Kreiselpumpe, insbesondere mehrstufige Kreiselpumpe Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe und insbesondere eine mehrstufige Kreiselpumpe, die von einem Spaltrohrmotor angetrieben wird, dessen Spaltraum an den Flüssigkeitsraum der Pumpe an geschlossen ist.
Solche von einem Spaltrohrmotor angetriebene Kreiselpumpen sind an sich schon bekannt. Hierbei hat die in den Spaltraum des Motors gelangende Pumpflüssigkeit die Aufgabe der Kühlung und .Schmierung des Motors mit zu erfüllen.
Bei Kreiselpumpen tritt bekanntlich ein Axial schub auf. Es sind zahlreiche Massnahmen bekannt, die dazu dienen sollen, diesen Axialschub auszuglei chen. Vor allem für mehrstufige Kreiselpumpen mit Antrieb durch Spaltrohrmotor, bei denen die ge nannte Schubkraft besonders hoch ausfällt, ist bis her keine befriedigende Lösung zu ihrer ausreichen den Kompensierung gefunden worden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Axialschub in neuartiger Weise auszugleichen, und zwar mit Hilfe der in den Spaltraum des antrei benden Spaltrohrmotors eingeführten Pumpflüssig- keit. Gemäss der Erfindung ist zu diesem Zweck für die im Motor beidseitig seines Spaltraumes vor handene Pumpflüssigkeit ein Durchlass nach einer Stelle niederen Druckes der Pumpe vorgesehen.
Da bei befindet sich dieser Durchlass jeweils an den der Lagerung der Motorwelle dienenden Teilen und ausserdem ist dabei die Welle des Motors noch mit axialem Spiel versehen, um dieses Spiel zur Ände rung des Querschnittes der beidseitigen Durchlass- wege für die Pumpflüssigkeit zur Pumpe hin nutz bar zu machen.
Durch diese Massnahmen gelingt es jetzt, wie unten noch näher erläutert wird, den Ausgleich auch des grossen Axialschubs bei mehrstufigen Kreisel- pumpen in optimaler Weise befriedigend zu. errei chen.
Die genannte Verbindung vom Spaltraum des Motors zu einer Stelle niederen Druckes der Pumpe für das Durchtretenlassen der Pumpflüssigkeit lässt sich besonders zweckdienlich gestalten, wenn die bei den Lager der Motorwelle, wie an sich bekannt, so gewählt werden, dass sie aus einer fest mit der Motorwelle verbundenen Laufbuchse und einer diese Laufbuchse in sich aufnehmenden, fest mit dem Motorgehäuse verbundenen Lagerbuchse bestehen, wobei dann in jedem dieser Lager zwischen diesen Buchsen, die jeweils rotorseitig noch mit Flanschen versehen sind,
ein Durchlassweg für die Pumpflüs- sigkeit vorgesehen ist. Diese beidseitig des Spalt raumes vorgesehenen Durchlasswege jedes Lagers sind dabei in ihrem Durchlassquerschnitt abhängig gemacht von der Axialstellung, die die Motorwelle jeweils einnimmt, und zwar so, dass sie sich beim vorgesehenen Axialspiel, welches die Motorwelle hat, wechselweise mindestens teilweise öffnen und schliessen können.
Der Durchlass in den Lagerteilen wird zweck mässig an der Innenbohrung der feststehenbleiben- den Lagerbuchse vorgesehen, und zwar in Form von in axialer Richtung verlaufend durchgehenden Aus- nehmungen mit halbrundem Querschnitt, die gleich mässig am Umfang der genannten Bohrung verteilt sind. Es kann aber auch jede andere Ausnehmungs- form gewählt sein.
Die Ausnehmungen können gege benenfalls auch im Aussenmantel der mit der Welle des Motors rotierenden Laufbuchsen der Lager an gebracht sein. Der Durchmesser der Flansche der genannten Buchsen sowie die Grösse des gesamten Durchlassquerschnitts, der in den Lagerteilen vor gesehen ist, können dem jeweilig zu erzielenden Axialschubausgleich entsprechend unterschiedlich und gegebenenfalls z. B. durch Zwischenlagen sogar ein stellbar vorgesehen sein.
