DE19640734B4

DE19640734B4 - Thrust bearing for a link pump

Info

Publication number: DE19640734B4
Application number: DE19640734A
Authority: DE
Inventors: Paul Krieger
Original assignee: KSB AG
Current assignee: KSB AG
Priority date: 1996-10-02
Filing date: 1996-10-02
Publication date: 2005-06-23
Anticipated expiration: 2016-10-03
Also published as: DE19640734A1

Abstract

Axiallager für eine Gliederpumpe, welche mit einer ein Regelverhalten besitzenden Axialschubentlastungseinrichtung ausgestattet ist, wobei das Axiallager eine wellenseitige Spurscheibe besitzt, welche zwischen beiderseits von ihr vorgesehenen, gehäuseseitigen Segmentlagern angeordnet ist, und wobei das Axiallager axial auslenkbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Axiallager aufgrund einer elastischen Verbindung der Spurscheibe (4, 11) mit der Welle (1) axial auslenkbar ist, wobei durch mit der Welle (1) verbundene Anschläge die axiale Auslenkung begrenzt wird.thrust for one Linear pump, which with a control behavior possessing Axialschubentlastungseinrichtung equipped, wherein the thrust bearing a shaft-side track disc possesses, which on both sides provided by her, the housing side Segment bearings is arranged, and wherein the thrust bearing axially deflectable is, characterized in that the thrust bearing due to an elastic connection of the track disc (4, 11) the shaft (1) is axially deflectable, wherein by with the shaft (1) connected attacks the axial deflection is limited.

Description

Gegenstand der Erfindung ist ein Axiallager für eine Gliederpumpe, welche mit einer ein Regelverhalten besitzenden Axialschubentlastungseinrichtung ausgestattet ist, wobei das Axiallager eine wellenseitige Spurscheibe besitzt, welche zwischen beiderseits von ihr vorgesehenen, gehäuseseitigen Segmentlagern angeordnet ist, und wobei das Axiallager axial auslenkbar ist.object The invention is a thrust bearing for a column pump, which with a control behavior possessing Axialschubentlastungseinrichtung equipped, wherein the thrust bearing a shaft-side track disc has, which provided on both sides of her, the housing-side segment bearings is arranged, and wherein the thrust bearing is axially deflectable.

Die Resultierende aller auf die Laufräder einer Kreiselpumpe einwirkenden Axialkräfte bezeichnet man als Axialschub. Der Axialschub führt dazu, daß der Pumpenläufer, das sind die Welle und die auf ihr befestigten Teile, gegenüber dem umgebenden Gehäuse verschoben wird. Um ein Anlaufen des Läufers im Gehäuse und damit eine mögliche Zerstörung wesentlicher Pumpenteile zu vermeiden, muß dem Axialschub bzw. einer durch diesen verursachten größeren Auslenkung des Pumpenläufers entgegengewirkt werden. Hierzu bieten sich zwei bekannte Maßnahmen an. Zum ersten ist es zweckmäßig, eine Axialschubentlastungseinrichtung vorzusehen, wie sie bereits in vielen Quellen der Fachliteratur beschrieben ist. An dieser Stelle sei nur beispielhaft das KSB-Kreiselpumpenlexikon zu dem Stichwort „Axialschub" zitiert. Zum zweiten sind die Axiallager zu nennen, die entweder den gesamten Axialschub aufnehmen, dann groß und schwer sind, oder die bei einer vorhandenen Axialschubentlastungseinrichtung einen unter Umständen nur zeitweise auftretenden Restschub aufnehmen.The Resulting of all acting on the impellers of a centrifugal pump axial forces is called axial thrust. The axial thrust causes the pump rotor, the are the shaft and the parts attached to it, opposite to the surrounding housing is moved. To start the runner in the housing and thus a possible Destruction essential To avoid pump parts, the axial thrust must or counteracted by this caused greater deflection of the pump rotor become. For this purpose, two known measures offer. First is it is expedient, an axial thrust relief device to provide, as they already have in many sources of specialist literature is described. Here is just an example of the KSB centrifugal pump dictionary cited to the keyword "axial thrust" are the thrust bearings to call either the entire axial thrust record, then big and are heavy, or in an existing Axialschubentlastungseinrichtung one in certain circumstances take only temporarily occurring residual thrust.

