EP2667034A1 - Pump and drive bearing for a pump - Google Patents

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EP2667034A1
EP2667034A1 EP13166493.0A EP13166493A EP2667034A1 EP 2667034 A1 EP2667034 A1 EP 2667034A1 EP 13166493 A EP13166493 A EP 13166493A EP 2667034 A1 EP2667034 A1 EP 2667034A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
pump
bearing
lubricating
rotor shaft
pressure side
Prior art date
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Granted
Application number
EP13166493.0A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP2667034B1 (en
Inventor
Paul Meuter
Thomas Welschinger
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sulzer Management AG
Original Assignee
Sulzer Pumpen AG
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Publication date
Application filed by Sulzer Pumpen AG filed Critical Sulzer Pumpen AG
Priority to EP13166493.0A priority Critical patent/EP2667034B1/en
Publication of EP2667034A1 publication Critical patent/EP2667034A1/en
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Publication of EP2667034B1 publication Critical patent/EP2667034B1/en
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/046—Bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/04—Shafts or bearings, or assemblies thereof
    • F04D29/046—Bearings
    • F04D29/047—Bearings hydrostatic; hydrodynamic
    • F04D29/0473—Bearings hydrostatic; hydrodynamic for radial pumps
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/06—Lubrication
    • F04D29/061—Lubrication especially adapted for liquid pumps

Definitions

  • the invention relates to a pump for conveying a pumping fluid and to a drive bearing for a pump according to the preamble of the independent claims 1 and 14.
  • Pumps particularly centrifugal pumps, are well-known in the art and are used in a variety of pumping fluid applications, such as liquids or mixtures.
  • the essential components of a pump ie a housing, a rotor shaft bearings for the rotor shaft and a pump rotor and the basic structure of pumps are known per se.
  • the rotor shaft is driven by a drive, which can be coupled by means of a coupling to the rotor shaft, and the pumping fluid flows from a suction nozzle to a pump rotor, wherein the pump rotor arranged on the rotor shaft transmits the energy required for conveying to the pumping fluid.
  • the pump rotor itself consists, for example, of a hub body which forms a unit with a carrier disk, blades which transmit energy to the pumping fluid and, depending on the application, a cover disk.
  • Drive side and the opposite side referred to as non-drive side.
  • the pressure distribution is described by the position relative to the pump rotor, the suction side of the pump rotor corresponds to the low pressure side, while the opposite side, ie the area after the pump rotor, is called the high pressure side.
  • the multi-stage pumps are designed such that a plurality of pump rotors are arranged in series one behind the other and the pressure of the pumping fluid increases after passing through each pump stage.
  • the rotor shaft inter alia, to dampen vibrations stored on special bearing carrier or on the non-drive side in a special outer bearing, since the vibration sensitivity of the pump increases with increasing length of the rotor shaft.
  • vibrations of various types are one of the most common causes of operational problems in pumps.
  • each pump act dynamic forces of mechanical and hydraulic origin, especially in pumps with fast-rotating rotor shafts or changing speeds, thereby occur mechanical vibrations that cause significant problems.
  • the vibrations are partially pump induced, e.g. B. by the excitation of natural frequencies of the pump or its parts or by mechanical imbalance of the rotating parts due to improper balancing.
  • these natural frequencies are excited by unavoidable imbalances of the rotor shaft.
  • such pumps are exposed to vibrations due to their environmental and assembly conditions, which are to be kept away from the rotor system.
  • a major effect used in the storage of rotor shafts and the damping vibrations of rotor shafts on the non-drive side is the Lomakin effect. Due to the Lomakin effect, the rotor shaft is centered in axial flow-through annular gaps when it is deflected. The centering effect is caused by the fact that due to the deflection of the rotor shaft, the distances or gaps between rotor shaft and drive bearing increase or decrease, wherein the flow velocity of the lubricating fluid in the region of the smaller distance or narrower gap is smaller than in the region of greater distances. Due to the greater entry loss, a pressure difference, which in turn corresponds to a return force directed counter to the deflection, which acts centering on the rotor shaft.
  • the object of the invention is therefore to propose a pump in which the harmful vibrations of the rotor shaft on the drive side be largely avoided and the vibrations of the rotor shaft are reduced or damped to a predeterminable degree, so that a higher efficiency of the pump and / or improved running of the rotor shaft is achieved in the operating state.
  • the invention thus relates to a pump for delivering a pumping fluid, wherein in the operating state the pumping fluid provided under an inlet pressure at a low pressure side of the pump can be conveyed to a high pressure side of the pump rotor by means of a pump rotor rotatably mounted in a pump stator about a rotation axis, and a rotor shaft with the pump rotor is arranged on a trained as a shaft bearing drive bearing.
  • a lubricant film formed from a lubricant formed from the pumping fluid wherein a lubricant line is provided such that the lubricating fluid is the lubricant ring gap between the rotor shaft and the drive bearing can be fed.
  • Essential for the invention is thus that is provided on the drive side of the lubricating ring gap as a hydrodynamic stabilizing element, wherein in the operating state of the pump in the lubricating ring gap, a hydrodynamic lubricating film is formed.
  • the lubricating film formed of the lubricating fluid which in turn is formed of the pumping fluid to be pumped by the pump and is preferably taken out as the pumping fluid from the high-pressure side of the pump rotor, is supplied to the lubrication gap on the driving side by means of the lubricant piping.
  • a bearing on the drive side for example, the drive bearing, for a Such arrangement is particularly suitable because this can absorb vibrations imposed both from the outside of the pump, as well as within the pump excited.
  • the pumping or lubricating fluid is transported from the high-pressure side to the low-pressure side, in particular to the drive bearing, in order to form a hydrodynamic lubricating film in a lubricating-ring gap in the operating state of the pump there.
  • the rotor shaft dynamics are thus decisively improved by the present invention because the damping and stiffness of the oscillatory rotor system is decisively increased by the lubricant film.
  • the degree ie the strength of the damping depending on technical requirements or specifications in a novel pump in a simple manner adaptable.
  • This can for example be done by a suitable choice of geometry, such as the geometric shape or width of the lubricating ring gap or by, for example, by means of a known valve, the pressure of the introduced into the lubricating ring gap Lubricating fluids are controlled and / or regulated.
  • the supply of lubricant from different pump stages, that is with different pressures, in the lubricating ring gap is a measure for controlling and regulating the damping.
  • the drive bearing is in two parts, comprising a main drive bearing and a pre-assembled. Due to the at least two-part construction, various advantageous embodiments or variants of the invention can be realized.
  • the lubricating film which forms in the operating state in the lubricating ring gap, can thus be formed between the preload and the rotor shaft or else between the main bearing and the rotor shaft, wherein the course of the pumping and lubricating fluid changes as a result of the different exemplary embodiments or variants. In the following, these embodiments or variants are described in more detail.
  • a lubricant opening is provided on a high-pressure side of a pump stage, preferably the first pump stage, and the lubricant opening is flow-connected to the lubricant conduit and / or a supply bore for supplying the lubricating fluid is provided in the drive bearing.
  • the lubricant opening which can be designed as a simple bore, as a valve or as a component for shutting off or regulating the flow of the pumping fluid, the removal of the pumping fluid, which is used as a lubricating fluid, regulated.
  • the pumping fluid of the high-pressure side as the lubricating fluid, that is, the pumping fluid is taken from a region of the pump in which the pumping fluid has a higher pressure than the inlet pressure on the low-pressure side. It is also possible via the lubricant opening, which is connectable to the lubricant line, to flow the pumping fluid from the high-pressure side into regions having a lower pressure, for example to the low-pressure side.
  • special channels or lines may be provided as lubricant lines which connect the lubricant opening with the supply bore.
  • the pumping fluid used as lubricating fluid flows via the lubricant line into the supply bore of the drive bearing and can be supplied from there, for example, as a lubricating fluid to the lubricating ring gap.
  • the drive bearing is located on the low-pressure side, which corresponds to the drive side, the lubricating fluid flows automatically due to the pressure difference, ie without external forces, from the lubricant opening in the direction of the feed bore.
  • the supply bore can be designed as a simple bore, as a valve or as a component for blocking and will be used to control and regulate the supply of the lubricating fluid.
  • the lubricating ring gap and the low-pressure side are flow-connected and the lubricant flows along the rotor shaft in the direction of the low-pressure side. Since the lubricating ring gap and the Nierder horrites are fluidly connected and the lubricant flows through the supply bore with the pressure of the high pressure side, an axial flow is generated from the lubricating ring gap in the direction of the low pressure side, and the rotor shaft centered when they are in the radial direction of their due to the described structure Resting position is deflected.
  • the centering effect which corresponds to the described Lomakin effect is, as already described, caused by the fact that due to the deflection of the rotor shaft, the distances or gaps between the rotor shaft and drive bearing increase or decrease, creating a pressure difference, which in turn counteracts the deflection directed restoring force causes and which acts centering on the rotor shaft.
  • An embodiment of the invention provides that on the drive side of the drive bearing a bearing chamber, in particular between the main drive bearing and the pre-bearing, is provided and the bearing chamber and the lubricant ring gap are fluidly connected.
  • a compensation line may be provided such that the lubricating fluid can flow in the operating state of the bearing chamber in the low pressure side.
  • the lubricating fluid therefore flows, for example, from the lubricant-ring gap into the bearing chamber, and / or generates a pressure difference analogous to the previous exemplary embodiments by means of the equalization line, by which the vibrations of the rotor shaft are advantageously damped and this is centered.
  • this variant makes it possible to combine a drive bearing with a lubricating ring gap, so that on the basis of known drive bearing on which a bearing chamber is present, the invention can be realized in a costly and inexpensive manner, since existing design solutions can be accessed and at least certain types of pumps possibly also be retrofitted.
  • the lubricating fluid can be fed to the lubricating-ring gap via the bearing chamber, so that the lubricating fluid can flow, for example, from the high-pressure side via the lubricant line into the bearing chamber and then into the lubricating-ring gap.
  • Advantage of this inventive embodiment is the very simple construction design, whereby existing pumps can be easily retrofitted with a damping system, and new pumps can be equipped very cost-effective with the additional damping.
  • the pump may be formed as a multi-stage pump and includes at least one further, rotatably mounted about a rotational axis, pump rotor. On the high pressure side of another pump stage, a further lubricant opening is provided and the further lubricant opening is fluidly connected to the lubricant line.
  • the lubricating fluid alternatively from different pressure levels of the pump or pump stages the lubricating ring gap, whereby also the pressure in the lubricating ring gap and thus the degree of damping or the stiffness of the oscillatory rotor set in a very simple manner and very flexible to different Requirements and changing operating conditions is adjustable.
  • Another particular advantage is that it is possible by the invention for the first time, pumps with a much higher number of To design pump stages, as was previously possible. So far, the possible number of pump stages alone was limited by the massively increasing with increasing number of pump stages oscillations of the rotor shaft. By means of the invention, the rotor shaft can be reliably stabilized practically on any length.
  • the pump may also include an external source for supplying the lubricating fluid, wherein the external source does not correspond to a pump stage.
  • the pumping fluid can be made available in other cases also from other external sources, for example from a pressure accumulator or by a pump, the medium for forming the stabilizing layer under a predeterminable, in particular under a tax and / or regulatable pressure for introduction into the lubrication gap provides.
  • the lubricating fluid need not necessarily be the pumping fluid to be pumped, but may also be another medium, e.g. an oil, water or other liquid or gaseous medium or fluid.
  • the invention further relates to a drive bearing for a pump according to the invention, wherein a supply bore for supplying the lubricating fluid is provided in the drive bearing.
  • a supply bore which is designed as a valve or as a component for blocking and serves to control or regulate the flow of the lubricating fluid, can also be provided on the drive bearing according to the invention.
  • the feed bore is preferably formed and arranged such that the formation of the hydrodynamic lubricant layer, a predeterminable amount of lubricating fluid by means of the lubricant line can be supplied to the lubricating ring gap, which is designed for example as provided on or in the housing lines.
  • Fig. 1 shows the state of the art in a schematic representation using a multi-stage pump.
  • the rotor shaft 13 ' by a drive (not shown), which is coupled by a coupling 18' to the rotor shaft 13 ', driven and the pumping fluid flows from the suction nozzle 17' to the pump rotor 12 ', wherein on the rotor shaft 13' arranged pump rotor 12 'transmits the necessary energy to the pumping fluid pumping.
  • the pump rotor 12 'itself consists of a
  • Hub body forming a unit with a support disc (not shown), blades (not shown) which transfer energy to the pumping fluid, and a cover disc (not shown).
  • the side of the rotor shaft 13 'to which the drive is coupled is referred to as the drive side AS' and the opposite side as the non-drive side NS '.
  • the pressure distribution before and after the pump rotor 12 ' can be described as follows, the suction side of the pump rotor 12', on which the pressure is lower, that is the input pressure is referred to as low pressure side LP ', while the opposite side, on which the pressure of the pumping fluid is higher than that on the low pressure side LP ', referred to as the high pressure side HP'.
  • single-stage and multi-stage pumps 1 ' which are generally designed so that the rotor shaft 13' is mounted in a bearing carrier and the pump rotor 12 'is arranged in a floating manner.
  • pump 1 ' is a multi-stage pump 1'
  • the pump 1 ' comprises a plurality of pump stages K', wherein the pressure increases from stage to stage.
  • Pump rotor 12 'and pump stator 11' are aligned with respect to a common rotor shaft 13 'such that the pump rotor 12' in the operating state of the rotor shaft 13 'is set in rotation, while the pump stator 4' from the rotational movement of the rotor shaft 13 'decoupled is and therefore not rotated with respect to the pump rotor 12 '.
  • the plurality of pump stages K ' are arranged in series in a substantially tubular pump housing (not shown) in series.
  • the efficiency of the pump 1 ' can be reduced and in the worst case, even damage to the pump 1' to be feared when the rotor shaft 13 ', for example, begins to vibrate so strong and uncontrolled that parts of the rotor shaft 13', such as the pump rotor 12 'come into contact with the pump housing, for example, by the vibration movement.
  • the type and intensity of the vibrations of the rotor shaft 13 ' depends not only on the specific geometry but also on the operating state of the pump 1', the pumping fluid to be pumped, the rotational speed of the pump 1 'and other known parameters, some of which are not exactly known. so that it is hardly possible to get the problems with the harmful vibrations of the rotor shaft 13 'alone by adjusting the geometric relationships of known pumps 1' or by using new materials under control.
  • the pump according to the invention which is designated in its entirety by the reference numeral 1, serves to convey a pumping fluid.
  • the pumping fluid provided under an inlet pressure at a low-pressure side LP of the pump 1 can be conveyed to a high-pressure side HP of the pump rotor 12 by means of a pump rotor 12 rotatably mounted in a pump stator 11 about a rotation axis A.
  • Rotor shaft 13 is arranged with the pump rotor 12 on a drive bearing 14 designed as a shaft bearing.
  • a lubricating film of a lubricating fluid formed from the pumping fluid can be formed, wherein a lubricant line 16 is provided such that the lubricating fluid between the lubricating ring gap 15 the rotor shaft 13 and the drive bearing 14 can be fed.
  • a hydrodynamic lubricant film is formed, which is formed from the lubricating fluid, which in turn is formed by the pumping fluid to be pumped by the pump and preferably by a compressed pumping fluid having a higher pressure the high-pressure side HP of the pump rotor 12 is removed.
  • the damping of the rotor shaft 13, by suitable choice of the geometry of the lubricating ring gap 15, wherein the shape and width of the lubricating ring gap 15 are in principle freely selectable, can be adjusted.
  • the invention thus makes it possible to avoid as much as possible harmful vibrations of the rotor shaft 13 on the drive side AS or are at least reduced to a predeterminable tolerable measure or attenuated, so that the pump 1 even at high rotational speeds or at unfavorable speeds in one Part load range can be operated.
  • even a higher efficiency of the pump 1 and a smoother improved running of the rotor shaft 13 can be achieved in the operating state.
  • the drive bearing 14 is often in two parts, comprising a main drive bearing 141 and a pre-bearing 142, constructed. Due to the at least two-part structure, there are various advantageous embodiments or variants of the invention.
  • the lubricating film which forms in the operating state in the lubricating ring gap 15, can thus be formed in the region of the preliminary bearing 142, between the main bearing 141 and the rotor shaft 13 or in both areas.
  • a lubricant port 161, 16 is provided, and the lubricant port 161 is fluidly connected to the lubricant line 16.
  • the lubricant opening 161 which is e.g. is designed as a simple bore, as a valve or as a component for shutting off and serves to control or regulating the flow of the pumping fluid, the pumping fluid flows from the high pressure side HP in the operating state of the pump 1 in the lubricant line 161.
  • the drive bearing 14 is also a Zu Industriesbohrung 144th provided for supplying the lubricating fluid.
  • the supply bore 144 which is likewise designed as a simple bore, as a valve or as a component for blocking and serves for controlling or regulating the flow of the lubricating fluid
  • the lubricating fluid is supplied to the lubricating ring gap 15 via the drive bearing 14.
  • the damping properties of the lubricant film formed in the lubricating ring gap 15 can be influenced.
  • a bearing chamber 143 in particular between the main drive bearing 141 and the pre-bearing 142, is provided and the bearing chamber 143 and the lubricant ring gap 15 are fluidly connected.
  • a compensating pipe 145 is provided between the bearing chamber 143 and the low-pressure side LP so that the lubricating fluid in the operating state can flow from the bearing chamber 143 into the low-pressure LP side.
  • this variant characterized in that the lubricating ring gap 15 and the bearing chamber 143 are fluidly connected, the lubricating fluid, for example, from the lubricating ring gap 15 flows into the bearing chamber 143, and / or by means of the equalization line 145, a pressure difference in the lubricating ring gap 15 is generated by which the vibrations of the rotor shaft 13 is advantageously damped and centered.
  • this variant makes it possible to combine a drive bearing 14 with a lubrication ring gap 15, so that based on known drive bearings 14, to which a bearing chamber 143 is present, the invention can be realized in a costly and inexpensive manner by retrofitting these pumps with their existing design solutions ,
  • the lubricating fluid can also be supplied to the lubricating-ring gap 15 via the bearing chamber 143, so that the lubricating fluid, for example, can flow directly into the bearing chamber 143 from the high-pressure side HP via the lubricant line 16.
  • Advantage of this inventive variant is the very simple construction design, which pumps in the future can be very cost-effectively equipped with the additional damping.
  • the lubricating fluid can also simultaneously flow at several points into the drive bearing 14, the bearing chamber 143 or the lubricating ring gap 15.
  • the pump 1 is designed as a multi-stage pump 1 and includes At least one further, about a rotational axis A rotatably mounted pump rotor 12.
  • a further lubricant port 161 may be provided and the further lubricant port 161 be fluidly connected to the lubricant line 16.
  • the pumping fluid from any pump stage K can flow into the lubricant line 16, wherein, depending on the application, also several lubricant lines 16 of different pump stages K are possible, so that the pressure in the lubricating ring gap 15 and thus the degree of damping or
  • the stiffness of the oscillatory rotor shaft 13 in a very simple manner and very flexible to different requirements and changing operating conditions is adjustable.
  • This embodiment is therefore particularly for multi-stage pumps 1 of advantage, since the rotor shafts 13 are usually disproportionately long and very high demands, especially at high speeds and on the drive side AS, to the damping or storage and which are met by the invention.
  • Fig. 2 shown inventive drive bearing for a pump to retrofit into existing pumps of the prior art, so that in order to make use of the advantage of the invention, not the entire pump must be replaced.
  • a drive bearing according to the invention is simply adapted to the geometry of a known older pump and installed in it as part of regular maintenance. This means that the older drive bearing, which have the problems described above with the harmful vibrations, are easily replaced with drive bearing of the present invention.
  • a feed bore can also be provided in the drive bearing according to the invention, which is designed, for example, as a valve, corresponding lines being provided for supplying the lubricating fluid, for example on or in the housing, and with which the feed boron is flow-connected.
  • the shape and geometry of the feed hole is designed and arranged such that the formation of the hydrodynamic lubricant layer the lubricant ring gap a predetermined amount of lubricating fluid can be fed.
  • the operation of this embodiment corresponds essentially to the in Fig.

