pump, a spring force opposing the axial thrust can be transmitted to the shaft via the thrust element by means of the spring, so that the Relief element and the corresponding counter element are separated from one another, a contact element being arranged between the spring and the push element.
  • a side of the contact element facing the thrust element is flow-connected to the high-pressure side in this way, as well one side of the contact element facing the spring is fluidically connected to the low-pressure side in such a way that the thrust element and the contact element can be spaced apart by a pressure difference that can be generated between the side of the contact element facing the spring and the side of the contact element facing the thrust element.
  • an axial thrust is generally to be understood as the effect of a force which acts on the shaft of the pump in the axial direction and which is caused by the rotation of the pump wheels of the pump.
  • the spring is generally to be understood as an element which generates a force opposing the axial thrust, for example by expanding an elastic element.
  • a spring is to be understood as a spring which exerts a spring force that correlates with the spring constant.
  • the spring can be designed, for example, as a spiral spring or a plate spring.
  • a start-up state is generally understood to mean the state of the pump in which the pump is started and starts up, in particular the state in which no or an insufficient lubricant film has yet formed between the counter-element and the relief element, in particular the state in which the spring force is so greater than the axial thrust that the relief element and the counter element are separated from one another.
  • a shutdown state is generally understood to mean the state of the pump in which the pump is stopped and shuts down, in particular the state in which the lubricant film between the counter-element and the relief element decreases, in particular the state in which the spring force is so greater than the axial thrust is that the relief element and the counter element are separated from each other.
  • a lubricating fluid is generally to be understood as a substance with lubricating properties; in particular, a lubricating fluid can also be a lubricant. In practice it can Lubricating fluid can be the pumped product / fluid, so that the pump is designed as a product-lubricated pump.
  • a delivery pressure is generated by the rotation of the shaft with the pump wheels, so that the fluid is delivered from the inlet on the low-pressure side to the outlet on the high-pressure side of the pump.
  • This delivery pressure is used in the pump according to the invention to space the contact element and the push element so that wear of the contact element and the push element after the start-up state and / or before the shut-down state (i.e. in the "normal" operating state) can be avoided.
  • the lifting device can thus be protected from wear and tear during the normal operating state by means of the device according to the invention, since the delivery pressure or the pressure difference in the delivery pressure at different points of the pump prevents frictional contact between the contact element and the pusher element. So there is no effect of the spring force on the thrust element.
  • axial pressure on the thrust element (the spring force of the spring) separates the relief element and the counter element from each other in order to prevent wear of the relief element and the counter element due to insufficient lubrication.
  • the spring force acts in particular parallel to an axis of the shaft, so that the axial thrust of the pump shaft can be compensated for in the start-up state and / or in the shut-down state.
  • a film of lubricant forms between the relief element and the counter-element, so that the relief element and counter-element can run on each other essentially without wear, mediated by a lubricating film of a lubricating fluid located between them.
  • the pump according to the invention can preferably be a product-lubricated pump, so that the lubricating fluid corresponds to the fluid conveyed.
  • the pump according to the invention can comprise a relief chamber arranged in the housing, the side of the contact element facing the spring being in flow connection with the low-pressure side via the relief chamber.
  • the spring is preferably designed as a spiral spring, plate spring or as an elastic element.
  • the contact element and the spring can be designed as a single component.
  • the spring could also be designed as a tension spring, which can be transmitted to the shaft via the thrust element by means of a contraction that generates a spring force opposing the axial thrust.
  • the tension spring could be tensioned between the housing and the contact element in order to generate the spring force directed in the opposite direction to the axial thrust.
  • the spring By means of a pressure that can be generated between the push element and the contact element, the spring could be expanded in such a way that the contact element is spaced apart from the push element.
  • the pressure difference that can be generated can correspond to a pressure difference between a suction pressure and a pump pressure of the pump.
  • the suction pressure is a pressure at the inlet of the pump and the pump pressure is a pressure at a pumping stage of the pump.
  • the pressure difference between the pump pressure and suction pressure corresponds to a value such that the contact element is moved in the direction of the thrust element (opposite direction to the axial thrust).
  • There is not a sufficiently large pressure difference to overcome the spring force which means that the contact element is moved in the direction of the spring force and is in contact with the thrust element in order to separate the relief element and the corresponding counter-element from one another.
  • the suction pressure is lower than the pumping pressure, whereby the contact element is moved away from the thrust element (in the direction of axial thrust), i.e. in the opposite direction of the spring force, in order to avoid contact with the thrust element rotating with the shaft.
  • a high pressure chamber, which between the contact element and The thrust element is arranged, is filled with the fluid in the operating state and is under the pumping pressure (flow-connected to the pumping stage).
  • a low-pressure space on the side of the contact element which faces the spring (in which the spring is arranged) is filled with the fluid and is under the suction pressure (in flow connection with the inlet of the pump).
  • the contact element and the spring are arranged on the housing of the pump.
  • a seal can preferably be arranged between the contact element and the housing in order to seal the high-pressure space and the low-pressure space from one another.
  • the seal is thus arranged between the contact element and the housing in such a way that the side of the contact element facing the spring and the side of the contact element facing the pushing element are sealed off from one another.
  • the pump can be designed as a multi-stage pump with at least a first pump stage and a second pump stage.
  • the side of the thrust element facing the spring is flow-connected to the first or the second pump stage and the side of the contact element facing the spring is flow-connected to the suction side.
  • the pumping pressure corresponds to the pressure of the first or second pumping stage.
  • the side of the contact element facing the spring can be flow-connected to the first pump stage and the side of the contact element facing the thrust element can be flow-connected to a higher pump stage (pump stage with higher pressure in the direction of the outlet).
  • the contact element can be designed as a pressure ring, which is a disk-shaped ring, in particular a disk-shaped circular ring, which is arranged between the thrust element and the spring for power transmission and is usually made of a suitable metal or another suitable material, so that the axially acting spring forces can be suitably transmitted to the shaft by means of the pressure ring via the thrust element.
  • the pump can comprise a plurality of contact elements, each between a spring and the thrust element are arranged.
  • the pump can thus also comprise a multiplicity of springs, preferably an equal number of springs and contact elements.
  • the pump can comprise a single spring which is wrapped around the shaft (or a stub shaft / attachment), in particular around a cylindrical ring in the housing.
  • the shaft of the pump is rotatably mounted in a shaft bearing.
  • the shaft bearing is preferably a pure radial bearing.
  • the radial bearing is particularly preferably product-lubricated.
  • the radial bearing can comprise silicon carbide or consist of silicon carbide.
  • the radial bearing can be a plain bearing.
  • An axial bearing of the pump can preferably take place through the relief element and the counter element.
  • the relief element and / or the counter element can be designed as a disk.
  • the pump according to the invention can therefore in particular be designed as a pump with product-lubricated bearings, which as a rule has a very compact design, since most of the parts are in direct contact with the fluid. As a result, no additional oil-lubricated bearings and thus no mechanical seals are required to separate the bearings from the fluid. Because of this, the lifting device is designed in such a way that it can work in contact with the fluid.
  • the lifting device can be arranged on the drive side and / or on the non-drive side.
  • the lifting device is preferably arranged on the non-drive side at one end of the shaft.
  • the relief element is preferably non-rotatably connected to the shaft and the counter-element is arranged stationary on the housing, i.e. immovably, connected to the pump housing, so that an axial movement of the shaft causes a displacement of the relief element against the counter-element.
  • the spring can wrap around the pump shaft, i.e. be arranged around the pump shaft, in particular around the cylindrical ring in the housing or around an attachment arranged on the end of the shaft (also stub shaft).
  • the lifting device can comprise several springs, in particular three or four springs, which are arranged at the same distance along a circumference of the shaft on the housing.
  • a contact surface of the relief element and / or of the counter-element can be coated, in particular coated with ceramic.
  • the relief element and / or the counter element can comprise a fiber-reinforced composite material or a thermoplastic, in particular a polyether ketone.
  • the relief element and / or the counter element can be made from one or more of these materials, in particular also from a composite material.
  • the relief element and the counter element can also simply be made of steel without having special coatings, since wear of the relief element and counter element is avoided by the lifting device. In this way, the costs of the relief element and the counter element in particular can be reduced without premature wear and tear occurring,
  • Fig. 1 shows a schematic representation of a pump 1 according to the invention.
  • the pump 1 is designed as a product-lubricated multistage pump 1 and comprises a lifting device 10 for compensating for an axial thrust A of a shaft 2 of the pump 1 in a predeterminable operating state, in particular during a start-up state and / or shutdown state of the pump 1.
  • the pump 1 is product-lubricated, a very compact design is made possible, since most of the parts are in direct contact with a fluid.
  • no additional oil-lubricated bearings are required and thus no mechanical seal to separate the bearings from the fluid.
  • the lifting device 10 is also designed in such a way that it can work in contact with the fluid.
  • the pump 1 further comprises a housing 3 in which the shaft 2 is arranged, and which housing 3 comprises an inlet for a fluid on a low-pressure side and an outlet for the fluid on a high-pressure side of the pump 1, the pump also having a rotationally fixed the relief element 5 connected to the shaft 2 and a counter element 6 connected to the housing 3.
  • the lifting device 10 comprises a spring 11 and a thrust element 12 that is non-rotatably connected to the shaft 2.
  • a contact element 13 is arranged between the spring 11 and the thrust element 12, which, like the spring 11, is arranged on the housing 3.
  • the housing 3 can be configured in several parts and comprise a pump housing and a housing part for the lifting device 10.
  • the housing part for the lifting device 10 is arranged, in particular screwed, on the pump housing.
  • a spring force F opposing the axial thrust A is transmitted via the thrust element 12 to the shaft 2 by means of the spring 11, so that the relief element 5 and the corresponding counter-element 6 are separated from one another.
  • the spring 11 is designed as a compression spring.
  • the delivery pressure is generated by the rotation of the shaft 2 with the pump wheels (not shown here), so that the fluid is delivered from the inlet on the low-pressure side to the outlet on the high-pressure side of the pump 1.
  • This delivery pressure is used in the pump 1 to space the contact element 13 and the thrust element 12 apart in a normal operating state, so that wear after the start-up state and / or before the shut-down state (i.e. in the "normal" operating state) is avoided.
  • the lifting device 10 can prevent wear during the normal operating state, since the side of the contact element 13 facing the thrust element 12 is flow-connected to the high-pressure side, and the side of the contact element 13 facing the spring 11 is flow-connected to the low-pressure side in such a way that the thrust element 12 and the contact element 13 can be spaced apart by a pressure difference that can be generated between the side of the contact element 13 facing the spring 11 and the side of the contact element 13 facing the thrust element 12.
  • the fact that the push element 12 and the contact element 13 are spaced apart means that a distance between the spring 11 and the push element 12 is increased and a distance between the contact element 13 and the push element 12 is increased, the spring 11 being compressed.
  • the spring force F is not transmitted to the push element 12 and there is no contact between the push element 12 and the contact element 13.
  • the pressure difference that can be generated corresponds to a pressure difference between a suction pressure and a pump pressure of the pump 1.
  • the suction pressure is a pressure at the inlet of the pump 1 and the pump pressure is a pressure at a pump stage of the pump 1.
  • the pressure difference between the pump pressure and suction pressure corresponds to a value such that the contact element 13 is moved in the direction of the thrust element 12 (opposite direction to the axial thrust A), i.e. is moved in the direction of the spring force F (looking to the left on Fig. 1 ) and is in contact with the thrust element 12 in order to separate the relief element 5 and the corresponding counter element 6 from one another.
  • the spring force F thus overcomes the pressure difference between the pump pressure and the suction pressure.
  • the suction pressure is so lower than the pump pressure (the spring force F is not large enough to overcome the pressure difference between the pump pressure and the suction pressure) that the contact element 13 is moved away from the thrust element 12 (in the direction of the axial thrust A, to the right with a view to Fig. 1 ) is therefore moved in the opposite direction of the spring force F in order to avoid contact with the thrust element 12 rotating with the shaft 2.
  • a high pressure chamber 120 is arranged between contact element 13 and push element 12. In the operating state, the high-pressure space 120 is filled with the fluid and is under the pump pressure, since it is in flow connection with the pump stage via the lines / bores 121.
  • a low-pressure chamber 130 on the side of the contact element 13 facing the spring 11, in which the spring 11 is arranged, is also filled with the fluid and is under the suction pressure, since it is flow-connected to the inlet of the pump 1 via the bore / line 131, is in particular fluidly connected to the inlet of the pump 1 via the relief chamber 4.
  • the contact element 13 and the spring 11 are arranged on the housing 3 of the pump 1.
  • a seal 30 is arranged between the contact element 13 and the housing 3 in order to seal the high-pressure chamber 120 and the low-pressure chamber 130 from one another.
  • the shaft 2 of the pump 1 is rotatably supported in a shaft bearing 20.
  • the shaft bearing 20 is a pure radial bearing 20.
  • the radial bearing 20 is lubricated product and may comprise silicon carbide. Axial mounting of the pump 1 takes place via the relief element 5 and the counter element 6.
  • the lifting device 10 is arranged on the non-drive side of the pump 1 and the thrust element 12 is preferably screwed onto a stub of the shaft 2 by means of a screw 32.
  • Fig. 2 shows a further schematic representation of a pump 1 according to the invention, which has an analogous structure to the pump according to Figure 1 having.
  • the delivery pressure is generated by the rotation of the shaft 2 with the pump wheels 21, so that the fluid is delivered from the inlet on the low-pressure side to the outlet 100 on the high-pressure side of the pump 1. Due to the delivery pressure, the contact element 13 and the thrust element 12 are spaced apart from one another in the normal operating state, so that wear of the spring 11 / the contact element 13 and the thrust element 12 after the start-up state and / or before the shut-down state (i.e. in the "normal" operating state) is avoided .
  • the pressure difference that can be generated corresponds to the pressure difference between the suction pressure and the pump pressure of the pump 1.
  • the suction pressure is the pressure at the inlet of the pump 1 and the pump pressure is the pressure at the pump stage 101 of the pump 1.
  • the pressure difference between the pump pressure and suction pressure corresponds to a value such that the contact element 13 is moved in the direction of the thrust element 12 (opposite direction to the axial thrust A), i.e. is moved in the direction of the spring force F (to the left with Look at Fig. 2 ) and is in contact with the thrust element 12 in order to separate the relief element 5 and the corresponding counter element 6 from one another.
  • the spring force F thus overcomes the pressure difference between the pump pressure and the suction pressure.
  • the suction pressure is so lower than the pump pressure (the spring force F is not large enough to overcome the pressure difference between the pump pressure and the suction pressure) that the contact element 13 is moved away from the thrust element 12 (in the direction of the axial thrust A, to the right with a view to Fig. 2 ) is therefore moved in the opposite direction of the spring force F in order to avoid contact with the thrust element 12 rotating with the shaft 2.
  • the high pressure chamber 120 is arranged between the contact element 13 and the thrust element 12. In the operating state, the high-pressure chamber 120 is filled with the fluid and is under the pump pressure, since it is in flow connection with the pump stage 101 via the lines / bores 121.
  • the low-pressure chamber 130 on the side of the contact element 13 facing the spring 11, in which the spring 11 is arranged, is also filled with the fluid and is under suction pressure, since it is connected to the inlet via the bore / line 131 and the relief chamber 4 Pump 1 is fluidly connected (since the relief chamber is fluidically connected to the suction port of the pump).

