WO2019002358A1 - Lagergehäuse für eine strömungsmaschine, sowie strömungsmaschine mit einem lagergehäuse - Google Patents

Lagergehäuse für eine strömungsmaschine, sowie strömungsmaschine mit einem lagergehäuse Download PDF

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    • F16C2360/00—Engines or pumps
    • F16C2360/44—Centrifugal pumps

Definitions

  • the invention relates to a bearing housing for a turbomachine according to the preamble of the independent claim 1.
  • the invention further relates to a turbomachine with a bearing housing according to the
  • Centrifugal pumps, compressors, blowers, expander or turbines typically include a stationary machine housing enclosing a rotor, e.g. an impeller which is disposed on a shaft which rotates about an axis of the turbomachine.
  • the turbomachine further comprises at least one bearing unit with a radial and / or axial (thrust) bearing for supporting the shaft and the rotor.
  • the bearing unit has a separate bearing housing which is fixedly connected to the housing of the rotary machine. It includes the
  • Bearing housing a bearing axis, a bearing chamber for receiving the bearing and a lubricant chamber for receiving a lubricant.
  • the lubricant chamber and the bearing chamber are fluidly connected via an opening, so that during operation of the turbomachine, the bearing can be cooled and lubricated by means of the lubricant.
  • the lubricant chamber has a wall portion for emitting heat to the environment, wherein the wall portion both an inner to
  • the bearing housing to support the heat dissipation by means of a fan.
  • the cooling can also by water or by increasing the
  • Lubricant chamber and / or by increasing the amount of lubricant can be achieved.
  • the invention thus relates to a bearing housing for a turbomachine, wherein the bearing housing has a bearing axis, a bearing chamber for receiving a bearing and a lubricant chamber for receiving a
  • Lubricant chamber comprises a wall portion for emitting heat to the environment, and which wall portion is an inner to
  • Has lubricant chamber facing surface and has an outer surface facing towards the environment.
  • internal cooling ribs are arranged on a part of the inner surface.
  • Enlarge lubricant chamber which is used for heat exchange between the lubricant and the wall section for the delivery of heat to the
  • the lubricant chamber is filled with the lubricant in the operating state up to a lubricant level, and the internal cooling fins extend completely below the lubricant level.
  • Circulation of the lubricant in the lubricant chamber whereby a more effective heat exchange can be achieved.
  • the opening is formed as a slot. This leads to an improved supply of the
  • the slot extends in the direction of the bearing axis.
  • all the internal cooling fins are arranged parallel to each other.
  • Lubricant chamber are arranged.
  • each internal cooling rib is configured such that it has a substantially rectangular cross-sectional area in a section perpendicular to the bearing axis.
  • each inner cooling fin extends from the inner surface of the lubricant chamber in each case in the direction of the vertical.
  • the invention also relates to a turbomachine with the
  • the turbomachine can be a pump, in particular a centrifugal pump.
  • Fig. 1 is a sectional view of an inventive
  • Fig. 2 is a perspective view of a first
  • Fig. 3 is a perspective view of a second
  • Fig. 1 shows a sectional view of an embodiment of a
  • inventive turbomachine in its unit with the
  • Turbomachine 100 is a centrifugal pump 100 for conveying a Fluids, such as water or crude oil or a multiphase liquid. It goes without saying that the invention is not restricted to the centrifugal pump 100 shown in FIG. 1, nor to
  • Turbomachine 100 may also be another type of pump, a compressor, a blower, an expander or a turbine.
  • the centrifugal pump 100 includes a housing 101, which may consist of a plurality of housing parts, which are interconnected to form the housing 101.
  • the housing 101 of the centrifugal pump 100 includes an inlet 102 through which the fluid to be delivered enters the pump 100 and an outlet 103 for discharging the fluid.
  • At least one impeller 104 is provided within the housing 101 for conveying the fluid.
  • the centrifugal pump shown in Fig. 1 is designed as a multi-stage pump with a plurality of wheels 104, here five wheels 104. All
  • Impellers 104 are rotatably mounted in series on a shaft 1 10. By means of the shaft 1 10, the wheels 104 are rotated during operation of the pump 100 about an axial direction A, which is defined by the longitudinal axis of the shaft 1 10 in rotation. In Fig.1, the flow of the fluid is indicated by the arrows without reference numerals.
  • the shaft 1 10 is driven by means of a drive unit, not shown, for example, an electric motor or any other motor, to which the shaft 1 10 is coupled.
  • the coupled to the drive unit end of the shaft 1 10 is the drive end 1 1 1 of the shaft
  • the pump 100 comprises, starting from the drive end 1 1 1 of the time 1 10 and in the direction of the non-drive end 1 12, the following components: a Antriebsendlagergephaseuse 1 15, which receives a radial (or journal) bearing 1 16; a mechanical seal 1 17 for sealing the pump 100 against leakage of the fluid along the shaft 1 10; the plurality of impellers 104; a relief piston 1 18 for balancing the axial thrust generated by the wheels 104; another mechanical seal 1 19 for sealing the non-drive side of the shaft 1 10 against leakage of the fluid to be delivered; and a non-driving end bearing housing 1 receiving another radial (or journal) bearing 120 and a thrust (or thrust) bearing 121 for supporting the non-driving end 112 of the shaft 110 with respect to the radial direction and the axial direction A.