Abstract

The pump has a pump stator (11) that is rotatably mounted on a high pressure side of the pump rotor (12). A rotor shaft (13) of drive bearing (14) is arranged with the pump rotor of a shaft bearing. A drive side (AS) of the rotor shaft between the rotor shaft and drive bearing. A lubricant duct (16) is provided such that the lubricating fluid is fed to a lubricating annular gap (15) between the rotor shaft and drive bearing.

Description

Pumpe sowie Antriebslager für eine PumpePump and drive bearing for a pump

Die Erfindung betrifft eine Pumpe zur Förderung eines Pumpfluids sowie ein Antriebslager für eine Pumpe gemäss dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche 1 und 14.The invention relates to a pump for conveying a pumping fluid and to a drive bearing for a pump according to the preamble of the independent claims 1 and 14.

Pumpen, insbesondere Kreiselpumpen, sind aus dem Stand der Technik wohlbekannte Strömungsmaschinen und werden in den verschiedensten Anwendungen zur Förderung von Pumpfluiden, beispielsweise Flüssigkeiten oder Gemische, eingesetzt. Die wesentlichen Komponenten einer Pumpe, also ein Gehäuse, eine Rotorwelle, Lager für die Rotorwelle sowie ein Pumpenrotor sowie der grundlegende Aufbau von Pumpen sind an sich bekannt.Pumps, particularly centrifugal pumps, are well-known in the art and are used in a variety of pumping fluid applications, such as liquids or mixtures. The essential components of a pump, ie a housing, a rotor shaft bearings for the rotor shaft and a pump rotor and the basic structure of pumps are known per se.

Im Betriebszustand wird die Rotorwelle von einem Antrieb, der mittels einer Kupplung an die Rotorwelle gekoppelt sein kann, angetrieben und das Pumpfluid strömt von einem Saugstutzen zu einem Pumpenrotor, wobei der auf der Rotorwelle angeordnete Pumpenrotor die zur Förderung nötige Energie auf das Pumpfluid überträgt. Der Pumpenrotor selbst besteht beispielsweise aus einem Nabenkörper, der eine Einheit mit einer Tragscheibe bildet, Schaufeln, welche Energie auf das Pumpfluid übertragen, sowie, je nach Anwendung, einer Deckscheibe. Zur räumlichen Orientierung wird die Seite der Rotorwelle, an welche der Antrieb angekoppelt ist, als Antriebsseite und die gegenüberliegenden Seite als Nichtantriebsseite bezeichnet. Die Druckverteilung wird anhand der Lage relativ zum Pumpenrotor beschrieben, die Saugseite des Pumpenrotors entspricht der Niederdruckseite, während die gegenüberliegende Seite, also der Bereich nach dem Pumpenrotor, als Hochdruckseite bezeichnet wird. Im Allgemeinen wird zwischen einstufigen und mehrstufigen Pumpen unterschieden, wobei die mehrstufigen Pumpen derart ausgeführt sind, dass mehrere Pumpenrotoren seriell hintereinander angeordnet sind und der Druck des Pumpfluids sich nach dem Durchlaufen jeder Pumpenstufe erhöht. Bei mehrstufigen Pumpen wird die Rotorwelle, unter anderem um Schwingungen zu dämpfen, auf speziellen Lagerträger bzw. auf der Nichtantriebsseite in einem speziellen Aussenlager gelagert, da die Schwingungsempfindlichkeit der Pumpe mit steigender Länge der Rotorwelle zunimmt.In the operating state, the rotor shaft is driven by a drive, which can be coupled by means of a coupling to the rotor shaft, and the pumping fluid flows from a suction nozzle to a pump rotor, wherein the pump rotor arranged on the rotor shaft transmits the energy required for conveying to the pumping fluid. The pump rotor itself consists, for example, of a hub body which forms a unit with a carrier disk, blades which transmit energy to the pumping fluid and, depending on the application, a cover disk. For spatial orientation, the side of the rotor shaft, to which the drive is coupled, as Drive side and the opposite side referred to as non-drive side. The pressure distribution is described by the position relative to the pump rotor, the suction side of the pump rotor corresponds to the low pressure side, while the opposite side, ie the area after the pump rotor, is called the high pressure side. In general, a distinction is made between single-stage and multi-stage pumps, wherein the multi-stage pumps are designed such that a plurality of pump rotors are arranged in series one behind the other and the pressure of the pumping fluid increases after passing through each pump stage. In multi-stage pumps, the rotor shaft, inter alia, to dampen vibrations stored on special bearing carrier or on the non-drive side in a special outer bearing, since the vibration sensitivity of the pump increases with increasing length of the rotor shaft.