Die Erfindung ist nachstehend mit ihren Ein zelheiten in einem Ausführungsbeispiel anhand von Zeichnungen noch näher erläutert und beschrieben.
Fig. 1 ist die Ansicht einer mehrstufigen Kreisel pumpe, dargestellt in einem horizontalen Mittellängs schnitt, bei welcher der der Erfindung entsprechende Axialschubausgleich zur Anwendung gebracht ist.
Fig.2 ist vergrössert dargestellt ein vertikaler Querschnitt entsprechend der Schnittlinie 11-II in Fig. 1.
Bei der dargestellten Pumpe ist P der Pumpen teil, der, wie an sich bekannt, mehrere hinterein ander geschaltete Stufen aufweist. Dieser Pumpen teil P wird von einem ebenfalls an sich bekannten Spaltrohrmotor M angetrieben. Der Rotor des Mo tors und die Pumpe haben dabei die gemeinsame Welle 1. Die Pumpflüssigkeit tritt am niederdruck- seitigen Einlassanschluss 2 in die Pumpe ein und verlässt sie nach Durchlaufen der hintereinander geschalteten Räder 3 am hochdruckseitigen Aus lassanschluss 4 wieder.
Der Gehäuseteil 5 des Motors M ist mit seiner pumpenseitigen Stirnfläche 6 fest mit einem Lagerschild 7 verschraubt, der die Pumpe P dem Motor M gegenüber abschliesst.
Im Lagerschild 7 befindet sich eine Durchlass- öffnung 8, welche mit der Hochdruckseite der Pumpe in Verbindung steht und einen kleinen Teil der Pump flüssigkeit in jenen sogenannten Spaltraum 9 des Motors eintreten lässt, welcher sich zwischen dem durch die zylindrische Wandung 10 abgekapselten Stator <B>11</B> und dem ebenfalls durch einen Mantel 12 nach aussen abgekapselten Rotor 13 befindet. Dabei ist zwischen der zylindrischen Wandung 10 und dem Rotormantel 12 ein gewisser Abstand 14 eingehal ten, so dass die unter dem Pumpdruck stehende Flüssigkeit den eingezeichneten Pfeilen 15 entspre chend auch zum pumpenfernen Lager der Welle 1 gelangen kann.
Sowohl das pumpenferne, als auch das pumpen nahe Wellenlager enthält jeweils eine fest mit dem Lagerschild 7 verbundene Lagerbuchse 17 bzw. 18. Ausserdem enthält jedes Lager eine Laufbuchse 19 bzw. 20, welche fest mit der Welle 1 verbunden ist und daher mit ihr umläuft. Die Lagerbuchsen 17 und 18 haben rotorseitig liegend Flansche 21 und 22. Auch die Laufbuchsen 19 und 20 sind mit sol chen Flanschen 23 und 24 versehen. Die genann ten Flansche 21 bis 24 können gleichen oder auch verschiedenen Durchmesser haben. Wichtig ist, dass die Motorwelle 1 mit einem gewissen axialen Spiel vorgesehen ist, das etwa 2 bis 3 mm beträgt.
Es verbleibt also zwischen den genannten Flanschen 21 und 23 bzw. 22 und 24 ein maximaler Abstand in der genannten Grösse, der sich hälftig auf beide Lager verteilt, wenn die Welle 1 in ihrem axialen Spiel ihre Mittelstellung einnimmt.
Ferner ist zwischen den zusammengehörenden Lagerbuchsen und Laufbuchsen 17 und 19 bzw. 18 und 20 ein Durchlass 25, 27 zu einer Stelle niederen Druckes der Pumpe hin vorgesehen, so dass von der unter dem Pumpdruck stehenden Flüssigkeit, die sich im Motorspaltraum 9 bzw. 16 befindet, ein Teil durch den Zwischenraum zwischen den Flan schen 21 bis 24 und durch den Durchlass zwischen den genannten Buchsen 17 bis 20 hindurch nach der Stelle niederen Druckes der Pumpe durchtreten kann.