  • the centrifugal pump 100 is provided on both sides of the plurality of wheels 104 with bearings 1 16, 120, 121, in this example at the drive end 1 1 1 of the shaft 1 10 and at the non-drive end 1 12 of the shaft 1 10th
  • the at the drive end 1 1 1 of the shaft 1 10 arranged bearing housing 1 15 is formed according to the invention.
  • Inventive bearing housing but also at the non-drive end 1 12 or at both ends of the centrifugal pump 100, that is, at the drive end 1 1 1 and the non-drive end 1 12, be provided.
  • the centrifugal pump 100 according to FIG. 1 has a thrust (or axial) bearing 121 as stated above.
  • the inventive bearing housing is particularly suitable for pumps without a thrust (or thrust) bearing. These pumps have the axial thrust compensation instead of the
  • Relief piston 1 18 ( Figure 1) a two-part relief device comprising a co-rotating relief disc and a fixed Relief counter-disc, which form a radially extending gap through which a part of the pressurized fluid in the pump against the outside.
  • the relief device is in contrast to the relief piston 1 18 "self-regulating" and compensates for the entire axial thrust, so that it requires no separate thrust bearing on the pump.
  • the bearing housing 1 15 will now be described with reference to an embodiment of the bearing housing 1 15
  • Fig. 2 shows a perspective view of a first embodiment of the bearing housing according to the invention 1 15 for receiving the
  • Bearing housing 1 15 comprises a bearing axis LA, a bearing chamber 200 with a bearing chamber surface 201 for receiving a bearing (not shown) and a lubricant chamber 202 for receiving a
  • Lubricant chamber 202 the bearing chamber 200 partially rohrformig, that is, the lubricant chamber 202 has a U-shaped cross-section.
  • the radially outer wall, which delimits the U-shaped lubricant chamber 202, is configured substantially in the shape of a ring segment and arranged coaxially with the bearing chamber 200. This means that the lubricant chamber 202 encloses radially outwardly about half of the substantially cylindrical bearing chamber 200. In this case, the extends
  • Lubricant chamber 202 and the storage chamber 200 are via an opening 203 fluidly connected, so that during operation of the turbomachine, the bearing can be cooled and lubricated by means of the lubricant.
  • the lubricant chamber 202 with the lubricant therein thus acts as a lubricant bath, for example as an oil bath, for the bearings (not shown) arranged in the storage chamber 200.
  • the opening 203 is formed in this embodiment in the form of a slot 203 which extends in the direction of the bearing axis LA.
  • the lubricant chamber 202 has a wall portion 204 for releasing heat to the environment, the wall portion 204 having both an inner surface 205 directed toward the lubricant chamber 202 and an outer surface 206 facing the environment.
  • inner cooling ribs 207 are arranged on part of the inner surface 205 of the lubricant chamber 202.
  • the internal cooling fins 207 are perpendicular to the inner surface 205 of the lubricant chamber 202 and extend into
  • Each internal cooling fin 207 is like this
  • the internal cooling fins 207 are preferably all arranged below the bearing axis LA and
  • Lubricant level SL filled with the lubricant. Both the slot 203 and the inner cooling ribs 207 extend below the
  • Lubricant levels SL i. they are completely covered by lubricant.
  • the bearing housing 1 15 outer cooling ribs 208 on. These are attached both to the outer surface 206 of the lubricant chamber 202 and to the outer surface 209 of the storage chamber 200.
  • External cooling ribs 208 are preferably produced by casting. That is, the bearing housing 1 15 is preferably designed as a casting, wherein the réellekühlripprn 207 and the outer cooling ribs 208 are integrally formed as an integral part of the bearing housing 1 15.
  • Bearing housing 1 15 is thus preferably prepared including the internal cooling fins 207 and the outer cooling fins 208 in a casting process.
  • At least four and particularly preferably at least six internal cooling fins 207 are provided, which are preferably all arranged below the bearing chamber 200 in the lubricant chamber. In the embodiment shown in FIG. 2, a total of eight internal cooling fins are provided. In the following, with reference to FIG. 3 and FIG. 4, a second
  • Embodiment apply.
  • Fig. 3 shows a perspective view of the second embodiment of a bearing housing according to the invention 1 15, and Fig. 4 shows a view of the second embodiment, wherein the viewing direction is the direction of the bearing axis LA.
  • a bearing cap which closes at least the lubricant chamber 202 of the bearing housing 15 with respect to the axial direction A, is also removed in FIG. 4 in order to allow an insight into the bearing housing 15.
