Einrichtung zum Ausgleich des Axialschubes mehrstufiger Kreiselpumpen
Bei mehrstufigen Kreiselpumpen, wie sie insbesondere als Kondensatpumpen benutzt
werden, ist der Ausgleich des im Betrieb eintretenden Axialschubes des Pumpenläufers
eine der wichtigsten Aufgaben. Man hat diesen Ausgleich bisher im allgemeinen dadurch
herbeizuführen versucht, daß man die einzelnen Stufen der Pumpe so gegeneinanderschaltete,
daß ihre Axialschübe aufgehoben wurden. Wenn auch auf diese Weise ein gewisser Ausgleich
der Axialschübe erreichbar ist, so genügt eine solche Maßnahme jedoch dann nicht,
wenn die Pumpe, wie dies z. B. bei Kondensatpumpen der Fall ist, mit wechselnden
Belastungen arbeitet.Device to compensate for the axial thrust of multistage centrifugal pumps
With multistage centrifugal pumps, such as those used in particular as condensate pumps
is the compensation of the axial thrust of the pump rotor that occurs during operation
one of the most important tasks. So far, this compensation has generally been achieved through this
tries to bring about that the individual stages of the pump are switched against each other in such a way that
that their axial thrusts have been canceled. Even if in this way a certain compensation
the axial thrust is achievable, then such a measure is not sufficient,
when the pump, like this e.g. B. is the case with condensate pumps, with changing
Loads works.
Die Erfindung bezweckt, auch im letzten Falle einen einwandfreien
Ausgleich für den Axialschub des Pumpenläufers zu schaffen. Dieser Zweck wird nach
der Erfindung im wesentlichen dadurch erreicht, daß die Verbindung der in bekannter
Weise an beiden Pumpenenden vorgesehenen Druckkammern mit dem Druckstutzen der Pumpe
durch einen abhängig von der Axialbewegung des Pumpenläufers betätigten Steuerschieber
selbsttätig so gesteuert wird, daß bei einer Axialbewegung des Läufers aus seiner
Mittellage der Zufluß von Druckflüssigkeit zu der Gegendruckkammer erhöht und zu
der anderen Druckkammer verringert wird. Bei einer vorzugsweisen Ausführungsform
besteht der Steuerschieber aus einem mit dem Pumpenläufer fest verbundenen Steuerring,
der mit ringförmigen Steuerkanten versehen ist, die mit feststehenden
Steuerscheiben
durch Axialbewegung regelbare Durchflußquerschnitte bilden. Vorteilhaft ist hierbei
die Anordnung so getroffen, daß zwei feststehende Steuerscheiben von zwei ringförmigen
Kanten des axial beweglichen Steuerringes gabelförmig umfaßt werden, wobei der von
den feststehenden Steuerscheiben gebildete Ringraum an den Druckstutzen der Pumpe
angeschlossen ist.The invention aims to be flawless even in the latter case
To create compensation for the axial thrust of the pump rotor. This purpose is after
the invention achieved essentially in that the compound in known
Way provided pressure chambers at both ends of the pump with the pressure port of the pump
by a control slide that is actuated depending on the axial movement of the pump rotor
is automatically controlled so that with an axial movement of the rotor from its
Middle position increases the flow of pressure fluid to the counter pressure chamber and to
the other pressure chamber is reduced. In a preferred embodiment
the control slide consists of a control ring firmly connected to the pump rotor,
which is provided with annular control edges, which are fixed
Control discs
Form flow cross-sections that can be regulated by axial movement. It is advantageous here
the arrangement made so that two fixed control discs of two annular
Edges of the axially movable control ring are included in the shape of a fork, with that of
the fixed control disks formed annulus on the pressure port of the pump
connected.
Die Zeichnung zeigt als Ausführungsbeispiel der Erfindung eine mehrstufige
Kondensatpumpe in Fig. i in einem Längsschnitt durch die gesamte Pumpe und in Fig.2
in vergrößertem Maßstabe einen Ausschnitt aus Fig. i.The drawing shows a multi-stage embodiment of the invention
Condensate pump in Fig. I in a longitudinal section through the entire pump and in Fig.2
on an enlarged scale a detail from FIG.
Auf der Welle io der vierstufigen Pumpe sind das Pumpenrad I I der
ersten Stufe, das Pumpenrad I2 der zweiten Stufe, das Pumpenrad 13 der dritten Stufe
und schließlich das Pumpenrad 14 der vierten Stufe befestigt. Das Pumpenrad i i
der ersten Stufe besitzt eine doppelseitige Ansaugung und ist daher von sich aus
frei von einem Axialschub. Die übrigen Räder 12, 13 und 14 sind einseitig saugend;
sie sind auf der Welle io so gegeneinandergeschaltet, daß ihre Axialschübe bei gleichbleibender
Belastung im wesentlichen ausgeglichen sind.On the shaft io of the four-stage pump are the impeller I I the
first stage, the impeller I2 of the second stage, the impeller 13 of the third stage
and finally the fourth stage impeller 14 attached. The pump wheel i i
the first stage has a double-sided suction and is therefore inherent
free from axial thrust. The other wheels 12, 13 and 14 have suction on one side;
they are connected to one another on the shaft io so that their axial thrusts remain constant
Load are essentially balanced.
