KR100471537B1 - Centrifugal pump and bearing arrangement thereof - Google Patents

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KR100471537B1
KR100471537B1 KR10-2002-7010861A KR20027010861A KR100471537B1 KR 100471537 B1 KR100471537 B1 KR 100471537B1 KR 20027010861 A KR20027010861 A KR 20027010861A KR 100471537 B1 KR100471537 B1 KR 100471537B1
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Abstract

A centrifugal pump capable of being coupled to a drive motor, where the pump has an impeller (3) for radial direction of flow and having a discharge edge (13) at its outer diameter, and where the pump has a radially split pump casing (15) and is provided with at least one shaft seal (2). The impeller (3), for absorption of the forces acting on the impeller (3), is supported in a bearing device advantageously consisting of two axially adjacent bearings (1, 1'), where the width of the bearings or their respective bearing raceways (12, 12'; 14, 14') forms a characteristic distance a. A centre point (4) on the discharge edge (13) of the impeller (3) has, seen axially, a position which is at a distance b from another centre point between the bearings (1, 1') and in the direction of or from the inlet end (21) of the pump, where b </= 2a.

Description

원심펌프와 이의 베어링 장치{Centrifugal pump and bearing arrangement thereof}Centrifugal pump and bearing arrangement

본 발명은 구동 모터에 결합될 수 있는 원심 펌프에 관한 것으로, 여기서 상기 펌프는 그 외경에 배출 에지를 갖는 임펠러를 구비하며, 펌프에는 적어도 하나의 샤프트 시일이 제공된다. The present invention relates to a centrifugal pump that can be coupled to a drive motor, wherein the pump has an impeller having a discharge edge at its outer diameter, and the pump is provided with at least one shaft seal.

본 발명의 목적은 소위 단일 흡입형의 주 원심 펌프를 갖고 펌프와 직접 연결되어 배치되는 구동 모터를 갖는 모터-구동식 펌프 유닛의 현저한 개선을 획득하는 것이다. 상기 펌프 유닛은 통상 수직 회전축을 갖는 수직 형태일 수 있으며, 유지보수에 필수적인 펌프 구성요소들이 파이프라인이나 구동 모터를 이동시키지 않고도 분해될 수 있도록 구조된다. It is an object of the present invention to obtain a significant improvement of a motor-driven pump unit having a so-called single suction main centrifugal pump and a drive motor arranged in direct connection with the pump. The pump unit can typically be in a vertical form with a vertical axis of rotation and is constructed such that the pump components essential for maintenance can be disassembled without moving the pipeline or drive motor.

이러한 종류의 펌프 유닛에 포함되는 원심 펌프들은 여러 가지의 상이한 실시예에서 공지되어 있다. 통상 샤프트는 수백 밀리미터 이격된 두개의 샤프트 베어링에 의해 지지된다. 그 일단부에서 샤프트는 임펠러를 지지하며, 또한 상기 임펠러와 하나의 베어링 사이에는 샤프트 시일이 배치된다. 본 실시예에서 임펠러는 베어링 사이의 거리와 대략 동일한 크기의 실질적인 외팔보(overhang)을 갖는다. 통상적으로, 펌프를 통해 흐르는 유체에 따라 변화하는 크기의 반경방향 힘이 임펠러에 작용한다. 이 힘은 결국 샤프트를 좌굴(buckling)(변형)시키며, 이는 임펠러의 내부 시일에 충분히 커다란 간극을 요구하고, 샤프트 시일의 기능상의 상당한 감소를 초래한다. 이러한 요인은 펌프의 최소한의 품질을 위한 제품사양(specification)상의 주의해야할 주제가 되어왔다. 제품사양 API 610(American Petroleum Institute)과 ISO 5199(International Organization of Standardization)는 모두 샤프트 시일 근처에서의 좌굴에 대해 최대 허용치를 0.05 mm 로 규정하고 있다. 상업적이고 기술적인 평가에 있어서는 좌굴의 정도를 표시하는 다른 방법이 사용되는 바, 즉 L3/D4 이다. 이 표현에서 L은 임펠러의 외팔보 길이를 나타내며, D는 샤프트의 직경을 나타낸다.Centrifugal pumps included in this kind of pump unit are known in several different embodiments. Typically the shaft is supported by two shaft bearings hundreds of millimeters apart. At one end the shaft supports the impeller, and a shaft seal is arranged between the impeller and one bearing. In this embodiment the impeller has a substantially overhang of approximately the same size as the distance between the bearings. Typically, a radial force of varying magnitude acts on the impeller as the fluid flows through the pump. This force eventually buckles (deforms) the shaft, which requires a large enough gap in the inner seal of the impeller, resulting in a significant reduction in the function of the shaft seal. This factor has been a subject of caution in the specification for the minimum quality of the pump. Specifications The API 610 (American Petroleum Institute) and ISO 5199 (International Organization of Standardization) both specify a maximum allowable value of 0.05 mm for buckling near the shaft seal. For commercial and technical evaluations, another method of indicating the degree of buckling is used, ie L 3 / D 4 . In this expression, L is the cantilever length of the impeller and D is the diameter of the shaft.

