DE19927135A1 - Entlastungseinrichtung für mehrstufige Kreiselpumpen - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Aufnahme des Axialschubes einer mehrstufigen Kreiselpumpe, mit einer Entlastungseinrichtung, welche einen oder mehrere axiale Spalte und einen oder mehrere radiale Spalte besitzt und bei welcher über die Spalte ein Entlastungsstrom geführt wird, und mit einem den verbleibenden Restschub aufnehmenden Axiallager, wobei dem Axiallager ein dem Ausgleich von Fluchtungsfehlern dienender kardanischer Ring zugeordnet ist. DOLLAR A Eine hohe Zuverlässigkeit der Entlastungseinrichtung bei geringen Leckverlusten wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Entlastungseinrichtung so ausgelegt ist, daß sich in allen Betriebszuständen ein Restschub ergibt, der in Richtung der Saugseite der Kreiselpmpe wirkt, und daß der kardanische Ring (10) so dimensioniert ist, daß er durch den Restschub elastisch verformt wird, wobei die Federkonstante des kardanischen Ringes (10) eine solche Charakteristik besitzt, daß, ausgehend von einer maximalen Spaltweite (s) im Ruhezustand der Kreiselpumpe, sich der/die axiale(n) Spalt(e) (8) unter Betriebsbedingungen bis auf eine minimale Weite schließt/schließen, bei welcher eine Berührung der jeweils einen axialen Spalt (8) begrenzenden Flächen noch vermieden wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Aufnahme des Axialschubes einer mehrstufigen Kreiselpumpe, mit einer Entlastungseinrichtung, welche einen oder mehrere axiale Spalte und einen oder mehrere radiale Spalte besitzt und bei welcher über die Spalte ein Entlastungsstrom geführt wird, und mit einem den verbleibenden Restschub aufnehmenden Axiallager, wobei dem Axiallager ein dem Ausgleich von Fluchtungsfehlern dienender kardanischer Ring zugeordnet ist.

Zur Aufnahme des Axialschubes bei mehrstufigen Kreiselpumpen sind im wesentlichen drei verschiedene Arten von Entlastungseinrichtungen bekannt:
Entlastungsscheibe, Entlastungskolben und Stufenkolben. Letzterer ist in der überwiegend gebrauchten Form als Doppelkolben ausgebildet. Die genannten Einrichtungen werden in dem KSB-Kreiselpumpenlexikon, 3. Auflage, 1989, unter dem Stichwort "Axialschub" beschrieben.

Allen drei Ausführungen gemeinsam ist ein über Spalte geführter Entlastungs­ strom. Der meist zum Einlauf der Kreiselpumpe zurückgeführte Entlastungsstrom stellt einen Leckverlust dar, den man durch möglichst geringe Spaltweiten zu minimieren versucht. Dabei ist aber dafür Sorge zu tragen, daß unter allen Betriebsbedingungen ein Anstreifen der bewegten Teile an den stehenden Teilen der Kreiselpumpe möglichst vermieden wird. Ein Anstreifen des Pumpenläufers im Gehäuse kann zu einem Fressen an einander gegenüberliegenden Flächen und damit zum Ausfall der Kreiselpumpe führen.

Die jeweils durch den Entlastungsstrom entstehenden Spaltverluste sind bei den drei Ausführungen unterschiedlich hoch. So hat vor allem der den einfachen Entlastungskolben umgebende radiale Spalt einen großen Spaltstrom und damit einen starken Wirkungsgradabfall der Kreiselpumpe zur Folge. Der Spaltverlust einer Stufenkolben-Entlastungseinrichtung, die - je nach Anzahl der Stufen - über mindestens zwei radiale Spalte und jeweils einen zwischen den radialen Spalten angeordneten axialen Spalt verfügt, ist dagegen schon wesentlich geringer. Gemeinsam ist den beiden mit Kolben arbeitenden Ausführungen, daß sie noch ein Axiallager benötigen, das einen verbleibenden Restschub aufnimmt.