Durch die GB 2 235 258 A ist ein sich selbst einstellendes Axiallager für eine mit Gas beaufschlagte Maschine bekannt, das im wesentlichen mit einer fest mit der Welle verbundenen Spurscheibe, zwei fest im Gehäuse angeordneten Lagerstellen und zwei zwischen der Spurscheibe und den Lagerstellen vorgesehenen, mit der Welle rotierenden, gegenüber dieser aber axial verschiebbaren Lagerscheiben besteht. Bei vorhandenem Axialschub legt sich die Spurscheibe jeweils gegen die in Richtung des Schubes gelegene Lagerscheibe an und verschiebt diese zur gehäuseseitigen Lagerstelle hin. Zwischen Lagerscheibe und Lagerstelle baut sich ein Gaspolster auf, welches eine Gegenkraft zu dem ausgeübten Axialschub erzeugt. Bei einem in der Gegenrichtung wirkenden Axialschub wird ein entsprechendes Gaspolster zwischen der zweiten Lagerscheibe und der ihr benachbarten Lagerstelle gebildet. Das Axiallager vermag zwar in beiden Schubrichtungen zu tragen; da es aber nur in den beiden Endpositionen trägt, ist es nicht in der Lage, dem Regelverhalten einer Axialschubentlastungseinrichtung zu folgen.By the GB 2 235 258 A is a self-adjusting thrust bearing for a gas-powered machine known, which essentially with a firmly connected to the shaft track disc, two fixedly arranged in the housing bearings and two provided between the track disc and the bearing points, rotating with the shaft, but with respect to this axially displaceable bearing discs consists. When there is an axial thrust, the track disc engages in each case against the bearing disc located in the direction of the thrust and shifts it towards the housing-side bearing point. Between bearing disk and bearing a gas cushion builds up, which generates a counterforce to the exerted axial thrust. In an axial thrust acting in the opposite direction, a corresponding gas cushion is formed between the second bearing disk and the bearing point adjacent to it. Although the thrust bearing can carry in both directions of thrust; but since it only carries in the two end positions, it is not able to follow the control behavior of a Axialschubentlastungseinrichtung.

Der Mangel einer mit einem Axiallager ausgestatteten Gliederpumpe liegt nun darin, daß das Regelverhalten einer hierfür geeigneten Axialschubentlastungseinrichtung nicht genutzt werden kann. Da es durch eine Fehlauslegung der Axialschubentlastungseinrichtung, durch eine Schuberhöhung aufgrund von Spaltvergrößerungen an den Laufradspalten, unter Umständen aber auch durch einen Teil- oder Überlastbetrieb zu großen Restschüben kommen kann, muß das Axiallager entsprechend groß dimensioniert werden.Of the Lack of a equipped with a thrust bearing element pump is now that the control behavior one for this suitable Axialschubentlastungseinrichtung not be used can. Since, due to a misinterpretation of the axial thrust relief device, through a shift increase due to gap enlargements at the impeller columns, but possibly also by a Partial or overload operation too big rest bouts can come, that must Thrust bearing correspondingly large dimensions become.

Durch die DE 1 959 034 U ist bereits eine hydraulische Axialschubentlastungseinrichtung bekannt geworden, die mit einem Axiallager zusammenarbeitet, dessen Spurscheibe an ihren beiden Stirnseiten von einem gehäuseseitigen, axial auslenkbaren Lager aufgenommen wird. Das Axiallager erlaubt daher eine begrenzte axiale Verschiebung des Läufers, ohne daß die Spurscheibe von den im Gehäuse angeordneten Segmentlagern abhebt. Der in ihrer Arbeitsweise auf einer leichten Läuferverschiebung basierenden Axialschubentlastungseinrichtung wird damit der für ihre Funktion notwendige Spielraum eingeräumt. Damit wird der bis dato für das Axiallager notwendige Aufwand wesentlich verringert.By the DE 1 959 034 U is already known a hydraulic Axialschubentlastungseinrichtung, which cooperates with a thrust bearing, the track disc is received at its two end faces of a housing-side, axially deflectable bearing. The thrust bearing therefore allows a limited axial displacement of the rotor, without the track disc lifts from the arranged in the housing segment bearings. The in their operation on a slight rotor displacement based Axialschubentlastungseinrichtung is thus granted the necessary leeway for their function. Thus, the hitherto necessary for the thrust bearing effort is substantially reduced.