  • the inner cooling fins 207 are no longer arranged in the radial direction, but extend from the inner surface 205 of the lubricant chamber 202 respectively in the vertical direction upwards, so that all the internal cooling fins 207 parallel to each other. In the direction of the bearing axis LA so the internal cooling fins 207 all parallel to each other.
  • each inner cooling rib 207 is again designed so that it has a substantially rectangular cross-sectional area in a section perpendicular to the bearing axis LA, wherein the extent in the vertical direction is significantly greater, and at least by a factor of 2 greater than in the direction perpendicular thereto.
  • a substantially Rectangular "cross-sectional area is meant that the corners or edges can each be designed rounded, as can be seen in particular in Fig. 4.
  • Lubricant chamber be designed rounded in particular for manufacturing reasons.
  • the spacing between adjacent parallel internal cooling fins 207 may vary, i. the internal cooling fins 207 need not be arranged equidistantly. As FIG. 4 shows, for example, the distance between the two middle internal cooling fins 207, that is to say those which are arranged at the lowest position in the lubricant chamber 202, is significantly greater than the distance between other adjacent internal cooling fins 207. For production-related reasons, it is preferred when the distance between two adjacent, parallel internal cooling fins 207 is at least 20 mm.
  • the height of the inner cooling ribs 207 that is to say their extent in the vertical direction, is at least approximately the same for all the internal cooling ribs 207.
  • a total of six internal cooling fins 207 are provided.
  • Internal cooling fins 207 is optimized under the aspects that a
  • Lubricant chamber 202 comes, so layering off different degrees of lubricant in the lubricant chamber 202 are avoided as much as possible.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Lagergehäuse (115) für eine Strömungsmaschine (100), wobei das Lagergehäuse (115) eine Lagerachse (LA), eine Lagerkammer (200) zur Aufnahme eines Lagers (116, 120, 121) und eine Schmiermittelkammer (202) zur Aufnahme eines Schmiermittels umfasst, und die Schmiermittelkammer (202) und die Lagerkammer (200) über eine Öffnung (203) strömungsverbunden sind, wobei die Schmiermittelkammer (202) einen Wandabschnitt (204) zur Abgabe von Wärme an die Umgebung umfasst, und welcher Wandabschnitt (204) eine innere zur Schmiermittelkammer (202) hin gerichtete Oberfläche (205) aufweist, und eine äussere zur Umgebung hin gerichtete Oberfläche (206) aufweist. Damit auch bei hohen Umgebungstemperaturen eine ausreichende Kühlung des Lagers (116, 120, 121) und des Schmiermittels erreicht werden kann, sind an einem Teil der inneren Oberfläche (205) Innenkühlrippen (207) angeordnet.

Description

Lagergehäuse für eine Strömungsmaschine, sowie Strömungsmaschine mit einem Lagergehäuse
Die Erfindung betrifft ein Lagergehäuse für eine Strömungsmaschine gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs 1 . Die Erfindung betrifft weiter eine Strömungsmaschine mit einem Lagergehäuse gemäss dem
unabhängigen Anspruch 9. Strömungsmaschinen zum Fördern eines Fluids, beispielsweise
Zentrifugalpumpen, Kompressoren, Gebläse, Expander oder Turbinen, umfassen typischerweise ein stationäres Maschinengehäuse, das einen Rotor umschließt, z.B. ein Laufrad, welches auf einer Welle angeordnet ist, die um eine Achse der Strömungsmaschine dreht. Die Strömungsmaschine weist ferner mindestens eine Lagereinheit mit einem radialen und / oder axialen (Schub-) Lager zur AbStützung der Welle und des Rotors auf. Typischerweise weist die Lagereinheit ein separates Lagergehäuse auf, das fest mit dem Gehäuse der Rotationsmaschine verbunden ist. Dabei umfasst das
Lagergehäuse eine Lagerachse, eine Lagerkammer zur Aufnahme des Lagers und eine Schmiermittelkammer zur Aufnahme eines Schmiermittels. Die Schmiermittelkammer und die Lagerkammer sind über eine Öffnung strömungsverbunden, so dass im Betrieb der Strömungsmaschine das Lager mittels des Schmiermittels gekühlt und geschmiert werden kann. Zudem weist die Schmiermittelkammer einen Wandabschnitt zur Abgabe von Wärme an die Umgebung auf, wobei der Wandabschnitt sowohl eine innere zur
Schmiermittelkammer hin gerichtete Oberfläche als auch eine äussere zur Umgebung hin gerichtete Oberfläche aufweist. Um die im Betrieb der Strömungsmaschine im Lager entstehende
Reibungswärme nach außen abzuführen, werden bei dem aus dem Stand der Technik bekannten Lagergehäuse Aussenkühlrippen an der äusseren
Oberfläche angebracht und/oder das Lagergehäuse zur Unterstützung der Wärmeabfuhr mittels eines Ventilators gekühlt. Auf andere Art kann die Kühlung auch durch Wasser oder durch eine Vergrößerung der
Schmiermittelkammer und/oder durch Erhöhung der Schmiermittelmenge erreicht werden.