임펠러의 지지대와 외팔보를 없애기 위해, 임펠러의 각 측부에는 베어링이 설치될 수 있다. 그러나, 이는 두개의 샤프트 시일을 각 측부에 하나씩 필요로 한다. 적어도 하나의 베어링이 또한 펌핑된 유체내에 배치될 수 있어, 윤활 및 냉각될 수 있다. 밀봉 시일링된 펌프에서와 같은 특별한 경우에는, 베어링과 구동 기구가 유체내에 얼마간 배치된다. 결과적으로, 이런 실시예는 샤프트 시일을 갖지 않는다. To eliminate the support and cantilever of the impeller, bearings can be installed on each side of the impeller. However, this requires two shaft seals, one on each side. At least one bearing can also be disposed in the pumped fluid so that it can be lubricated and cooled. In special cases, such as in sealed sealed pumps, bearings and drive mechanisms are arranged in the fluid for some time. As a result, this embodiment does not have a shaft seal.

또한, 구동 모터(대개는 전기 모터임)의 샤프트 상에 또는 전기 모터 샤프트에 단단히 연결된 샤프트 연장부상에 임펠러가 직접 장착될 수 있다. 그러나, 표준 설계의 종래 전기 모터는, 10 내지 30 kW 이상의 모터 출력에서, 그 샤프트 베어링에 충분한 베어링 강도를 갖지 못한다. 따라서, 샤프트 연장부가 적어도 하나의 여분의 베어링을 갖는 펌프 설계가 있게 된다. Furthermore, the impeller can be mounted directly on the shaft of the drive motor (usually an electric motor) or on a shaft extension rigidly connected to the electric motor shaft. However, conventional electric motors of standard design, at motor outputs of 10 to 30 kW or more, do not have sufficient bearing strength for their shaft bearings. Thus, there is a pump design in which the shaft extension has at least one spare bearing.

임펠러, 샤프트 시일 등과 같은 펌프 유닛의 내부 구성요소가 파이프 라인이나 구동 모터가 분해될 필요 없이 용이하게 분해될 수 있도록, 펌프 케이싱은 펌프 샤프트를 따라서 분할(split)(축방향 분할)되거나, 샤프트에 대해 횡방향으로 분할(반경방향 분할)될 수 있다. 반경방향 분할과 관련하여, 요즘은 구동 모터측에 개구를 사용하는 것이 일반적이다(소위 "백 풀 아웃(back pull out)"). 분해는 아마도 먼저 샤프트의 일부분 또는 연장된 샤프트 커플링의 일부분(스페이서)을 해체하므로써 이루어진다. 이 경우, 이들 부분은 내부 부품들이 제거될 수 있는 길이를 갖는다. 이러한 형태의 펌프 유닛에서는, 통상 원심 펌프 및 구동 모터의 정확한 동심 위치로부터 약간의 편위가 가능하도록, 하나 이상의 비틀림을 견딜 수 있지만 탄성적인 샤프트 커플링이 존재한다. 샤프트 베어링은 이전 방법에 따라 배치될 수 있거나 또는 하나의 샤프트 커플링이 단지 각도 탄성적(angle-elastic)이라면, 하나의 베어링이 펌프 샤프트상에 배치될 수 있고, 나머지 베어링은 구동 모터 베어링을 통해 이루어진다. The pump casing may be split along the pump shaft (axially split), or be mounted on the shaft, so that internal components of the pump unit such as impellers, shaft seals, etc. can be easily disassembled without having to disassemble the pipeline or drive motor. Can be divided laterally (radial split). With regard to radial division, it is common nowadays to use openings on the drive motor side (so-called "back pull out"). Disassembly is probably done by first dismantling a part of the shaft or a part (spacer) of the extended shaft coupling. In this case, these parts have a length from which internal parts can be removed. In this type of pump unit, there is usually an elastic shaft coupling that can withstand one or more torsions, so that some deviation from the exact concentric positions of the centrifugal pump and drive motor is possible. The shaft bearings can be arranged according to the previous method, or if one shaft coupling is only angular-elastic, one bearing can be placed on the pump shaft and the other bearings are driven through the drive motor bearings. Is done.

도 1은 펌프의 단면도.1 is a cross-sectional view of a pump.

도 2 및 도 3은 두 가지 변형예의 단면도. 2 and 3 are cross-sectional views of two variants.

본 발명의 목적은, 종래 기술과 관련된 다수의 결점들을 해소하기 위한 신규한 원심 펌프를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide a novel centrifugal pump to overcome many of the drawbacks associated with the prior art.

본 발명에 따르면, 원심 펌프는, 임펠러가 펌프에 작용하는 힘을 흡수하기 위해, 두개의 축방향으로 인접한 베어링만으로 구성되는 베어링 장치에 지지되며, 베어링의 축방향 폭 또는 베어링 궤도(raceway)의 디자인은 특성 거리(characteristic distance)(a)를 형성하고, 임펠러의 배출 에지상의 중심점은, 축방향으로 보았을 때, 베어링 사이의 축방향 중심점으로부터 펌프의 입구 단부 방향으로의 거리 b에 있는 위치를 가지며, 여기서 b 는 2a 이하이다. According to the invention, the centrifugal pump is supported by a bearing device consisting of only two axially adjacent bearings, in order to absorb the force the impeller exerts on the pump, the design of the axial width of the bearing or the bearing raceway Form a characteristic distance (a), the center point on the discharge edge of the impeller having a position at a distance b from the axial center point between the bearings in the direction of the inlet end of the pump, as seen in the axial direction, B is less than or equal to 2a.