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Pumpe (1), mit einer Abhebevorrichtung (10) zur Kompensation eines Axialschubes (A) einer Welle (2) der Pumpe (1), umfassend ein Gehäuse (3) mit einem Einlass für ein Fluid auf einer Niederdruckseite und einem Auslass (100) für das Fluid auf einer Hochdruckseite der Pumpe (1) in welchem die Welle (2) angeordnet ist; sowie ein drehfest mit der Welle (2) verbundenes Entlastungselement (5) und ein mit dem Gehäuse verbundenes Gegenelement (6). Die Pumpe (1) ist dadurch gekennzeichnet, dass die Abhebevorrichtung (10) eine Feder (11) und ein drehfest mit der Welle (2) verbundenes Schubelement (12) umfasst, und in einem Anfahrzustand und/oder Abfahrzustand der Pumpe (1) mittels der Feder (11) eine dem Axialschub (A) entgegengerichtete Federkraft (F) über das Schubelement (12) auf die Welle (2) übertragbar ist, sodass das Entlastungselement (5) und das korrespondierende Gegenelement (6) voneinander getrennt sind, wobei zwischen der Feder (11) und dem Schubelement (12) ein Kontaktelement (13) angeordnet ist und die der Feder (11) zugewandte Seite des Schubelements (12) derart mit der Hochdruckseite strömungsverbunden ist, sowie die der Feder (11) zugewandte Seite des Kontaktelements (13) derart mit der Niederdruckseite strömungsverbunden ist, dass das Schubelement (12) und das Kontaktelement (13) durch eine zwischen der der Feder (11) zugewandten Seite des Kontaktelements (13) und der dem Schubelement (12) zugewandten Seite des Kontaktelements (13) erzeugbare Druckdifferenz beabstandet werden können.The invention relates to a pump (1) with a lifting device (10) to compensate for an axial thrust (A) of a shaft (2) of the pump (1), comprising a housing (3) with an inlet for a fluid on a low-pressure side and a Outlet (100) for the fluid on a high pressure side of the pump (1) in which the shaft (2) is arranged; as well as a non-rotatably connected to the shaft (2) relief element (5) and a counter element (6) connected to the housing. The pump (1) is characterized in that the lifting device (10) comprises a spring (11) and a thrust element (12) connected to the shaft (2) in a rotationally fixed manner, and in a start-up state and / or shutdown state of the pump (1) by means of the spring (11) the axial thrust (A) opposing spring force (F) can be transmitted via the thrust element (12) to the shaft (2), so that the relief element (5) and the corresponding counter-element (6) are separated from each other, with between a contact element (13) is arranged between the spring (11) and the thrust element (12) and the side of the thrust element (12) facing the spring (11) is flow-connected to the high-pressure side, as is the side of the contact element facing the spring (11) (13) is flow-connected to the low-pressure side in such a way that the thrust element (12) and the contact element (13) are connected between the side of the contact element (13) facing the spring (11) and the side of the K facing the thrust element (12) ontaktelements (13) generated pressure difference can be spaced.

Description

Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit einer Abhebevorrichtung gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.The invention relates to a pump with a lifting device according to the preamble of the independent claim.

Lager kommen überall dort zur Anwendung, wo Kräfte, die in bestimmte Richtungen wirken, kompensiert bzw. Bewegungen eines Objektes in die unerwünschten Richtungen verhindert werden müssen. In Pumpen werden hierbei im Wesentlichen zwei Arten von Lagern verwendet, Radial- und Axiallager.Bearings are used wherever forces that act in certain directions have to be compensated or where movements of an object in the undesired directions have to be prevented. Basically two types of bearings are used in pumps, radial and axial bearings.