Aus dem Stand der Technik ist bekannt, dass Schwingungen verschiedener Art eine der häufigsten Ursachen für betriebliche Probleme bei Pumpen sind. In jeder Pumpe wirken dynamische Kräfte mechanischen und hydraulischen Ursprungs, insbesondere in Pumpen mit schnelldrehenden Rotorwellen oder sich verändernden Drehzahlen, treten dadurch mechanische Schwingungen auf, die erhebliche Probleme verursachen. Die Schwingungen sind teilweise pumpeninduziert, z. B. durch die Anregung von Eigenfrequenzen der Pumpe bzw. ihrer Teile oder durch mechanische Unwuchten der drehenden Teile aufgrund von unsachgemässem Wuchten. Insbesondere bei Veränderungen der Drehgeschwindigkeit der Rotorwelle werden diese Eigenfrequenzen durch unvermeidbare Unwuchten der Rotorwelle angeregt. Zum anderen werden solche Pumpen aufgrund ihrer Umgebungs- und Montagebedingungen Schwingungen ausgesetzt, die vom Rotorsystem ferngehalten werden sollen. Im Kern sind daher die Dämpfung der Rotorwelle und die Entkopplung des Gehäuses von der Rotorwelle zur Unterdrückung des Schwingungstransfers wesentlich bei der Betrachtung von Schwingungen. Bei hohen Drehzahlen sind ausserdem die bekannten Anordnungen zur Lagerung der Rotorwelle nicht mehr ausreichend, da die Rotorwelle meist stark zu schwingen beginnt.From the prior art it is known that vibrations of various types are one of the most common causes of operational problems in pumps. In each pump act dynamic forces of mechanical and hydraulic origin, especially in pumps with fast-rotating rotor shafts or changing speeds, thereby occur mechanical vibrations that cause significant problems. The vibrations are partially pump induced, e.g. B. by the excitation of natural frequencies of the pump or its parts or by mechanical imbalance of the rotating parts due to improper balancing. In particular, with changes in the rotational speed of the rotor shaft these natural frequencies are excited by unavoidable imbalances of the rotor shaft. On the other hand, such pumps are exposed to vibrations due to their environmental and assembly conditions, which are to be kept away from the rotor system. In essence, therefore, the damping of the rotor shaft and the decoupling of the housing from the rotor shaft to suppress the vibration transfer essential in the consideration of vibrations. At high speeds In addition, the known arrangements for supporting the rotor shaft are no longer sufficient, since the rotor shaft usually begins to vibrate strongly.

Ein wesentlicher Effekt der bei der Lagerung von Rotorwellen und der Dämpfung Schwingungen von Rotorwellen auf der Nichtantriebsseite genutzt wird ist der Lomakin-Effekt. Aufgrund des Lomakin-Effektes wird die Rotorwelle in axial durchströmten Ringspalten zentriert, wenn diese ausgelenkt ist. Der Zentriereffekt wird dadurch verursacht, dass sich aufgrund der Auslenkung der Rotorwelle die Abstände oder Spalte zwischen Rotorwelle und Antriebslager vergrössern beziehungsweise verkleinern, wobei die Strömungsgeschwindigkeit des Schmierfluids im Bereich des kleineren Abstands oder engeren Spalt kleiner als im Bereich grösserer Abstände ist. Durch den grösseren Eintrittsverlust entsteht eine Druckdifferenz, die wiederum einer der Auslenkung entgegen gerichteten Rückstellkraft entspricht, welche zentrierend auf die Rotorwelle wirkt.A major effect used in the storage of rotor shafts and the damping vibrations of rotor shafts on the non-drive side is the Lomakin effect. Due to the Lomakin effect, the rotor shaft is centered in axial flow-through annular gaps when it is deflected. The centering effect is caused by the fact that due to the deflection of the rotor shaft, the distances or gaps between rotor shaft and drive bearing increase or decrease, wherein the flow velocity of the lubricating fluid in the region of the smaller distance or narrower gap is smaller than in the region of greater distances. Due to the greater entry loss, a pressure difference, which in turn corresponds to a return force directed counter to the deflection, which acts centering on the rotor shaft.

Eine weitere Lösung zu Dämpfung von Schwingungen ist aus der EP 0 867 627 B1 bekannt. Dort ist ein Dämpfungssystem für magnetisch gelagerte Rotorwellen beschrieben, welches vorschlägt zwischen Rotor und Gehäuse ein Zwischenglied vorzusehen, welches sich über Kugeln im Gehäuse abstützt, wobei die Kugeln in Kalotten ruhen. Nachteilig an dieser Lösung ist, dass unabhängig vom verwendeten Material und Kalottenradius selbst bei geringsten Auslenkung der Kugeln enorme Rückstellkräfte entstehen. Ein Grund dafür ist, dass die Wahl des Kugel- und Kalottenmaterials durch die sonstigen in der Pumpe wirkenden Kräfte eingeschränkt wird, beispielsweise durch die Gewichtskraft des Rotors oder die entlang der Rotorachse wirkenden Lagerkräfte in Permanentmagnetlagern. Letztlich ist festzustellen, dass die gewünschte Funktion nur unzureichend erfüllt wird und der Aufbau des Dämpfungssystems zu komplex und wartungsintensiv ist.Another solution to dampening vibrations is from the EP 0 867 627 B1 known. There is described a damping system for magnetically mounted rotor shafts, which proposes to provide an intermediate member between the rotor and the housing, which is supported by balls in the housing, wherein the balls rest in calottes. A disadvantage of this solution is that regardless of the material used and Kalottenradius even with the slightest deflection of the balls enormous restoring forces arise. One reason for this is that the choice of the ball and dome material is limited by the other forces acting in the pump, for example, by the weight of the rotor or the bearing forces acting in the permanent magnet bearings along the rotor axis. Ultimately, it should be noted that the desired function is not sufficiently met and the structure of the damping system is too complex and maintenance-intensive.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Pumpe vorzuschlagen, bei welcher die schädlichen Schwingungen der Rotorwelle auf der Antriebsseite weitgehend vermieden werden und die Schwingungen der Rotorwelle auf ein vorgebbares Mass reduziert bzw. gedämpft sind, so dass ein höherer Wirkungsgrad der Pumpe und / oder ein verbesserter Lauf der Rotorwelle im Betriebszustand erreicht wird.The object of the invention is therefore to propose a pump in which the harmful vibrations of the rotor shaft on the drive side be largely avoided and the vibrations of the rotor shaft are reduced or damped to a predeterminable degree, so that a higher efficiency of the pump and / or improved running of the rotor shaft is achieved in the operating state.

Die diese Aufgabe lösenden Gegenstände der Erfindung sind durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche 1 und 14 gekennzeichnet.The objects of the invention that solve this object are characterized by the features of independent claims 1 and 14.

Die abhängigen Ansprüche beziehen sich auf besonders vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung.The dependent claims relate to particularly advantageous embodiments of the invention.

Die Erfindung betrifft somit eine Pumpe zur Förderung eines Pumpfluids, wobei im Betriebszustand das unter einem Eingangsdruck an einer Niederdruckseite der Pumpe bereitgestellte Pumpfluid mittels einem in einem Pumpenstator um eine Drehachse drehbar gelagerten Pumpenrotor auf eine Hochdruckseite des Pumpenrotors beförderbar ist, und eine Rotorwelle mit dem Pumpenrotor an einem als Wellenlager ausgebildeten Antriebslager angeordnet ist. Erfindungsgemäss ist auf einer Antriebsseite der Rotorwelle, zwischen der Rotorwelle und dem Antriebslager, in einem Schmierringspalt ein Schmierfilm aus einem aus dem Pumpfluid gebildeten Schmierfluid ausbildbar, wobei eine Schmiermittelleitung derart vorgesehen ist, dass das Schmierfluid dem Schmierringspalt zwischen der Rotorwelle und dem Antriebslager zuführbar ist.The invention thus relates to a pump for delivering a pumping fluid, wherein in the operating state the pumping fluid provided under an inlet pressure at a low pressure side of the pump can be conveyed to a high pressure side of the pump rotor by means of a pump rotor rotatably mounted in a pump stator about a rotation axis, and a rotor shaft with the pump rotor is arranged on a trained as a shaft bearing drive bearing. According to the invention, on a drive side of the rotor shaft, between the rotor shaft and the drive bearing, in a lubricating ring gap, a lubricant film formed from a lubricant formed from the pumping fluid, wherein a lubricant line is provided such that the lubricating fluid is the lubricant ring gap between the rotor shaft and the drive bearing can be fed.

Wesentlich für die Erfindung ist somit, dass auf der Antriebsseite der Schmierringspalt als ein hydrodynamisches Stabilisierungselement vorgesehen ist, wobei im Betriebszustand der Pumpe im Schmierringspalt ein hydrodynamischer Schmierfilm ausgebildet wird. Der Schmierfilm, der aus dem Schmierfluid gebildet wird, das wiederum aus dem durch die Pumpe zu fördernde Pumpfluid gebildet und bevorzugt als Pumpfluid aus der Hochdruckseite des Pumpenrotors entnommen wird, wird dem Schmierspalt auf der Antriebsseite mittels der Schmiermittelleitung zugeführt. Insbesondere ist ein Lager auf der Antriebsseite, beispielsweise das Antriebslager, für eine derartige Anordnung besonders geeignet, da dieses sowohl von Aussen der Pumpe aufgezwungene Schwingungen, als auch innerhalb der Pumpe angeregte Schwingungen aufnehmen kann.Essential for the invention is thus that is provided on the drive side of the lubricating ring gap as a hydrodynamic stabilizing element, wherein in the operating state of the pump in the lubricating ring gap, a hydrodynamic lubricating film is formed. The lubricating film formed of the lubricating fluid, which in turn is formed of the pumping fluid to be pumped by the pump and is preferably taken out as the pumping fluid from the high-pressure side of the pump rotor, is supplied to the lubrication gap on the driving side by means of the lubricant piping. In particular, a bearing on the drive side, for example, the drive bearing, for a Such arrangement is particularly suitable because this can absorb vibrations imposed both from the outside of the pump, as well as within the pump excited.

