AT506342B1

AT506342B1 - WHEEL FOR A PUMP

Info

Publication number: AT506342B1
Application number: AT0011408A
Authority: AT
Inventors: Gerald Feichtinger; Martin Schober
Original assignee: Bitter Engineering & Systemtechnik Gmbh
Priority date: 2008-01-25
Filing date: 2008-01-25
Publication date: 2011-03-15
Also published as: EP2232080B1; BRPI0906780B1; AT506342A1; ATE549517T1; US20100316497A1; WO2009092711A1; BRPI0906780A2; EP2232080A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Laufrad (5) für eine Pumpe, insbesondere für eine Kühlwasserpumpe einer Brennkraftmaschine, mit einem Laufradkörper (5a) mit einer Nabe (11), einer saugseitigen Deckscheibe (14) mit einer zentralen Öffnung (15) zum Ansaugen eines Fördermediums und mit mindestens einer Schaufel (13), die mit der saugseitigen Deckscheibe (14) einstückig verbunden ist und die einen inneren Abschnitt (13a) im Bereich der zentralen Öffnung (15) und einen äußeren Abschnitt (13b) im Bereich der saugseitigen Deckscheibe (14) aufweist, wobei die Schaufel (13) im inneren Abschnitt (13a) dreidimensional gekrümmt und im äußeren Abschnitt (13b) im Wesentlichen zweidimensional ausgebildet ist. Um sowohl eine einfache Herstellbarkeit, als auch einen hohen Wirkungsgrad zu erreichen, ist vorgesehen, dass das Laufrad (5) eine druck¬seitige Deckscheibe (24) aufweist, welche als separater Teil ausgebildet und fest mit dem Laufradkörper (5a) drehverbunden ist.The invention relates to an impeller (5) for a pump, in particular for a cooling water pump of an internal combustion engine, having an impeller body (5a) with a hub (11), a suction-side cover plate (14) with a central opening (15) for sucking in a pumped medium and with at least one blade (13) which is integrally connected to the suction-side cover disk (14) and which has an inner portion (13a) in the region of the central opening (15) and an outer portion (13b) in the region of the suction-side cover disk (14) wherein the blade (13) in the inner portion (13a) is three-dimensionally curved and in the outer portion (13b) is formed substantially two-dimensional. In order to achieve both ease of manufacture and high efficiency, it is provided that the impeller (5) has a pressure-side cover plate (24), which is formed as a separate part and fixedly connected in rotation with the impeller body (5a).

Description

österreichisches Patentamt AT506 342B1 2011-03-15Austrian Patent Office AT506 342B1 2011-03-15

Beschreibung [0001] Die Erfindung betrifft ein Laufrad für eine Pumpe, insbesondere für eine Kühlwasserpumpe einer Brennkraftmaschine, mit einem Laufradkörper mit einer Nabe, einer saugseitigen Deckscheibe mit einer zentralen Öffnung zum Ansaugen eines Fördermediums und mit mindestens einer Schaufel, die mit der saugseitigen Deckscheibe einstückig verbunden ist und die einen inneren Abschnitt im Bereich der zentralen Öffnung und einen äußeren Abschnitt im Bereich der saugseitigen Deckscheibe aufweist, wobei die Schaufel im inneren Abschnitt dreidimensional gekrümmt und im äußeren Abschnitt im Wesentlichen zweidimensional ausgebildet ist.Description: The invention relates to an impeller for a pump, in particular for a cooling water pump of an internal combustion engine, having an impeller body with a hub, a suction-side cover disk with a central opening for sucking a pumped medium and at least one blade integral with the suction-side cover disk is connected and having an inner portion in the region of the central opening and an outer portion in the region of the suction-side cover disk, wherein the blade in the inner portion is three-dimensionally curved and formed in the outer portion substantially two-dimensional.

[0002] Die Laufräder von Radialpumpen, wie sie etwa als Kühlwasserpumpen von Kraftfahrzeugen eingesetzt werden, sind überwiegend als sogenannte geschlossene zweidimensionale Laufräder ausgebildet. Dies bedeutet, dass Schaufeln zwischen zwei Deckscheiben eingeschlossen sind, wodurch sich innerhalb des Laufrades geschlossene Strömungskanäle ausbilden. Solche geschlossenen Laufräder ermöglichen die Erzielung von guten Pumpenwirkungsgraden. Nachteilig ist jedoch, dass die Herstellung solcher Laufräder aufwändig ist. Eine solche Herstellung kann beispielsweise in zweiteiliger Form dadurch erfolgen, dass einerseits eine Deckscheibe mit daran angeformten Schaufeln und andererseits die andere Deckscheibe getrennt voneinander hergestellt werden und zum endgültigen Laufrad verbunden werden. Eine solche Lösung ist beispielsweise in der US 2,710,580 A gezeigt. Es ist aber auch möglich, ein solches Laufrad einstückig in einem Gießverfahren herzustellen, wobei jedoch dabei eine aufwändige mehrteilige Gießform erforderlich ist, die mit einer Mehrzahl von Schiebern ausgestattet ist, die die Fließkanäle ausformen. Die lediglich zweidimensional gekrümmten Schaufeln ermöglichen allerdings nur einen begrenzten Wirkungsgrad.The wheels of radial pumps, as used for example as cooling water pumps of motor vehicles, are predominantly designed as so-called closed two-dimensional wheels. This means that blades are trapped between two shrouds, forming inside the impeller closed flow channels. Such closed impellers allow the achievement of good pump efficiencies. The disadvantage, however, is that the production of such wheels is expensive. Such a production can take place, for example, in a two-part form in that, on the one hand, a cover disk with blades formed thereon and, on the other hand, the other cover disk are produced separately and connected to the final running wheel. Such a solution is shown for example in US 2,710,580 A. But it is also possible to produce such an impeller in one piece in a casting process, but in this case a complex multi-part mold is required, which is equipped with a plurality of slides that form the flow channels. However, the only two-dimensional curved blades allow only a limited efficiency.

[0003] Um die Herstellung eines solchen Laufrades einfach und kostengünstig gestalten zu können, ist es wünschenswert ein Laufrad zu entwerfen, das mit einer einfachen zweiteiligen Gießform hergestellt werden kann. Die DE 40 40 200 A zeigt eine solche Lösung, bei der das Laufrad eine druckseitige Deckscheibe und eine saugseitige Deckscheibe aufweist, zwischen denen die Schaufeln angeordnet sind, wobei die saugseitige Deckscheibe eine zentrale Öffnung aufweist. Zwischen den Deckscheiben sind die Schaufeln angeordnet, wobei die saugseitige Deckscheibe eine zentrale Öffnung aufweist, deren Innendurchmesser größer ist als der Außendurchmesser der druckseitigen Deckscheibe. Sofern die Schaufeln ohne Hinterschneidungen ausgebildet sind, kann ein solches Laufrad in einer zweiteiligen Form hergestellt werden, da die Entformung problemlos möglich ist. Nachteilig bei einem solchen Laufrad ist jedoch, dass der Wirkungsgrad aufgrund der zwingenden geometrischen Bedingungen relativ bescheiden und wesentlich geringer als bei geschlossenen zweidimensionalen Laufrädern ist.In order to make the production of such an impeller simple and inexpensive, it is desirable to design an impeller that can be manufactured with a simple two-part mold. DE 40 40 200 A shows such a solution in which the impeller has a pressure-side cover plate and a suction-side cover plate, between which the blades are arranged, wherein the suction-side cover plate has a central opening. The vanes are arranged between the cover disks, wherein the suction-side cover disk has a central opening whose inner diameter is greater than the outer diameter of the pressure-side cover disk. If the blades are formed without undercuts, such an impeller can be made in a two-part mold, as the demolding is easily possible. A disadvantage of such an impeller, however, is that the efficiency is relatively modest and much lower than in closed two-dimensional wheels due to the compelling geometric conditions.

[0004] Des Weiteren ist es bekannt, durch den Einsatz von dreidimensional gekrümmten Schaufeln den Pumpenwirkungsgrad von Radialpumpen oder Axialpumpen verbessern zu können. Eine solche Lösung ist beispielsweise in der DE 100 50 108 A beschrieben. Die Herstellung solcher Laufräder ist jedoch äußerst schwierig und aus kosten- und prozesstechnischen Gründen für den Einsatz in der Massenproduktion nicht geeignet. Die DE 197 42 023 A offenbart ein aus mehreren Segmenten zusammengesetztes Laufrad, bei dem die einzelnen Teile zwar leicht herstellbar sind, das jedoch insgesamt komplex und entsprechend aufwändig ist. Ein weiteres Laufrad mit insgesamt dreidimensional gekrümmten Schaufeln ist in der JP 59-165895 A beschrieben. Auch hier ist die Herstellung entsprechend aufwändig.Furthermore, it is known to be able to improve the pump efficiency of radial or axial pumps by the use of three-dimensionally curved blades. Such a solution is described for example in DE 100 50 108 A. However, the production of such wheels is extremely difficult and not suitable for cost and process engineering reasons for use in mass production. DE 197 42 023 A discloses a composite of several segments impeller, in which the individual parts are indeed easy to produce, but which is complex and correspondingly complex in total. Another impeller with a total of three-dimensionally curved blades is described in JP 59-165895 A. Again, the production is correspondingly complex.