Hierfür steht der Durchlass 25 im pumpennahen Lager mit dem Einlauf des letzten Kreiselrades der Pumpe in Verbindung, und zwar durch die Bohrun gen 26. Der Durchlass 27 im pumpenfernen Lager dagegen führt zu einer Bohrung 28, die die Welle 1 in ihrer Mitte durchsetzt und in den Pumpen einlass 2 mündet. Die genannten Durchlässe 25 und 27 sind dabei axial durchgehend mit halbrundem Querschnitt zweckmässig in der Bohrung jeder der Lagerbuchsen 17 und 18 vorgesehen, und zwar gleichmässig über den Umfang dieser Bohrungsfläche verteilt (vergleiche Fig. 2).
Der der Erfindung entsprechende Axialschub- ausgleich arbeitet folgendermassen: Beim Anlaufen der Pumpe kommt von der Hochdruckseite her über die Durchla:ssöffnung 8 den Pfeilen 15 entsprechend Pumpflüssigkeit mit entsprechendem Druck in den Motorspaltraum 9. Dies hat zur Folge, dass der Rotor 13 des Motors beim vorgesehenen Axialspiel der Welle 1 zunächst in Richtung von der Pumpe weg nach rechts ge drückt wird, weil die Pumpflüssigkeit dabei kräftig auf die linke Stirnfläche 29 des Rotors einwirkt.
Je schneller die Pumpe dann zum Laufen kommt und je höher der Pumpdruck wird, desto grösser tritt dann auch der Axialschub auf. Er hat zur Folge, dass die Motorwelle 1 ihrem vorgesehenen Axialspiel entsprechend sich nun nach links der Pumpe zu verschieben will. Der Durchlass 25 im pumpennahen Lager hat dabei die Tendenz, sich zu schliessen, weil sich die Flansche 22 und 24 nähern und dadurch keine Pumpflüssigkeit mehr zwischen sich durchlassen wollen. Die Folge hiervon ist, dass sich im Spaltraum 9 der Flüssigkeitsdruck wieder erhöht und den Rotor 13 mit seiner Welle wieder nach rechts verschieben will.
Dies ist umso leichter möglich, weil die im Motorraum 16 vorhandene Flüssigkeit dabei zunächst durch den Durchlass 27 und die Wellenbohrung 28 nach der Niederdruck seite gut entweichen kann. Je mehr der Rotor jedoch nach rechts gedrückt wird, desto weniger Flüssig keit kann durch den Durchlass 27 entweichen, weil sich dabei die Flansche 21 und 23 nähern, während sich gleichzeitig auch der Durchlass 25 am pumpen nahen Lager wieder öffnet. Hierdurch verringert sich der Druck im Spaltraum 9 erneut, während sich der Druck im Raum 16 wieder erhöht.
Nach ganz kurzer Zeit ergibt sich dabei dann ein sehr stabiler Gleichgewichtszustand, in dem der Rotor ungefähr die Mittelstellung seines axialen Spiels einnimmt. Zugleich ist damit auch der gewünschte gute Axial schubausgleich erzielt, und zwar, wie er sich jeweils der Grösse und der Belastung der Pumpe entspre chend ergibt. Dabei schwebt die Pumpen- bzw. Rotorwelle 1 gewissermassen in dem in der beschrie benen Weise geschaffenen Flüssigkeitslager. Dabei bleibt auch ein Abrieb an den Flanschen 21 bis 24 und in den Lagern vermieden, weil diese Flansche sich nicht direkt berühren, sondern stets eine Flüs sigkeitsschicht zwischen sich haben.
Durch Veränderung des Durchmessers der ge nannten Flansche 21 bis 24 lassen sich die jeweils gewünschten optimalen Arbeitsverhältnisse gut errei chen. Je nach den gegebenen Bedingungen kommt es dabei auch in Frage, entweder die Flansche der Buchsen des pumpennahen Lagers in ihrem Durch messer grösser zu wählen als die Flansche der Buch sen des pumpenfernen Lagers oder umgekehrt.