Vereinfacht gesagt wird das Pump- bzw. Schmierfluid von der Hochdruckseite auf die Niederdruckseite, insbesondere zum Antriebslager, transportiert, um dort im Betriebszustand der Pumpe in einem Schmierringspalt einen hydrodynamischen Schmierfilm auszubilden. Durch die vorliegende Erfindung wird somit die Rotorwellendynamik entscheidend verbessert, weil durch den Schmierfilm die Dämpfung und Steifigkeit des schwingungsfähigen Rotorsystems entscheidend erhöht wird.Put simply, the pumping or lubricating fluid is transported from the high-pressure side to the low-pressure side, in particular to the drive bearing, in order to form a hydrodynamic lubricating film in a lubricating-ring gap in the operating state of the pump there. The rotor shaft dynamics are thus decisively improved by the present invention because the damping and stiffness of the oscillatory rotor system is decisively increased by the lubricant film.

Dadurch werden schädlichen Schwingungen der Rotorwelle weitgehend vermieden beziehungsweise werden zumindest auf ein vorgebbares tolerierbares Mass reduziert bzw. gedämpft, so dass die Pumpe auch bei einer Umdrehungszahl bzw. in einem bestimmten Umdrehungsfeld, insbesondere bei hohen Drehzahlen, betrieben werden kann, wo das ohne Verwendung des erfindungsgemässen Schmierringspalt mit Schmierfilm bisher nicht möglich war. Darüber hinaus kann eventuell sogar ein höherer Wirkungsgrad der Pumpe und ein ruhigerer verbesserter Lauf des Rotors im Betriebszustand erreicht werden, was letztlich dazu führt, dass nicht nur Energie für den Betrieb der Pumpe eingespart werden kann, sondern auch die Wartungsintervalle verlängert werden können, wodurch die damit verbundenen Kosten drastisch gesenkt werden können und gleichzeitig auch die Lebensdauer der Pumpe wesentlich erhöht wird.As a result, harmful oscillations of the rotor shaft are largely avoided or are at least reduced to a predeterminable tolerable measure or damped, so that the pump even at a speed or in a particular revolution field, especially at high speeds, can be operated where that without the use of inventive lubricating ring gap with lubricating film was previously not possible. In addition, possibly even a higher efficiency of the pump and a smoother improved running of the rotor can be achieved in the operating state, which ultimately means that not only energy for the operation of the pump can be saved, but also the maintenance intervals can be extended, whereby the associated costs can be drastically reduced and at the same time the life of the pump is significantly increased.

Dabei ist der Grad, also die Stärke der Dämpfung je nach technischen Anforderungen oder Spezifikationen bei einer erfindungsgemässen Pumpe auf einfache Weise anpassbar. Dies kann zum Beispiel durch geeignete Wahl der Geometrie, beispielsweise der geometrischen Form oder Breite des Schmierringspalts geschehen oder aber indem zum Beispiel mittels eines an sich bekannten Ventils der Druck des in den Schmierringspalt eingeleiteten Schmierfluids gesteuert und / oder geregelt werden. Auch das Zuführen von Schmiermittel von verschiedenen Pumpenstufen, also mit unterschiedlichen Drücken, in den Schmierringspalt ist eine Massnahme zur Steuerung und Regelung der Dämpfung.In this case, the degree, ie the strength of the damping depending on technical requirements or specifications in a novel pump in a simple manner adaptable. This can for example be done by a suitable choice of geometry, such as the geometric shape or width of the lubricating ring gap or by, for example, by means of a known valve, the pressure of the introduced into the lubricating ring gap Lubricating fluids are controlled and / or regulated. Also, the supply of lubricant from different pump stages, that is with different pressures, in the lubricating ring gap is a measure for controlling and regulating the damping.

Im Speziellen ist das Antriebslager zweiteilig, umfassend ein Hauptantriebslager und ein Vorlager, aufgebaut. Aufgrund des mindestens zweiteiligen Aufbaus sind verschiedene vorteilhafte Ausführungsbeispiele bzw. -varianten der Erfindung realisierbar. Der Schmierfilm, der sich im Betriebzustand im Schmierringspalt ausbildet, kann somit zwischen Vorlager und Rotorwelle oder aber zwischen Hauptlager und Rotorwelle ausgebildet werden, wobei sich durch die unterschiedlichen Ausführungsbeispiel bzw. - varianten der Verlauf des Pump- und Schmierfluids ändert. Im Folgenden werden diese Ausführungsbeispiele bzw. -varianten detaillierter beschrieben.In particular, the drive bearing is in two parts, comprising a main drive bearing and a pre-assembled. Due to the at least two-part construction, various advantageous embodiments or variants of the invention can be realized. The lubricating film, which forms in the operating state in the lubricating ring gap, can thus be formed between the preload and the rotor shaft or else between the main bearing and the rotor shaft, wherein the course of the pumping and lubricating fluid changes as a result of the different exemplary embodiments or variants. In the following, these embodiments or variants are described in more detail.

Als besonders bevorzugte Massnahme ist auf einer Hochdruckseite einer Pumpenstufe, bevorzugt der erste Pumpenstufe, eine Schmiermittelöffnung vorgesehen und die Schmiermittelöffnung mit der Schmiermittelleitung strömungsverbunden und / oder im Antriebslager eine Zuführbohrung zur Zuführung des Schmierfluids vorgesehen. Mittels der Schmiermittelöffnung, welche als einfache Bohrung, als Ventil bzw. als ein Bauteil zur Absperrung oder Regelung des Durchflusses des Pumpfluids ausgeführt sein kann, wird die Entnahme des Pumpfluids, welches als Schmierfluid genutzt wird, geregelt. Durch diese vorteilhafte Massnahme ist es möglich als Schmierfluid das Pumpfluid der Hochdruckseite zu verwenden, das Pumpfluid also einem Bereich der Pumpe entnommen wird, in welchem das Pumpfluid einen höheren Druck aufweist, als der Eingangsdruck auf der Niederdruckseite. Über die Schmiermittelöffnung, die mit der Schmiermittelleitung verbindbar ist, ist es ausserdem möglich das Pumpfluid von der Hochdruckseite in Bereiche mit einem niedrigeren Druck strömen zu lassen, beispielsweise auf die Niederdruckseite. Hierzu können zum Beispiel im oder am Pumpengehäuse spezielle Kanäle oder Leitungen als Schmiermittelleitungen vorgesehen sein, die die Schmiermittelöffnung mit der Zuführbohrung verbinden.As a particularly preferred measure, a lubricant opening is provided on a high-pressure side of a pump stage, preferably the first pump stage, and the lubricant opening is flow-connected to the lubricant conduit and / or a supply bore for supplying the lubricating fluid is provided in the drive bearing. By means of the lubricant opening, which can be designed as a simple bore, as a valve or as a component for shutting off or regulating the flow of the pumping fluid, the removal of the pumping fluid, which is used as a lubricating fluid, regulated. This advantageous measure makes it possible to use the pumping fluid of the high-pressure side as the lubricating fluid, that is, the pumping fluid is taken from a region of the pump in which the pumping fluid has a higher pressure than the inlet pressure on the low-pressure side. It is also possible via the lubricant opening, which is connectable to the lubricant line, to flow the pumping fluid from the high-pressure side into regions having a lower pressure, for example to the low-pressure side. For this purpose, for example, in or on the pump housing special channels or lines may be provided as lubricant lines which connect the lubricant opening with the supply bore.

Als sehr vorteilhafte Massnahme strömt das als Schmierfluid genutzte Pumpfluid über die Schmiermittelleitung in die Zuführbohrung des Antriebslagers und kann von dort beispielsweise als Schmierfluid dem Schmierringspalt zugeführt werden. Da das Antriebslager auf der Niederdruckseite liegt, welche der Antriebsseite entspricht, strömt das Schmierfluid aufgrund der Druckdifferenz automatisch, also ohne äussere Kräfte, von der Schmiermittelöffnung in Richtung der Zuführbohrung. Analog der Schmiermittelöffnung, kann die Zuführbohrung als einfache Bohrung, als Ventil bzw. als ein Bauteil zur Absperrung ausgeführt und wird zur Steuerung und Regelung der Zufuhr des Schmierfluids genutzt werden.As a very advantageous measure, the pumping fluid used as lubricating fluid flows via the lubricant line into the supply bore of the drive bearing and can be supplied from there, for example, as a lubricating fluid to the lubricating ring gap. Since the drive bearing is located on the low-pressure side, which corresponds to the drive side, the lubricating fluid flows automatically due to the pressure difference, ie without external forces, from the lubricant opening in the direction of the feed bore. Analogous to the lubricant opening, the supply bore can be designed as a simple bore, as a valve or as a component for blocking and will be used to control and regulate the supply of the lubricating fluid.

In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel sind der Schmierringspalt und die Niederdruckseite strömungsverbunden und dass Schmiermittel strömt entlang der Rotorwelle in Richtung der Niederdruckseite. Da der Schmierringspalt und die Nierderdruckseite strömungverbunden sind und das Schmiermittel über die Zuführbohrung mit dem Druck der Hochdruckseite einströmt, wird, aufgrund des beschriebenen Aufbaus, eine axiale Strömung vom Schmierringspalt in Richtung der Niederdruckseite erzeugt und die Rotorwelle zentriert, wenn diese in radiale Richtung aus ihrer Ruhelage ausgelenkt wird. Der Zentriereffekt, welcher dem beschriebenen Lomakin-Effekt entspricht, wird, wie bereits beschrieben, dadurch verursacht, dass sich aufgrund der Auslenkung der Rotorwelle die Abstände oder Spalte zwischen Rotorwelle und Antriebslager vergrössern beziehungsweise verkleinern, wodurch eine Druckdifferenz entsteht, die wiederum einer der Auslenkung entgegen gerichteten Rückstellkraft bewirkt und welche zentrierend auf die Rotorwelle wirkt.In a particularly preferred embodiment, the lubricating ring gap and the low-pressure side are flow-connected and the lubricant flows along the rotor shaft in the direction of the low-pressure side. Since the lubricating ring gap and the Nierderdruckseite are fluidly connected and the lubricant flows through the supply bore with the pressure of the high pressure side, an axial flow is generated from the lubricating ring gap in the direction of the low pressure side, and the rotor shaft centered when they are in the radial direction of their due to the described structure Resting position is deflected. The centering effect, which corresponds to the described Lomakin effect is, as already described, caused by the fact that due to the deflection of the rotor shaft, the distances or gaps between the rotor shaft and drive bearing increase or decrease, creating a pressure difference, which in turn counteracts the deflection directed restoring force causes and which acts centering on the rotor shaft.

Somit wird es durch die vorliegende Erfindung erstmals möglich auf der Antriebsseite einen Zentriereffekt zu nutzen und die Dämpfung und Steifigkeit einer schwingenden Rotorwelle, insbesondere bei hohen Drehzahlen, entscheidend zu verbessern.Thus, it is possible for the first time by the present invention on the drive side to use a centering effect and the damping and stiffness an oscillating rotor shaft, especially at high speeds to improve significantly.

