DE1086127B

DE1086127B - Fliegend angeordnete einstufige Stroemungsmaschine, wie Kreiselpumpe, mit Planetengetriebe

Info

Publication number: DE1086127B
Application number: DEH35355A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Harald Hany
Original assignee: Henschel Werke GmbH
Current assignee: Henschel Werke GmbH
Priority date: 1959-01-14
Filing date: 1959-01-14
Publication date: 1960-07-28

Description

Fliegend angeordnete einstufige Strömungsmaschine, wie Kreiselpumpe, mit Planetengetriebe Bei einstufigen Strömungsmaschinen, wie Kreiselpumpen, ist es zum Erzielen eines guten Wirkungsgrades notwendig, mit sehr hohen Drehzahlen zu arbeiten. Dies macht keine Schwierigkeiten, wenn der Antrieb ebenfalls durch eine Strömungsmaschine (Gas- oder Dampfturbine) erfolgt, weil auch bei dieser Antriebsmaschine hohe Drehzahlen die günstigsten Arbeitsbedingungen geben und die Arbeitsmaschine unmittelbar gekuppelt werden kann. Wenn jedoch der Antrieb z. B. von einem Elektromotor über ein übersetzungsgetriebe erfolgt, dann bereiten die Lager der Strömungsmaschine mit hoher Drehzahl (Turbine, Pumpe, Gebläse) nicht unerhebliche Schwierigkeiten. Gleitlager, mit denen man die auftretenden Lagerkräfte bei entsprechender Schmierung und Kühlung beherrschen kann, haben nicht uribeachtliche Leistungsverluste und verschlechtern hierdurch den Wirkungsgrad. Bei Wälzlagern ist die Lebensdauer bei hohen Drehzahlen durch das häufige Überrollen der Wälzkörper gering, wenn die Lagerkräfte nicht äußerst niedrig gehalten werden können. Dies ist aber bei einem üblichen Vorgelegegetriebe nicht möglich, namentlich bei größeren Leistungen, bei denen auch noch durch Ungenauigkeiten der Verzahnung und sonstige Betriebsverhältnisse Stöße im übertragungsmechanismus hinzukommen und zusätzliche Lagerbelastungen ergeben.
Kreiselpumpen, die über ein Planetengetriebe angetrieben werden, sind bekannt. Bei ihnen ist aber durchweg die Pumpenwelle beiderseits des Getriebes gelagert. Dadurch treten die erwähnten Schwierigkeiten bezüglich der Leistungsverluste oder der Lebensdauer ein, wenn sehr hohe Drehzahlen verwendet werden sollen.
Bei der vorliegenden Erfindung werden die genannten Schwierigkeiten dadurch überwunden, daß die Strömungsmaschine, deren Läufer fliegend angeordnet ist, in der Nähe des Läufers durch ein Kugellager für sehr hohe Drehzahlen gelagert ist, während das freie Wellenende das Sonnenrad eines Planetengetriebes trägt und die Planetenräder selbst die zweite Lagerung der Pumpenwelle übernehmen. Durch , diese Maßnahme wird erreicht, daß die Pumpenwelle von der Antriebsseite her nur Drehmomente erhält, die Pumpenwelle daher mit kleinerem Durchmesser ausgeführt werden kann, als es sonst notwendig wäre. Dadurch, daß auch der Läufer der Strömungsmaschine sehr leicht ausgeführt und völlig ausgewuchtet werden kann, treten auch von der Abtriebsseite her keine Biegekräfte auf die Pumpenwelle hinzu. Die Bemessung der Pumpenwelle kann also hauptsächlich den Forderungen hinsichtlich Vermeidung kritischer Schwingungsgebiete entsprechend erfolgen. Daher kann auch das vorgenannte Kugellager für hohe Drehzahlen klein ausgebildet werden, wodurch eine hohe Lebensdauer erreicht wird.
Da Kugellager für hohe Drehzahlen eine erhöhte Lagerluft wegen der möglichen Ausdehnung des Innenringes haben müssen, wird zur Vermeidung der ungenauen Lagerführung durch dieses Lager im Betrieb eine axiale Lageranstellung vorgesehen, die durch Schrägverzahnung des Planetengetriebes unter Umständen gemeinsam mit einem allenfalls vorhandenen Axialschub der Strömungsmaschine bewerkstelligt wird.
In den Zeichnungen ist eine Kreiselpumpe als Beispiel dargestellt, die die erfindungsgemäßen Merkmale hat.
Abb.1 ist ein Längsschnitt durch Pumpe und Planetengetriebe, Abb. 2 ein Querschnitt durch das Planetengetriebe. Die Pumpenwelle 3 trägt auf der einen Seite fliegend die Kreiselpumpe 1, auf der anderen das Sonnenrad 4. Die Welle 3, die sich mit hohen Drehzahlen dreht, ist nur in dem Kugellager 2 gelagert. Das Sonnenrad 4 greift in die drei Planetenräder 5 ein, deren Mittelachsen im Winkel von 120° zueinander stehen. Die Antriebswelle 6 ist mit einer Gas- oder Dampfturbine verbunden.
Die Lagerung der Pumpenwelle durch die Planetenräder des Antriebsgetriebes ist nicht form-, sondern kraftschlüssig. Zweckmäßigerweise werden drei Planetenräder vorgesehen, so daß die unter 120° stehenden Zahnkräfte die Pumpenwelle zentrieren. Bei untergeordneten Abweichungen in der Teilung der verwendeten Zahnräder kann es vorkommen, daß das Sonnenrad sich nicht ganz genau um seine geometrische Achse dreht, sondern geringfügige Abweichungen erfährt. Derartige untergeordnete Abweichungen sind aber sowohl für das verwendete Kugellager für hohe Drehzahlen bedeutungslos als auch für den Läufer der Strömungsmaschine.
Die freie Einstellung des Wellenendes mit dem Sonnenrad hat zudem den bekannten Vorteil, daß die Zahndrücke der drei Planetenräder sich weitgehend ausgleichen. Die biegungsfreie Welle erlaubt zudem, daß die Zahnräder breit ausgeführt und dabei bei kleiner Teilung nicht hoch belastet zu werden brauchen. Beide Maßnahmen verbessern den Wirkungsgrad. Die im Zahnradbau übliche geringe Zahnluft gibt auch für den Anlauf der Maschine, also wenn die Zahndrücke noch untergeordnet sind, eine genügende Eingrenzung der Mittellage des Sonnenrades.
Die Strömungsmaschine einschließlich Dichtelement, Kugellager und Welle mit Sonnenrad ist eine Baueinheit, die einfach von dem Getriebe durch Herausziehen zu lösen ist.
Es ändert nichts am Sinne der Erfindung, wenn die Strömungsmaschine entweder durch das Außenrad oder durch den Planetenradträger angetrieben wird.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Fliegend angeordnete einstufige Strömungsmaschine, wie Kreiselpumpe, mit Planetengetriebe, dadurch gekennzeichnet, daß die Lagerung einerseits -durch ein nahe dem Läufer angeordnetes Kugellager (2) für hohe Drehzahlen, andererseits durch das Sonnenrad (4) des Planetengetriebes erfolgt.
2. Fliegend angeordnete einstufige Strömungsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer geringen axialen Belastung und Anstellung des Kugellagers (2) die Planetenräder (5) schräg verzahnt sind.
3. Fliegend angeordnete einstufige Strömungsmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strömungsmaschine mit Dichtelement, Kugellager (2) und Welle (3) mit Sonnenrad (4) zu einer Baueinheit zusammengefaßt ist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1004 929: