Axialschub messen

Axialschub an Kreiselpumpen bestimmen

Verlässliche Messung mit dem Originallagerträger

Axialschub und seine Auswirkung auf den Verschleiß

Die Zuverlässigkeit von Zentrifugalpumpen hängt entscheidend vom Verschleiß der Festlagerung ab. Insbesondere die axiale Belastung der Festlagerung durch den hydraulisch erzeugten Axialschub bestimmt die Lebensdauer der Lagerung. Mit unserer patentierten Axialschubmessung können Sie im Betrieb der Pumpe die Axialkräfte bestimmen. Sie können Serviceintervalle planen und optimieren und den Betriebspunkt der Pumpe so einstellen, dass diese eine möglichst lange Laufzeit bis zur nächsten notwendigen Reparatur hat.

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Axilaschub Einfluss auf die Lagerlebensdauer

Als Axialschub wird die resultierende axiale Kraft bezeichnet, die hauptsächlich durch den Druckunterschied am Laufrad entsteht und über die Welle auf die Festlager abgestützt wird. Der Restaxialschub ist ein Qualitätsmerkmal von Pumpen und wird insbesondere bei mehrstufigen Kreiselpumpen beim „factory acceptance test“ kontrolliert. Der Restaxialschub bestimmt maßgeblich die Lagerlebensdauer. Veränderungen im Axialschub während des Betriebes weisen auf einen veränderten Betriebspunkt hin.

Aufnahme des Axialschubs durch Festlagerung

Kreiselpumpen oder Zentrifugalpumpen nutzen die Fliehkraft, um Flüssigkeit zu fördern. Diese Pumpen haben ein oder mehrere Laufräder (lila), ein Lager für die radiale Stützung (grün) und ein Schrägkugellager (orange), um die axialen Kräfte vom Laufrad aufzunehmen. Das vordere Lager (grün), welches nur Radialkräfte aufnimmt, ist in der Regel als Zylinderrollenlager, Rillenkugellager (Loslager) oder als Gleitlager ausgeführt.

Der Axialschub wird von der hinteren Lageranordnung (Festlager in orange) aufgenommen. Die Festlagerung wird entweder als Rillenkugellager, als doppelreihiges Schrägkugellager oder als zwei Schrägkugellager in O- bzw. X-Anordnung ausgeführt. Schrägkugellager, um die hohen Kräfte aufzunehmen, die im Prozess entstehen können. Doppelreihig, weil es auch zu einer axialen Schubumkehr kommen kann.

Zentrifugalpumpe im Schnitt; lila: Laufrad; grün: Zylinderrollenlager; orange: doppelreihiges Schrägkugellager

Axialschubausgleich und Restaxialschub

Der Axialschub kann durch ein back-to-back Design der Laufräder bei mehrstufigen Pumpen reduziert werden. Dabei sind die Laufräder zum Saugstutzen symmetrisch verteilt, so dass die Hälfte der Laufräder den Schub in die eine Richtung erzeugt und die andere Hälfte in die Gegenrichtung. Bei einstufigen Pumpen wird der Axialschub entweder durch Ausgleichsbohrungen im Laufrad oder Rückenschaufeln verringert, so dass ein guter Kompromiss zwischen hydraulischen Wirkungsgrad und Lagerlebensdauer erreicht wird.

Lösung zur Bestimmung des Axialschubs mit BestSens

Wir nutzen die exakte Kenntnis der Lagergeometrie und unserer BestSens SAW Technologie, um den Einfluss des Axialschubes auf die Lagerkinematik zu ermitteln.

Dadurch können Sie den Axialschub ihrer Hydraulik mit dem Originallagerträger vermessen. Dazu werden die BeMoS L8 Sensoren über Klemmverschraubungen im Lagerträger montiert und an dem BeMoS one Controller angeschlossen. Mit unserer Axialschub-Kalibriervorrichtung kalibrieren wir Ihr Lagerträgerdesign für einen bestimmten Kraft- und Drehzahlbereich. Anschließend können Sie Ihre Hydraulik vermessen. Die Messung des Axialschubs mit der BestSens Technologie funktioniert sowohl bei Kreiselpumpen, als auch Verdrängerpumpen, bei denen als Festlager Schrägkugellager oder Rillenkugellager zum Einsatz kommen.

Durchgeführte Beispielkalibrierung

Applikation	Lagertyp	Messbereich	σ / Auflösung
Pumpe	CSC 6312	0-10 kN	105 N
Turbine	SKF 6011	0-4 kN	75 N
Pumpe	FAG 3607	0-2 kN	44 N

Bild: Motor und Lagerträger einer Pumpe mit angeflanschtem Kalibriermodul auf Grundplatte zur Kalibrierung bei BestSens

So bestimmen Sie in 3 Schritten den Axialschub Ihrer Maschine

Alles was Sie für die Axialschubmessung benötigen

1. Schritt: Teilen Sie uns die Parameter Ihrer Anwendung mit

und planen Sie, wie Sie die BeMoS L8 Sensoren in Ihren Lagerträger montieren können.

2. Schritt: Konstruieren Sie einen Adapter für das Kalibriermodul

und schicken Sie uns das Setup mit Motor auf einer Grundplatte zu. Tragen Sie sich hier für aktuelle Informationen zum Thema Axialschub ein und erhalten Sie einen Link zum Download der CAD Daten des Kalibriermoduls.

3. Schritt: Wir kalibrieren Ihnen den Lagerträger,

spielen die Kalibrierkurven im BeMoS one Controller ein und schicken Ihnen den kalibrierten Lagerträge mit Messsystem zurück. Starten Sie mit Ihrer Messung.

Demonstrator Videos

Mit dem Demonstrator können die Sensoren und Messsysteme für das Condition Monitoring von Pumpen live vorgeführt werden

Dazu wurde in Kooperation mit der Firma, METAX Kupplungs-und Dichtungstechnik GmbH, der typische Antriebsstrang einer Pumpe im kleinen Maßstab als Demonstartor aufgebaut. Der Demonstrartor besteht aus einem Antrieb, der über einen Riemen die Antriebswelle auf bis zu 2.300 rpm beschleunigen kann. Ein Rillenkugellager als Festlager und ein Zylinderrollenlager als Loslager halten die Welle auf Position. Die sensorisierte Gleitringdichtung, sowie Wälzlagerüberwachung und Axialschubmessung können live gezeigt werden.

Wälzlager Überwachung und Axialschubmessung

Hinter dem Festlager kann mit der Hand über eine Verstell-Schraube und ein Tellerfedernpaket axial eine Kraft auf die Welle aufgebracht werden. Die Kraft kann von 0 Newton bis ca. 300 Newton erhöht werden. Das Festlager ist mit BeMoS L8 Sensoren ausgestattet und der BeMoS one Controller wurde für die Axialschubmessung kalibriert. Gezeigt werden kann, dass mit BeMoS zum einen erkannt werden kann, ob das Lager in Unterlast betrieben wird und die Wälzkörper Schlupfen (das ist bis ca. 100 Newton Mindestlast) der Fall. Zum anderen wird ab Erreichen eines Schlupffreien Zustandes die Axialkraft ermittelt und ausgegeben.

Axialschub: Anpassung und Messung