Eine Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass auf der Antriebsseite am Antriebslager eine Lagerkammer, insbesondere zwischen dem Hauptantriebslager und dem Vorlager, vorgesehen ist und die Lagerkammer und der Schmierringspalt strömungsverbunden sind. Ausserdem kann zwischen der Lagerkammer und der Niederdruckseite eine Ausgleichsleitung derart vorgesehen sein, dass das Schmierfluid im Betriebszustand von der Lagerkammer in die Niederdruckseite strömen kann. Auch bei dieser Variante wird dadurch, dass der Schmierringspalt und die Lagerkammer strömungsverbunden sind, das Schmierfluid also beispielsweise vom Schmierringspalt in die Lagerkammer strömt, und / oder mittels der Ausgleichsleitung, eine dem vorherigen Ausführungsbeispiele analoge Druckdifferenz erzeugt, durch welche die Schwingungen der Rotorwelle vorteilhaft gedämpft und diese zentriert wird. Zusätzlich ermöglicht es diese Variante ein Antriebslager mit einem Schmierringspalt zu kombinieren, sodass auf Basis bekannter Antriebslager, an welchen eine Lagerkammer vorhanden ist, die Erfindung wenig aufwändig und kostengünstig realisiert werden kann, da auf bestehende konstruktive Lösungen zugegriffen werden kann und zumindest bestimmte Typen von Pumpen eventuell auch nachgerüstet werden können.An embodiment of the invention provides that on the drive side of the drive bearing a bearing chamber, in particular between the main drive bearing and the pre-bearing, is provided and the bearing chamber and the lubricant ring gap are fluidly connected. In addition, between the bearing chamber and the low pressure side, a compensation line may be provided such that the lubricating fluid can flow in the operating state of the bearing chamber in the low pressure side. In this variant too, because the lubricating-ring gap and the bearing chamber are flow-connected, the lubricating fluid therefore flows, for example, from the lubricant-ring gap into the bearing chamber, and / or generates a pressure difference analogous to the previous exemplary embodiments by means of the equalization line, by which the vibrations of the rotor shaft are advantageously damped and this is centered. In addition, this variant makes it possible to combine a drive bearing with a lubricating ring gap, so that on the basis of known drive bearing on which a bearing chamber is present, the invention can be realized in a costly and inexpensive manner, since existing design solutions can be accessed and at least certain types of pumps possibly also be retrofitted.

Als eine weitere in der Praxis vorteilhafte Variante ist das Schmierfluid dem Schmierringspalt über die Lagerkammer zuführbar, sodass das Schmierfluid beispielsweise von der Hochdruckseite über die Schmiermittelleitung in die Lagerkammer und dann in den Schmierringspalt strömen kann. Vorteil dieser erfindungsgemässen Ausführung ist die sehr einfach konstruktive Ausführung, wodurch vorhandene Pumpen sehr einfach mit einem Dämpfungssystem nachgerüstet werden können, und neue Pumpen sehr kostengünstig mit der zusätzlichen Dämpfung ausgestattet werden können.As a further advantageous variant in practice, the lubricating fluid can be fed to the lubricating-ring gap via the bearing chamber, so that the lubricating fluid can flow, for example, from the high-pressure side via the lubricant line into the bearing chamber and then into the lubricating-ring gap. Advantage of this inventive embodiment is the very simple construction design, whereby existing pumps can be easily retrofitted with a damping system, and new pumps can be equipped very cost-effective with the additional damping.

Bei einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel ist, in Abhängigkeit von der Bauweise und dem Aufbau der Pumpe, im Vorlager eine Vorlagerbohrung zur Zuführung des Schmierfluids in einen Vorlagerspalt zwischen dem Vorlager und der Rotorwelle vorgesehen und / oder antriebsseitig vor dem Vorlager eine Vorlagerkammer vorgesehen und / oder zwischen der Vorlagerkammer und der Niederdruckseite eine Vorlagerleitung derart vorgesehen, dass das Schmierfluid im Betriebszustand von der Vorlagerkammer in die Niederdruckseite strömen kann. Die Funktionsweise dieser Variante entspricht im Wesentlichen den bereits beschriebenen Ausführungen, lediglich die Ausbildung des Schmierringspaltes zwischen dem Vorlager und der Rotorwelle, die axialen Strömung des Schmierfluids vom Vorlager in Richtung der Vorlagerkammer sowie die Vorlagerleitung zwischen Vorlagerkammer und Niederdruckseite sind verschieden.In a further advantageous embodiment, depending on the design and construction of the pump, a Vorlagerbohrung for supplying the lubricating fluid in a pre-nip between the pre-bearing and the rotor shaft provided and / or drive side before the Vorlager a Vorlagerkammer provided and / or between the Vorlagerkammer and the low pressure side of a Vorlagerleitung provided such that the lubricating fluid can flow in the operating state of the Vorlagerkammer in the low pressure side. The operation of this variant essentially corresponds to the embodiments already described, only the formation of the lubricating ring gap between the pre-bearing and the rotor shaft, the axial flow of the lubricating fluid from the Vorlager in the direction of the pre-chamber and the Vorlagerleitung between pre-chamber and low pressure side are different.

Wie weiter unten anhand der Fig. 2 exemplarisch an einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel erläutert wird, kann die Pumpe als mehrstufige Pumpe ausgebildet sein und umfasst mindestens einen weiteren, um eine Drehachse drehbar gelagerten, Pumpenrotor. Auf der Hochdruckseite einer weiteren Pumpenstufe ist eine weitere Schmiermittelöffnung vorgesehen und die weitere Schmiermittelöffnung ist mit der Schmiermittelleitung strömungsverbunden.As further below on the basis of Fig. 2 is explained as an example in a particularly preferred embodiment, the pump may be formed as a multi-stage pump and includes at least one further, rotatably mounted about a rotational axis, pump rotor. On the high pressure side of another pump stage, a further lubricant opening is provided and the further lubricant opening is fluidly connected to the lubricant line.

Somit ist es beispielsweise möglich, das Schmierfluid alternativ aus verschiedenen Druckstufen der Pumpe bzw. Pumpenstufen dem Schmierringspalt zuzuführen, wodurch ebenfalls der Druck im Schmierringspalt und damit der Grad der Dämpfung bzw. die Steifigkeit des schwingungsfähigen Rotors auf sehr einfach Weise eingestellt und sehr flexibel auf unterschiedliche Anforderungen und wechselnde Betriebsbedingungen einstellbar ist.Thus, it is for example possible to supply the lubricating fluid alternatively from different pressure levels of the pump or pump stages the lubricating ring gap, whereby also the pressure in the lubricating ring gap and thus the degree of damping or the stiffness of the oscillatory rotor set in a very simple manner and very flexible to different Requirements and changing operating conditions is adjustable.

Ein weiterer besonderer Vorteil besteht darin, dass es durch die Erfindung erstmals möglich ist, Pumpen mit einer viel höheren Anzahl von Pumpenstufen zu konstruieren, als das bisher möglich war. Bisher war die mögliche Anzahl der Pumpenstufen allein schon durch die mit steigender Zahl der Pumpenstufen massiv ansteigenden Schwingungen der Rotorwelle eingeschränkt. Durch die Erfindung ist die Rotorwelle praktisch auf einer beliebigen Länge sicher stabilisierbar.Another particular advantage is that it is possible by the invention for the first time, pumps with a much higher number of To design pump stages, as was previously possible. So far, the possible number of pump stages alone was limited by the massively increasing with increasing number of pump stages oscillations of the rotor shaft. By means of the invention, the rotor shaft can be reliably stabilized practically on any length.

Dabei kann die Pumpe auch eine externe Quelle zur Zuführung des Schmierfluids umfassen, wobei die externe Quelle nicht einer Pumpenstufe entspricht. Es versteht sich, dass dabei das Pumpfluid in speziellen Fällen auch von anderen externen Quellen zur Verfügung gestellt werden kann, zum Beispiel von einem Druckspeicher oder von einer Pumpe, die das Medium zur Bildung der Stabilisierungsschicht unter einem vorgebbaren, im Speziellen unter einem steuer- und / oder regelbaren Druck zur Einleitung in den Schmierringspalt zur Verfügung stellt. Auch muss das Schmierfluid nicht zwingend das zu pumpende Pumpfluid sein, sondern kann auch ein anderes Medium, z.B. ein Öl, Wasser oder ein anderes flüssiges oder gasförmiges Medium bzw. Fluid sein.In this case, the pump may also include an external source for supplying the lubricating fluid, wherein the external source does not correspond to a pump stage. It is understood that in this case the pumping fluid can be made available in other cases also from other external sources, for example from a pressure accumulator or by a pump, the medium for forming the stabilizing layer under a predeterminable, in particular under a tax and / or regulatable pressure for introduction into the lubrication gap provides. Also, the lubricating fluid need not necessarily be the pumping fluid to be pumped, but may also be another medium, e.g. an oil, water or other liquid or gaseous medium or fluid.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Antriebslager für eine erfindungsgemässe Pumpe, wobei im Antriebslager eine Zuführbohrung zur Zuführung des Schmierfluids vorgesehen ist.The invention further relates to a drive bearing for a pump according to the invention, wherein a supply bore for supplying the lubricating fluid is provided in the drive bearing.

Durch Verwendung bestimmter Ausführungsvarianten des Antriebslagers ist es somit möglich, bestehende Pumpen aus dem Stand der Technik nachzurüsten, so dass, um die Vorteil der Erfindung nutzbar zu machen, nicht die gesamte Pumpe ausgetauscht werden muss. Das ist zum Beispiel dadurch möglich, dass ein erfindungsgemässes Antriebslager einfach an die Geometrie einer bekannten älteren Pumpe angepasst und in diese im Rahmen einer regulären Wartung eingebaut wird. Das heisst, dass das ältere Antriebslager, welche die eingangs beschrieben Probleme mit den schädlichen Schwingungen haben, einfach gegen Antriebslager ausgetauscht werden, in welchen die vorliegende Erfindung umgesetzt ist.By using certain embodiments of the drive bearing, it is thus possible to retrofit existing pumps from the prior art, so that in order to make use of the advantage of the invention, not the entire pump must be replaced. This is possible, for example, in that a drive bearing according to the invention is simply adapted to the geometry of a known older pump and installed in it as part of regular maintenance. This means that the older drive bearing, which have the problems described above with the harmful vibrations, are easily replaced with drive bearings, in which the present invention is implemented.

Als spezielle Massnahme kann am erfindungsgemässen Antriebslagers auch eine Zuführbohrung, die als Ventil oder als ein Bauteil zur Absperrung ausgeführt ist und zur Steuerung beziehungsweise Regelung des Durchflusses des Schmierfluids dient, vorgesehen sein. Die Zuführbohrung ist dabei derart bevorzugt ausgebildet und angeordnet, dass zur Ausbildung der hydrodynamischen Schmiermittelschicht dem Schmierringspalt eine vorgebbare Menge an Schmierfluid mittels der Schmiermittelleitung zuführbar ist, welche beispielsweise als am oder im Gehäuse vorgesehen Leitungen ausgebildet ist.As a special measure, a supply bore, which is designed as a valve or as a component for blocking and serves to control or regulate the flow of the lubricating fluid, can also be provided on the drive bearing according to the invention. The feed bore is preferably formed and arranged such that the formation of the hydrodynamic lubricant layer, a predeterminable amount of lubricating fluid by means of the lubricant line can be supplied to the lubricating ring gap, which is designed for example as provided on or in the housing lines.

Im Folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1
den Stand der Technik am Beispiel einer mehrstufigen Pumpe;
Fig. 2
ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Pumpe;
Fig. 3
ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Pumpe.
In the following the invention will be explained in more detail with reference to the drawing. In a schematic representation:
Fig. 1
the state of the art using the example of a multi-stage pump;
Fig. 2
an embodiment of a pump according to the invention;
Fig. 3
a further embodiment of a pump according to the invention.

Für die folgende Beschreibung der Figuren gilt, dass alle Bezugzeichen, die sich in den Beispielen auf Merkmale aus dem Stand der Technik beziehen mit Hochkomma versehen sind und alle Bezugzeichen, die sich auf erfindungsgemässe Merkmale beziehen ohne Hochkomma gekennzeichnet sind.For the following description of the figures, it applies that all reference symbols, which refer to features of the prior art in the examples, are provided with apostrophes and all reference symbols, which refer to features according to the invention, are marked without apostrophes.