다른 실시예에 따르면, 상기 적어도 하나의 베어링과 적어도 하나의 샤프트 시일 사이에는 샤프트 시일로부터 펌프 주위로의 누설물을 운반 및/또는 분기시키기 위해 회전가능한 슬리브가 배치되며, 상기 슬리브는 임펠러 허브 섹션을 두개의 챔버로 분할하며, 베어링이 배치되는 챔버는 펌프 유체 및/또는 샤프트 시일로부터 누설되는 일체의 유체로부터 분리되어 있다. According to another embodiment, a rotatable sleeve is arranged between the at least one bearing and the at least one shaft seal to carry and / or branch out leaks from the shaft seal around the pump, the sleeve defining an impeller hub section. Divided into two chambers, the chamber in which the bearing is placed is separated from the pump fluid and / or any fluid leaking from the shaft seal.

다른 실시예에 따르면, 구동 모터로부터 임펠러로 토크를 전달하기 위한 구동 샤프트의 일단부가 임펠러 허브내의 샤프트 단부를 수용하는 리세스의 적어도 두 개의 접촉면에서, 예를 들어 소위 스플라인 또는 키이 커플링을 사용해서 고정되어지며, 구동 샤프트의 타단부가 커플링을 통해 구동 모터 샤프트와 연결되어져 있다. 상기 커플링은 구동 샤프트에 고정되거나 구동 샤프트와 일체를 이루는 제 1 플랜지와, 모터 샤프트에 고정되거나 모터 샤프트와 일체를 이루는 제 2 플랜지로 구성되며, 제 1 및 제 2 플랜지는 너트-볼트 연결체와, 접착성 본딩, 전단 핀(shearing pins) 등에 의해 결합될 수 있다. According to another embodiment, at least two contact surfaces of a recess in which one end of the drive shaft for transmitting torque from the drive motor to the impeller receives the shaft end in the impeller hub, for example using a so-called spline or key coupling It is fixed and the other end of the drive shaft is connected to the drive motor shaft through a coupling. The coupling consists of a first flange fixed to the drive shaft or integral with the drive shaft, and a second flange fixed to the motor shaft or integral with the motor shaft, the first and second flanges being nut-bolt connections. And adhesive bonding, shearing pins, and the like.

상기 베어링 장치내의 베어링은 임펠러 허브에 배치되는 각각의 외측 베어링 궤도와, 펌프 케이싱에 기계적으로 연결되는 그 각각의 내측 베어링 궤도를 구비한다. The bearings in the bearing arrangement have respective outer bearing raceways arranged in the impeller hub and their respective inner bearing raceways mechanically connected to the pump casing.

유리하게, 상기 샤프트 시일은 임펠러 허브의 환형 부분에 배치되며, 베어링의 각 외측 베어링 궤도는 임펠러를 통해 구동 샤프트에 체결되어 함께 회전할 수 있다. Advantageously, the shaft seal is disposed in the annular portion of the impeller hub, and each outer bearing raceway of the bearing can be fastened to the drive shaft via the impeller and rotate together.

원심 펌프의 샤프트는 통상 실질적으로 수직으로 배치되며, 구동 모터는 펌프 케이싱에 연결되는 스탠드상에 장착된다. The shaft of the centrifugal pump is usually arranged substantially vertically and the drive motor is mounted on a stand which is connected to the pump casing.

회전가능한 슬리브는, 슬리브가 임펠러와 함께 회전할 때 펌핑 작용을 생성하여 일체의 누설 유체를 샤프트 시일로부터 샤프트 베어링 장치용 챔버를 지나 펌프의 주위로 운반하도록 설계되는 이중 벽 및/또는 베인을 구비한다. The rotatable sleeve has double walls and / or vanes that are designed to create a pumping action when the sleeve rotates with the impeller to deliver any leaking fluid from the shaft seal past the chamber for the shaft bearing device to the periphery of the pump. .