Beim Betrieb von Kreiselpumpen entsteht ein Axialschub, der in Richtung Saugseite wirkt. Um diesen Schub aufzuheben, ist an der Druckseite der Welle eine Entlastungsscheibe eingebaut, deren Funktion vom Pumpendruck abhängt. Wenn die Förderflüssigkeit nicht den nötigen Druck aufweist, z.B. beim An- oder Abfahren der Pumpe, kann es zu Berührungen von Entlastungsscheibe und - Gegenscheibe kommen. Dies verursacht Verschleiss, der schliesslich den Ausfall der Anlage zur Folge haben kann. Um die kritischen Phasen beim An- und Abfahren zu überbrücken werden Abhebevorrichtungen verwendet. Da die Entlastungsscheiben im Stillstand des Pumpenaggregates aufeinanderliegen, kommt es bei geringen Drehzahlen, d.h. beim An- und Abfahren des Pumpenaggregates zur Berührung und somit zu Verschleisserscheinungen. Der Grund dafür ist, dass sich noch kein hydraulisch stabiles Kräfteverhältnis an den Entlastungsscheiben einstellen und somit auch kein Entlastungsspalt entstehen kann. Um ein berührungsloses An- oder Abfahren des Pumpenaggregates zu gewährleisten, wird durch Abhebevorrichtungen eine Verschiebung der Pumpenwelle erzeugt, wobei ein Spalt gebildet wird.When operating centrifugal pumps, there is an axial thrust that acts in the direction of the suction side. To cancel this thrust, a relief disc is installed on the pressure side of the shaft, the function of which depends on the pump pressure. If the pumped liquid does not have the necessary pressure, e.g. when starting or stopping the pump, the relief disc and counter disc may come into contact. This causes wear, which can ultimately lead to the failure of the system. Lifting devices are used to bridge the critical phases when starting and stopping. Since the relief disks lie on top of one another when the pump unit is at a standstill, contact occurs at low speeds, ie when the pump unit is started up and shut down, and thus signs of wear. The reason for this is that there is still no hydraulically stable balance of forces on the relief disks and thus no relief gap can arise. In order to ensure a contactless start-up or shutdown of the pump assembly, a displacement of the pump shaft is generated by lifting devices, whereby a gap is formed.

Aus der EP 0 355 796 A2 ist eine Kreiselpumpe mit einer Abhebevorrichtung und einem elektromagnetischen Lager bekannt. Entlastungsvorrichtungen werden seit langer Zeit verwendet, um bei einer laufenden Kreiselpumpe den Axialschub auszugleichen. Eine typische Entlastungsvorrichtung einer Kreiselpumpe umfasst eine rotierende Entlastungsscheibe und eine feststehende Entlastungsgegenscheibe, die einen in radialer Richtung verlaufenden Spalt bilden, durch den ein Teil des in der Kreiselpumpe unter Druck stehenden Fluides gegen aussen abfliesst. Dadurch wird die Welle der Kreiselpumpe in axialer Richtung in einem Gleichgewichtszustand gehalten, zwischen der durch den Axialschub bewirkten Kraft und der durch die Entlastungsvorrichtung bewirkte Gegenkraft. Beim Betrieb der Kreiselpumpe können Übergangsphasen auftreten, zum Beispiel beim Anlaufen oder Abstellen, während denen das Fluid einen geringen Druck aufweisen kann, sodass die Welle nicht in einem Gleichgewichtszustand gehalten werden kann. In einer solchen Übergangssituation besteht die Gefahr, dass die beiden Scheiben der Entlastungsvorrichtung sich gegenseitig berühren, was diese beschädigen könnte. Um derartige Schäden zu vermeiden, wird während der Übergangsphase oder während dem Stillstand der Kreiselpumpe mittels eines angesteuerten Elektromagneten derart auf die axiale Lage der Welle eine Kraft ausgeübt, dass sich die beiden Scheiben der Entlastungsvorrichtung nicht berühren.From the EP 0 355 796 A2 a centrifugal pump with a lifting device and an electromagnetic bearing is known. Relief devices have been used for a long time to compensate for axial thrust when a centrifugal pump is running. A typical relief device of a centrifugal pump comprises a rotating relief disc and a stationary counterbalance relief disc, which form a gap running in the radial direction through which part of the fluid under pressure in the centrifugal pump flows to the outside. As a result, the shaft of the centrifugal pump is kept in a state of equilibrium in the axial direction, between the force caused by the axial thrust and the counterforce caused by the relief device. During the operation of the centrifugal pump, transition phases can occur, for example when starting up or shutting down, during which the fluid can have a low pressure so that the shaft cannot be kept in a state of equilibrium. In such a transitional situation there is a risk that the two disks of the relief device touch each other, which could damage them. To avoid such damage, a force is exerted on the axial position of the shaft during the transition phase or when the centrifugal pump is at a standstill by means of a controlled electromagnet in such a way that the two disks of the relief device do not touch.

Diese bekannte Vorrichtung weist den Nachteil auf, dass die axiale Lage der Welle mit einem Sensor zu erfassen ist und mit Hilfe ansteuerbarer Elektromagneten zu regeln ist. Die bekannte Vorrichtung weist den weiteren Nachteil auf, dass einerseits der maximal mögliche Verschiebungsweg in axialer Richtung sehr klein ist und andererseits kann die Abhebevorrichtung nicht im Kontakt zu einer geförderten Flüssigkeit beziehungsweise einem geförderten Fluid stehen, wodurch weitere Dichtungen benötigt werden.This known device has the disadvantage that the axial position of the shaft must be detected with a sensor and regulated with the aid of controllable electromagnets. The known device has the further disadvantage that, on the one hand, the maximum possible displacement path in the axial direction is very small and, on the other hand, the lifting device cannot be in contact with a pumped liquid or a pumped fluid, which means that further seals are required.

Aus der WO 2015/074903 ist ein Entlastungselement bekannt, welches drehfest mit der Welle gekoppelt ist. Mit dem Gegenelement wird ein Drosselspalt gebildet, indem am Gegenelement eine Einrichtung zur Abstandshaltung des Entlastungselements vom Gegenelement angeordnet ist. Die Einrichtung zur Abstandshaltung besitzt ein Kraftelement, bevorzugt eine Feder, welche eine Kraft entgegengerichtet zum Axialschub erzeugt. Diese bekannte Vorrichtung weist den Nachteil auf, dass die Einrichtung zur Abstandshaltung im Anfahrzustand und im Abfahrzustand gegen das Entlastungselement drückt und dort für Verschleiss sorgt.From the WO 2015/074903 a relief element is known which is rotatably coupled to the shaft. A throttle gap is formed with the counter-element in that a device for keeping the relief element spaced from the counter-element is arranged on the counter-element. The facility for Spacer has a force element, preferably a spring, which generates a force in the opposite direction to the axial thrust. This known device has the disadvantage that the device for maintaining a spacing presses against the relief element in the start-up state and in the start-up state and causes wear there.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Pumpe mit einer Abhebevorrichtung mit einfachem konstruktivem Design bereitzustellen, die die aus dem Stand der Technik bekannten nachteiligen Wirkungen vermeidet, insbesondere sowohl in Kontakt zu einem geförderten Fluid stehen kann, als auch einen verringerten Verschleiss aufweist.The object of the invention is therefore to provide a pump with a lifting device with a simple structural design which avoids the disadvantageous effects known from the prior art, in particular can be in contact with a pumped fluid and also has reduced wear.

Diese Aufgabe wird durch eine Pumpe mit den Merkmalen des unabhängigen Anspruchs gelöst.This object is achieved by a pump with the features of the independent claim.

Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.The dependent claims relate to particularly advantageous embodiments of the invention.

Die Erfindung betrifft eine Pumpe mit einer Abhebevorrichtung zur Kompensation eines Axialschubes einer Welle der Pumpe in einem vorgebbaren Betriebszustand, im speziellen während einem Anfahrzustand und / oder Abfahrzustand der Pumpe. Die Pumpe umfasst dabei ein Gehäuse mit einem Einlass für ein Fluid auf einer Niederdruckseite und einem Auslass für das Fluid auf einer Hochdruckseite der Pumpe, in welchem Gehäuse die Welle angeordnet ist; sowie ein drehfest mit der Welle verbundenes Entlastungselement und ein mit dem Gehäuse verbundenes Gegenelement. Die Pumpe ist dadurch gekennzeichnet, dass die Abhebevorrichtung eine Feder und ein drehfest mit der Welle verbundenes Schubelement umfasst, und in einem Anfahrzustand und/oder Abfahrzustand der Pumpe mittels der Feder eine dem Axialschub entgegengerichtete Federkraft über das Schubelement auf die Welle übertragbar ist, sodass das Entlastungselement und das korrespondierende Gegenelement voneinander getrennt sind, wobei zwischen der Feder und dem Schubelement ein Kontaktelement angeordnet ist. Eine dem Schubelement zugewandte Seite des Kontaktelements ist derart mit der Hochdruckseite strömungsverbunden, sowie eine der Feder zugewandte Seite des Kontaktelements derart mit der Niederdruckseite strömungsverbunden, dass das Schubelement und das Kontaktelement durch eine zwischen der der Feder zugewandten Seite des Kontaktelements und der dem Schubelement zugewandten Seite des Kontaktelements erzeugbare Druckdifferenz beabstandet werden können.The invention relates to a pump with a lifting device for compensating an axial thrust of a shaft of the pump in a predeterminable operating state, in particular during a start-up state and / or a shut-down state of the pump. The pump comprises a housing with an inlet for a fluid on a low-pressure side and an outlet for the fluid on a high-pressure side of the pump, in which housing the shaft is arranged; as well as a relieving element connected non-rotatably to the shaft and a counter element connected to the housing. The pump is characterized in that the lifting device comprises a spring and a thrust element connected non-rotatably to the shaft, and in a start-up state and / or shut-down state of the pump, a spring force opposing the axial thrust can be transmitted to the shaft via the thrust element by means of the spring, so that the Relief element and the corresponding counter element are separated from one another, a contact element being arranged between the spring and the push element. A side of the contact element facing the thrust element is flow-connected to the high-pressure side in this way, as well one side of the contact element facing the spring is fluidically connected to the low-pressure side in such a way that the thrust element and the contact element can be spaced apart by a pressure difference that can be generated between the side of the contact element facing the spring and the side of the contact element facing the thrust element.