Es hat sich in der Praxis nun aber herausgestellt, dass bei bestimmten Betriebsbedingungen, z.B. bei hohen Luftaußentemperaturen über 50°C die genannten Kühltechniken unzureichend und aufwendig sind, wodurch es zu erhöhtem Verschleiss oder sogar einem Ausfall des Lagers kommen kann bzw. hohe Lagergehäusekosten entstehen.
Demnach ist es eine Aufgabe der Erfindung, ein Lagergehäuse derart zu verbessern, dass auch bei hohen Umgebungstemperaturen eine
ausreichende Kühlung des Lagers und des Schmiermittels erreicht werden kann, und somit der Umgebungstemperaturbereich für den Betrieb der Strömungsmaschine erweitert werden kann.
Die diese Aufgabe lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale des unabhängigen Anspruchs 1 gekennzeichnet.
Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte
Ausführungsformen der Erfindung.
Die Erfindung betrifft somit ein Lagergehäuse für eine Strömungsmaschine, wobei das Lagergehäuse eine Lagerachse, eine Lagerkammer zur Aufnahme eines Lagers und eine Schmiermittelkammer zur Aufnahme eines
Schmiermittels umfasst, wobei die Schmiermittelkammer und die Lagerkammer über eine Öffnung strömungsverbunden sind, und die
Schmiermittelkammer einen Wandabschnitt zur Abgabe von Wärme an die Umgebung umfasst, und welcher Wandabschnitt eine innere zur
Schmiermittelkammer hin gerichtete Oberfläche aufweist, und eine äussere zur Umgebung hin gerichtete Oberfläche aufweist.
Erfindungsgemäss sind an einem Teil der inneren Oberfläche Innenkühlrippen angeordnet.
Bei dem erfindungsgemäßen Lagergehäuse befinden sich demnach in der Schmiermittelkammer Kühlrippen, welche die Gesamtoberfläche der
Schmiermittelkammer vergrössern, die zum Wärmeaustausch zwischen dem Schmiermittel und dem Wandabschnitt zur Abgabe von Wärme an die
Umgebung zur Verfügung steht.
Hierdurch ist es möglich, auch bei hohen Umgebungstemperaturen eine ausreichende Kühlung des Lagers und des Schmiermittels zu erreichen, und somit den Umgebungstemperaturbereich für den Betrieb der
Strömungsmaschine zu erweitern. So findet auch bei Luftaußentemperaturen von über 50°C eine ausreichende Schmierung und Kühlung statt, wodurch die Lebensdauer des Lagers erhöht werden kann.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist die Schmiermittelkammer im Betriebszustand bis zu einem Schmiermittellevel mit dem Schmiermittel gefüllt, und die Innenkühlrippen erstrecken sich vollständig unterhalb des Schmiermittellevels. Hierdurch ist der Beitrag der Innenkühlrippen zum
Wärmeaustausch besonders effektiv.
In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel verlaufen die
Innenkühlrippen in Richtung der Lagerachse. Dadurch wird die Herstellu des Lagergehäuses besonders vereinfacht. Alternativ ist es aber auch möglich, dass die Innenkühlrippen in Bezug auf die Lagerachse in Umfangsrichtung verlaufen. Auch hierdurch wird die
Herstellung des Lagergehäuses vereinfacht.
Zudem ist es auch möglich, dass die Innenkühlrippen in Bezug auf die Lagerachse spiralförmig verlaufen. Dies führt zu einer verbesserten
Zirkulation des Schmiermittels in der Schmiermittelkammer, wodurch ein effektiverer Wärmeaustausch erzielt werden kann.
Als vorteilhaft hat es sich auch erwiesen, wenn die Öffnung als ein Schlitz ausgebildet ist. Dies führt zu einer verbesserten Zuführung des
Schmiermittels in die Lagerkammer. Bevorzugt verläuft der Schlitz dabei in Richtung der Lagerachse.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind alle Innenkühlrippen parallel zueinander angeordnet.
Ferner ist es vorteilhaft, wenn alle Innenkühlrippen unterhalb der
Schmiermittelkammer angeordnet sind.
Eine bevorzugte Massnahme besteht darin, dass jede Innenkühlrippe derart ausgestaltet ist, dass sie in einem Schnitt senkrecht zur Lagerachse eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsfläche aufweist.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel erstreckt sich jede Innenkühlrippe von der inneren Oberfläche der Schmiermittelkammer jeweils in Richtung der Vertikalen.
In der Praxis hat es sich weiter als vorteilhaft herausgestellt, wenn zusätzlich an einem Teil der äusseren Oberfläche Aussenkühlrippen angeordnet sind. Hierdurch wird die Gesamtoberfläche vergrössert, die zum Wärmeaustausch zwischen dem Lagergehäuse und der Umgebung zur Verfügung steht. Auch betrifft die Erfindung eine Strömungsmaschine mit dem
erfindungsgemässen Lagergehäuse. Die Strömungsmaschine kann dabei eine Pumpe sein, insbesondere eine Zentrifugalpumpe.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnungen, in welchen gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit identischen Bezugszeichen versehen sind.