Fig. 1 zeigt den Stand der Technik in einer schematischen Darstellung anhand einer mehrstufigen Pumpe. Im Betriebszustand wird die Rotorwelle 13' von einem Antrieb (nicht dargestellt), der mittels einer Kupplung 18' an die Rotorwelle 13' gekoppelt ist, angetrieben und das Pumpfluid strömt vom Saugstutzen 17' zum Pumpenrotor 12', wobei der auf der Rotorwelle 13' angeordnete Pumpenrotor 12' die zur Förderung nötige Energie auf das Pumpfluid überträgt. Der Pumpenrotor 12' selbst besteht aus einem Fig. 1 shows the state of the art in a schematic representation using a multi-stage pump. In the operating state, the rotor shaft 13 'by a drive (not shown), which is coupled by a coupling 18' to the rotor shaft 13 ', driven and the pumping fluid flows from the suction nozzle 17' to the pump rotor 12 ', wherein on the rotor shaft 13' arranged pump rotor 12 'transmits the necessary energy to the pumping fluid pumping. The pump rotor 12 'itself consists of a

Nabenkörper, der eine Einheit mit einer Tragscheibe (nicht dargestellt) bildet, Schaufeln (nicht dargestellt), welche Energie auf das Pumpfluid übertragen, sowie einer Deckscheibe (nicht dargestellt). Zur räumlichen Orientierung wird die Seite der Rotorwelle 13', an welcher der Antrieb angekoppelt ist, als Antriebsseite AS' und die gegenüberliegenden Seite als Nichtantriebsseite NS' bezeichnet. Die Druckverteilung vor und nach dem Pumpenrotor 12' kann wie folgt beschrieben werden, die Saugseite des Pumpenrotors 12', auf welcher der Druck geringer ist, also dem Eingangsdruck entspricht, wird als Niederdruckseite LP' bezeichnet, während die gegenüberliegende Seite, auf welcher der Druck des Pumpfluids höher als auf der Nierderdruckseite LP' ist, als Hochdruckseite HP' bezeichnet wird. Im Allgemeinen wird zwischen einstufigen und mehrstufigen Pumpen 1' unterschieden, die im Allgemeinen so ausgeführt sind, dass die Rotorwelle 13' in einem Lagerträger gelagert ist und der Pumpenrotor 12' fliegend angeordnet ist.Hub body forming a unit with a support disc (not shown), blades (not shown) which transfer energy to the pumping fluid, and a cover disc (not shown). For spatial orientation, the side of the rotor shaft 13 'to which the drive is coupled is referred to as the drive side AS' and the opposite side as the non-drive side NS '. The pressure distribution before and after the pump rotor 12 'can be described as follows, the suction side of the pump rotor 12', on which the pressure is lower, that is the input pressure is referred to as low pressure side LP ', while the opposite side, on which the pressure of the pumping fluid is higher than that on the low pressure side LP ', referred to as the high pressure side HP'. In general, a distinction is made between single-stage and multi-stage pumps 1 ', which are generally designed so that the rotor shaft 13' is mounted in a bearing carrier and the pump rotor 12 'is arranged in a floating manner.

Da es sich bei der in Fig. 2 gezeigten Pumpe 1' um eine mehrstufige Pumpe 1' handelt, umfasst die Pumpe 1' mehrere Pumpenstufen K', wobei sich der Druck von Stufe zu Stufe erhöht. Jede Pumpenstufe K' umfasst einen Pumpenrotor 12' und einen daran anschliessenden Pumpenstator 11' gemäss dem oben beschriebenen Aufbau.Since it is in the in Fig. 2 shown pump 1 'is a multi-stage pump 1', the pump 1 'comprises a plurality of pump stages K', wherein the pressure increases from stage to stage. Each pump stage K 'comprises a pump rotor 12' and a subsequent thereto pump stator 11 'according to the structure described above.

Pumpenrotor 12' und Pumpenstator 11' sind dabei derart in Bezug auf eine gemeinsame Rotorwelle 13' ausgerichtet, dass der Pumpenrotor 12' im Betriebszustand von der Rotorwelle 13' in Rotation versetzt wird, während der Pumpenstator 4' von der Drehbewegung der Rotorwelle 13' entkoppelt ist und daher in Bezug auf den Pumpenrotor 12' nicht rotiert. Die Mehrzahl der Pumpenstufen K' sind dabei in einem im wesentlichen rohrartigen Pumpengehäuse (nicht dargestellt) in Serie hintereinander angeordnet.Pump rotor 12 'and pump stator 11' are aligned with respect to a common rotor shaft 13 'such that the pump rotor 12' in the operating state of the rotor shaft 13 'is set in rotation, while the pump stator 4' from the rotational movement of the rotor shaft 13 'decoupled is and therefore not rotated with respect to the pump rotor 12 '. The plurality of pump stages K 'are arranged in series in a substantially tubular pump housing (not shown) in series.

Um einen ausreichend hohen Druck des Pumpfluids zu erreichen, werden in der Praxis, wie bereits erwähnt, mehrere Pumpenstufen, jeweils bestehend aus einem Pumpenrotor 12' und einem Pumpenstator 11' in Serie vorgesehen, was zwangläufig zu einer beträchtlichen Baulänge der Rotorwelle 13' führt. Der entscheidende Nachteil solch langer Rotorwellen 13' ist, dass sie schwingungsmässig nur sehr schwer zu beherrschen sind. Die langen Rotorwellen 13' bilden im Inneren des rohrförmigen Pumpengehäuses (nicht dargestellt) nämlich ein schwingungsfähiges System, das insbesondere verschiedene transversale Schwingungsmoden ausbilden kann, die so intensiv sein können, dass die Pumpe 1' bei einer vorgegebenen Umdrehungszahl bzw. in einem bestimmten Umdrehungsbereich nicht mehr betrieben werden kann. Darüber hinaus kann auch der Wirkungsgrad der Pumpen 1' reduziert sein und im schlimmsten Fall sind sogar Beschädigungen der Pumpe 1' zu befürchten, wenn die Rotorwelle 13' zum Beispiel so stark und unkontrolliert zu schwingen beginnt, dass Teile der Rotorwelle 13', wie etwa der Pumpenrotor 12' durch die Schwingungsbewegung beispielsweise mit dem Pumpengehäuse in Kontakt kommen. Dabei hängt die Art und Intensität der Schwingungen der Rotorwelle 13' nicht nur von der speziellen Geometrie sondern auch vom Betriebszustand der Pumpe 1', dem zu fördernden Pumpfluid, der Drehzahl der Pumpe 1' und weiteren bekannten und zum Teil nicht genau bekannten Parametern ab, so dass es kaum möglich ist, allein durch eine Anpassung der geometrischen Verhältnisse bekannter Pumpen 1' oder durch Verwendung neuer Materialien die Probleme mit den schädlichen Schwingungen der Rotorwelle 13' in den Griff zu bekommen.In order to achieve a sufficiently high pressure of the pumping fluid, in practice, as already mentioned, several pump stages, each consisting of a pump rotor 12 'and a pump stator 11' in series provided, which inevitably leads to a considerable length of the rotor shaft 13 '. The decisive disadvantage of such long rotor shafts 13 'is that they are very difficult to control in terms of vibration. Namely, the long rotor shafts 13 'form inside the tubular pump housing (not shown) an oscillatory system which can, in particular, form different transverse oscillation modes which can be so intense that the pump 1' does not operate at a given number of revolutions or in a certain revolution range more can be operated. In addition, the efficiency of the pump 1 'can be reduced and in the worst case, even damage to the pump 1' to be feared when the rotor shaft 13 ', for example, begins to vibrate so strong and uncontrolled that parts of the rotor shaft 13', such as the pump rotor 12 'come into contact with the pump housing, for example, by the vibration movement. The type and intensity of the vibrations of the rotor shaft 13 'depends not only on the specific geometry but also on the operating state of the pump 1', the pumping fluid to be pumped, the rotational speed of the pump 1 'and other known parameters, some of which are not exactly known. so that it is hardly possible to get the problems with the harmful vibrations of the rotor shaft 13 'alone by adjusting the geometric relationships of known pumps 1' or by using new materials under control.

Anhand der Fig. 2 wird im Folgenden ein besonders bevorzugtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Pumpe diskutiert, wobei die erfindungsgemässe Pumpe, die im Folgenden gesamthaft mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, zur Förderung eines Pumpfluids dient. Im Betriebszustand ist das unter einem Eingangsdruck an einer Niederdruckseite LP der Pumpe 1 bereitgestellte Pumpfluid mittels einem in einem Pumpenstator 11 um eine Drehachse A drehbar gelagerten Pumpenrotor 12 auf eine Hochdruckseite HP des Pumpenrotors 12 beförderbar, und eine Rotorwelle 13 mit dem Pumpenrotor 12 an einem als Wellenlager ausgebildeten Antriebslager 14 angeordnet. Erfindungsgemäss ist auf einer Antriebsseite AS der Rotorwelle 13, zwischen der Rotorwelle 13 und dem Antriebslager 14, in einem Schmierringspalt 15 ein Schmierfilm aus einem aus dem Pumpfluid gebildeten Schmierfluid ausbildbar ist, wobei eine Schmiermittelleitung 16 derart vorgesehen ist, dass das Schmierfluid dem Schmierringspalt 15 zwischen der Rotorwelle 13 und dem Antriebslager 14 zuführbar ist.Based on Fig. 2 In the following, a particularly preferred exemplary embodiment of a pump according to the invention will be discussed, wherein the pump according to the invention, which is designated in its entirety by the reference numeral 1, serves to convey a pumping fluid. In the operating state, the pumping fluid provided under an inlet pressure at a low-pressure side LP of the pump 1 can be conveyed to a high-pressure side HP of the pump rotor 12 by means of a pump rotor 12 rotatably mounted in a pump stator 11 about a rotation axis A. Rotor shaft 13 is arranged with the pump rotor 12 on a drive bearing 14 designed as a shaft bearing. According to the invention, on a drive side AS of the rotor shaft 13, between the rotor shaft 13 and the drive bearing 14, in a lubricating ring gap 15, a lubricating film of a lubricating fluid formed from the pumping fluid can be formed, wherein a lubricant line 16 is provided such that the lubricating fluid between the lubricating ring gap 15 the rotor shaft 13 and the drive bearing 14 can be fed.

Erfindungsgemäss bildet sich im Betriebszustand der Pumpe 1, in dem auf der Antriebsseite AS vorgesehene Schmierringspalt 15, ein hydrodynamischer Schmierfilm aus, der aus dem Schmierfluid gebildet wird, das wiederum aus dem durch die Pumpe zu fördernde Pumpfluid gebildet und bevorzugt als komprimiertes Pumpfluid mit höherem Druck der Hochdruckseite HP des Pumpenrotors 12 entnommen wird. Die Zuführung des Schmierfluids in den Schmierringspalt 15 erfolgt mittels der Schmiermittelleitung 16. Gleichzeitig kann die Dämpfung der Rotorwelle 13, durch geeignete Wahl der Geometrie des Schmierringspalts 15, wobei Form und Breite des Schmierringspalts 15 prinzipiell frei wählbar sind, eingestellt werden.According to the invention, in the operating state of the pump 1, in the lubricant ring gap 15 provided on the drive side AS, a hydrodynamic lubricant film is formed, which is formed from the lubricating fluid, which in turn is formed by the pumping fluid to be pumped by the pump and preferably by a compressed pumping fluid having a higher pressure the high-pressure side HP of the pump rotor 12 is removed. At the same time, the damping of the rotor shaft 13, by suitable choice of the geometry of the lubricating ring gap 15, wherein the shape and width of the lubricating ring gap 15 are in principle freely selectable, can be adjusted.

