Kreiselpumpenaggregat

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein aus einer Kreiselpumpe und einem Antriebsmotor bestehendes Kreiselpumpenaggregat, dessen Kreiselpumpe ein Radiallaufrad mit Entlastungsbohrungen besitzt, auf dessen beiden Seiten als Unterflüssigkeitslager ausgebildete winkelförmig verlaufende Dichtspalte angeordnet sind, deren Durchmesser zum Zwecke des Axialschubausgleichs aufeinander abgestimmt sind, wobei die Verbindung zwischen der Kreiselpumpe und dem Antriebsmotor über eine die für den Axialschubausgleich notwendigen axialen Verschiebungen des Pumpenlaufrades zulassende Kupplung erfolgt.

[0002] Durch die DE-A 1 811 430 ist es für hydraulische Strömungsmaschinen bekannt, die beidseitig eines Laufrades angeordneten Dichtspalte als Unterflüssigkeitslager auszubilden. Bei der in der Fig. 2 dieser Schrift gezeigten Francis-Turbinen werden hierfür gummielastische Lager verwendet, die beide von einem Leckstrom durchströmt werden. Ein gewisser axialer Druckausgleich soll dadurch erzielt werden, daß die beiden Lager gleiche Abmessungen besitzen. Außerdem ist das Laufrad mit einer Ausgleichsbohrung versehen, die Druckgleichheit zwischen beiden Seiten des Laufrades herbeiführen soll. Da aber noch ein Axiallager für die Pumpenwelle notwendig ist, wird die für einen selbsttätigen Axialschubausgleich erforderliche Beweglichkeit des Laufrades in axialer Richtung behindert.

[0003] Aus der DE-A 3 242 931 und der mit dieser weitgehend übereinstimmenden DE-A 3 305 174 ist eine Kreiselpumpe mit Spaltrohr-Magnetkupplungs-Antrieb bekannt, die im wesentlichen wälz- und gleitlagerfrei ausgebildet ist. Durch mindestens einen Schleifring soll hier die Funktion einer hydrodynamischen Lagerung übernommen werden.

[0004] In der älteren der beiden Schriften wird auf die Möglichkeit eines Axialschubausgleichs hingewiesen, der bei Anordnung mehrerer Schleifringe dadurch erreicht werden soll, daß wenigstens ein antriebsseitiger Schleifring einen größeren Außendurchmesser aufweist als der bzw. die axial weiter pumpenseitig angeordneten Schleifringe. In der jüngeren Schrift wird dagegen ein Axialschubausgleich gelehrt, der mittels eines von einer Stelle erhöhten Druckes abgezweigten Teilstromes wirkt, der zu einer Stelle niederen Druckes zurückgeführt wird. Der Teilstrom wird über mindestens einen Schleifring, eine Axialschubausgleich-Stirnseite an einem axial verschiebbaren Läufer und eine mit einem Drosselventil zusammenarbeitende Rücklaufbohrung geleitet, wobei das Drosselventil auf eine Axialverschiebung des Läufers anspricht.

[0005] In beiden zitierten Schriften wirken die im Gehäuse angeordneten Schleifringe mit laufradseitigen winkelförmigen Innenringen zusammen, wodurch winkelförmige Dichtspalte entstehen. An den Schleifringen vorgesehene Axialanschläge sollen zur Aufnahme eines Restaxialschubes dienen. Durch sie kann aber eine Gefährdung der an der Radiallagerung beteiligten Partner entstehen. Gelangt nämlich ein Innenring zum Anlauf an einen Axialanschlag, so wird der Teilstrom so stark gedrosseit, daß der zur Lagerschmierung erforderliche Durchfluß gegen Null geht und im Radiallager praktisch der Eintrittsdruck herrscht. Von einer hydrodynamischen Lagerschmierung kann dann nicht mehr die Rede sein. Vor allem bei trockenlaufempfindlichen Werkstoffen, wie Keramik oder PTFE, kann dies zu einer durch Überhitzung und Wärmespannungen verursachten Zerstörung der Lagerung führen.

[0006] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Axialschubausgleich zu schaffen, der bei Vermeidung eines zusätzlichen Radial- oder Axiallagers eine hohe Sicherheit gegen eine Gefährdung der dem Axialschubausgleich und der Lagerung dienenden Teile bietet.