본 발명은 이제 첨부 도면을 참조하여 보다 상세히 설명될 것이다. The invention will now be described in more detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 특징중 한가지는 샤프트 베어링(1, 1')과 샤프트 시일(2)이 임펠러(3)에 최소한 외팔보(돌출부)가 없이 또는 외팔보가 전혀 없이 설치된다는 것이다. 임펠러의 중심선은 도면부호 21로 도시된다. 임펠러에 가해지는 반경방향의 힘과 모멘트는 경사 모멘트나 굽힘 모멘트의 발생 및 그것에 수반되는 변형 없이 베어링에 의해 흡수된다. L3/D4 는 실제로 제로와 같다. 따라서 상기 샤프트 베어링은 적어도 하나의 베어링이 여러개의 이격된 베어링에 상당하는 기능을 갖도록 베어링 궤도(베어링면)로 만들어져 있다. 예를 들어, 베어링은 여러개의 단열 또는 복열 앵귤러 볼 베어링(several single or double angular contact ball bearing), 원추형 볼 베어링 또는 소위 4 포인트 베어링(four-point bearing)으로서 만들어진다. 펌핑 매체용의 적어도 하나의 샤프트 시일(2)이 제 1베어링(1)의 바로 다음에 또는 그것에 대한 제한된 거리에 배치되며, 베어링(1)과 샤프트 시일(2)은 상대적으로 벽 두께가 얇은 회전가능한 분할 컵 또는 슬리브(5)에 의해 분리된다. 따라서 상기 슬리브(5)는 임펠러 허브 섹션내에서 어느 영역을 두개의 개별 챔버(6, 7)로 분할하며, 제 2베어링(1')은 펌핑 매체로부터 완전히 분리되어 위치되어 있다. 샤프트 시일(2)로부터의 슬리브(5)의 축방향 크기는 샤프트 시일 챔버(7)로부터 나온 어떠한 누설물도 펌프 케이싱내의 개구(17)를 통해 펌프 유닛 주위(16)로 운반 및/또는 분기시키고, 따라서 샤프트 베어링(1, 1')이 배치되는 챔버(6)내로 누설물이 침투하지 못할 정도로 충분히 크다. 베어링 및 시일에 대한 임펠러 허브 섹션내의 제한된 공간으로 인해, 임펠러(3)에 토크를 전달하기 위한 구동 샤프트(8)는 매우 큰 하중을 부하할 수 있으며, 구동 사프트의 일단부에서는 적어도 두 개의 체결부재(fasteners) 또는 샤프트 키이를 사용한 확고한 연결을 통해 임펠러(3)에 연결되고, 상기 체결부재의 일부는 통상 도면에서 도면부호 9로 도시되는 소위 스플라인 형태이다. 상기 구동 샤프트(8)는 양호하게 슬리브(5) 및 임펠러 허브 섹션의 관련 부품, 베어링 캐리어(19)를 사용하여, 펌핑되는 유체로부터 분리되거나 밀봉된다. 또한 상기 구동 샤프트(8)의 다른 단부에서는 구동 플랜지(10, 10')와 영구 결합되거나 그와 함께 단일 피스로 제조되며, 상기 구동 플랜지에는 선택적으로 유연성을 갖는 샤프트(18) 커플링이 토크를 전달하기 위해 연결될 수 있다. 임펠러 허브 섹션은 또한 샤프트 베어링(1, 1')의 베어링 궤도(12, 14; 12', 14') 또는 베어링 시트로서 만들어질 수 있으며, 이 경우에는 임펠러(3)상의 비틀림 모멘트 이외의 힘과 모멘트가 베어링으로 전달되게 한다. 이는 다시 구동 샤프트(8)가 토크에 의해서만 부하(loading)되므로 디자인이 최적화될 수 있음을 의미한다. 샤프트 베어링(1, 1')과 샤프트 시일(2)을 임펠러(3) 내부에 배치하면, 펌프 유닛의 전체 크기 및 무게에 상당한 변화가 초래된다. 특히 구동 모터(도시 생략)가 원심 펌프의 펌프 케이싱(15, 15', 15", 15'")상에 또는 그 바로 다음에 배치된 스탠드(도시 생략)에 의해 지지되는 수직 펌프의 경우에는 유닛의 전체 높이의 현저한 감소가 얻어진다. 이는 정상 모터 진동의 크기 및 위험을 감소시킨다. 펌프 유닛이 선박(vessel)상에 온보드 형태로 배치된 경우에는, 그 추진 기계류에 의해 야기되는 진동 및 해상 선박의 운동에서 유닛의 교란의 위험을 감소시킨다. 베어링 캐리어를 형성한다.One of the features of the invention is that the shaft bearings 1, 1 ′ and the shaft seal 2 are installed in the impeller 3 with at least no cantilever or no cantilever. The center line of the impeller is shown at 21. The radial forces and moments applied to the impeller are absorbed by the bearings without the occurrence of warp or bending moments and the accompanying deformation. L 3 / D 4 is actually equal to zero. The shaft bearings are thus made of bearing raceways (bearing surfaces) such that at least one bearing has a function equivalent to several spaced bearings. For example, the bearings are made as several single or double angular contact ball bearings, conical ball bearings or so-called four-point bearings. At least one shaft seal 2 for the pumping medium is arranged immediately after or at a limited distance to the first bearing 1, and the bearing 1 and the shaft seal 2 rotate relatively thin in wall thickness. Separated by a possible split cup or sleeve 5. The sleeve 5 thus divides an area within the impeller hub section into two separate chambers 6, 7, and the second bearing 1 ′ is located completely separate from the pumping medium. The axial size of the sleeve 5 from the shaft seal 2 causes any leakage from the shaft seal chamber 7 to carry and / or branch around the pump unit 16 through the opening 17 in the pump casing, It is therefore large enough to prevent leakage from penetrating into the chamber 6 in which the shaft bearings 1, 1 ′ are arranged. Due to the limited space in the impeller hub section for bearings and seals, the drive shaft 8 for transmitting torque to the impeller 3 can load very large loads and at least two fastening members at one end of the drive shaft. It is connected to the impeller 3 via a firm connection using fasteners or shaft keys, a part of which is usually in the form of a so-called spline, indicated by reference numeral 9 in the drawing. The drive shaft 8 is preferably separated or sealed from the pumped fluid, using the sleeve 5 and the associated parts of the impeller hub section, the bearing carrier 19. At the other end of the drive shaft 8 it is also permanently engaged with or made of a single piece with the drive flanges 10, 10 ′, optionally with a flexible shaft 18 coupling coupled to the drive flange. Can be connected for delivery. The impeller hub section can also be made as a bearing raceway 12, 14; 12 ′, 14 ′ or bearing seat of the shaft bearing 1, 1 ′, in which case a force other than the torsional moment on the impeller 3 and Allow moment to transfer to bearing. This in turn means that the design can be optimized since the drive shaft 8 is only loaded by torque. The arrangement of the shaft bearings 1, 1 ′ and the shaft seal 2 inside the impeller 3 results in a significant change in the overall size and weight of the pump unit. Especially in the case of a vertical pump in which a drive motor (not shown) is supported by a stand (not shown) arranged on or immediately after the pump casings 15, 15 ′, 15 ″, 15 ′ of the centrifugal pump. A significant reduction in the overall height of is obtained. This reduces the magnitude and risk of normal motor vibration. If the pump unit is arranged onboard on a vessel, the risk of disturbance of the unit in the movement of the marine vessel and the vibration caused by the propulsion machinery is reduced. Form a bearing carrier.

