NL1006319C2

NL1006319C2 - Rotation machine, such as pump or drive unit

Info

Publication number: NL1006319C2
Application number: NL1006319A
Authority: NL
Inventors: Johannes Martin Van Dijk; Johan Jozef Huttenhuis
Original assignee: Vda Pompen B V
Priority date: 1997-06-16
Filing date: 1997-06-16
Publication date: 1998-12-17

Abstract

The rotor in operation is in force exchange effect with the medium. At least one of the bearings (6,7) is fitted near the shaft through passage, so that it seals the through passage (10) against the medium. The bearing is a slide bearing and has two coaxial bushes, which are rotatable in relation to each other. The innermost bush is a rotor and the outermost bush is a stator. Between the bushes is a clearance with a dimension between 0.005 and 0.05 mm. The material of the bearing has a hardness which is greater than or equal to 5 on the Mohs scale. The bearing is of ceramic material.

Description

R CL/mv/VDA-1R CL / mv / VDA-1

RotatiemachineRotary machine

De uitvinding betreft een rotatiemachine, zoals een pomp of een aandrijving, omvattende een huis, dat is voorzien van een aantal doorgangen voor een medium, een rotatie-as, die is ondersteund door een aantal lagers en 5 die door een asdoorgang in het huis steekt, en een rotor, die op de rotatie-as is aangebracht, welke rotor in bedrijf in krachtenuitwisselende werking staat met het medium.The invention relates to a rotary machine, such as a pump or a drive, comprising a housing, which is provided with a number of passages for a medium, a rotary shaft, which is supported by a number of bearings and which protrudes through a shaft passage in the housing , and a rotor mounted on the axis of rotation, which rotor is in operation in force-exchanging action with the medium.

Aanvraagster brengt een dergelijke 10 rotatiemachine op de markt in de vorm van een centrifugaalpomp. Bij de bekende rotatiemachine is nabij de asdoorgang een afdichting, zoals een aspakking of bijvoorbeeld lipseals of een mechanische afdichting om de rotatie-as aangebracht. Twee afzonderlijke 15 lagerconstructies ondersteunen de rotatie-as bij benadering in het midden ervan en bij het aandrijfuiteinde ervan. De bekende rotatiemachine heeft het nadeel dat de aspakking slijtagegevoelig is en derhalve geen optimale afdichting voor de rotatie-as 20 biedt.The applicant markets such a rotary machine in the form of a centrifugal pump. In the known rotary machine, a seal, such as an axle gasket or, for example, lip seals or a mechanical seal, is arranged around the axis of rotation near the shaft passage. Two separate bearing assemblies support the axis of rotation approximately in its center and at its drive end. The known rotary machine has the drawback that the shaft packing is sensitive to wear and therefore does not offer an optimum seal for the rotary shaft 20.

De uitvinding heeft tot doel om een rotatiemachine van de aan het begin genoemde soort te verschaffen, die dit nadeel opheft.The object of the invention is to provide a rotary machine of the type mentioned at the outset which obviates this drawback.

De rotatiemachine volgens de uitvinding heeft 25 daartoe het kenmerk dat ten minste één van de lagers nabij de asdoorgang is aangebracht en zodanig is ingericht dat het lager de asdoorgang in hoofdzaak afdicht tegen het medium.The rotary machine according to the invention is therefore characterized in that at least one of the bearings is arranged near the shaft passage and is arranged such that the bearing substantially seals the shaft passage against the medium.

De rotatiemachine volgens de uitvinding heeft 30 het voordeel dat deze een minder slijtagegevoelige en dus betrouwbaardere afdichting biedt. Bij een centrifugaalpomp betekent dit dat het schoon-water-verlies aanzienlijk wordt gereduceerd. De plaatsing van een lager nabij de asdoorgang geeft de rotatiemachine 100 6 3 1 9 2 bovendien een grotere stabiliteit. Dit betekent een verhoogde betrouwbaarheid en derhalve minder onderhoud, hetgeen leidt tot een langere standtijd. De combinatie van lager en afdichting maakt bovendien een eenvoudigere 5 constructie van de rotatiemachine mogelijk, hetgeen tot een vereenvoudigde fabricage en aanzienlijke materiaalbesparing leidt.The rotary machine according to the invention has the advantage that it offers a less wear-sensitive and thus more reliable sealing. With a centrifugal pump, this means that the clean water loss is considerably reduced. The placement of a bearing near the shaft passage also gives the rotary machine 100 6 3 1 9 2 greater stability. This means increased reliability and therefore less maintenance, which leads to a longer service life. In addition, the combination of bearing and seal allows for a simpler construction of the rotary machine, which leads to simplified manufacturing and considerable material savings.