Die Erfindung ermöglicht es somit besonders vorteilhaft schädlichen Schwingungen der Rotorwelle 13 auf der Antriebsseite AS weitestgehend zu vermeiden beziehungsweise werden diese zumindest auf ein vorgebbares tolerierbares Mass reduziert bzw. gedämpft, so dass die Pumpe 1 auch bei hohen Umdrehungszahlen oder auch an sich ungünstigen Drehzahlen in einem Teillastbereich betrieben werden kann. Darüber hinaus kann sogar ein höherer Wirkungsgrad der Pumpe 1 und ein ruhigerer verbesserter Lauf der Rotorwelle 13 im Betriebszustand erreicht werden. Was letztlich natürlich dazu führt, dass nicht nur Energie für den Betrieb der Pumpe 1 eingespart werden kann, sondern auch die Wartungsintervalle verlängert werden können, wodurch die damit verbundenen Kosten drastisch gesenkt werden können und gleichzeitig auch die Lebensdauer der Pumpe 1 wesentlich erhöht wird.The invention thus makes it possible to avoid as much as possible harmful vibrations of the rotor shaft 13 on the drive side AS or are at least reduced to a predeterminable tolerable measure or attenuated, so that the pump 1 even at high rotational speeds or at unfavorable speeds in one Part load range can be operated. In addition, even a higher efficiency of the pump 1 and a smoother improved running of the rotor shaft 13 can be achieved in the operating state. What ultimately leads, of course, that not only energy for the operation of the pump 1 can be saved, but also the maintenance intervals can be extended, whereby the associated costs can be drastically reduced and at the same time the life of the pump 1 is substantially increased.

In der Praxis ist das Antriebslager 14 oft zweiteilig, umfassend ein Hauptantriebslager 141 und ein Vorlager 142, aufgebaut. Aufgrund des mindestens zweiteiligen Aufbaus existieren verschiedene vorteilhafte Ausführungsbeispiele bzw. -varianten der Erfindung. Der Schmierfilm, der sich im Betriebzustand im Schmierringspalt 15 ausbildet, kann sich somit im Bereich des Vorlagers 142, zwischen Hauptlager 141 und Rotorwelle 13 ausbilden oder auch in beiden Bereichen.In practice, the drive bearing 14 is often in two parts, comprising a main drive bearing 141 and a pre-bearing 142, constructed. Due to the at least two-part structure, there are various advantageous embodiments or variants of the invention. The lubricating film, which forms in the operating state in the lubricating ring gap 15, can thus be formed in the region of the preliminary bearing 142, between the main bearing 141 and the rotor shaft 13 or in both areas.

Auf der Hochdruckseite HP der Pumpe ist eine Schmiermittelöffnung 161, vorgesehen und die Schmiermittelöffnung 161 ist mit der Schmiermittelleitung 16 strömungsverbunden. Durch die Schmiermittelöffnung 161, welche z.B. als einfache Bohrung, als Ventil oder als ein Bauteil zur Absperrung ausgeführt ist und zur Steuerung beziehungsweise Regelung des Durchflusses des Pumpfluids dient, strömt das Pumpfluid von der Hochdruckseite HP im Betriebszustand der Pumpe 1 in die Schmiermittelleitung 161. Im Antriebslager 14 ist ausserdem eine Zuführbohrung 144 zur Zuführung des Schmierfluids vorgesehen. Mittels der Zuführbohrung 144, welche ebenfalls als einfache Bohrung, als Ventil oder als ein Bauteil zur Absperrung ausgeführt ist und zur Steuerung beziehungsweise Regelung des Durchflusses des Schmierfluids dient, wird das Schmierfluid dem Schmierringspalt 15 über das Antriebslager 14 zugeführt. Mittels der Lage der Zuführbohrung 144 am Antriebslager 14 können ausserdem die Dämpfungseigenschaften des im Schmierringspalt 15 ausgebildeten Schmierfilms beeinflusst werden.On the high-pressure side HP of the pump, a lubricant port 161, 16 is provided, and the lubricant port 161 is fluidly connected to the lubricant line 16. Through the lubricant opening 161, which is e.g. is designed as a simple bore, as a valve or as a component for shutting off and serves to control or regulating the flow of the pumping fluid, the pumping fluid flows from the high pressure side HP in the operating state of the pump 1 in the lubricant line 161. In the drive bearing 14 is also a Zuführbohrung 144th provided for supplying the lubricating fluid. By means of the supply bore 144, which is likewise designed as a simple bore, as a valve or as a component for blocking and serves for controlling or regulating the flow of the lubricating fluid, the lubricating fluid is supplied to the lubricating ring gap 15 via the drive bearing 14. By means of the position of the feed bore 144 on the drive bearing 14, in addition, the damping properties of the lubricant film formed in the lubricating ring gap 15 can be influenced.

Dadurch, dass der Schmierringspalt 15 und die Niederdruckseite LP strömungsverbunden sind und dass Schmiermittel entlang der Rotorwelle in Richtung der Niederdruckseite strömt, entsteht eine axiale Strömung, wodurch, bei Auslenkung der Rotorwelle 13 aus der zentrierten Lage in radiale Richtung, ein Druckunterschied entsteht und die Rückstellkräfte die Rotorwelle 13 in Richtung der Ruhelage wirken.Characterized in that the lubricating ring gap 15 and the low pressure side LP are fluidly connected and that lubricant along the rotor shaft flows in the direction of the low pressure side, creates an axial flow, whereby, upon deflection of the rotor shaft 13 from the centered position in the radial direction, a pressure difference arises and the restoring forces the rotor shaft 13 act in the direction of the rest position.

Die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsvariante sieht vor, dass auf der Antriebsseite am Antriebslager 14 eine Lagerkammer 143, insbesondere zwischen dem Hauptantriebslager 141 und dem Vorlager 142, vorgesehen ist und die Lagerkammer 143 und der Schmierringspalt 15 strömungsverbunden sind. Ausserdem ist zwischen der Lagerkammer 143 und der Niederdruckseite LP eine Ausgleichsleitung 145 derart vorgesehen, dass das Schmierfluid im Betriebszustand von der Lagerkammer 143 in die Niederdruckseite LP strömen kann. Analog dem vorherigen Ausführungsbeispiel wird bei dieser Variante dadurch, dass der Schmierringspalt 15 und die Lagerkammer 143 strömungsverbunden sind, das Schmierfluid beispielsweise vom Schmierringspalt 15 in die Lagerkammer 143 strömt, und / oder mittels der Ausgleichsleitung 145, eine Druckdifferenz im Schmierringspalt 15 erzeugt wird, durch welche die Schwingungen der Rotorwelle 13 vorteilhaft gedämpft und diese zentriert wird. Zusätzlich ermöglicht es diese Variante ein Antriebslager 14 mit einem Schmierringspalt 15 zu kombinieren, sodass auf Basis bekannter Antriebslager 14, an welchen eine Lagerkammer 143 vorhanden ist, die Erfindung wenig aufwändig und kostengünstig realisiert werden kann, indem diese Pumpen mit ihren bestehende konstruktive Lösungen nachgerüstet werden.In the Fig. 2 embodiment shown provides that on the drive side on the drive bearing 14, a bearing chamber 143, in particular between the main drive bearing 141 and the pre-bearing 142, is provided and the bearing chamber 143 and the lubricant ring gap 15 are fluidly connected. In addition, between the bearing chamber 143 and the low-pressure side LP, a compensating pipe 145 is provided so that the lubricating fluid in the operating state can flow from the bearing chamber 143 into the low-pressure LP side. Analogous to the previous embodiment, in this variant, characterized in that the lubricating ring gap 15 and the bearing chamber 143 are fluidly connected, the lubricating fluid, for example, from the lubricating ring gap 15 flows into the bearing chamber 143, and / or by means of the equalization line 145, a pressure difference in the lubricating ring gap 15 is generated by which the vibrations of the rotor shaft 13 is advantageously damped and centered. In addition, this variant makes it possible to combine a drive bearing 14 with a lubrication ring gap 15, so that based on known drive bearings 14, to which a bearing chamber 143 is present, the invention can be realized in a costly and inexpensive manner by retrofitting these pumps with their existing design solutions ,

Umgekehrt ist das Schmierfluid dem Schmierringspalt 15 auch über die Lagerkammer 143 zuführbar, sodass das Schmierfluid beispielsweise von der Hochdruckseite HP über die Schmiermittelleitung 16 direkt in die Lagerkammer 143 strömen kann. Vorteil dieser erfindungsgemässen Variante ist die sehr einfach konstruktive Ausführung, wodurch zukünftig Pumpen sehr kostengünstig mit der zusätzlichen Dämpfung ausgestattet werden können. Alternativ kann das Schmierfluid auch gleichzeitig an mehreren Punkten in das Antriebslager 14, die Lagerkammer 143 oder den Schmierringspalt 15 strömen.Conversely, the lubricating fluid can also be supplied to the lubricating-ring gap 15 via the bearing chamber 143, so that the lubricating fluid, for example, can flow directly into the bearing chamber 143 from the high-pressure side HP via the lubricant line 16. Advantage of this inventive variant is the very simple construction design, which pumps in the future can be very cost-effectively equipped with the additional damping. Alternatively, the lubricating fluid can also simultaneously flow at several points into the drive bearing 14, the bearing chamber 143 or the lubricating ring gap 15.

Im in der Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Pumpe 1 ist die Pumpe 1 als mehrstufige Pumpe 1 ausgebildet und umfasst mindestens einen weiteren, um eine Drehachse A drehbar gelagerten Pumpenrotor 12. Auf der Hochdruckseite HP einer weiteren Pumpenstufe K kann eine weitere Schmiermittelöffnung 161 vorgesehen und die weitere Schmiermittelöffnung 161 mit der Schmiermittelleitung 16 strömungsverbunden sein.I'm in the Fig. 2 shown embodiment of an inventive pump 1, the pump 1 is designed as a multi-stage pump 1 and includes At least one further, about a rotational axis A rotatably mounted pump rotor 12. On the high pressure side HP another pump stage K, a further lubricant port 161 may be provided and the further lubricant port 161 be fluidly connected to the lubricant line 16.

Aufgrund der beschriebenen Massnahme kann das Pumpfluid aus jeder beliebigen Pumpenstufe K in die Schmiermittelleitung 16 strömen, wobei, in Abhängigkeit von der Anwendung, auch mehrere Schmiermittelleitungen 16 von verschiedenen Pumpenstufen K möglich sind, sodass der Druck im Schmierringspalt 15 und damit der Grad der Dämpfung bzw. der Steifigkeit des schwingungsfähigen Rotorwelle 13 auf sehr einfach Weise und sehr flexibel auf unterschiedliche Anforderungen und wechselnde Betriebsbedingungen einstellbar ist. Dieses Ausführungsbeispiel ist deshalb besonders für mehrstufige Pumpen 1 von Vorteil, da deren Rotorwellen 13 meist überproportional lang sind und sehr hohe Anforderungen, insbesondere bei hohen Drehzahlen und auf der Antriebsseite AS, an die Dämpfung beziehungsweise Lagerung stellen und welche durch die Erfindung erfüllt werden.Due to the described measure, the pumping fluid from any pump stage K can flow into the lubricant line 16, wherein, depending on the application, also several lubricant lines 16 of different pump stages K are possible, so that the pressure in the lubricating ring gap 15 and thus the degree of damping or The stiffness of the oscillatory rotor shaft 13 in a very simple manner and very flexible to different requirements and changing operating conditions is adjustable. This embodiment is therefore particularly for multi-stage pumps 1 of advantage, since the rotor shafts 13 are usually disproportionately long and very high demands, especially at high speeds and on the drive side AS, to the damping or storage and which are met by the invention.