Zur Lagerung des Pumpenläufers io bis 14 dienen die Klotzlager 15
und 16. 17 und i8 sind die Stopfbuchsen der Welle io. ig ist der Saugstutzen
und 2o der Druckstutzen der Pumpe. Der Druckstutzen 2o ist durch eine Leitung 21
an die Gehäusebohrungen 22 und 23 angeschlossen, die in eine Ringkammer 24 münden.
Diese Ringkammer 24 wird von den feststehenden Steuerscheiben 25, 26 'sowie dem
mit dem Pumpenrad 14 fest verbundenen Steuerring 27 gebildet. Der Steuerring 27
weist zwei ringförmige Steuerkanten 28 und 29 auf, die die Steuersche.iben25, 26
gabelförmig umfassen. Auf diese Weise sind zwischen den Steuerscheiben 25, 26 einerseits
und den ringförmigen Steuerkanten 28, 29 andererseits radiale Durchlaßquerschnitte
30, 31 gebildet, deren Größe abhängig von der axialen Verschiebung des mit
dem Pumpenläufer fest ver bundenen Steuerringes 27 regelbar ist. 32 ist die am rechten
Wellenende vorgesehene Druckkammer; sie ist durch eine Labyrinthdichtung 33 nach
der Welle zu abgedichtet. 34 ist eine dem ringförmigen Steuerraum 24 benachbarte
Ringkammer, die über die Leitung 35 an die Druckkamme36 des linken Pumpenendes angeschlossen
ist. Die-Druckkammer 36 ist durch dieLabyrinthdichtungen 37 abgedichtet. Die aus
den Dichtungen 33 und 37 austretende Leckflüssigkeit wird durch die Leitungen 38
und 39 in den Saugstutzen i9 der Pumpe zurückgeführt.The block bearings 15 and 16 serve to support the pump rotor io to 14. 17 and i8 are the stuffing boxes of the shaft io. ig is the suction port and 2o is the pressure port of the pump. The pressure port 2o is connected by a line 21 to the housing bores 22 and 23, which open into an annular chamber 24. This annular chamber 24 is formed by the stationary control disks 25, 26 ′ and the control ring 27 firmly connected to the pump wheel 14. The control ring 27 has two annular control edges 28 and 29, which comprise the Steuererscheiben.iben25, 26 fork-shaped. In this way, radial passage cross-sections 30, 31 are formed between the control discs 25, 26 on the one hand and the annular control edges 28, 29 on the other hand, the size of which can be regulated depending on the axial displacement of the control ring 27 firmly connected to the pump rotor. 32 is the pressure chamber provided on the right end of the shaft; it is sealed by a labyrinth seal 33 after the shaft. 34 is an annular chamber adjacent to the annular control chamber 24, which is connected via the line 35 to the pressure chamber 36 of the left end of the pump. The pressure chamber 36 is sealed by the labyrinth seals 37. The leakage liquid emerging from the seals 33 and 37 is returned through the lines 38 and 39 to the suction port i9 of the pump.
Die Arbeitsweise der gezeigten Einrichtung ist folgende: Bei im wesentlichen
gleichbleibender Belastung befindet sich der Pumpenläufer in seiner Mittellage.
Der Axialschub ist im wesentlichen durch die Schaltung der einzelnen Stufen ausgeglichen.
Die Durchlaßquerschnitte 30, 31 sind praktisch gleich groß, und damit sind auch
die Drücke in den beiden Kammern 32 und 36 von gleicher Größe. Tritt jetzt, beispielsweise
infolge einer Belastungsänderung, eine Verschiebung des Pumpenläufers nach rechts
ein; so wird der Durchlaßquerschnitt 30 verkleinert und der Durchlaßquerschnitt
31 vergrößert. Die Verbindung des Druckstutzens 2o über die Leitung 21, die
Bohrungen 22, 23, den Ringraum 24 mit dem Druckraum 32 wird so weniger stark gedrosselt,
während die Drosselung der Druckleitung 2o, 21, 22, 23, 24, 34 35 zur linken Druckkammer
36 verstärkt wird. Die Folge davon ist, daß der Druck in der Gegendruckkammer 32
erhöht und der in der anderen Druckkammer 36 erniedrigt wird. Der durch Axialschub
seiner Räder nach rechts verschobene Pumpenläufer wird auf diese Weise wieder nach
links in seine Mittellage zurückgeführt. Bei einem Axialschub nach links ist der
Vorgang sinngemäß der gleiche. In beiden Fällen werden die trotz der Gegeneinanderschaltung
der Laufräder noch auftretenden Axialschübe selbsttätig restlos ausgeschaltet.The mode of operation of the device shown is as follows: With an essentially constant load, the pump rotor is in its central position. The axial thrust is essentially balanced by the switching of the individual stages. The passage cross-sections 30, 31 are practically the same size, and thus the pressures in the two chambers 32 and 36 are also of the same size. If now occurs, for example as a result of a change in load, a shift of the pump rotor to the right; so the passage cross section 30 is reduced and the passage cross section 31 is increased. The connection of the pressure port 2o via the line 21, the bores 22, 23, the annular space 24 with the pressure space 32 is throttled less strongly, while the throttling of the pressure line 2o, 21, 22, 23, 24, 34 35 to the left pressure chamber 36 is reinforced. The result of this is that the pressure in the back pressure chamber 32 is increased and that in the other pressure chamber 36 is decreased. The pump rotor, which is shifted to the right by the axial thrust of its wheels, is returned to its central position to the left in this way. In the case of an axial thrust to the left, the process is analogously the same. In both cases, the axial thrusts that still occur in spite of the counter-switching of the impellers are automatically switched off completely.