In een eerste voorkeursuitvoeringsvorm is het lager een glijlager. Bij voorkeur omvat het glijlager 10 twee coaxiaal geplaatste bussen, die ten opzichte van elkaar roteerbaar zijn. Bij voorkeur is tussen de bussen een vooraf bepaalde speelruimte voorzien die een afmeting tussen 0,005 en 0,05 mm heeft. Het lager volgens de uitvinding is in deze voorkeursuitvoeringsvorm met een 15 zeer hoge nauwkeurigheid te vervaardigen, hetgeen vereist is voor een goede afdichtende functie.In a first preferred embodiment, the bearing is a slide bearing. Preferably, the slide bearing 10 comprises two coaxially arranged sleeves, which are rotatable relative to each other. Preferably, a predetermined clearance is provided between the buses and has a size between 0.005 and 0.05 mm. In this preferred embodiment the bearing according to the invention can be manufactured with a very high accuracy, which is required for a good sealing function.

In een verdere voorkeursuitvoeringsvorm heeft het materiaal van het lager een hardheid, die groter is dan of gelijk is aan in hoofdzaak 5 op de schaal van 20 Mohs. Bij voorkeur ligt de hardheid tussen 7 en 10, en met meer voorkeur is de hardheid groter dan of gelijk aan 9, op de schaal van Mohs. Hardmetaal en keramisch materiaal, bij voorkeur siliciumcarbide, zijn geschikte materialen. Met deze materiaalkeuze wordt bereikt dat het 25 lager zich niet invreet in de behuizing. Met name wordt bereikt dat de coaxiale bussen zich niet in elkaar zullen invreten.In a further preferred embodiment, the material of the bearing has a hardness greater than or equal to substantially 5 on the 20 Mohs scale. Preferably, the hardness is between 7 and 10, and more preferably, the hardness is greater than or equal to 9, on the Mohs scale. Tungsten carbide and ceramic material, preferably silicon carbide, are suitable materials. With this choice of material it is achieved that the bearing does not absorb itself in the housing. In particular, it is ensured that the coaxial buses will not feed into each other.

De uitvinding zal hierna in meer detail worden beschreven aan de hand van de tekening, waarin 30 figuur 1 een doorsnede van een centrifugaalpomp volgens de uitvinding toont; en figuur 2 het lager volgens de uitvinding uit de centrifugaalpomp van figuur 1 in meer detail toont.The invention will be described in more detail below with reference to the drawing, in which figure 1 shows a cross-section of a centrifugal pump according to the invention; and figure 2 shows the bearing according to the invention from the centrifugal pump of figure 1 in more detail.

Figuur 1 toont een doorsnede van een 35 centrifugaalpomp als voorbeeld van een rotatiemachine volgens de uitvinding. Centrifugaalpomp 1 omvat een pomphuis 2 voorzien van een instroomstuk 3 en een lagerstoel 4. Lagerstoel 4 omvat een lagerhuis 5. In 108G 3 19 3 lagerhuis 5 is het lager 6, 7 volgens de uitvinding aangebracht, evenals een verdere lagerconstructie 8, die is voorzien van kogellagers. Rotatie-as 9 steekt door asdoorgang 10 van het lagerhuis en is ondersteund door 5 lagers 6, 7 en 8. Lager 6, 7 bevindt zich nabij asdoorgang 10 en fungeert tevens als afdichting daarvan. Een afzonderlijke afdichting voor de asdoorgang is daarmee overbodig geworden. Op rotatie-as 9 is een rotor in de vorm van een waaier 11 bevestigd.Figure 1 shows a cross-section of a centrifugal pump as an example of a rotary machine according to the invention. Centrifugal pump 1 comprises a pump housing 2 provided with an inflow piece 3 and a bearing bracket 4. Bearing bracket 4 comprises a bearing housing 5. In 108G 3 19 3 bearing housing 5, the bearing 6, 7 according to the invention is arranged, as well as a further bearing construction 8, which is provided of ball bearings. Rotary shaft 9 protrudes through shaft passage 10 of the bearing housing and is supported by 5 bearings 6, 7 and 8. Bearing 6, 7 is located near shaft passage 10 and also functions as a seal thereof. A separate seal for the shaft passage is therefore superfluous. A rotor 11 in the form of a fan 11 is mounted on rotary shaft 9.