Dabei zeigen:
Fig. 1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemässen
Strömungsmaschine,
Fig. 2 eine perspektivische Ansicht eines ersten
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Lagergehäuses,
Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines zweiten
Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen
Lagergehäuses, und
Fig. 4 eine Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels in Richtung der
Lagerachse.
In der folgenden Beschreibung wird beispielhaft auf eine wichtige Anwendung Bezug genommen, nämlich dass die Strömungsmaschine als
Zentrifugalpumpe ausgebildet ist.
Fig. 1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Ausführungsform einer
erfindungsgemässen Strömungsmaschine, die in ihrer Einheit mit dem
Bezugszeichen 100 bezeichnet ist. Die Ausführungsform der
Strömungsmaschine 100 ist eine Zentrifugalpumpe 100 zum Fördern eines Fluids, beispielsweise Wasser oder Rohöl oder einer Mehrphasenflüssigkeit. Es versteht sich von selbst, dass die Erfindung weder auf die in Fig. 1 dargestellte Zentrifugalpumpe 100 beschränkt ist, noch auf
Zentrifugalpumpen als solche, sondern sie bezieht sich auf
Strömungsmaschinen 100 im Allgemeinen. Beispielsweise kann die
Strömungsmaschine 100 auch eine andere Art von Pumpe, ein Kompressor, ein Gebläse, ein Expander oder eine Turbine sein.
Die Zentrifugalpumpe 100 umfasst ein Gehäuse 101 , das aus einer Vielzahl von Gehäuseteilen bestehen kann, die miteinander verbunden sind, um das Gehäuse 101 zu bilden. Das Gehäuse 101 der Zentrifugalpumpe 100 umfasst einen Einiass 102, durch den das zu fördernde Fluid in die Pumpe 100 eintritt und einen Auslass 103 zum Ablassen des Fluids. Innerhalb des Gehäuses 101 ist zur Förderung des Fluids mindestens ein Laufrad 104 vorgesehen. Die in Fig. 1 dargestellte Zentrifugalpumpe ist als mehrstufige Pumpe mit mehreren Laufrädern 104, hier fünf Laufrädern 104 ausgebildet. Alle
Laufräder 104 sind in Reihe drehfest auf einer Welle 1 10 angeordnet. Mittels der Welle 1 10 werden die Laufräder 104 während des Betriebes der Pumpe 100 um eine axiale Richtung A, die durch die Längsachse der Welle 1 10 definiert ist, in Drehung versetzt. In Fig.1 ist die Strömung des Fluids durch die Pfeile ohne Bezugszeichen angegeben.
Die Welle 1 10 wird mittels einer nicht dargestellten Antriebseinheit, beispielsweise eines Elektromotors oder eines beliebigen anderen Motors, angetrieben, an den die Welle 1 10 gekoppelt ist. Das mit der Antriebseinheit gekoppelte Ende der Welle 1 10 ist als Antriebsende 1 1 1 der Welle
bezeichnet, während das andere Ende der Welle 1 10 als Nichtantriebsende 1 12 bezeichnet ist. Gemäß der Darstellung in Fig. 1 befindet sich das mit der Antriebseinheit (nicht gezeigt) verbundene Antriebsende 1 10 auf der linken Seite. Die Pumpe 100 umfasst ausgehend von dem Antriebsende 1 1 1 der Weile 1 10 und in Richtung des Nichtantriebsende 1 12 die folgenden Komponenten: ein Antriebsendlagergehäuse 1 15, das ein radiales (oder Lagerzapfen) Lager 1 16 aufnimmt; eine mechanische Dichtung 1 17 zum Abdichten der Pumpe 100 gegen ein Austreten des Fluids entlang der Welle 1 10; die Mehrzahl von Laufrädern 104; einen Entlastungskolben 1 18 zum Ausgleichen des von den Laufrädern 104 erzeugten axialen Schubs; eine weitere Gleitringdichtung 1 19 zum Abdichten der Nichtantriebsseite der Welle 1 10 gegen ein Austreten des zu fördernden Fluids; und ein Nichtantriebs-Endlagergehäuse 1 , das ein weiteres radiales (oder zapfenförmiges) Lager 120 aufnimmt, und ein Schub- (oder Axial-) Lager 121 zum Stützen des Nichtantriebsendes 1 12 der Welle 1 10 in Bezug auf die radiale Richtung und die axiale Richtung A.
Somit ist die Zentrifugalpumpe 100 auf beiden Seiten der Mehrzahl von Laufrädern 104 mit Lagern 1 16, 120, 121 versehen, in diesem Beispiel am Antriebsende 1 1 1 der Welle 1 10 sowie am Nichtantriebsende 1 12 der Welle 1 10.