[0007] Ausgehend von einem Kreiselpumpenaggregat der eingangs genannten Art, wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die winkelförmig verlaufenden Dichtspalte durch gehäusefeste Winkelspaltringe gebildet werden, die sowohl als Axial- als auch als Radiallager wirken, wobei die als Axiallager wirkenden Teile der Winkelspaltringe an der Niederdruckseite der als Radiallager wirkenden Teile angeordnet sind.

[0008] Die Unteransprüche nennen zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung.

[0009] Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt die Kreiselpumpe und die diese mit einem nicht dargestellten Antriesmotor verbindende Kupplung eines erfindungsgemäßen Kreiselpumpenaggregates in Schnittdarstellung.

[0010] In einem Kreiselpumpengehäuse (1) ist ein mit einer Entlastungsbohrung (2) ausgestattetes Radiallaufrad (3) angeordnet. Der Antrieb des Radiallaufrades (3) erfolgt über eine Antriebswelle (4) eines nicht dargestellten Antriebsmotors, eine elastische Kupplung (5) und einen mit dem Radiallaufrad (3) fest verbundenen Wellenstumpf (6). Die Kupplung (5) ist so ausgelegt und angeordnet, daß sie weder Längs- noch Querkräfte auf den Wellenstumpf (6) und das Radiallaufrad (3) wirken läßt; es könnte hier eine Magnetkupplung verwendet werden.

[0011] Der Lagerung des Radiallaufrades (3) dienen ein saugseitiger Winkelspaltring (7) und ein druckseitiger Winkelspaltring (8), die im Kreiselpumpengehäuse (1) bzw. der Gehäuserückwand (9) angeordnet sind und die mit dem Radiallaufrad (3) einen zulaufseitigen winkelförmigen Dichtspalt (10) und einen druckseitigen winkelförmigen Dichtspalt (11) bilden. Der Abdichtung des Kreiselpumpengehäuses (1) nach außen dient eine Gleitringdichtung (12).

[0012] Der Axialschubausgleich des erfindungsgemäßen Kreiselpumpenaggregates wirkt folgendermaßen:

Durch den im allgemeinen zur Zulaufseite wirkenden Axialschub verschiebt sich das Radiallaufrad (3) so weit zur Zulaufseite, bis die Drosselwirkung des axial durchströmten zulaufseitigen winkeIförmigen Dichtspaltes (10) so groß wird, daß bei stark reduziertem Durchfluß sich im zulaufseitigen Laufradseitenraum ein höherer Mitteldruck einstellt als im druckseitigen Laufradseitenraum, in welchem der analog vergrößerte axial durchströmte winkelförmige Dichtspalt (11) eine entsprechend geringere Drosselwirkung ausübt. Das Radiallaufrad (3) wird sich daher in eine stabile axialkraftfreie Stellung einpendeln.

[0013] Da der von den beiden Lagerstellen symmetrisch aufgenommene Radialschub erheblich größer ist als das Gewicht des Wellenstumpfes (6), der Gleitringdichtung (12) und des mit dem Wellenstumpf (6) verbundenen Teiles der Kupplung (5), wird ein Verkanten des Radiallaufrades (3) innerhalb der Winkelspaltringe (7) und (8) vermieden.

[0014] Die gehäusefesten Winkelspaltringe sind vorteilhafterweise aus Keramik und deren Durchmesser sind so abgestuft, daß der größere druckseitige Winkelspaltring in seinen Abmessungen den saugseitigen Abmessungen einer Kreiselpumpe der nächstgrößeren Nennweite entspricht.

Ansprüche

1. Aus einer Kreiselpumpe und einem Antriebsmotor bestehendes Kreiselpumpenaggregat, dessen Kreiselpumpe ein Radiallaufrad mit Entlastungsbohrungen besitzt, auf dessen beiden Seiten als Unterflüssigkeitslager ausgebildete winkelförmig verlaufende Dichtspalte angeordnet sind, deren Durchmesser zum Zwecke des Axialschubausgleichs aufeinander abgestimmt sind, wobei die Verbindung zwischen der Kreiselpumpe und dem Antriebsmotor über eine die für den Axialschubausgleich notwendigen axialen Verschiebungen des Pumpenlaufrades zulassende Kupplung erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß die winkelförmig verlaufenden Dichtspalte (10, 11) durch gehäusefeste Winkelspaltringe (7, 8) gebildet werden, die sowohl als Axial- als auch als Radiallager wirken, wobei die als Axiallager wirkenden Teile der Winkelspaltringe (7, 8) an der Niederdruckseite der als Radiallager wirkenden Teile angeordnet sind.

2. Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufradnabe der Kreiselpumpe in einem Wellenstumpf (6) endet, über den die Pumpe mittels einer elastischen Kupplung (5) mit der Welle (4) des Antriebsmotors verbunden ist.

3. Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kreiselpumpe über eine Magnetkupplung mit dem Antriebsmotor verbunden ist.

4. Kreiselpumpenaggregat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gehäusefesten Winkelspaltringe (7, 8) aus einem keramischen Werkstoff bestehen und deren Durchmesser so abgestuft sind, daß der größere druckseitige Winkelspaltring (8) in seinen Abmessungen dem saugseitigen Winkelspaltring (7) einer Kreiselpumpe der nächstgrößeren Nennweite entspricht.

Claims

1. A centrifugal pump unit consisting of a centrifugal pump and a prime mover, whose centrifugal pump possesses a radial impeller with balance holes and on whose two sides clearance gap seals are arranged which are in the form of subliquid bearings with an angular configuration and whose diameters are matched in order to balance axial thrust, the connection between the centrifugal pump and the prime mover being by way of a coupling which allows axial displacements of the pump impeller as needed for balancing the axial thrus, characterized in that clearance gaps (10 and 11), which have an angular configuration, are defined by angular gap rings (7 -and 8) fixed in relation to the housing, which act both as an axial and as a radial bearing means, the parts, acting as axial bearing means, of the angular gap rings (7 and 8) being arranged on the low pressure side of the parts acting as radial bearing means.

2. The centrifugal pump unit as claimed in claim 1, characterized in that the impeller hub of the centrifugal pump terminates in a stub shaft (6), via which the pump is connected with the shaft (4) of the prime mover by way of an elastic coupling (5).

3. The centrifugal pump unit as claimed in claim 1, characterized in that the centrifugal pump is connected with the prime mover via a magnetic coupling.

4. The centrifugal pump unit as claimed in claim 1, characterized in that the angular gap rings (7 and 8), which are fixed in relation to the housing consist of a ceramic material and are so graded in their diameter that the larger angular gap ring (8), which is on the pressure side, has dimensions with are equal to the angular gap ring (7) of a centrifugal pump of the next larger rated width.

Revendications

1. Agrégat de pompe centrifuge comprenant une pompe centrifuge et un moteur d'entraînement, dont la pompe centrifuge possède une roue radial avec trous d'équilibrage, sur les deux côtés de laquelle sont disposées des joints d'étanchéité angulaire ayant la forme de paliers sous fluide, dont les diamètres sont ajustés entre eux pour équilibrer la poussée axiale, dans lequel la liaison entre la pompe centrifuge et le moteur d'entraînement se fait par l'intermédiaire d'un accouplement permettant les déplacements axiaux de la roue de la pompe nécessaires pour équilibrer la poussée axiale, caractérisé par le fait que les joints d'étanchéité angulaires (10, 11) sont formées par des bagues à joints angulaires (7, 8) à boîtier fixe qui agissent aussi bien comme des paliers axiaux que comme des paliers radiaux, les pièces des bagues à joints angulaires (7, 8) agissant comme des paliers axiaux étant placées du côté basse pression des pièces agissant comme paliers radiaux.

2. Agrégat de pompe centrifuge selon la revendication 1 caractérisé en ce que le moyeu de la roue de la pompe centrifuge se termine dans un bout d'arbre (6) par l'intermédiaire duquel la pompe est reliée à l'arbre (4) du moteur d'entraînement grâce à un accouplement élastique (5).

3. Agrégat de pompe centrifuge selon la revendication 1 caractérisé en ce que la pompe centrifuge est reliée au moteur d'entraînement par un accouplement magnétique.

4. Agrégat de pompe centrifuge selon la revendication 1 caractérisé en ce que les bagues à joints angulaires (7, 8) sont faites en un matériau céramique et que leurs diamètres sont étagés de telle manière que les dimensions de la plus grande bague (8) à joints angulaires du côté de la pression correspondent à la bague (7) à joints angulaires côté aspiration d'une pompe centrifuge de la largeur nominale supérieure la plus voisine.

Zeichnung