10 Het te verpompen medium stroomt binnen in instroomstuk 3 en wordt verpompt met behulp van roterende waaier 11. Om de lagers schoon te houden is lagerstoel 4 in bedrijf gevuld met een sper-/koelmedium, bijvoorbeeld schoon water. Om dit water toe te voeren is lagerstoel 4 15 voorzien van een toevoeropening 12.10 The medium to be pumped flows into inflow piece 3 and is pumped using rotating impeller 11. To keep the bearings clean, bearing bracket 4 is filled with a barrier / cooling medium, for example, clean water. In order to supply this water, bearing bracket 4 is provided with a supply opening 12.

De toepassingsgebieden van deze centrifugaalpomp zijn velerlei en omvatten onder andere de papier- en kartonindustrie, de suiker- en zetmeelindustrie en de chemische en petrochemische 20 industrie. De centrifugaalpomp kan bijvoorbeeld ook ingezet worden in industriële afvalwaterinstallaties.The fields of application of this centrifugal pump are many and include the paper and board industry, the sugar and starch industry and the chemical and petrochemical industry. The centrifugal pump can also be used, for example, in industrial wastewater installations.

Figuur 2 toont het lager volgens de uitvinding uit centrifugaalpomp 1 in meer detail. Het lager volgens de uitvinding omvat twee coaxiaal om de rotatie-as 25 aangebrachte bussen 6, 7, die ten opzichte van elkaar roteerbaar zijn. Bus 6 is als stator vast met het lagerhuis 5 verbonden. Bus 7 doet dienst als rotor.Figure 2 shows the bearing according to the invention from centrifugal pump 1 in more detail. The bearing according to the invention comprises two bushes 6, 7 arranged coaxially about the axis of rotation 25, which are rotatable relative to each other. Bush 6 is fixedly connected to bearing housing 5 as a stator. Bus 7 acts as a rotor.

Tussen bus 6 en 7 is een vooraf bepaalde speelruimte aanwezig, die een afmeting tussen 0,005 en 0,05 mm heeft. 30 Bij voorkeur heeft de speelruimte een afmeting die ligt in het gebied van 0,005 en 0,015 mm. Door deze spleet tussen de bussen 6, 7 zal onvermijdelijk lekkage van schoon water uit lagerstoel 4 optreden. Deze lekkage is echter aanzienlijk minder dan bij de bekende 35 centrifugaalpomp. Ter illustratie bedraagt lekkage bij de centrifugaalpomp volgens de uitvinding maximaal 1 liter per uur, terwijl de lekkage bij de bekende centrifugaalpomp meer dan 250 liter per uur bedraagt.There is a predetermined clearance between buses 6 and 7, which has a size between 0.005 and 0.05 mm. Preferably, the clearance has a size in the range of 0.005 and 0.015 mm. This gap between the bushes 6, 7 will inevitably lead to leakage of clean water from bearing bracket 4. However, this leakage is considerably less than with the known centrifugal pump. By way of illustration, leakage with the centrifugal pump according to the invention amounts to a maximum of 1 liter per hour, while the leakage with the known centrifugal pump is more than 250 liters per hour.

100 6 3 1 9 4100 6 3 1 9 4

Geschikte materialen voor bussen 6 en 7 hebben een hardheid van tenminste 5 op de schaal van Mohs. Bij voorkeur ligt de hardheid tussen 7 en 10 op de schaal van Mohs. Met meer voorkeur bedraagt de hardheid 9 of meer op 5 de schaal van Mohs. Dergelijke materialen zijn goed bestand tegen hoge rotatiesnelheden. Keramisch materiaal of hardmetaal zijn uitstekend geschikt voor dit lager.Suitable materials for buses 6 and 7 have a hardness of at least 5 on the Mohs scale. Preferably, the hardness is between 7 and 10 on the Mohs scale. More preferably, the hardness is 9 or more on the Mohs scale. Such materials are highly resistant to high rotational speeds. Ceramic material or carbide are excellent for this bearing.

Bij voorkeur wordt gebruik gemaakt van siliciumcarbide. Andere geschikte keramische materialen zijn 10 siliciumnitride, aluminiumoxide, zircoonoxide - mangaanoxide en saffier. Een voorbeeld van een geschikt hardmetaal is wolfraamcarbide. Bij voorkeur zijn beide bussen van hetzelfde materiaal vervaardigd. Hiermee is gewaarborgd dat beide bussen op analoge wijze zullen 15 uitzetten onder invloed van de temperatuur. Daarbij blijft voldoende speling tussen de bussen aanwezig om een goede werking van de rotatiemachine te waarborgen.Silicon carbide is preferably used. Other suitable ceramic materials are silicon nitride, aluminum oxide, zirconium oxide - manganese oxide and sapphire. An example of a suitable carbide is tungsten carbide. Both cans are preferably made of the same material. This ensures that both buses will expand analogously under the influence of the temperature. Sufficient clearance remains between the bushes to ensure proper operation of the rotary machine.

Bij voorkeur ligt de oppervlakteruwheid van de glijvlakken van de respectieve bussen binnen de Ra 0,2 en 20 Ra 0,8. Een dergelijke oppervlakteruwheid kan worden bereikt door de oppervlakken te honen.Preferably, the surface roughness of the sliding surfaces of the respective sleeves is within Ra 0.2 and 20 Ra 0.8. Such surface roughness can be achieved by honing the surfaces.

Vanzelfsprekend is de uitvinding niet beperkt tot de beschreven en geïllustreerde uitvoeringsvorm. De combinatie van lager en afdichting is immers bij alle 25 soorten rotatiemachines toepasbaar, waaronder alle soorten pompen en aandrijvingen.Naturally, the invention is not limited to the described and illustrated embodiment. After all, the combination of bearing and seal can be used with all 25 types of rotary machines, including all types of pumps and drives.

J. fi Η £ V * fj 1 V 'i i r*J. fi Η £ V * fj 1 V 'i i r *

Claims

A rotary machine, such as a pump or a drive, comprising a housing comprising: a plurality of medium passages; a rotary shaft supported by a number of 5 bearings and extending through a shaft passage in the housing; and a rotor mounted on the axis of rotation, said rotor operating in force-exchanging action with the medium; characterized in that at least one of the bearings is arranged near the shaft passage and is arranged such that the bearing substantially seals the shaft passage against the medium.

Rotary machine according to claim 1, wherein the bearing is a slide bearing.

Rotary machine according to claim 2, wherein the slide bearing comprises two coaxially arranged sleeves which are rotatable relative to each other.

Rotary machine according to claim 3, wherein the inner sleeve is a rotor and the outer sleeve is a stator.

Rotary machine according to claim 3 or 4, in which a predetermined clearance is provided between the buses, which has a size between 0.005 and 0.05 mm.

Rotary machine according to any of the preceding claims, wherein the material of the bearing has a hardness greater than or equal to substantially 5 on the Mohs scale.

Rotary machine according to claim 6, wherein the material of the bearing has a hardness between 7 and 10, preferably greater than or equal to 9, on the Mohs scale.

Rotary machine according to claim 6 or 7, wherein the bearing comprises ceramic material. 100 6 3 1 9

Rotary machine according to claim 8, wherein the material of the bearing is silicon carbide.

Rotary machine according to claim 6 or 7, wherein the bearing comprises hard metal.

Rotary machine according to claim 3, wherein the sleeves are made of the same material.

The rotary machine according to any of the preceding claims, wherein the rotary machine is a centrifugal pump. 100 6 3 ld