샤프트 베어링의 외측 베어링 링 또는 베어링 궤도(12, 12')는 통상 임펠러(3)와 함께 회전할 수 있으며 임펠러 허브(3')에 배치된다. 이는 정적 응력만이 발생하고 따라서 피로를 유발할 수 있는 동적 부하가 전혀 없다는 장점을 포함한다. The outer bearing ring or bearing raceway 12, 12 ′ of the shaft bearing can typically rotate with the impeller 3 and is arranged in the impeller hub 3 ′. This includes the advantage that only static stresses occur and therefore there is no dynamic load that can cause fatigue.

베어링 장치는 또한 반드시 임펠러 허브내에 배치되거나 이 허브와 인접하여 연결된다. 그러므로 베어링 장치의 축방향 치수는 통상적으로 임펠러의 전체 축방향 길이보다 작거나 기껏해야 동일한 크기이다. The bearing arrangement is also necessarily arranged in or connected adjacent to the impeller hub. The axial dimension of the bearing arrangement is therefore typically less than or equal to at least the entire axial length of the impeller.

모멘트와 관련하여 최적의 조건을 얻기 위해, 임펠러(3)는 그것에 작용하는 힘을 흡수하기 위해, 두개의 축방향으로 인접하는 베어링(1, 1')만으로 구성되는 베어링 장치에 지지되는 바, 여기에서 베어링의 각각의 베어링 궤도(12, 12'; 14, 14')는 특성 거리(characteristic distance)(a)를 형성하며, 축방향으로 보았을 때 임펠러(3)의 배출 에지(13)상의 중심점(4)은 베어링(1, 1') 사이의 중심점으로부터 펌프의 입구 단부(20) 방향으로 거리(b)를 갖는 위치이며, 여기에서는 조건 b ≤2a 가 충족되어야 한다. 그리고 본 발명의 특성 거리(a)는 a1과 a2중 가장 큰 값이다.In order to obtain optimum conditions with respect to the moment, the impeller 3 is supported by a bearing arrangement consisting of only two axially adjacent bearings 1, 1 ′, in order to absorb the forces acting on it, Each bearing raceway 12, 12 ′; 14, 14 ′ of the bearing in the form a characteristic distance (a) and, when viewed in the axial direction, the center point on the discharge edge 13 of the impeller 3. 4) is the position with a distance b from the center point between the bearings 1, 1 'in the direction of the inlet end 20 of the pump, where condition b &lt; The characteristic distance a of the present invention is the largest value of a1 and a2.

실제 샤프트 베어링에 있어서, 베어링의 폭, 즉 단일의 또는 다수의 베어링 링의 축방향 치수는 특성 거리(a)에 대해 제 1 값(a1)을 가진다. 제 2 값(a2)은 베어링 장치의 중심선(21)상에서 의 힘의 중심(30, 30') 사이의 거리이다. 예를 들어, 단열 앵귤러 볼 베어링이 "등을 맞는 형상(back-to-back)" 조립체로 쌍으로(pairwise) 장착된 경우와, 복열 앵귤러 볼 베어링, 및 소위 4점 형태의 단열 앵귤러 볼 베어링의 경우에, a2의 값은 볼 베어링 제조업자의 카탈로그에서 주어지며, 이 값은 통상 a1보다 두배 내지 세배이다. 물론, 원추형 볼 베어링 및 또 다른 베어링 형태의 경우에 유사한 조건이 적용된다. 본 발명의 특정 거리(a)는 값 a1과 a2중 최대값이다. 유리하게는, 베어링 장치는 가장 좋은 방식으로 굽힘 모멘트와 경사 모멘트를 흡수할 수 있도록 2a가 1a보다 큰 형태의 베어링을 갖도록 제조된다. 거리(a1)를 갖는 실시예는 예를 들어 단 하나의 단열 스텝 볼 베어링이 사용되는 간단한 구조물에 사용될 수 있다. In a real shaft bearing, the width of the bearing, ie the axial dimension of the single or multiple bearing rings, has a first value a1 for the characteristic distance a. The second value a2 is the distance between the centers of force 30, 30 ′ on the centerline 21 of the bearing arrangement. For example, when a single row angular ball bearing is mounted pairwise in an "back-to-back" assembly, and a double row angular ball bearing and a so-called four point single row angular ball bearing In the case, the value of a2 is given in the ball bearing manufacturer's catalog, which is usually two to three times greater than a1. Of course, similar conditions apply in the case of conical ball bearings and other bearing types. The specific distance a of the present invention is the maximum of the values a1 and a2. Advantageously, the bearing device is manufactured with bearings of the type 2a greater than 1a so as to absorb the bending moment and the oblique moment in the best manner. Embodiments with a distance a1 can be used, for example, in simple structures in which only one adiabatic step ball bearing is used.