Die Erfindung bedient sich ebenfalls eines auslenkbaren Axiallagers, geht aber einen anderen Weg, um die axiale Anpassung an die Axialschubentlastungseinrichtung zu erreichen. Konkret geschieht dies dadurch, daß das Axiallager aufgrund einer elastischen Verbindung der Spurscheibe mit der Welle axial auslenkbar ist, wobei durch mit der Welle verbundene Anschläge die axiale Auslenkung begrenzt wird. Die gehäuseseitigen Segmentlager bleiben von der erfindungsgemäßen Umgestaltung des Axiallagers unberührt.The Invention also uses a deflectable thrust bearing, But goes another way to the axial adaptation to the Axialschubentlastungseinrichtung to reach. Specifically, this happens because the thrust bearing due to a elastic connection of the track disc with the shaft axially deflectable is, is bounded by the shaft stops associated with the axial deflection. The housing side Segment bearings remain of the inventive redesign of the thrust bearing unaffected.

Die elastische Anordnung der Spurscheibe auf der Welle kann in unterschiedlicher Weise erfolgen. Bevorzugt werden zwei Ausführungen: Entweder eine über mehrere in Axialrichtung elastische Stege mit einem unverschieblich auf der Welle angeordneten Befestigungselement verbundene Spurscheibe oder eine Spurscheibe, die durch Schraubenfedern oder andere Federelemente beaufschlagt wird, welche in beiderseits der Spurscheibe auf der Welle befestigten Ringen angeordnet sind.The elastic arrangement of the track disc on the shaft can be in different Done way. Two versions are preferred: either one over several in the axial direction elastic webs with a non-displaceable the shaft arranged fastener connected track disc or a track disc, by coil springs or other spring elements is applied, which in both sides of the track disc on the shaft attached rings are arranged.

Außerdem wird noch vorgeschlagen, daß die die Spurscheibe selbst bzw. die Schraubenfedern tragenden Befestigungselemente Anschläge besitzen, die die axiale Auslenkung der Spurscheibe begrenzen.In addition, will nor suggested that the Track disc itself or the coil springs bearing fasteners attacks own, which limit the axial deflection of the track disc.

Anhand zweier Ausführungsbeispiele wird die Erfindung näher erläutert. Es zeigt dieBased two embodiments the invention will be closer explained. It shows the

1 einen Ausschnitt aus einer mit einem erfindungsgemäßen Axiallager ausgestatteten Gliederpumpe, und die 1 a section of a equipped with a thrust bearing element pump according to the invention, and the

2 eine alternative Ausführung zu dem Axiallager der 1. 2 an alternative embodiment to the thrust bearing of 1 ,

Die Gliederpumpe der 1 besitzt eine Welle 1, auf der ein Laufrad 2, der Steuerkolben 3 einer Axialschubentlastungseinrichtung und die Spurscheibe 4 eines Axiallagers angeordnet sind. Die Welle 1 und die auf ihr angeordneten und mit ihr umlaufenden Teile bilden gemeinsam den Pumpenläufer; dieser wird umschlossen von einem Pumpengehäuse 5.The link pump the 1 owns a wave 1 on which an impeller 2 , the control piston 3 an axial thrust relief device and the track disc 4 a thrust bearing are arranged. The wave 1 and the parts arranged on it and circulating with them together form the pump rotor; this is enclosed by a pump housing 5 ,