Im Betriebszustand kann die Feder also expandiert oder komprimiert werden. Unter einem Axialschub ist im Folgenden im Allgemeinen die Wirkung einer Kraft zu verstehen, welche in axialer Richtung auf die Welle der Pumpe wirkt und welche durch die Rotation von Pumpenrädern der Pumpe hervorgerufen wird. Unter der Feder ist im Folgenden im Allgemeinen ein Element zu verstehen, welches eine dem Axialschub entgegengerichtete Kraft erzeugt, zum Beispiel durch Expansion eines elastischen Elements. Insbesondere ist unter der Feder eine Feder zu verstehen, welche eine mit der Federkonstante korrelierende Federkraft ausübt. Die Feder kann zum Beispiel als eine Spiralfeder oder eine Tellerfeder ausgestaltet sein.In the operating state, the spring can thus be expanded or compressed. In the following, an axial thrust is generally to be understood as the effect of a force which acts on the shaft of the pump in the axial direction and which is caused by the rotation of the pump wheels of the pump. In the following, the spring is generally to be understood as an element which generates a force opposing the axial thrust, for example by expanding an elastic element. In particular, a spring is to be understood as a spring which exerts a spring force that correlates with the spring constant. The spring can be designed, for example, as a spiral spring or a plate spring.

Unter einem Anfahrzustand ist im Folgenden im Allgemeinen der Zustand der Pumpe zu verstehen, in welchem die Pumpe gestartet wird und hochfährt, insbesondere der Zustand in welchem noch kein oder ein nicht ausreichender Schmiermittelfilm zwischen dem Gegenelement und dem Entlastungselement ausgebildet ist, insbesondere der Zustand in welchem die Federkraft in derart grösser als der Axialschub ist, dass das Entlastungselement und das Gegenelement voneinander getrennt sind. Unter einem Abfahrzustand ist im Folgenden im Allgemeinen der Zustand der Pumpe zu verstehen, in welchem die Pumpe gestoppt wird und herunterfährt, insbesondere der Zustand in welchem der Schmiermittelfilm zwischen dem Gegenelement und dem Entlastungselement abnimmt, insbesondere der Zustand in welchem die Federkraft in derart grösser als der Axialschub ist, dass das Entlastungselement und das Gegenelement voneinander getrennt sind. Unter einem Schmierfluid ist im Folgenden im Allgemeinen ein Stoff mit Schmiereigenschaften zu verstehen, insbesondere kann ein Schmierfluid auch ein Schmiermittel sein. In der Praxis kann das Schmierfluid unmittelbar das gepumpte Produkt / Fluid sein, sodass die Pumpe als eine produktgeschmierte Pumpe ausgestaltet ist.In the following, a start-up state is generally understood to mean the state of the pump in which the pump is started and starts up, in particular the state in which no or an insufficient lubricant film has yet formed between the counter-element and the relief element, in particular the state in which the spring force is so greater than the axial thrust that the relief element and the counter element are separated from one another. In the following, a shutdown state is generally understood to mean the state of the pump in which the pump is stopped and shuts down, in particular the state in which the lubricant film between the counter-element and the relief element decreases, in particular the state in which the spring force is so greater than the axial thrust is that the relief element and the counter element are separated from each other. In the following, a lubricating fluid is generally to be understood as a substance with lubricating properties; in particular, a lubricating fluid can also be a lubricant. In practice it can Lubricating fluid can be the pumped product / fluid, so that the pump is designed as a product-lubricated pump.

In einem Betriebszustand der Pumpe wird ein Förderdruck durch die Rotation der Welle mit den Pumpenrädern erzeugt, sodass das Fluid vom Einlass an der Niederdruckseite zum Auslass an der Hochdruckseite der Pumpe gefördert wird. Dieser Förderdruck wird in der erfindungsgemässen Pumpe dazu verwendet, um das Kontaktelement und das Schubelement voneinander zu beabstanden, sodass ein Verschleiss des Kontaktelementes und des Schubelementes nach dem Anfahrzustand und/oder vor dem Abfahrzustand (also im «normalen» Betriebszustand) vermieden werden kann. Die Abhebevorrichtung kann über die erfindungsgemässe Vorrichtung also vor Verschleiss während dem normalen Betriebszustand bewahrt werden, da durch den Förderdruck, beziehungsweise durch die Druckdifferenz des Förderdruckes an verschiedenen Stellen der Pumpe, ein kraftschlüssiger Kontakt von Kontaktelement und Schubelement vermieden wird. Es erfolgt also keine Auswirkung der Federkraft auf das Schubelement.In one operating state of the pump, a delivery pressure is generated by the rotation of the shaft with the pump wheels, so that the fluid is delivered from the inlet on the low-pressure side to the outlet on the high-pressure side of the pump. This delivery pressure is used in the pump according to the invention to space the contact element and the push element so that wear of the contact element and the push element after the start-up state and / or before the shut-down state (i.e. in the "normal" operating state) can be avoided. The lifting device can thus be protected from wear and tear during the normal operating state by means of the device according to the invention, since the delivery pressure or the pressure difference in the delivery pressure at different points of the pump prevents frictional contact between the contact element and the pusher element. So there is no effect of the spring force on the thrust element.

Während des Anfahrzustandes und/oder des Abfahrzustand wird hingegen durch einen axialen Druck auf das Schubelement (die Federkraft der Feder), das Entlastungselement und das Gegenelement voneinander getrennt, um eine Abnutzung des Entlastungselements und des Gegenelements wegen mangelnder Schmierung vorzubeugen. Die Federkraft wirkt insbesondere parallel zu einer Achse der Welle, sodass der Axialschub der Pumpenwelle im Anfahrzustand und/oder im Abfahrzustand kompensiert werden kann. Nach dem Anfahrzustand, wenn eine Selbstschmierung der Pumpe angelaufen ist, bildet sich ein Schmiermittelfilm zwischen dem Entlastungselement und dem Gegenelement, sodass das Entlastungselement und Gegenelement im Wesentlichen verschleissfrei unter Vermittlung eines sich dazwischen befindlichen Schmierfilms eines Schmierfluids aufeinander laufen können. Bevorzugt kann die erfindungsgemässe Pumpe eine produktgeschmierte Pumpe sein, sodass das Schmierfluid dem geförderten Fluid entspricht.During the start-up state and / or the shut-down state, on the other hand, axial pressure on the thrust element (the spring force of the spring) separates the relief element and the counter element from each other in order to prevent wear of the relief element and the counter element due to insufficient lubrication. The spring force acts in particular parallel to an axis of the shaft, so that the axial thrust of the pump shaft can be compensated for in the start-up state and / or in the shut-down state. After the start-up state, when self-lubrication of the pump has started, a film of lubricant forms between the relief element and the counter-element, so that the relief element and counter-element can run on each other essentially without wear, mediated by a lubricating film of a lubricating fluid located between them. The pump according to the invention can preferably be a product-lubricated pump, so that the lubricating fluid corresponds to the fluid conveyed.

Die erfindungsgemässe Pumpe kann eine im Gehäuse angeordnete Entlastungskammer umfassen, wobei die der Feder zugewandte Seite des Kontaktelements über die Entlastungskammer mit der Niederdruckseite strömungsverbunden ist. Die Feder ist dabei bevorzugt als Spiralfeder, Tellerfeder oder als elastisches Element ausgestaltet. Insbesondere können das Kontaktelement und die Feder als ein einzelnes Bauelement ausgestaltet sein.The pump according to the invention can comprise a relief chamber arranged in the housing, the side of the contact element facing the spring being in flow connection with the low-pressure side via the relief chamber. The spring is preferably designed as a spiral spring, plate spring or as an elastic element. In particular, the contact element and the spring can be designed as a single component.

Alternativ könnte die Feder auch als eine Zugfeder ausgestaltet sein, welche durch eine Kontraktion, die dem Axialschub entgegengerichtete Federkraft erzeugt und über das Schubelement auf die Welle übertragen werden kann. Bei dieser Ausführungsform könnte die Zugfeder zwischen Gehäuse und Kontaktelement gespannt sein, um die dem Axialschub entgegengerichtete Federkraft zu erzeugen. Durch einen zwischen dem Schubelement und dem Kontaktelement erzeugbaren Druck, könnte die Feder dabei derart expandiert werden, dass das Kontaktelements vom Schubelement beabstandet wird.Alternatively, the spring could also be designed as a tension spring, which can be transmitted to the shaft via the thrust element by means of a contraction that generates a spring force opposing the axial thrust. In this embodiment, the tension spring could be tensioned between the housing and the contact element in order to generate the spring force directed in the opposite direction to the axial thrust. By means of a pressure that can be generated between the push element and the contact element, the spring could be expanded in such a way that the contact element is spaced apart from the push element.