일반적으로, 상기 거리(a1)는 거리(a2)를 정의할 수 없는 경우에 거리(a)로 정의한다. In general, the distance a1 is defined as the distance a when the distance a2 cannot be defined.

샤프트 시일(2)로부터 펌프 주위(16)로의 일체의 누설물을 운반 및/또는 분기시키기 위해 적어도 하나의 베어링과 적어도 상기 샤프트 시일(2)의 사이에는 회전가능한 슬리브(5)가 양호하게 배치된다. 상기 슬리브(5)는 임펠러 허브 섹션을 두개의 챔버(6, 7)로 적절하게 분할할 수 있으며, 베어링(1, 1')이 배치되는 챔버(6)는 샤프트 시일(2)로부터 누설되는 일체의 유체 및/또는 펌프 유체로부터 분리될 것이다. 샤프트(8, 18) 사이의 플랜지(10, 10') 커플링은 너트 볼트 연결체나 접착성 본딩에 의해 또는 전단 핀(shearing pins) 등을 사용하여 고정될 수 있다. A rotatable sleeve 5 is preferably disposed between at least one bearing and at least the shaft seal 2 to carry and / or branch any leakage from the shaft seal 2 to the periphery 16 of the pump. . The sleeve 5 can properly divide the impeller hub section into two chambers 6, 7, and the chamber 6 in which the bearings 1, 1 ′ are arranged is leaking out of the shaft seal 2. Will be separated from the fluid and / or the pump fluid. The flanges 10, 10 ′ coupling between the shafts 8, 18 may be fixed by nut bolt connections or adhesive bonding or by using shearing pins or the like.

도면에서 볼 수 있듯이, 베어링(1, 1')은 임펠러 허브(3')에 배치되는 그 각각의 외부 베어링 궤도(12, 12')를 가지며, 베어링의 각각의 내부 베어링 궤도(14, 14')는 기계적으로 베어링 캐리어로서 작용하는 펌프 케이싱(15'")에 연결된다. 또한 샤프트 시일(2)은 임펠러 허브의 환형 부분에 배치되는 것을 볼 수 있다. 또한, 베어링의 외부 베어링 궤도(12, 12')는 임펠러(3)를 통해 구동 샤프트(8)에 연결되어 그와 함께 회전될 수 있음을 알 수 있다. As can be seen in the figure, the bearings 1, 1 ′ have their respective outer bearing raceways 12, 12 ′ disposed on the impeller hub 3 ′, and each inner bearing raceway 14, 14 ′ of the bearings. ) Is mechanically connected to a pump casing 15 '"which acts as a bearing carrier. It can also be seen that the shaft seal 2 is arranged in the annular portion of the impeller hub. In addition, the outer bearing raceway 12 of the bearing It can be seen that 12 ′ can be connected to and rotated with the drive shaft 8 via the impeller 3.

회전가능한 슬리브(5)는, 슬리브(5)가 임펠러(3)와 함께 회전할 때 펌핑 작용이 발생하여 샤프트 베어링 장치용 챔버(6)를 지나서 샤프트 시일(2)을 넘어 이동한 일체의 누설 유체를 펌프 케이싱의 개구(17)를 통해서 펌프의 주위(16)로 이송하기 위해 펌핑 작용이 발생하도록 설계된, 이중 벽을 갖거나 베인(vanes)을 갖도록 제조될 수 있다. 이는 도 2 및 도 3에 도시되어 있다. The rotatable sleeve 5 is any leaking fluid which has a pumping action when the sleeve 5 rotates with the impeller 3 and moves beyond the shaft seal 2 past the chamber 6 for the shaft bearing device. It can be manufactured with double walls or with vanes, which is designed for the pumping action to take place in order to transfer it through the opening 17 of the pump casing to the periphery 16 of the pump. This is illustrated in FIGS. 2 and 3.

도 2에는 슬리브(5)가 어떻게 반경방향 보어(23)를 갖는 주위 슬리브 부품 형태의 추가 부품(22)을 구비하는지 도시되어 있다. 도 3에서 슬리브에는 베인 링(24)이 제공된다. 2 shows how the sleeve 5 has an additional part 22 in the form of a peripheral sleeve part with a radial bore 23. In FIG. 3 the sleeve is provided with a vane ring 24.