Die Spurscheibe 4 ist gehäuseseitig drehbar, axial unverschieblich zwischen Segmentlagern 6 gelagert. Auf der Welle 1 ist die Spurscheibe 4 elastisch gehaltert durch mehrere, beiderseits angeordnete und gleichmäßig über den Umfang verteilte Schraubenfedern 7 und 8, welche ihrerseits an Ringen 9 und 10 befestigt sind, die unverschieblich auf der Welle 1 fixiert sind. Die Federn 7 und 8 sind so geartet, daß sie sowohl einer Längung als auch einer Stauchung eine Einheitskraft c₇ bzw. c₈ entgegensetzen. Da die Spurscheibe 4 gegenüber dem Pumpengehäuse 5 unverschieblich ist, kommen die Einheitskräfte c₇ und c₈ bei jeder Läuferverschiebung zum Tragen. Die Größe der Kräfte c₇ und c₈ ist abhängig von dem Weg S der Läuferverschiebung. Für die am Axiallager wirkende Kraft F_A ergibt sich bei einem um den Weg S verschobenen Läufer: FA = –S (c7 + c8). The track disc 4 is rotatable on the housing side, axially immovable between segment bearings 6 stored. On the wave 1 is the track disc 4 elastically supported by a plurality of mutually arranged and evenly distributed over the circumference coil springs 7 and 8th , which in turn to rings 9 and 10 fixed, which are immovable on the shaft 1 are fixed. The feathers 7 and 8th are such that they oppose both an elongation and a compression, a unit force c ₇ and c ₈ . Because the track disc 4 opposite the pump housing 5 is immovable, the unit forces c ₇ and c _{8 come into play} at each runner shift. The size of the forces c ₇ and c ₈ is dependent on the path S of the rotor displacement. For the force F _A acting on the axial bearing, a rotor displaced by the path S results: F A = -S (c 7 + c 8th ).

Der Steuerkolben 3 der Axialschubentlastungseinrichtung verursacht eine Einheitskraft c₃, die sich durch hydraulische, hier nicht näher zu erläuternde Bedingungen der Axialschubentlastungseinrichtung ergibt. Da die Einheitskraft c₃ von der Größe des Spaltes S_ax zwischen dem Steuerkolben 3 und dem Gehäuse 5 abhängig ist, kann auch die am Steuerkolben 3 ausgeübte Kraft F_S auf den Weg S der Läuferverschiebung bezogen werden. Hierbei gilt: ΔFS = –c3 × S. The control piston 3 the Axialschubentlastungseinrichtung causes a unit force c ₃ , which results from hydraulic, not to be explained in detail conditions of the axial thrust relief device. Since the unit force c ₃ of the size of the gap S _ax between the control piston 3 and the housing 5 depends on the control piston 3 applied force F _{S are} related to the path S of the rotor displacement. Where: .DELTA.F S = -C 3 × p.

Eine Abstimmung der Einheitskräfte c₇ und c₈ zur Einheitskraft c₃ erlaubt es, die Belastung des Axiallagers gering zu halten. Anzustreben ist eine solche Auslegung des Steuerkolbens 3, bei welcher unter Normalbedingungen die Summe der auf die Laufräder wirkenden resultierenden Kraft F_L und der Kraft F_S am Steuerkolben 3, gleich Null ist, womit auch die am Axiallager wirkende Kraft F_A Null wird.A vote of the unit forces c ₇ and c ₈ to the unit force c ₃ allows to keep the load of the thrust bearing low. It is desirable to have such a design of the control piston 3 in which, under normal conditions, the sum of the resultant force F _L acting on the wheels and the force F _S on the control piston 3 , is equal to zero, so that the force acting on the thrust bearing F _{A is} zero.

Bei Abweichung von den Normalbedingungen entsteht unter Umständen eine unausgeglichene Kraft, welche zu einer Auslenkung mit dem Weg S führt. Die unausgeglichene Kraft sei ΔF. Dann ist die Gegenkraft –(c₃ + c₇ + c₈) × S. Davon wird –(c₇ + c₈) × S vom Axiallager aufgenommen. Wird nun c₃ >> c₇ + c₈ verwirklicht, geht nur ein sehr geringer Teil von ΔF auf das Axiallager.Deviation from the normal conditions may result in an unbalanced force, which leads to a deflection with the path S. The unbalanced force is ΔF. Then the counterforce is - (c ₃ + c ₇ + c ₈ ) × S. Of these, - (c ₇ + c ₈ ) × S is recorded by the thrust bearing. Now, if c ₃ >> c ₇ + c ₈ realized, only a very small part of ΔF goes to the thrust bearing.