Das an dem Antriebsende 1 1 1 der Welle 1 10 angeordnete Lagergehäuse 1 15 ist erfindungsgemäss ausgebildet. Selbstverständlich kann das
erfindungsgemässe Lagergehäuse aber auch am Nichtantriebsende 1 12 oder auch an beiden Enden der Zentrifugalpumpe 100, d.h am Antriebsende 1 1 1 und am Nichtantriebsende 1 12, vorgesehen sein.
Die Zentrifugalpumpe 100 gemäss Fig.1 hat wie oben aufgeführt ein Schub- (oder Axial-) Lager 121 . Das erfindungsgemässe Lagergehäuse ist aber insbesondere auch für Pumpen ohne ein Schub- (oder Axial-) Lager geeignet. Diese Pumpen haben zum Axialschubausgleich anstatt des
Entlastungskolbens 1 18 (Fig.1 ) eine zweiteilige Entlastungsvorrichtung, umfassend eine mitrotierende Entlastungsscheibe und eine feststehende Entlastungsgegenscheibe, die einen in radialer Richtung verlaufenden Spalt bilden, durch den ein Teil des in der Pumpe unter Druck stehenden Fluides gegen aussen abliesst. Hierdurch wird die Welle der Pumpe in axialer Richtung in einem Gleichgewichtszustand gehalten zwischen der durch den Axialschub bewirkten Kraft und der durch die Entlastungsvorrichtung bewirkten Gegenkraft. Die Entlastungsvorrichtung ist im Gegensatz zum Entlastungskolben 1 18„selbstregelnd" und kompensiert den gesamten Axialschub, so dass es an der Pumpe keines separaten Axiallagers bedarf.
Das Lagergehäuse 1 15 wird nun anhand einer Ausführungsform des
Lagergehäuses 1 15 zur Aufnahme des Antriebsendes 1 1 1 der Welle 1 10 näher erläutert.
Fig. 2 zeigt eine perspektivische Ansicht eines ersten Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lagergehäuses 1 15 zur Aufnahme des
Antriebsendes 1 1 1 der Welle 1 10 der Strömungsmaschine 100. Das
Lagergehäuse 1 15 umfasst dabei eine Lagerachse LA, eine Lagerkammer 200 mit einer Lagerkammerfläche 201 zur Aufnahme eines Lagers (nicht gezeigt) und eine Schmiermittelkammer 202 zur Aufnahme eines
Schmiermittels. In diesem Ausführungsbeispiel umschliesst die
Schmiermittelkammer 202 die Lagerkammer 200 teilweise rohrformig, d.h die Schmiermittelkammer 202 weist einen U-förmigen Querschnitt auf. Die radial aussenliegende Wand, welche die U-förmige Schmiermittelkammer 202 begrenzt, ist im Wesentlichen ringsegmentförmig ausgestaltet und koaxial mit der Lagerkammer 200 angeordnet. Das heisst die Schmiermittelkammer 202 umschliesst radial aussenliegend etwa die Hälfte der im Wesentlichen zylindrisch ausgestalteten Lagerkammer 200. Dabei erstreckt sich die
Schmiermittelkammer 202 unterhalb der Lagerkammer 200. Die
Schmiermittel kammer 202 und die Lagerkammer 200 sind über eine Öffnung 203 strömungsverbunden, so dass im Betrieb der Strömungsmaschine das Lager mittels des Schmiermittels gekühlt und geschmiert werden kann.
Da die Schmiermittelkammer 202 unterhalb der Lagerkammer 200
angeordnet ist, unterstützt die Gravitation das Sammeln des Schmiermittels in der Schmiermittelkammer 202. Die Schmiermittelkammer 202 mit dem darin befindlichen Schmiermittel fungiert somit als Schmiermittelbad, beispielsweise als Ölbad, für das in der Lagerkammer 200 angeordnete (nicht dargestellte) Lager.
Die Öffnung 203 ist in diesem Ausführungsbeispiel in Form eines Schlitzes 203 ausgebildet, der sich in Richtung der Lagerachse LA erstreckt. Zudem weist die Schmiermittelkammer 202 einen Wandabschnitt 204 zur Abgabe von Wärme an die Umgebung auf, wobei der Wandabschnitt 204 sowohl eine innere zur Schmiermittelkammer 202 hin gerichtete Oberfläche 205 als auch eine äussere zur Umgebung hin gerichtete Oberfläche 206 aufweist. Bei dem Lagergehäuse 1 15 sind erfindungsgemäss an einem Teil der inneren Oberfläche 205 der Schmiermittelkammer 202 Innenkühlrippen 207 angeordnet. Die Innenkühlrippen 207 stehen dabei senkrecht auf der inneren Oberfläche 205 der Schmiermittelkammer 202 und erstrecken sich in
Richtung der Lagerachse LA. Jede Innenkühlrippe 207 ist dabei so
ausgestaltet, dass sie in einem Schnitt senkrecht zur Lagerachse LA eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsfläche aufweist, wobei die Erstreckung in radialer Richtung deutlich grösser, und mindestens um einen Faktor 2 grösser ist als in der Richtung senkrecht dazu. Die Innenkühlrippen 207 sind vorzugsweise alle unterhalb der Lagerachse LA angeordnet und
insbesondere unterhalb der Lagerkammer 200, wobei sich die Bezeichnung „unterhalb" auf die normale Gebrauchslage bezieht. Fig. 2 zeigt das
Lagergehäuse 1 15 in seiner normalen Gebrauchslage. Im Betriebszustand ist die Schmiermittelkammer 202 bis zu einem
Schmiermittellevel SL mit dem Schmiermittel gefüllt. Sowohl der Schlitz 203 wie auch die Innenkühlrippen 207 erstrecken sich dabei unterhalb des
Schmiermittellevels SL, d.h. sie sind vollständig vom Schmiermittel bedeckt. Zudem weist das Lagergehäuse 1 15 Aussenkühlrippen 208 auf. Diese sind sowohl an der an der äusseren Oberfläche 206 der Schmiermittelkammer 202 wie auch an der Aussenfläche 209 der Lagerkammer 200 angebracht.