Claims (10)

구동 모터에 결합될 수 있는 유체 운반용 원심 펌프로서, A fluid delivery centrifugal pump that can be coupled to a drive motor, 케이싱(15)과, Casing 15, 축방향 크기와 배출 에지(13)로서 외경을 갖고 실질적으로 반경방향으로 외향 배출을 위한 배출 에지(13)가 배치되는 임펠러(3)와, An impeller 3 having an outer diameter as the axial size and the discharge edge 13 and having a discharge edge 13 for discharging outward substantially in the radial direction, 상기 케이싱(15)내에서 상기 임펠러(3)를 회전 지지하도록 임펠러의 축방향 범위내에 배치되고 하나 이상의 베어링(1, 1')만으로 구성되는 베어링 장치와, A bearing device disposed within the axial range of the impeller so as to rotationally support the impeller 3 in the casing 15 and comprising only one or more bearings 1, 1 ′; 상기 임펠러(3)에 연결되는 제 1 단부와 상기 구동 모터에 결합될 수 있는 제 2 단부를 갖는 구동 샤프트(8)를 수용하는 중앙 관통 보어를 구비하고, 상기 케이싱(15)에 연결되어 상기 임펠러(3)내로 연장되는 베어링 캐리어(19, 15"'), 및 A central through bore for receiving a drive shaft 8 having a first end connected to the impeller 3 and a second end that can be coupled to the drive motor, the impeller being connected to the casing 15 (3) a bearing carrier 19, 15 "'extending into it, and 상기 임펠러(3)와 케이싱 사이에 배치되어 베어링 장치를 운반 유체로부터 분리하는 적어도 하나의 샤프트 시일(2)을 포함하며, At least one shaft seal 2 disposed between the impeller 3 and the casing to separate the bearing device from the carrying fluid, 상기 베어링(1, 1')의 폭 또는 각각의 베어링 궤도(12, 12'; 14, 14')는 베어링의 전체 축방향 거리(a1)와 상기 베어링 장치의 중심선(21)에서의 베어링의 힘의 중심 사이의 거리(a2)중 최대값을 구성하는 특성 거리(a)를 형성하며, The width of the bearings 1, 1 ′ or the respective bearing raceways 12, 12 ′; 14, 14 ′ is the total axial distance a1 of the bearing and the force of the bearing at the center line 21 of the bearing arrangement. Form a characteristic distance (a) constituting a maximum value of the distance (a2) between the centers of 축방향으로 보았을 때 임펠러(3)의 배출 에지(13)상의 중심점(4)은 베어링 장치용 축방향 중심점으로부터 거리(b)에 있는 위치를 갖고, 여기서 b ≤2a 인 것을 특징으로 하는 원심 펌프.Centrifugal pump, characterized in that the center point 4 on the discharge edge 13 of the impeller 3 in the axial direction has a position at a distance b from the axial center point for the bearing device, wherein b ≦ 2a. 제 1 항에 있어서, 상기 임펠러(3)에는 슬리브(5)가 연결되고, 상기 슬리브는 샤프트 시일(2)로부터 펌프 주위(16)로의 누설물을 운반 또는 분기시키기 위해 베어링(1, 1')과 적어도 하나의 샤프트 시일(2) 사이에 배치되며, 상기 슬리브(5)는 두 개의 챔버(6, 7)를 형성하고, 상기 베어링(1, 1')이 배치되는 챔버(6)는 펌프 유체 또는 샤프트 시일로부터 누설되는 일체의 유체로부터 분리되는 것을 특징으로 하는 원심 펌프. 2. The bearing (1, 1 ') according to claim 1, wherein a sleeve (5) is connected to the impeller (3), the sleeve for carrying or branching leakage from the shaft seal (2) to the periphery of the pump (16). And at least one shaft seal 2, the sleeve 5 forms two chambers 6, 7, and the chamber 6 in which the bearings 1, 1 ′ are disposed pumps fluid. Or separate from any fluid leaking from the shaft seal. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 구동 모터로부터의 토크를 임펠러(3)로 전달하기 위한 구동 샤프트(8)의 일단부는, 상기 임펠러(3, 3')내의 샤프트 단부를 수용하는 리세스내의 적어도 두개의 접촉면에서, 스플라인 또는 키이 커플링 등을 사용하여 고정되며, 상기 구동 샤프트의 타단부는 플랜지(10, 10') 커플링을 통해 구동 모터 샤프트(18)와 연결되는 것을 특징으로 하는 원심 펌프. The recess according to claim 1 or 2, wherein one end of the drive shaft (8) for transmitting torque from the drive motor to the impeller (3) receives a shaft end in the impeller (3, 3 '). In at least two contact surfaces therein, it is fixed using a spline or key coupling or the like, and the other end of the drive shaft is connected to the drive motor shaft 18 via a flange 10, 10 ′ coupling. Centrifugal pump. 제 3 항에 있어서, 상기 커플링은 구동 샤프트(8)에 고정되거나 구동 샤프트와 일체를 이루는 제 1 플랜지(10)와, 모터 샤프트에 고정되거나 모터 샤프트와 일체를 이루는 제 2 플랜지(10')로 구성되며, 제 1 및 제 2 플랜지는 너트-볼트 연결체와, 접착성 본딩(adhesive bonding), 전단 핀 등에 의해 결합될 수 있는 것을 특징으로 하는 원심 펌프. 4. The coupling according to claim 3, wherein the coupling is a first flange (10) fixed to or integral with the drive shaft and a second flange (10 ') fixed to the motor shaft or integral with the motor shaft. Wherein the first and second flanges can be joined by a nut-bolt connection, adhesive bonding, shear pins, and the like. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 베어링(1, 1')은 임펠러(3, 3')에 배치되는 각각의 외측 베어링 궤도(12, 12')를 구비하며, 상기 베어링(1, 1')의 각각의 내측 베어링 궤도(14, 14')는 펌프 케이싱에 기계적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 원심 펌프.3. The bearing (1, 1 ′) according to claim 1, wherein the bearings (1, 1 ′) have respective outer bearing raceways (12, 12 ′) arranged on the impellers (3, 3 ′). Centrifugal pump, characterized in that each of the inner bearing raceways (14, 14 ′) is mechanically connected to the pump casing. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 샤프트 시일(2)은 임펠러의 환형 부분에 배치되며, 상기 베어링의 각각의 외측 베어링 궤도(12, 12')는 상기 임펠러(3)를 통해 구동 샤프트(8)에 체결되어 함께 회전할 수 있는 것을 특징으로 하는 원심 펌프. 3. The shaft seal (2) according to claim 1, wherein the shaft seal (2) is arranged in an annular part of the impeller, and each outer bearing raceway (12, 12 ′) of the bearing is driven through the impeller (3). 8) a centrifugal pump, which is fastened together and can rotate together. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 원심 펌프는 필수적으로 수직하게 배치되는 회전축 중심선(21)을 가지며, 상기 구동 모터는 펌프 케이싱에 연결되는 스탠드상에 장착되는 것을 특징으로 하는 원심 펌프. 3. Centrifugal pump according to claim 1 or 2, characterized in that the centrifugal pump has a rotational axis centerline (21) arranged essentially vertically and the drive motor is mounted on a stand connected to the pump casing. 제 2 항에 있어서, 상기 슬리브(5)는, 상기 슬리브가 임펠러와 함께 회전할 때 펌핑 작용을 생성하여 상기 샤프트 시일(2)로부터의 일체의 누설 유체를 펌프의 주위로 운반하도록 설계되는 이중 벽 및 베인중 어느 하나를 구비하는 것을 특징으로 하는 원심 펌프. The double wall as claimed in claim 2, wherein the sleeve (5) is designed to create a pumping action when the sleeve rotates with the impeller to convey any leaking fluid from the shaft seal (2) around the pump. And a vane. 원심 펌프내의 케이싱에서 임펠러를 회전 지지하기 위한 베어링 장치로서, A bearing device for rotationally supporting an impeller in a casing in a centrifugal pump, 상기 임펠러는 축방향 크기와 배출 에지(13)로서 외경을 갖고 실질적으로 반경방향으로 외향 배출을 위한 배출 에지(13)가 배치되고, The impeller has an axial size and an outer diameter as the discharge edge 13 and has a discharge edge 13 for discharging outward substantially in the radial direction, 상기 베어링 장치는 임펠러(3)의 축방향 범위내에 배치되고 하나 이상의 베어링(1, 1')만으로 구성되며, The bearing arrangement is arranged in the axial range of the impeller 3 and consists of only one or more bearings 1, 1 ′, 상기 케이싱(15)에 연결되어 임펠러(3)내로 연장되는 베어링 캐리어(19)가 제공되고, 상기 베어링 캐리어(19)는 임펠러(3)에 연결되는 제 1 단부와 펌프용 구동 모터에 결합될 수 있는 제 2 단부를 갖는 구동 샤프트(8)를 수용하기 위한 중앙 관통 보어를 구비하며, A bearing carrier 19 is provided, which is connected to the casing 15 and extends into the impeller 3, which can be coupled to a first end connected to the impeller 3 and a drive motor for the pump. A central through bore for receiving the drive shaft 8 having a second end therein; 상기 베어링(1, 1')의 폭 또는 각각의 베어링 궤도(12, 12'; 14, 14')는, 베어링의 전체 축방향 폭(a1)과 베어링 장치의 중심선(21)에서의 베어링의 힘의 중심 사이의 거리(a2)중 최대값을 구성하는 특성 거리(a)를 형성하며, The width of the bearings 1, 1 ′ or the respective bearing raceways 12, 12 ′; 14, 14 ′ is the overall axial width a1 of the bearing and the force of the bearing at the centerline 21 of the bearing arrangement. Form a characteristic distance (a) constituting a maximum value of the distance (a2) between the centers of 축방향으로 보았을 때 상기 임펠러(3)의 배출 에지(13)상의 중심점(4)이 베어링 장치용 축방향 중심점으로부터 거리(b)에 있는 위치를 갖도록 배치되고, 여기서 b ≤2a 인 것을 특징으로 하는 베어링 장치.When viewed in the axial direction, the center point 4 on the discharge edge 13 of the impeller 3 is arranged to have a position at a distance b from the axial center point for the bearing arrangement, wherein b ≦ 2a. Bearing device. 제 9 항에 있어서, 상기 베어링(1, 1')은 임펠러(3, 3')에 배치되는 각각의 외측 베어링 궤도(12, 12')를 구비하며, 베어링(1, 1')의 각각의 내측 베어링 궤도(14, 14')는 펌프 케이싱에 기계적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 베어링 장치. 10. The bearing (1, 1 ') according to claim 9, wherein the bearings (1, 1') have respective outer bearing raceways (12, 12 ') disposed on the impeller (3, 3'), respectively. Bearing device characterized in that the inner bearing raceway (14, 14 ') is mechanically connected to the pump casing.
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