Sollte der Weg +S oder der Weg –S sehr groß werden, also der Läuferschub stark schwanken, wird der zwischen den Stirnflächen der Spurscheibe 4 und eines der Ringe 9 bzw. 10 vorhandene Spalt σ₁ bzw. σ₂ geschlossen. Der vom Steuerkolben 3 nicht mehr aufgenommene Restschub wirkt sich nun auf das Axiallager aus. Damit ist auch für den Notfall die Betriebssicherheit der Gliederpumpe gewährleistet.If the way + S or the way -S are very large, so the runner thrust fluctuate greatly, which is between the end faces of the track disc 4 and one of the rings 9 respectively. 10 existing gap σ ₁ or σ ₂ closed. The from the control piston 3 no longer absorbed residual thrust now affects the thrust bearing. This ensures the reliability of the element pump even in an emergency.

Die Spurscheibe 11 der 2 ist durch ein unverschiebliches Befestigungselement 12 mit der Welle 1 verbunden. Zwischen dem Befestigungselement 12 und der Spurscheibe 11 befinden sich vier Stege 13, die, ebenso wie die Schraubenfedern 7 und 8 in der Ausführung der 1, eine elastische Verschiebung der Welle 1 gegenüber dem Axiallager zulassen. Auch bei der Ausführung der 2 sind Ringe 14, 15 unverschieblich auf der Welle 1 befestigt, deren zur Stirnfläche der Spurscheibe 11 gerichtete Stirnflächen jeweils einen Spalt σ₁ und σ₂ bilden.The track disc 11 of the 2 is by an immovable fastener 12 with the wave 1 connected. Between the fastener 12 and the wheel disc 11 There are four bridges 13 that, as well as the coil springs 7 and 8th in the execution of 1 , an elastic displacement of the shaft 1 allow against the thrust bearing. Also in the execution of 2 are rings 14 . 15 immovable on the shaft 1 attached, whose to the end face of the track disc 11 directed end faces each form a gap σ ₁ and σ ₂ .

Die Stege 13 besitzen eine Einheitskraft c₁₃, die eine den Einheitskräften c₇ und c₈ der Ausführung der 1 vergleichbare Wirkung besitzt. Die Spalte σ₁ und σ₂ besitzen die gleiche Wirkung wie in 1.The bridges 13 have a unit force c ₁₃ , one of the unit forces c ₇ and c _{8 of} the execution of 1 has comparable effect. The gaps σ ₁ and σ ₂ have the same effect as in FIG 1 ,

Claims

Axial bearing for a link pump, which is equipped with a control behavior possessing Axialschubentlastungseinrichtung, wherein the thrust bearing has a shaft side track disc, which is arranged between both sides provided by her, housing side segment bearings, and wherein the thrust bearing is axially deflectable, characterized in that the thrust bearing due an elastic connection of the track disc ( 4 . 11 ) with the wave ( 1 ) is axially deflectable, wherein by with the shaft ( 1 ) connected stops the axial deflection is limited.

Thrust bearing according to claim 1, characterized in that the track disc ( 11 ) via a plurality of axially resilient webs ( 13 ) with an immovable on the shaft ( 1 ) arranged fastening element ( 12 ) connected is.

Thrust bearing according to claim 1, characterized gekenn characterized in that the track disc ( 4 ) by being provided on both sides, to be fixed on the shaft ( 1 ) attached rings ( 9 . 10 ) arranged spring elements ( 7 . 8th ) is applied.

Thrust bearing according to claim 2 or 3, characterized in that the on the shaft ( 1 ) arranged rings ( 9 . 10 ; 14 . 15 ) two on both sides of the track disc ( 4 ) acting, the axial deflection limiting stops have.