Die erzeugbare Druckdifferenz kann einer Druckdifferenz zwischen einem Saugdruck und einem Pumpdruck der Pumpe entsprechen. Dabei ist der Saugdruck ein Druck am Einlass der Pumpe und der Pumpdruck ein Druck an einer Pumpstufe der Pumpe. Während dem Anfahrzustand und / oder Abfahrzustand entspricht die Druckdifferenz zwischen Pumpdruck und Saugdruck derart einem Wert, dass das Kontaktelement in Richtung des Schubelements bewegt wird (entgegengesetzte Richtung zum Axialschub). Es gibt keine ausreichend grosse Druckdifferenz um die Federkraft zu überwinden, wodurch das Kontaktelement also in Richtung der Federkraft bewegt wird und so im Kontakt, mit dem Schubelement steht, um das Entlastungselement und das korrespondierende Gegenelement voneinander zu trennen. Im normalen Betriebszustand ist der Saugdruck hingegen geringer als der Pumpdruck, wodurch das Kontaktelement vom dem Schubelement wegbewegt wird (in Richtung zum Axialschub) also in die entgegengesetzte Richtung der Federkraft bewegt wird, um so den Kontakt mit dem mit der Welle rotierenden Schubelement zu vermeiden. Ein Hochdruckraum, welcher zwischen Kontaktelement und Schubelement angeordnet ist, ist im Betriebszustand mit dem Fluid befüllt und steht unter dem Pumpdruck (mit Pumpstufe strömungsverbunden). Ein Niederdruckraum auf der Seite des Kontaktelementes welche der Feder zugewandt ist (in welchem die Feder angeordnet ist), ist mit dem Fluid befüllt und steht unter dem Saugdruck (mit Einlass der Pumpe strömungsverbunden). Das Kontaktelement und die Feder sind dabei an dem Gehäuse der Pumpe angeordnet. Zwischen dem Kontaktelement und dem Gehäuse kann vorzugsweise eine Dichtung angeordnet sein, um den Hochdruckraum und den Niederdruckraum gegeneinander abzudichten. Die Dichtung ist also derart zwischen dem Kontaktelement und dem Gehäuse angeordnet, dass die der Feder zugewandte Seite des Kontaktelements und die der dem Schubelement zugewandte Seite des Kontaktelements gegeneinander abgedichtet sind.The pressure difference that can be generated can correspond to a pressure difference between a suction pressure and a pump pressure of the pump. The suction pressure is a pressure at the inlet of the pump and the pump pressure is a pressure at a pumping stage of the pump. During the start-up state and / or the shut-down state, the pressure difference between the pump pressure and suction pressure corresponds to a value such that the contact element is moved in the direction of the thrust element (opposite direction to the axial thrust). There is not a sufficiently large pressure difference to overcome the spring force, which means that the contact element is moved in the direction of the spring force and is in contact with the thrust element in order to separate the relief element and the corresponding counter-element from one another. In the normal operating state, however, the suction pressure is lower than the pumping pressure, whereby the contact element is moved away from the thrust element (in the direction of axial thrust), i.e. in the opposite direction of the spring force, in order to avoid contact with the thrust element rotating with the shaft. A high pressure chamber, which between the contact element and The thrust element is arranged, is filled with the fluid in the operating state and is under the pumping pressure (flow-connected to the pumping stage). A low-pressure space on the side of the contact element which faces the spring (in which the spring is arranged) is filled with the fluid and is under the suction pressure (in flow connection with the inlet of the pump). The contact element and the spring are arranged on the housing of the pump. A seal can preferably be arranged between the contact element and the housing in order to seal the high-pressure space and the low-pressure space from one another. The seal is thus arranged between the contact element and the housing in such a way that the side of the contact element facing the spring and the side of the contact element facing the pushing element are sealed off from one another.

In der Praxis kann die Pumpe dabei als eine mehrstufige Pumpe mit mindestens einer ersten Pumpenstufe und einer zweiten Pumpenstufe ausgestaltet sein. Die der Feder zugewandte Seite des Schubelements ist dabei mit der ersten oder der zweiten Pumpenstufe strömungsverbunden und die der Feder zugewandte Seite des Kontaktelements ist dabei mit der Saugseite strömungsverbunden. Der Pumpdruck entspricht dabei dem Druck der ersten oder zweiten Pumpstufe. Alternativ kann die der Feder zugewandte Seite des Kontaktelements mit der ersten Pumpenstufe strömungsverbunden sein und die der dem Schubelement zugewandte Seite des Kontaktelements mit einer höheren Pumpstufe (Pumpstufe mit höherem Druck in Richtung Auslass) strömungsverbunden sein.In practice, the pump can be designed as a multi-stage pump with at least a first pump stage and a second pump stage. The side of the thrust element facing the spring is flow-connected to the first or the second pump stage and the side of the contact element facing the spring is flow-connected to the suction side. The pumping pressure corresponds to the pressure of the first or second pumping stage. Alternatively, the side of the contact element facing the spring can be flow-connected to the first pump stage and the side of the contact element facing the thrust element can be flow-connected to a higher pump stage (pump stage with higher pressure in the direction of the outlet).

Das Kontaktelement kann als ein Druckring ausgestaltet sein, welcher ein scheibenförmiger Ring, insbesondere ein scheibenförmiger Kreisring ist, welcher zwischen dem Schubelement und der Feder zur Kraftübertragung angeordnet ist und in der Regel aus einem geeigneten Metall oder einem anderen geeigneten Werkstoff hergestellt ist, so dass die axial wirkenden Federkräfte mittels des Druckrings geeignet über das Schubelement auf die Welle übertragen werden können. Ausserdem kann die Pumpe eine Vielzahl von Kontaktelementen umfassen, welche jeweils zwischen einer Feder und dem Schubelement angeordnet sind. So kann die Pumpe also auch eine Vielzahl von Federn umfassen, vorzugsweise eine gleiche Anzahl von Federn und Kontaktelementen. Alternativ kann die Pumpe eine einzige Feder umfassen, welche um die Welle (beziehungsweise einen Wellenstumpf / Aufsatz), insbesondere um einen zylindrischen Ring im Gehäuse geschlungen ist.The contact element can be designed as a pressure ring, which is a disk-shaped ring, in particular a disk-shaped circular ring, which is arranged between the thrust element and the spring for power transmission and is usually made of a suitable metal or another suitable material, so that the axially acting spring forces can be suitably transmitted to the shaft by means of the pressure ring via the thrust element. In addition, the pump can comprise a plurality of contact elements, each between a spring and the thrust element are arranged. The pump can thus also comprise a multiplicity of springs, preferably an equal number of springs and contact elements. Alternatively, the pump can comprise a single spring which is wrapped around the shaft (or a stub shaft / attachment), in particular around a cylindrical ring in the housing.

Die Welle der Pumpe ist in einem Wellenlager rotierbar gelagert. Hierbei ist das Wellenlager vorzugsweise ein reines Radiallager. Das Radiallager ist besonders bevorzugt produktgeschmiert. Im speziellen kann das Radiallager Siliziumcarbid umfassen oder aus Siliziumcarbid bestehen. In der Praxis kann das Radiallager ein Gleitlager sein. Eine Axiallagerung der Pumpe kann vorzugsweise durch das Entlastungselement und das Gegenelement erfolgen. Prinzipiell können Entlastungselement und / oder das Gegenelement als eine Scheibe ausgestaltet sein.The shaft of the pump is rotatably mounted in a shaft bearing. Here, the shaft bearing is preferably a pure radial bearing. The radial bearing is particularly preferably product-lubricated. In particular, the radial bearing can comprise silicon carbide or consist of silicon carbide. In practice, the radial bearing can be a plain bearing. An axial bearing of the pump can preferably take place through the relief element and the counter element. In principle, the relief element and / or the counter element can be designed as a disk.

Die erfindungsgemässe Pumpe kann also insbesondere als Pumpe mit produktgeschmierten Lagern ausgestaltet sein, welche in der Regel eine sehr kompakte Bauweise aufweist, da die meisten Teile direkt mit dem Fluid in Kontakt stehen. Folglich werden keine zusätzlichen ölgeschmierten Lager benötigt und somit keine Gleitringdichtungen, um die Lager vom Fluid zu trennen. Aufgrund dessen ist die Abhebevorrichtung derart ausgestaltet, dass diese mit Kontakt zu dem Fluid arbeiten kann.The pump according to the invention can therefore in particular be designed as a pump with product-lubricated bearings, which as a rule has a very compact design, since most of the parts are in direct contact with the fluid. As a result, no additional oil-lubricated bearings and thus no mechanical seals are required to separate the bearings from the fluid. Because of this, the lifting device is designed in such a way that it can work in contact with the fluid.

In der Praxis kann die Abhebevorrichtung auf der Antriebsseite und/oder auf der Nichtantriebsseite angeordnet sein. Bevorzugt ist die Abhebevorrichtung auf der Nichtantriebsseite an einem Ende der Welle angeordnet.In practice, the lifting device can be arranged on the drive side and / or on the non-drive side. The lifting device is preferably arranged on the non-drive side at one end of the shaft.

In Ausführung der Erfindung ist das Entlastungselement vorzugsweise mit der Welle drehfest verbunden und das Gegenelement stationär am Gehäuse angeordnet, also unbeweglich, mit dem Pumpengehäuse verbunden, sodass durch eine axiale Bewegung der Welle eine Verschiebung von dem Entlastungselement gegen das Gegenelement erfolgt.In an embodiment of the invention, the relief element is preferably non-rotatably connected to the shaft and the counter-element is arranged stationary on the housing, i.e. immovably, connected to the pump housing, so that an axial movement of the shaft causes a displacement of the relief element against the counter-element.

In einem weiteren für die Praxis wichtigen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Feder die Pumpenwelle umschlingen, also um die Pumpenwelle angeordnet sein, insbesondere um den zylindrischen Ring im Gehäuse oder um einen auf dem Ende der Welle (auch Wellenstumpf) angeordneten Aufsatz angeordnet sein. In einem weiteren speziellen Ausführungsbeispiel der Erfindung kann die Abhebevorrichtung mehrere Federn, insbesondere drei oder vier Federn umfassen, welche in gleichem Abstand entlang eines Umfangs der Welle am Gehäuse angeordnet sind.In a further exemplary embodiment of the invention that is important in practice, the spring can wrap around the pump shaft, i.e. be arranged around the pump shaft, in particular around the cylindrical ring in the housing or around an attachment arranged on the end of the shaft (also stub shaft). In a further special embodiment of the invention, the lifting device can comprise several springs, in particular three or four springs, which are arranged at the same distance along a circumference of the shaft on the housing.

Ausserdem kann eine Kontaktfläche des Entlastungselements und/oder des Gegenelements beschichtet sein, insbesondere keramisch beschichtet sein. Somit kann der Verschleiss der beiden Elemente minimiert werden. Dabei kann das Entlastungselement und/oder das Gegenelement einen faserverstärkten Verbundwerkstoff oder einen thermoplastischen Kunststoff, insbesondere ein Polyetherketon umfassen. Das Entlastungselement und/oder das Gegenelement können aus einem oder mehreren dieser Werkstoffe, im Speziellen auch aus einem Verbundwerkstoff hergestellt sein. Durch die erfindungsgemässe Pumpe können das Entlastungselement und das Gegenelement jedoch auch einfach aus Stahl gefertigt sein, ohne besondere Beschichtungen zu besitzen, da durch die Abhebevorrichtung ein Verschleiss von Entlastungselement und Gegenelement vermieden wird. So können auch insbesondere die Kosten von Entlastungselement und Gegenelement gesenkt werden, ohne dass ein verfrühter Verschleiss erfolgt,In addition, a contact surface of the relief element and / or of the counter-element can be coated, in particular coated with ceramic. In this way, wear and tear on the two elements can be minimized. The relief element and / or the counter element can comprise a fiber-reinforced composite material or a thermoplastic, in particular a polyether ketone. The relief element and / or the counter element can be made from one or more of these materials, in particular also from a composite material. By means of the pump according to the invention, however, the relief element and the counter element can also simply be made of steel without having special coatings, since wear of the relief element and counter element is avoided by the lifting device. In this way, the costs of the relief element and the counter element in particular can be reduced without premature wear and tear occurring,

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.The invention is explained in more detail below on the basis of exemplary embodiments with reference to the drawing.