Das Lagergehäuse 1 15 mit den Innenkühlrippen 207 und den
Aussenkühlrippen 208 wird vorzugsweise giesstechnisch hergestellt. Das heisst, das Lagergehäuse 1 15 ist vorzugsweise als Gussstück ausgestaltet, wobei die Innenkühlripprn 207 und die Aussenkühlrippen 208 einstückig als integraler Bestandteil des Lagergehäuses 1 15 ausgestaltet sind. Das
Lagergehäuse 1 15 wird also vorzugsweise inklusive der Innenkühlrippen 207 und den Aussenkühlrippen 208 in einem Giessvorgang hergestellt. Die Anzahl der Innenkühlrippen 207 bzw. der Aussenkühlrippen 208, ihr jeweiliger
Abstand zueinander sowie ihre spezifische Ausgestaltung können dabei auch unter dem Kriterium bestimmt werden, dass das Lagergehäuse 1 15
giesstechnisch herstellbar sein soll.
Im Hinblick auf eine möglichst effizient Kühlung des Schmiermittels ist es bevorzugt, wenn mindestens vier und besonders bevorzugt mindestens sechs Innenkühlrippen 207 vorgesehen sind, die vorzugsweise alle unterhalb der Lagerkammer 200 in der Schmiermittelkammer angeordnet sind. Bei dem in Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind insgesamt acht Innenkühlrippen vorgesehen. Im Folgenden wird anhand von Fig. 3 und Fig. 4 ein zweites
Ausführungsbeispiels des erfindungsgemäßen Lagergehäuses 1 15 erläutert. Dabei wird nur auf die Unterschiede zu dem ersten Ausführungsbeispiel eingegangen. Gleiche Teile oder von der Funktion her gleichwertige Teile des zweiten Ausführungsbeispiels sind mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Insbesondere haben die Bezugszeichen die gleiche Bedeutung wie sie bereits im Zusammenhang mit dem ersten Ausführungsbeispielen erläutert sind. Es versteht sich, dass alle vorangehenden Erläuterungen des ersten Ausführungsbeispiels in gleicher Weise oder in sinngemäss gleicher Weise auch für das zweite
Ausführungsbeispiel gelten.
Fig. 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Lagergehäuses 1 15, und Fig. 4 zeigt eine Ansicht des zweiten Ausführungsbeispiels, wobei die Blickrichtung die Richtung der Lagerachse LA ist. Wie auch schon in den Fig. 2 und Fig. 3 ist auch in Fig. 4 ein Lagerdeckel, welcher zumindest die Schmiermittelkammer 202 des Lagergehäuses 1 15 bezüglich der axialen Richtung A abschliesst, entfernt, um einen Einblick in das Lagergehäuse 1 15 zu ermöglichen.
Im Unterschied zum ersten Ausführungsbeispiel sind bei dem zweiten Ausführungsbeispiel die Innenkühlrippen 207 nicht mehr in radialer Richtung angeordnet, sondern erstrecken sich von der inneren Oberfläche 205 der Schmiermittelkammer 202 jeweils in Richtung der Vertikalen nach oben, sodass alle Innenkühlrippen 207 parallel zueinander verlaufen. In Richtung der Lagerachse LA ertrecken sich also die Innenkühlrippen 207 alle parallel zueinander.
Ferner ist jede Innenkühlrippe 207 wieder so ausgestaltet, dass sie in einem Schnitt senkrecht zur Lagerachse LA eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsfläche aufweist, wobei die Erstreckung in der vertikalen Richtung deutlich grösser, und mindestens um einen Faktor 2 grösser ist als in der Richtung senkrecht dazu. Mit der Bezeichnung einer„im Wesentlichen rechteckigen" Querschnittsfläche ist gemeint, dass die Ecken bzw. Kanten jeweils abgerundet ausgestaltet sein können, wie dies insbesondere in Fig. 4 zu erkennen ist. Ferner kann auch der Übergangsbereich zwischen der jeweiligen Innenkühlrippe 207 und der inneren Oberfläche 205 der
Schmiermittelkammer insbesondere aus fertigungstechnischen Gründen gerundet ausgestaltet sein.