Die Ausführung mit Entlastungsscheibe braucht ein solches Axiallager grundsätzlich nicht, da die Entlastungsscheibe selbstregelnd wirkt. Da sich der hierbei wesentliche axiale Spalt zwischen Entlastungsscheibe und nicht rotierender Gegenscheibe sehr eng einstellt, bleibt auch der Leckverlust dieser Ausführung verhältnismäßig klein. Allerdings kann es bei Kreiselpumpen mit hohen Enddrücken und großen Leistungen bei transienter Fahrweise zu einem Anstreifen der Entlastungsscheibe an der Gegenscheibe kommen. Damit ist aber die Betriebssicherheit solcher Pumpen nicht mehr gewährleistet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Entlastungseinrichtung zu schaffen, die bei hoher Zuverlässigkeit nur minimale Leckverluste hat.

Ausgehend von einer Einrichtung der eingangs genannten Art wird die gestellte Aufgabe dadurch gelöst, daß die Entlastungseinrichtung so ausgelegt ist, daß sich in allen Betriebszuständen ein Restschub ergibt, der in Richtung der Saug­ seite der Kreiselpumpe wirkt, und daß der kardanische Ring so dimensioniert ist, daß er durch den Restschub elastisch verformt wird, wobei die Federkonstante des kardanischen Ringes eine solche Charakteristik besitzt, daß, ausgehend von einer maximalen Spaltweite im Ruhezustand der Kreiselpumpe, sich der axiale Spalt unter Betriebsbedingungen bis auf eine minimale Weite schließt, bei welcher eine Berührung der den axialen Spalt begrenzenden Flächen noch vermieden wird. Besitzt die Entlastungseinrichtung eine Stufenkolben mit mehreren axialen Spalten, gilt die genannte Bedingung für alle axialen Spalte.

Die Erfindung ist aber nicht nur bei Entlastungseinrichtungen mit Doppelkolben oder mehrstufigen Kolben einzusetzen. Sie kann ebenso bei Entlastungsscheiben angewandt werden. Zwar verursacht ein zusätzliches Axiallager mit kardanischem Ring bei einer Einrichtung mit Entlastungsscheibe einen erhöhten Aufwand. Da aber hierdurch die Betriebssicherheit bei Kreiselpumpen mit hohen Enddrücken und großen Leistungen auch bei transienter Fahrweise zu gewährleisten ist, ist zumindest dort der Aufwand gerechtfertigt.

Die Erfindung ist vor allem im Zusammenwirken mit einem hydrodynamischen Axiallager mit Vorteil anwendbar.

Anhand eines Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt einen Ausschnitt aus einer im Schnitt dargestellten mehrstufigen Kreiselpumpe.

In dem Gehäuse 1 der Kreiselpumpe ist eine Welle 2 gelagert, die mehrere Laufräder 3 trägt. In der Zeichnung sind nur zwei der Laufräder 3 erkennbar.

Auf der Welle 2 ist im übrigen der Doppelkolben 4 einer erfindungsgemäßen Entlastungseinrichtung befestigt. Der Doppelkolben 4 wird umgeben von einem Gehäuseteil 5, mit dem er zwei radiale Spalte 6 und 7 bildet. Zwischen den radialen Spalten 6 und 7 beendet sich ein axialer Spalt 8. Der axiale Spalt 8 hat eine veränderliche Weite s.