Die Zeichnungen zeigen:

Fig. 1
eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Pumpe;
Fig. 2
eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Pumpe.
The drawings show:
Fig. 1
a schematic representation of a pump according to the invention;
Fig. 2
a further schematic representation of a pump according to the invention.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Pumpe 1. Fig. 1 shows a schematic representation of a pump 1 according to the invention.

Die erfindungsgemässe Pumpe 1 ist als eine produktgeschmierte mehrstufige Pumpe 1 ausgestaltet und umfasst eine Abhebevorrichtung 10 zur Kompensation eines Axialschubes A einer Welle 2 der Pumpe 1 in einem vorgebbaren Betriebszustand, im speziellen während einem Anfahrzustand und / oder Abfahrzustand der Pumpe 1. Dadurch dass die Pumpe 1 produktgeschmiert ist, wird eine sehr kompakte Bauweise ermöglicht, da die meisten Teile direkt mit einem Fluid in Kontakt stehen. Folglich werden keine zusätzlichen ölgeschmierten Lager benötigt und somit keine Gleitringdichtung, um die Lager vom Fluid zu trennen. Aufgrund dessen ist die Abhebevorrichtung 10 auch derart ausgestaltet, dass diese mit Kontakt zu dem Fluid arbeiten kann.The pump 1 according to the invention is designed as a product-lubricated multistage pump 1 and comprises a lifting device 10 for compensating for an axial thrust A of a shaft 2 of the pump 1 in a predeterminable operating state, in particular during a start-up state and / or shutdown state of the pump 1. As a result, the pump 1 is product-lubricated, a very compact design is made possible, since most of the parts are in direct contact with a fluid. As a result, no additional oil-lubricated bearings are required and thus no mechanical seal to separate the bearings from the fluid. Because of this, the lifting device 10 is also designed in such a way that it can work in contact with the fluid.

Hierbei umfasst die Pumpe 1 weiter ein Gehäuse 3 in welchem die Welle 2 angeordnet ist, und welches Gehäuse 3 einen Einlass für ein Fluid auf einer Niederdruckseite und einem Auslass für das Fluid auf einer Hochdruckseite der Pumpe 1 umfasst, wobei die Pumpe weiter ein drehfest mit der Welle 2 verbundenes Entlastungselement 5 sowie ein mit dem Gehäuse 3 verbundenes Gegenelement 6 umfasst.Here, the pump 1 further comprises a housing 3 in which the shaft 2 is arranged, and which housing 3 comprises an inlet for a fluid on a low-pressure side and an outlet for the fluid on a high-pressure side of the pump 1, the pump also having a rotationally fixed the relief element 5 connected to the shaft 2 and a counter element 6 connected to the housing 3.

Die Abhebevorrichtung 10 umfasst eine Feder 11 und ein drehfest mit der Welle 2 verbundenes Schubelement 12. Zwischen der Feder 11 und dem Schubelement 12 ist ein Kontaktelement 13 angeordnet, welches wie die Feder 11 am Gehäuse 3 angeordnet ist. Hierbei kann das Gehäuse 3 mehrteilig ausgestaltet sein und ein Pumpengehäuse und ein Gehäuseteil für die Abhebevorrichtung 10 umfassen. Der Gehäuseteil für die Abhebevorrichtung 10 ist dabei an dem Pumpengehäuse angeordnet, insbesondere angeschraubt.The lifting device 10 comprises a spring 11 and a thrust element 12 that is non-rotatably connected to the shaft 2. A contact element 13 is arranged between the spring 11 and the thrust element 12, which, like the spring 11, is arranged on the housing 3. The housing 3 can be configured in several parts and comprise a pump housing and a housing part for the lifting device 10. The housing part for the lifting device 10 is arranged, in particular screwed, on the pump housing.

In einem Anfahrzustand und/oder Abfahrzustand der Pumpe 1 wird mittels der Feder 11 eine dem Axialschub A entgegengerichtete Federkraft F über das Schubelement 12 auf die Welle 2 übertragen, sodass das Entlastungselement 5 und das korrespondierende Gegenelement 6 voneinander getrennt sind. Hierfür ist die Feder 11 als eine Druckfeder ausgestaltet.In a start-up state and / or a shut-down state of the pump 1, a spring force F opposing the axial thrust A is transmitted via the thrust element 12 to the shaft 2 by means of the spring 11, so that the relief element 5 and the corresponding counter-element 6 are separated from one another. For this purpose, the spring 11 is designed as a compression spring.

In einem Betriebszustand der Pumpe 1 wird der Förderdruck durch die Rotation der Welle 2 mit den Pumpenrädern (hier nicht gezeigt) erzeugt, sodass das Fluid vom Einlass an der Niederdruckseite zum Auslass an der Hochdruckseite der Pumpe 1 gefördert wird. Dieser Förderdruck wird in der Pumpe 1 dazu verwendet, um das Kontaktelement 13 und das Schubelement 12 in einem normalen Betriebszustand voneinander zu beabstanden, sodass ein Verschleiss nach dem Anfahrzustand und/oder vor dem Abfahrzustand (also im «normalen» Betriebszustand) vermieden wird.In an operating state of the pump 1, the delivery pressure is generated by the rotation of the shaft 2 with the pump wheels (not shown here), so that the fluid is delivered from the inlet on the low-pressure side to the outlet on the high-pressure side of the pump 1. This delivery pressure is used in the pump 1 to space the contact element 13 and the thrust element 12 apart in a normal operating state, so that wear after the start-up state and / or before the shut-down state (i.e. in the "normal" operating state) is avoided.

Die erfindungsgemässe Abhebevorrichtung 10 kann den Verschleiss während dem normalen Betriebszustand verhindern, da die dem Schubelement 12 zugewandte Seite des Kontaktelements 13 derart mit der Hochdruckseite strömungsverbunden, sowie die der Feder 11 zugewandte Seite des Kontaktelements 13 derart mit der Niederdruckseite strömungsverbunden ist, dass das Schubelement 12 und das Kontaktelement 13 durch eine, zwischen der der Feder 11 zugewandten Seite des Kontaktelements 13 und der dem Schubelement 12 zugewandten Seite des Kontaktelements 13, erzeugbare Druckdifferenz beabstandet werden können.The lifting device 10 according to the invention can prevent wear during the normal operating state, since the side of the contact element 13 facing the thrust element 12 is flow-connected to the high-pressure side, and the side of the contact element 13 facing the spring 11 is flow-connected to the low-pressure side in such a way that the thrust element 12 and the contact element 13 can be spaced apart by a pressure difference that can be generated between the side of the contact element 13 facing the spring 11 and the side of the contact element 13 facing the thrust element 12.

Dass das Schubelement 12 und das Kontaktelement 13 beabstandet werden, bedeutet, dass ein Abstand zwischen der Feder 11 und dem Schubelement 12 vergrössert wird und ein Abstand zwischen dem Kontaktelement 13 und dem Schubelement 12 vergrössert wird, wobei die Feder 11 komprimiert wird. Somit wird die Federkraft F im normalen Betriebszustand nicht auf das Schubelement 12 übertragen und es gibt keinen Kontakt zwischen Schubelement 12 und Kontaktelement 13.The fact that the push element 12 and the contact element 13 are spaced apart means that a distance between the spring 11 and the push element 12 is increased and a distance between the contact element 13 and the push element 12 is increased, the spring 11 being compressed. Thus, in the normal operating state, the spring force F is not transmitted to the push element 12 and there is no contact between the push element 12 and the contact element 13.

Die erzeugbare Druckdifferenz entspricht einer Druckdifferenz zwischen einem Saugdruck und einem Pumpdruck der Pumpe 1. Dabei ist der Saugdruck ein Druck am Einlass der Pumpe 1 und der Pumpdruck ein Druck an einer Pumpstufe der Pumpe 1.The pressure difference that can be generated corresponds to a pressure difference between a suction pressure and a pump pressure of the pump 1. The suction pressure is a pressure at the inlet of the pump 1 and the pump pressure is a pressure at a pump stage of the pump 1.

Während dem Anfahrzustand und / oder Abfahrzustand entspricht die Druckdifferenz zwischen Pumpdruck und Saugdruck derart einem Wert, dass das Kontaktelement 13 in Richtung des Schubelements 12 bewegt wird, (entgegengesetzte Richtung zum Axialschub A) also in Richtung der Federkraft F bewegt wird (nach links mit Blick auf Fig. 1) und so im Kontakt mit dem Schubelement 12 steht, um das Entlastungselement 5 und das korrespondierende Gegenelement 6 voneinander zu trennen. Die Federkraft F überwindet also die Druckdifferenz zwischen Pumpdruck und Saugdruck.During the start-up state and / or shut-down state, the pressure difference between the pump pressure and suction pressure corresponds to a value such that the contact element 13 is moved in the direction of the thrust element 12 (opposite direction to the axial thrust A), i.e. is moved in the direction of the spring force F (looking to the left on Fig. 1 ) and is in contact with the thrust element 12 in order to separate the relief element 5 and the corresponding counter element 6 from one another. The spring force F thus overcomes the pressure difference between the pump pressure and the suction pressure.

Im normalen Betriebszustand ist der Saugdruck hingegen derart geringer als der Pumpdruck (die Federkraft F ist nicht gross genug um die Druckdifferenz zwischen Pumpdruck und Saugdruck zu überwinden), dass das Kontaktelement 13 von dem Schubelement 12 wegbewegt wird (in Richtung zum Axialschub A, nach rechts mit Blick auf Fig. 1) also in die entgegengesetzte Richtung der Federkraft F bewegt wird, um so den Kontakt mit dem mit der Welle 2 rotierenden Schubelement 12 zu vermeiden. Ein Hochdruckraum 120, ist zwischen Kontaktelement 13 und Schubelement 12 angeordnet. Im Betriebszustand ist der Hockdruckraum 120 mit dem Fluid befüllt und steht unter dem Pumpdruck, da er über die Leitungen / Bohrungen 121 mit der Pumpstufe strömungsverbunden ist. Ein Niederdruckraum 130 auf der der Feder 11 zugewandten Seite des Kontaktelement 13, in welchem die Feder 11 angeordnet ist, ist auch mit dem Fluid befüllt und steht unter dem Saugdruck, da er über die Bohrung / Leitung 131 mit Einlass der Pumpe 1 strömungsverbunden ist, insbesondere über die Entlastungskammer 4 mit Einlass der Pumpe 1 strömungsverbunden ist. Das Kontaktelement 13 und die Feder 11 sind dabei an dem Gehäuse 3 der Pumpe 1 angeordnet.In the normal operating state, however, the suction pressure is so lower than the pump pressure (the spring force F is not large enough to overcome the pressure difference between the pump pressure and the suction pressure) that the contact element 13 is moved away from the thrust element 12 (in the direction of the axial thrust A, to the right with a view to Fig. 1 ) is therefore moved in the opposite direction of the spring force F in order to avoid contact with the thrust element 12 rotating with the shaft 2. A high pressure chamber 120 is arranged between contact element 13 and push element 12. In the operating state, the high-pressure space 120 is filled with the fluid and is under the pump pressure, since it is in flow connection with the pump stage via the lines / bores 121. A low-pressure chamber 130 on the side of the contact element 13 facing the spring 11, in which the spring 11 is arranged, is also filled with the fluid and is under the suction pressure, since it is flow-connected to the inlet of the pump 1 via the bore / line 131, is in particular fluidly connected to the inlet of the pump 1 via the relief chamber 4. The contact element 13 and the spring 11 are arranged on the housing 3 of the pump 1.

Zwischen dem Kontaktelement 13 und dem Gehäuse 3 ist eine Dichtung 30 angeordnet, um den Hochdruckraum 120 und den Niederdruckraum 130 gegeneinander abzudichten.A seal 30 is arranged between the contact element 13 and the housing 3 in order to seal the high-pressure chamber 120 and the low-pressure chamber 130 from one another.

Die Welle 2 der Pumpe 1 ist in einem Wellenlager 20 rotierbar gelagert. Hierbei ist das Wellenlager 20 ein reines Radiallager 20. Das Radiallager 20 ist produktgeschmiert und kann Siliziumcarbid umfassen. Eine Axiallagerung der Pumpe 1 erfolgt über das Entlastungselement 5 und das Gegenelement 6.The shaft 2 of the pump 1 is rotatably supported in a shaft bearing 20. Here, the shaft bearing 20 is a pure radial bearing 20. The radial bearing 20 is lubricated product and may comprise silicon carbide. Axial mounting of the pump 1 takes place via the relief element 5 and the counter element 6.

Die Abhebevorrichtung 10 ist auf der Nichtantriebsseite der Pumpe 1 angeordnet und das Schubelement 12 ist vorzugsweise mittels einer Schraube 32 auf einem Stumpf der Welle 2 aufgeschraubt.The lifting device 10 is arranged on the non-drive side of the pump 1 and the thrust element 12 is preferably screwed onto a stub of the shaft 2 by means of a screw 32.

Fig. 2 zeigt eine weitere schematische Darstellung einer erfindungsgemässen Pumpe 1, welche einen analogen Aufbau zur Pumpe gemäss Figur 1 aufweist. Fig. 2 shows a further schematic representation of a pump 1 according to the invention, which has an analogous structure to the pump according to Figure 1 having.

In dem Betriebszustand der Pumpe 1 wird der Förderdruck durch die Rotation der Welle 2 mit den Pumpenrädern 21 erzeugt, sodass das Fluid vom Einlass an der Niederdruckseite zum Auslass 100 an der Hochdruckseite der Pumpe 1 gefördert wird. Durch den Förderdruck wird das Kontaktelement 13 und das Schubelement 12 im normalen Betriebszustand voneinander beabstandet, sodass ein Verschleiss der Feder 11 / des Kontaktelements 13 sowie des Schubelements 12 nach dem Anfahrzustand und/oder vor dem Abfahrzustand (also im «normalen» Betriebszustand) vermieden wird.In the operating state of the pump 1, the delivery pressure is generated by the rotation of the shaft 2 with the pump wheels 21, so that the fluid is delivered from the inlet on the low-pressure side to the outlet 100 on the high-pressure side of the pump 1. Due to the delivery pressure, the contact element 13 and the thrust element 12 are spaced apart from one another in the normal operating state, so that wear of the spring 11 / the contact element 13 and the thrust element 12 after the start-up state and / or before the shut-down state (i.e. in the "normal" operating state) is avoided .

Die erzeugbare Druckdifferenz entspricht der Druckdifferenz zwischen dem Saugdruck und dem Pumpdruck der Pumpe 1. Dabei ist der Saugdruck der Druck am Einlass der Pumpe 1 und der Pumpdruck der Druck an der Pumpstufe 101 der Pumpe 1.The pressure difference that can be generated corresponds to the pressure difference between the suction pressure and the pump pressure of the pump 1. The suction pressure is the pressure at the inlet of the pump 1 and the pump pressure is the pressure at the pump stage 101 of the pump 1.

Während dem Anfahrzustand und / oder Abfahrzustand entspricht die Druckdifferenz zwischen Pumpdruck und Saugdruck derart einem Wert, dass das Kontaktelement 13 in Richtung des Schubelements 12 bewegt wird, (entgegengesetzte Richtung zum Axialschub A), also in Richtung der Federkraft F bewegt wird (nach links mit Blick auf Fig. 2) und so im Kontakt mit dem Schubelement 12 steht, um das Entlastungselement 5 und das korrespondierende Gegenelement 6 voneinander zu trennen. Die Federkraft F überwindet also die Druckdifferenz zwischen Pumpdruck und Saugdruck.During the start-up state and / or shut-down state, the pressure difference between the pump pressure and suction pressure corresponds to a value such that the contact element 13 is moved in the direction of the thrust element 12 (opposite direction to the axial thrust A), i.e. is moved in the direction of the spring force F (to the left with Look at Fig. 2 ) and is in contact with the thrust element 12 in order to separate the relief element 5 and the corresponding counter element 6 from one another. The spring force F thus overcomes the pressure difference between the pump pressure and the suction pressure.

Im normalen Betriebszustand ist der Saugdruck hingegen derart geringer als der Pumpdruck (die Federkraft F ist nicht gross genug um die Druckdifferenz zwischen Pumpdruck und Saugdruck zu überwinden), dass das Kontaktelement 13 von dem Schubelement 12 wegbewegt wird (in Richtung zum Axialschub A, nach rechts mit Blick auf Fig. 2) also in die entgegengesetzte Richtung der Federkraft F bewegt wird, um so den Kontakt mit dem mit der Welle 2 rotierenden Schubelement 12 zu vermeiden. Der Hochdruckraum 120 ist zwischen Kontaktelement 13 und Schubelement 12 angeordnet. Im Betriebszustand ist der Hockdruckraum 120 mit dem Fluid befüllt und steht unter dem Pumpdruck, da er über die Leitungen / Bohrungen 121 mit der Pumpstufe 101 strömungsverbunden ist.In the normal operating state, however, the suction pressure is so lower than the pump pressure (the spring force F is not large enough to overcome the pressure difference between the pump pressure and the suction pressure) that the contact element 13 is moved away from the thrust element 12 (in the direction of the axial thrust A, to the right with a view to Fig. 2 ) is therefore moved in the opposite direction of the spring force F in order to avoid contact with the thrust element 12 rotating with the shaft 2. The high pressure chamber 120 is arranged between the contact element 13 and the thrust element 12. In the operating state, the high-pressure chamber 120 is filled with the fluid and is under the pump pressure, since it is in flow connection with the pump stage 101 via the lines / bores 121.

Der Niederdruckraum 130 auf der der Feder 11 zugewandten Seite des Kontaktelement 13, in welchem die Feder 11 angeordnet ist, ist auch mit dem Fluid befüllt und steht unter dem Saugdruck, da er über die Bohrung / Leitung 131 und über die Entlastungskammer 4 mit Einlass der Pumpe 1 strömungsverbunden ist (da die Entlastungskammer mit dem Saugstutzen der Pumpe strömungsverbunden ist).The low-pressure chamber 130 on the side of the contact element 13 facing the spring 11, in which the spring 11 is arranged, is also filled with the fluid and is under suction pressure, since it is connected to the inlet via the bore / line 131 and the relief chamber 4 Pump 1 is fluidly connected (since the relief chamber is fluidically connected to the suction port of the pump).