Der Abstand zwischen benachbarten parallelen Innenkühlrippen 207 kann variieren, d.h. die Innenkühlrippen 207 müssen nicht äquidistant angeordnet sein. Wie dies beispielsweise Fig. 4 zeigt, ist der Abstand zwischen den beiden mittleren Innenkühlrippen 207, also denjenigen, die an der tiefsten Position in der Schmiermittelkammer 202 angeordnet sind, deutlich grösser als der Abstand zwischen anderen benachbarten Innenkühlrippen 207. Aus fertigungstechnischen Gründen ist es bevorzugt, wenn der Abstand zwischen zwei jeweils benachbarten, parallelen Innenkühlrippen 207 mindestens 20 mm beträgt.
Die Höhe der Innenkühlrippen 207, also ihre Erstreckung in der vertikalen Richtung, ist zumindest näherungsweise gleich für alle Innenkühlrippen 207.
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel sind insgesamt sechs Innenkühlrippen 207 vorgesehen. Die Höhe, die Anzahl, die spezifische Ausgestaltung der Innenkühlrippen 207 und der Abstand zwischen benachbarten
Innenkühlrippen 207 wird unter den Aspekten optimiert, dass eine
ausreichende Wärmeabfuhr aus dem Schmiermittel erzielt werden soll, dass die Innenkühlrippen 207 fertigungstechnisch, also insbesondere
giesstechnisch möglichst einfach herstellbar sein sollen, und dass es zu einer ausreichenden Durchmischung des Schmiermittels in der
Schmiermittelkammer 202 kommt, sodass Schichtbildungen aus unterschiedlich warmen Schmiermittel in der Schmiermittelkammer 202 so gut wie möglich vermieden werden.

Claims

Patentansprüche
Lagergehäuse (1 15) für eine Strömungsmaschine (100), wobei das Lagergehäuse (1 15) eine Lagerachse (LA), eine Lagerkammer (200) zur Aufnahme eines Lagers (1 16, 120, 121 ) und eine
Schmiermittelkammer (202) zur Aufnahme eines Schmiermittels umfasst, und die Schmiermittelkammer (202) und die Lagerkammer (200) über eine Öffnung (203) strömungsverbunden sind, wobei die Schmiermittelkammer (202) einen Wandabschnitt (204) zur Abgabe von Wärme an die Umgebung umfasst, und welcher Wandabschnitt (204) eine innere zur Schmiermittelkammer (202) hin gerichtete
Oberfläche (205) aufweist, und eine äussere zur Umgebung hin gerichtete Oberfläche (206) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Teil der inneren Oberfläche (205) Innenkühlrippen (207) angeordnet sind.
Lagergehäuse nach Anspruch 1 , wobei die Schmiermittelkammer (202) im Betriebszustand bis zu einem Schmiermittellevel (SL) mit dem Schmiermittel gefüllt ist, und sich die Innenkühlrippen (207) vollständig unterhalb des Schmiermittellevels (SL) erstrecken.
Lagergehäuse nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Innenkühlrippen (207) in Richtung der Lagerachse (LA) verlaufen.
4. Lagergehäuse nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Innenkühlrippen
(207) in Bezug auf die Lagerachse (LA) in Umfangsrichtung verlaufen. Lagergehäuse nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Innenkühlrippen (207) in Bezug auf die Lagerachse (LA) spiralförmig verlaufen.
Lagergehäuse nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Öffnung (203) als ein Schlitz (203) ausgebildet ist.
Lagergehäuse nach Anspruch 6, wobei der Schlitz (203) in Richtung der Lagerachse (LA) verläuft.
Lagergehäuse nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei alle Innenkühlrippen parallel zueinander angeordnet sind.
Lagergehäuse nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei alle Innenkühlrippen (207) unterhalb der Schmiermittelkammer (202) angeordnet sind.
Lagergehäuse nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei jede Innenkühlrippe (207) derart ausgestaltet ist, dass sie in einem Schnitt senkrecht zur Lagerachse (LA) eine im Wesentlichen rechteckige Querschnittsfläche aufweist.
Lagergehäuse nach einem der vorherigen Ansprüche wobei sich jede Innenkühlrippe (207) von der inneren Oberfläche (205) der
Schmiermittelkammer (202) jeweils in Richtung der Vertikalen erstreckt. 12. Lagergehäuse nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei an einem Teil der äusseren Oberfläche (206) Aussenkühlrippen (208) angeordnet sind. Strömungsmaschine (100) mit einem Lagergehäuse (1 15) nach einem der Ansprüche 1 bis 12.
Strömungsmaschine nach Anspruch 9, wobei die Strömungsmaschine (100) eine Pumpe ist, insbesondere eine Zentrifugalpumpe.
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