Am druckseitigen Ende der Kreiselpumpe wird die Welle 2 durch ein hydro­ dynamisches Axiallager 9 aufgenommen. Dem Axiallager 9 ist ein kardanischer Ring 10 zugeordnet. Der kardanische Ring 10 dient zunächst in bekannter Weise dem Ausgleich von Fluchtungsfehlern, die bei der Montage einer mehrstufigen Kreiselpumpe unvermeidlich sind. Neu ist aber, daß der kardanische Ring 10 so dimensioniert ist, daß er durch den in der Kreiselpumpe auftretenden Restschub elastisch verformt wird. Dabei ist die Federkonstante des kardanischen Ringes 10 an die übrigen Gegebenheiten der Entlastungseinrichtung angepaßt:
Die Entlastungseinrichtung ist so ausgelegt, daß sich in allen Betriebszuständen der Kreiselpumpe ein Restschub ergibt, der in Richtung der Saugseite wirkt. Ausgehend von einer maximalen Weite s des axialen Spaltes 8 im Ruhezustand der Kreiselpumpe wird nun durch eine elastische Verformung des kardanischen Ringes 10 der Spalt 8 unter Betriebsbedingungen bis auf eine vorgegebene Minimalweite geschlossen, bei welcher eine Berührung der den Spalt 8 begrenzenden Flächen des Doppelkolbens 4 und des Gehäuseteils 5 noch vermieden wird. Dabei kommt der erfindungsgemäßen Entlastungseinrichtung zustatten, daß der axiale Spalt 8 eine selbstregelnde Funktion besitzt, so wie es in ähnlicher Weise bei einer Entlastungsscheibe der Fall ist.

Claims (6)

1. Einrichtung zur Aufnahme des Axialschubes einer mehrstufigen Kreisel­ pumpe, mit einer Entlastungseinrichtung, welche einen axialen Spalt und einen oder mehrere radiale Spalte besitzt und bei welcher über die Spalte ein Entlastungsstrom geführt wird, und mit einem den verbleibenden Restschub aufnehmenden Axiallager, wobei dem Axiallager ein dem Ausgleich von Fluchtungsfehlern dienender kardanischer Ring zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungseinrichtung so ausgelegt ist, daß sich in allen Betriebszuständen ein Restschub ergibt, der in Rich­ tung der Saugseite der Kreiselpumpe wirkt, und daß der kardanische Ring (10) so dimensioniert ist, daß er durch den Restschub elastisch verformt wird, wobei die Federkonstante des kardanischen Ringes (10) eine solche Charakteristik besitzt, daß, ausgehend von einer maximalen Spaltweite (s) im Ruhezustand der Kreiselpumpe, sich der axiale Spalt (8) unter Betriebsbedingungen bis auf eine minimale Weite schließt, bei welcher eine Berührung der den axialen Spalt (8) begrenzenden Flächen noch vermieden wird.

2. Einrichtung zur Aufnahme des Axialschubes einer mehrstufigen Kreisel­ pumpe, mit einer Entlastungseinrichtung, welche mehrere axiale und radiale Spalte besitzt und bei welcher über die Spalte ein Entlastungsstrom geführt wird, und mit einem den verbleibenden Restschub aufnehmenden Axiallager, wobei dem Axiallager ein dem Ausgleich von Fluchtungsfehlern dienender kardanischer Ring zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungseinrichtung so ausgelegt ist, daß sich in allen Betriebszu­ ständen ein Restschub ergibt, der in Richtung der Saugseite der Kreisel­ pumpe wirkt, und daß der kardanische Ring (10) so dimensioniert ist, daß er durch den Restschub elastisch verformt wird, wobei die Federkonstante des kardanischen Ringes (10) eine solche Charakteristik besitzt, daß, ausge­ hend von einer maximalen Spaltweite (s) im Ruhezustand der Kreiselpumpe, sich die axialen Spalte unter Betriebsbedingungen bis auf eine minimale Weite schließen, bei welcher eine Berührung der die axialen Spalte begren­ zenden Flächen noch vermieden wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungs­ einrichtung durch einen Doppelkolben (4) mit einem zwischen den beiden Kolbenteilen gelegenen Axialspalt (8) gebildet wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungs­ einrichtung durch einen Stufenkolben mit jeweils einem zwischen zwei Stufen gelegenen Axialspalt gebildet wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Entlastungs­ einrichtung durch eine Entlastungsscheibe gebildet wird, die mit einer gehäuseseitigen Gegenscheibe einen Axialspalt bildet.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Axiallager ein hydrodynamisches Axiallager (9) eingesetzt ist.