Claims (13)

Pumpe, mit einer Abhebevorrichtung (10) zur Kompensation eines Axialschubes (A) einer Welle (2) der Pumpe (1), umfassend ein Gehäuse (3) mit einem Einlass für ein Fluid auf einer Niederdruckseite und einem Auslass (100) für das Fluid auf einer Hochdruckseite der Pumpe (1) in welchem die Welle (2) angeordnet ist; sowie ein drehfest mit der Welle (2) verbundenes Entlastungselement (5) und ein mit dem Gehäuse verbundenes Gegenelement (6), dadurch gekennzeichnet, dass die Abhebevorrichtung (10) eine Feder (11) und ein drehfest mit der Welle (2) verbundenes Schubelement (12) umfasst, und in einem Anfahrzustand und/oder Abfahrzustand der Pumpe (1) mittels der Feder (11) eine dem Axialschub (A) entgegengerichtete Federkraft (F) über das Schubelement (12) auf die Welle (2) übertragbar ist, sodass das Entlastungselement (5) und das korrespondierende Gegenelement (6) voneinander getrennt sind, wobei zwischen der Feder (11) und dem Schubelement (12) ein Kontaktelement (13) angeordnet ist und die der Feder (11) zugewandte Seite des Schubelements (12) derart mit der Hochdruckseite strömungsverbunden ist, sowie die der Feder (11) zugewandte Seite des Kontaktelements (13) derart mit der Niederdruckseite strömungsverbunden ist, dass das Schubelement (12) und das Kontaktelement (13) durch eine zwischen der der Feder (11) zugewandten Seite des Kontaktelements (13) und der dem Schubelement (12) zugewandten Seite des Kontaktelements (13) erzeugbare Druckdifferenz beabstandet werden können.Pump, with a lifting device (10) to compensate for an axial thrust (A) of a shaft (2) of the pump (1), comprising a housing (3) with an inlet for a fluid on a low-pressure side and an outlet (100) for the fluid on a high pressure side of the pump (1) in which the shaft (2) is arranged; as well as a non-rotatably connected to the shaft (2) relief element (5) and a counter element (6) connected to the housing, characterized in that the lifting device (10) has a spring (11) and a thrust element connected to the shaft (2) in a rotationally fixed manner (12), and in a start-up state and / or shut-down state of the pump (1) by means of the spring (11) a spring force (F) opposing the axial thrust (A) can be transmitted to the shaft (2) via the thrust element (12), so that the relief element (5) and the corresponding counter element (6) are separated from each other, with a contact element (13) being arranged between the spring (11) and the pushing element (12) and the side of the pushing element (12) facing the spring (11) ) is flow-connected to the high-pressure side in such a way, and the side of the contact element (13) facing the spring (11) is flow-connected to the low-pressure side in such a way that the thrust element (12) and the contact element (13) are connected to one another between the The side of the contact element (13) facing the spring (11) and the side of the contact element (13) facing the pushing element (12) can be spaced apart. Pumpe nach Anspruch 1 umfassend eine im Gehäuse (3) angeordnete Entlastungskammer (4), wobei die der Feder (11) zugewandte Seite des Kontaktelements (13) über die Entlastungskammer (4) mit der Niederdruckseite strömungsverbunden ist.Pump according to claim 1, comprising a relief chamber (4) arranged in the housing (3), the side of the contact element (13) facing the spring (11) being in flow communication with the low-pressure side via the relief chamber (4). Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die der Feder (11) zugewandte Seite des Kontaktelements (13) mit dem Einlass der Pumpe (1) strömungsverbunden ist und die der Feder (11) zugewandte Seite des Schubelements (12) mit einer Pumpstufe (101) der Pumpe (1) strömungsverbunden ist, sodass die erzeugbare Druckdifferenz einer Druckdifferenz zwischen einem Saugdruck und einem Pumpdruck der Pumpe (1) entspricht.Pump according to one of the preceding claims, wherein the side of the contact element (13) facing the spring (11) is flow-connected to the inlet of the pump (1) and the side of the thrust element (12) facing the spring (11) is connected to a pumping stage (101) ) the pump (1) is flow-connected, so that the pressure difference that can be generated corresponds to a pressure difference between a suction pressure and a pump pressure of the pump (1). Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Kontaktelement (13) und die Feder (11) stationär an dem Gehäuse (3) angeordnet sind.Pump according to one of the preceding claims, wherein the contact element (13) and the spring (11) are arranged in a stationary manner on the housing (3). Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Dichtung derart zwischen dem Kontaktelement (13) und dem Gehäuse (3) angeordnet ist, dass die der Feder (11) zugewandte Seite des Kontaktelements (13) und die der Feder (11) zugewandte Seite des Schubelements (12) gegeneinander abgedichtet sind.Pump according to one of the preceding claims, wherein a seal is arranged between the contact element (13) and the housing (3) that the side of the contact element (13) facing the spring (11) and the side of the spring (11) facing Thrust element (12) are sealed against each other. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Abhebevorrichtung (10) auf einem Ende der Welle (2) angeordnet ist.Pump according to one of the preceding claims, wherein the lifting device (10) is arranged on one end of the shaft (2). Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Abhebevorrichtung (10) an einer Nichtantriebsseite der Pumpe (1) angeordnet ist.Pump according to one of the preceding claims, wherein the lifting device (10) is arranged on a non-drive side of the pump (1). Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, ausgestaltet als eine mehrstufige Pumpe (1) mit mindestens einer ersten Pumpenstufe und einer zweiten Pumpenstufe, wobei die der Feder (11) zugewandte Seite des Schubelements (12) der ersten und / oder der zweiten Pumpenstufe strömungsverbunden ist.Pump according to one of the preceding claims, designed as a multi-stage pump (1) with at least a first pump stage and a second pump stage, the side of the thrust element (12) facing the spring (11) being fluidically connected to the first and / or the second pump stage. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Welle (2) in einem Wellenlager (20) rotierbar gelagert ist.Pump according to one of the preceding claims, wherein the shaft (2) is rotatably mounted in a shaft bearing (20). Pumpe nach Anspruch 9, wobei das Wellenlager (20) ein Radiallager (20) ist.Pump according to claim 9, wherein the shaft bearing (20) is a radial bearing (20). Pumpe nach Anspruch 9 oder 10, wobei das Wellenlager (20) als ein Gleitlager ausgestaltet ist.Pump according to claim 9 or 10, wherein the shaft bearing (20) is designed as a slide bearing. Pumpe nach einer der vorangehenden Ansprüche, wobei die Feder (11) eine Spiralfeder oder eine Tellerfeder ist.Pump according to one of the preceding claims, wherein the spring (11) is a spiral spring or a plate spring. Pumpe nach einer der vorangehenden Ansprüche, ausgestaltet als eine produktgeschmierte Pumpe.Pump according to one of the preceding claims, designed as a product-lubricated pump.
EP20204775.9A 2019-12-02 2020-10-29 Pump with a lifting device Withdrawn EP3832143A1 (en)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP19213013 2019-12-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP3832143A1 true EP3832143A1 (en) 2021-06-09

Family

ID=68766511

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP20204775.9A Withdrawn EP3832143A1 (en) 2019-12-02 2020-10-29 Pump with a lifting device

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20210164484A1 (en)
EP (1) EP3832143A1 (en)
CN (1) CN112983889A (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0355796A2 (en) 1988-08-22 1990-02-28 Ebara Corporation Centrifugal pump having magnetic bearing
DE19927135A1 (en) * 1999-06-15 2000-12-21 Ksb Ag Relief device for multi-stage centrifugal pumps
WO2015074903A1 (en) 2013-11-21 2015-05-28 Ksb Aktiengesellschaft Load-relieving device
EP3447302A1 (en) * 2017-08-23 2019-02-27 Sulzer Management AG Shaft bearing device with lifting device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8061970B2 (en) * 2009-01-16 2011-11-22 Dresser-Rand Company Compact shaft support device for turbomachines
DE102013208460A1 (en) * 2013-05-08 2014-11-13 Ksb Aktiengesellschaft Pump arrangement with a sliding bearing arrangement
DE102017127574B3 (en) * 2017-11-22 2019-02-21 Nidec Gpm Gmbh Coolant pump with application-optimized design and improved heat balance
EP3805570A1 (en) * 2019-10-09 2021-04-14 Sulzer Management AG Centrifugal pump for conveying a fluid

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0355796A2 (en) 1988-08-22 1990-02-28 Ebara Corporation Centrifugal pump having magnetic bearing
DE19927135A1 (en) * 1999-06-15 2000-12-21 Ksb Ag Relief device for multi-stage centrifugal pumps
WO2015074903A1 (en) 2013-11-21 2015-05-28 Ksb Aktiengesellschaft Load-relieving device
EP3447302A1 (en) * 2017-08-23 2019-02-27 Sulzer Management AG Shaft bearing device with lifting device

Also Published As

Publication number Publication date
US20210164484A1 (en) 2021-06-03
CN112983889A (en) 2021-06-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3447302B1 (en) Shaft bearing device with lifting device
EP3014149B1 (en) Radial shaft seal
EP3187736B1 (en) Multi-stage horizontal centrifugal pump for pumping a fluid and method for repairing the same
EP3071840B1 (en) Load-relieving device
EP2060794B1 (en) Vacuum pump with lubricant pump
EP1953390A1 (en) Method and device for axial thrust compensation
EP3094875B1 (en) Bearing of a rotating shaft with sealing
EP3805570A1 (en) Centrifugal pump for conveying a fluid
DE2448785C3 (en) Axial bearing of a shaft
EP2084395B1 (en) Arrangement for sealing two parts of hydraulic turbomachinery which can move relative to one another
EP3832143A1 (en) Pump with a lifting device
DE10322382A1 (en) Multi-stage centrifugal pump
EP0405161B1 (en) Screw rotor pump
WO2022156949A1 (en) Screw pump
EP1977112B1 (en) Centrifugal pump having an axial thrust balancing device
EP0384974B1 (en) Hydrostatic machine
EP2667034B1 (en) Multistage pump
DE19631824A1 (en) Single stage centrifugal pump for fluids
EP3710704B1 (en) Pump assembly for supplying a mechanical seal assembly
EP2137412B1 (en) Displacement machine according to the spiral principle
DE1703538A1 (en) Axial piston unit
WO1990010161A1 (en) Device for relieving axial thrusts
DE102014104734A1 (en) Method and system for supplying a bearing arrangement
DE209219C (en)
DE3935116A1 (en) Positive-displacement radial plunger pump - has plain bearing connected to pipe for oil to be pumped

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION HAS BEEN PUBLISHED

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: REQUEST FOR EXAMINATION WAS MADE

17P Request for examination filed

Effective date: 20211209

RBV Designated contracting states (corrected)

Designated state(s): AL AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HR HU IE IS IT LI LT LU LV MC MK MT NL NO PL PT RO RS SE SI SK SM TR

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20230503