Durch Verwendung bestimmter Ausführungsvarianten ist es möglich das in Fig. 2 gezeigte erfindungsgemässe Antriebslager für eine Pumpe, in bestehende Pumpen aus dem Stand der Technik nachzurüsten, so dass, um die Vorteil der Erfindung nutzbar zu machen, nicht die gesamte Pumpe ausgetauscht werden muss. Das ist zum Beispiel dadurch möglich, dass ein erfindungsgemässes Antriebslager einfach an die Geometrie einer bekannten älteren Pumpe angepasst und in diese im Rahmen einer regulären Wartung eingebaut wird. Das heisst, dass das ältere Antriebslager, welche die eingangs beschrieben Probleme mit den schädlichen Schwingungen haben, einfach gegen Antriebslager der vorliegenden Erfindung ausgetauscht werden.By using certain design variants, it is possible in Fig. 2 shown inventive drive bearing for a pump to retrofit into existing pumps of the prior art, so that in order to make use of the advantage of the invention, not the entire pump must be replaced. This is possible, for example, in that a drive bearing according to the invention is simply adapted to the geometry of a known older pump and installed in it as part of regular maintenance. This means that the older drive bearing, which have the problems described above with the harmful vibrations, are easily replaced with drive bearing of the present invention.

Als spezielle Massnahme kann im erfindungsgemässen Antriebslagers auch eine Zuführbohrung vorgesehen sein, die beispielsweise als Ventil ausgeführt ist, wobei zur Zuführung des Schmierfluids entsprechende Leitungen, zum Beispiel am oder im Gehäuse, vorgesehen werden, und mit welchen die Zuführborung strömungsverbunden ist. Die Form und Geometrie der Zuführbohrung ist dabei derart ausgebildet und angeordnet, sodass zur Ausbildung der hydrodynamischen Schmiermittelschicht dem Schmierringspalt eine vorgebbare Menge an Schmierfluid zuführbar ist.As a special measure, a feed bore can also be provided in the drive bearing according to the invention, which is designed, for example, as a valve, corresponding lines being provided for supplying the lubricating fluid, for example on or in the housing, and with which the feed boron is flow-connected. The shape and geometry of the feed hole is designed and arranged such that the formation of the hydrodynamic lubricant layer the lubricant ring gap a predetermined amount of lubricating fluid can be fed.

Fig. 3 zeigt ein weiteres vorteilhaftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemässen Pumpe 1, wobei im Vorlager 142 eine Vorlagerbohrung 1421 zur Zuführung des Schmierfluids in einen Vorlagerspalt 1422 zwischen dem Vorlager 142 und der Rotorwelle 13 vorgesehen und / oder antriebsseitig vor dem Vorlager 142 eine Vorlagerkammer 1423 vorgesehen und / oder zwischen der Vorlagerkammer 1423 und der Niederdruckseite LP eine Vorlagerleitung 1424 derart vorgesehen, dass das Schmierfluid im Betriebszustand von der Vorlagerkammer 1423 in die Niederdruckseite LP strömen kann. Die Funktionsweise dieses Ausführungsbeispiel entspricht im Wesentlichen dem in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel, lediglich die Ausbildung des Vorlagerspalts 1422 zwischen dem Vorlager 14 und der Rotorwelle 13, die axialen Strömungsrichtung des Schmierfluids, also vom Vorlagerspalt 1422 in Richtung der Vorlagerkammer 1423 sowie die Vorlagerleitung 1424 zwischen Vorlagerkammer 1423 und Niederdruckseite LP sind verschieden. Fig. 3 shows a further advantageous embodiment of a novel pump 1, wherein provided in the pre-bearing 142 a Vorlagerbohrung 1421 for supplying the lubricating fluid in a pre-nip 1422 between the Vorlager 142 and the rotor shaft 13 and / or drive side before the Vorlager 142 an advance chamber 1423 provided and / or between the advance chamber 1423 and the low pressure side LP, a Vorlagerleitung 1424 provided such that the lubricating fluid can flow in the operating state of the storage chamber 1423 in the low-pressure side LP. The operation of this embodiment corresponds essentially to the in Fig. 2 shown embodiment, only the formation of the Vorlagerspalts 1422 between the pre-bearing 14 and the rotor shaft 13, the axial flow direction of the lubricating fluid, ie from the pre-nip 1422 in the direction of the advance chamber 1423 and the Vorlagerleitung 1424 between the pre-chamber 1423 and low-pressure side LP are different.

Es versteht sich, dass alle oben beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung nur beispielhaft bzw. exemplarisch zu verstehen sind und die Erfindung insbesondere, aber nicht nur, alle geeigneten Kombinationen der beschriebenen Ausführungsbeispiele umfasst.It is understood that all embodiments of the invention described above are to be understood as exemplary only or by way of example, and the invention particularly, but not exclusively, includes all suitable combinations of the described embodiments.

Claims (15)

Pumpe zur Förderung eines Pumpfluids, wobei im Betriebszustand das unter einem Eingangsdruck an einer Niederdruckseite (LP) der Pumpe (1) bereitgestellte Pumpfluid mittels einem in einem Pumpenstator (11) um eine Drehachse (A) drehbar gelagerten Pumpenrotor (12) auf eine Hochdruckseite (HP) des Pumpenrotors (12) beförderbar ist, und eine Rotorwelle (13) mit dem Pumpenrotor (12) an einem als Wellenlager ausgebildeten Antriebslager (14) angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Antriebsseite (AS) der Rotorwelle (13), zwischen der Rotorwelle (13) und dem Antriebslager (14), in einem Schmierringspalt (15) ein Schmierfilm aus einem aus dem Pumpfluid gebildeten Schmierfluid ausbildbar ist, wobei eine Schmiermittelleitung (16) derart vorgesehen ist, dass das Schmierfluid dem Schmierringspalt (15) zwischen der Rotorwelle (13) und dem Antriebslager (14) zuführbar ist.Pump for conveying a pumping fluid, wherein in the operating state, the pumping fluid provided under an inlet pressure on a low pressure side (LP) of the pump (1) by means of a in a pump stator (11) about a rotational axis (A) rotatably mounted pump rotor (12) on a high pressure side ( HP) of the pump rotor (12) can be conveyed, and a rotor shaft (13) with the pump rotor (12) is arranged on a drive bearing (14) designed as a shaft bearing, characterized in that on a drive side (AS) of the rotor shaft (13), between the rotor shaft (13) and the drive bearing (14), in a lubricating ring gap (15), a lubricating film is formed from a lubricating fluid formed from the pumping fluid, wherein a lubricant line (16) is provided such that the lubricating fluid from the lubricating ring gap (15) between the rotor shaft (13) and the drive bearing (14) can be fed. Pumpe nach Anspruch 1, wobei das Antriebslager (14) zweiteilig, umfassend ein Hauptantriebslager (141) und ein Vorlager (142), aufgebaut ist.The pump of claim 1, wherein the drive bearing (14) is constructed in two parts comprising a main drive bearing (141) and a pilot bearing (142). Pumpe nach Anspruch 1 oder 2, wobei auf der Hochdruckseite (HP) eine Schmiermittelöffnung (161) vorgesehen ist und die Schmiermittelöffnung (161) mit der Schmiermittelleitung (16) strömungsverbunden ist.Pump according to claim 1 or 2, wherein on the high-pressure side (HP) a lubricant opening (161) is provided and the lubricant opening (161) with the lubricant line (16) is fluidly connected. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei im Antriebslager (14) eine Zuführbohrung (144) zur Zuführung des Schmierfluids vorgesehen ist.Pump according to one of the preceding claims, wherein in the drive bearing (14) is provided a feed bore (144) for supplying the lubricating fluid. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Schmierringspalt (15) und die Niederdruckseite (LP) strömungsverbunden sind und dass Schmierfluid entlang der Rotorwelle (13) in Richtung der Niederdruckseite (LP) strömt.Pump according to one of the preceding claims, wherein the lubricating ring gap (15) and the low pressure side (LP) are fluidly connected and that lubricating fluid flows along the rotor shaft (13) in the direction of the low pressure side (LP). Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei auf der Antriebsseite (AS) am Antriebslager (14) eine Lagerkammer (143), insbesondere zwischen dem Hauptantriebslager (141) und dem Vorlager (142), vorgesehen ist und die Lagerkammer (143) und der Schmierringspalt (15) strömungsverbunden sind.Pump according to one of the preceding claims, wherein on the drive side (AS) on the drive bearing (14) a bearing chamber (143), in particular between the main drive bearing (141) and the pre-bearing (142) is provided and the bearing chamber (143) and the lubricating ring gap (15) are fluidly connected. Pumpe nach Anspruch 6, wobei zwischen der Lagerkammer (143) und der Niederdruckseite (LP) eine Ausgleichsleitung (145) derart vorgesehen ist, dass das Schmierfluid im Betriebszustand von der Lagerkammer (143) in die Niederdruckseite (LP) strömen kann.Pump according to claim 6, wherein between the bearing chamber (143) and the low-pressure side (LP), a compensation line (145) is provided such that the lubricating fluid in the operating state of the storage chamber (143) in the low-pressure side (LP) can flow. Pumpe nach Anspruch 6, wobei das Schmierfluid dem Schmierringspalt (15) über die Lagerkammer (143) zuführbar ist.Pump according to claim 6, wherein the lubricating fluid to the lubricating ring gap (15) via the storage chamber (143) can be supplied. Pumpe nach einem der Ansprüche 2-8, wobei im Vorlager (142) eine Vorlagerbohrung (1421) zur Zuführung des Schmierfluids in einen Vorlagerspalt (1422) zwischen dem Vorlager (142) und der Rotorwelle (13) vorgesehen ist.Pump according to one of claims 2-8, wherein in the pre-bearing (142) a Vorlagerbohrung (1421) for supplying the lubricating fluid in a pre-nip (1422) between the pre-bearing (142) and the rotor shaft (13) is provided. Pumpe nach einem der Ansprüche 2-9, wobei antriebsseitig vor dem Vorlager (142) eine Vorlagerkammer (1423) vorgesehen ist.Pump according to one of claims 2-9, wherein on the drive side in front of the pre-storage (142) an advance chamber (1423) is provided. Pumpe nach Anspruch 2-10, wobei zwischen der Vorlagerkammer (1423) und der Niederdruckseite (LP) eine Vorlagerleitung (1424) derart vorgesehen ist, dass das Schmierfluid im Betriebszustand von der Vorlagerkammer (1423) in die Niederdruckseite (LP) strömen kann.A pump according to claim 2-10, wherein between the supply chamber (1423) and the low-pressure side (LP) a Vorlagerleitung (1424) is provided such that the lubricating fluid in the operating state of the storage chamber (1423) in the low-pressure side (LP) can flow. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Pumpe (1) als mehrstufige Pumpe (1) ausgebildet ist und mindestens einen weiteren, um eine Drehachse (A) drehbar gelagerten Pumpenrotor (13)umfasst.Pump according to one of the preceding claims, wherein the pump (1) as a multi-stage pump (1) is formed and at least one further, about a rotational axis (A) rotatably mounted pump rotor (13). Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei auf der Hochdruckseite (HP) einer weiteren Pumpenstufe (K) eine weitere Schmiermittelöffnung (161) vorgesehen ist und die weitere Schmiermittelöffnung (161) mit der Schmiermittelleitung (16) strömungsverbunden ist.Pump according to one of the preceding claims, wherein on the high pressure side (HP) of a further pump stage (K) a further lubricant opening (161) is provided and the further Lubricant opening (161) with the lubricant line (16) is fluidly connected. Pumpe nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei die Pumpe (1) eine externe Quelle zur Zuführung des Schmierfluids umfasst, wobei die externe Quelle nicht einer Pumpenstufe (K) entspricht.Pump according to one of the preceding claims, wherein the pump (1) comprises an external source for supplying the lubricating fluid, wherein the external source does not correspond to a pump stage (K). Antriebslager für eine Pumpe 1 nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei im Antriebslager (14) bevorzugt eine Zuführbohrung (144) zur Zuführung des Schmierfluids vorgesehen ist.Drive bearing for a pump 1 according to one of claims 1 to 14, wherein in the drive bearing (14) is preferably provided a feed bore (144) for supplying the lubricating fluid.
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