[0005] Die DE 197 42 023 A offenbart ein Laufrad für eine Pumpe mit räumlich gekrümmten Schaufeln, die zur vereinfachten Herstellung aus mehreren radialen Segmenten zusammengesetzt ist. Zusätzlich dazu wird eine Deckscheibe aufgesetzt, so dass ein geschlossenes Laufrad entsteht. Die obigen Ausführungen gelten sinngemäß.DE 197 42 023 A discloses an impeller for a pump with spatially curved blades, which is composed for simplified production of a plurality of radial segments. In addition, a cover disc is placed, so that a closed impeller is created. The above statements apply mutatis mutandis.

[0006] In der EP 1 552 161 B1 ist ein Laufrad für eine Pumpe beschrieben, welches eine saugseitige Deckscheibe mit einer zentralen Öffnung zum Ansaugen eines Fördermediums und mindestens eine mit der saugseitigen Deckscheibe einstückig verbundene Schaufel aufweist. 1/9 österreichisches Patentamt AT506 342B1 2011-03-15In EP 1 552 161 B1 an impeller for a pump is described, which has a suction-side cover plate with a central opening for sucking a pumped medium and at least one blade integrally connected to the suction-side cover disk. 1/9 Austrian Patent Office AT506 342B1 2011-03-15

Im inneren Abschnitt im Bereich einer zentralen Öffnung der saugseitigen Deckscheibe sind die Schaufeln dreidimensional gekrümmt und im äußeren Abschnitt im Bereich der saugseitigen Deckscheibe zweidimensional gekrümmt. Dadurch kann das Laufrad leicht hergestellt werden und ein für ein offenes Laufrad hoher Wirkungsgrad erreicht werden. Da das Laufrad druckseitig offen ausgebildet ist, kann es durch Verwirbelung zu entscheidenden Verlusten kommen, insbesondere wenn zwischen Laufradwelle und dem Gehäuse druckseitig ein ringförmiger Totraum im Pumpengehäuse ausgebildet ist.In the inner portion in the region of a central opening of the suction-side cover disk, the blades are curved three-dimensionally and are curved two-dimensionally in the outer portion in the region of the suction-side cover disk. As a result, the impeller can be easily manufactured and high efficiency can be achieved for an open impeller. Since the impeller is designed to be open on the pressure side, turbulence can lead to significant losses, in particular if an annular dead space is formed in the pump housing on the pressure side between the impeller shaft and the housing.

[0007] Aus der DE 38 39 190 C1 ist ein aus mehreren Einzelteilen zusammengesetztes Laufrad für Strömungsmaschinen bekannt, dessen Schaufeln mit Hilfe eines Ringelementes oder an den einzelnen Schaufeln angebrachten Ringelementteilen direkt im stirnseitigen Bereich einer Laufradnarbe festgelegt werden. Das Laufrad weist eine saugseitige Deckscheibe und eine druckseitige Deckscheibe auf.From DE 38 39 190 C1 a composite of several parts impeller for turbomachines is known, the blades are fixed by means of a ring member or attached to the individual blades ring element parts directly in the frontal region of a wheel scar. The impeller has a suction-side cover disk and a pressure-side cover disk.

[0008] Die WO 89/02 538 A1 beschreibt ein aus mehreren Blechteilen zusammengesetztes Kreiselpumpenlaufrad. Zur Erzielung einer steifen Konstruktion sind die energieübertragenden Schaufeln ausschließlich an einer kräfteübertragenden Deckscheibe befestigt. Den Eintrittsbereich des Laufrades bildet ein Saugmund, welcher als Einzelteil ausgebildet ist, die Schaufelanfänge überdeckt und an diesen befestigt ist. Eine die Schaufelkanäle abdeckende schaufellose Deckscheibe ist zwischen dem Laufradaustritt und dem maximalen Durchmesser des Saugmundes an den Schaufeln befestigt.WO 89/02 538 A1 describes a composite of several sheet metal parts Kreiselpumpenlaufrad. To achieve a rigid construction, the energy-transferring blades are attached only to a force-transmitting cover plate. The inlet region of the impeller forms a suction mouth, which is designed as a single part, the blade beginnings covered and secured thereto. A shovel-free cover disc covering the blade channels is secured to the blades between the impeller outlet and the maximum diameter of the suction mouth.

[0009] Aus der EP 284 246 A1 ist ein mehrteiliges Kreiselpumpenlaufrad bekannt, welches Laufschaufeln mit einer druckseitigen Deckscheibe und einer saugseitigen Deckscheibe aufweist, wobei die saugseitige Deckscheibe als einzelnes Teil ausgebildet und mit dem Laufrad verbunden ist.From EP 284 246 A1 a multi-part centrifugal pump impeller is known, which has blades with a pressure-side cover plate and a suction-side cover plate, wherein the suction-side cover plate is formed as a single part and connected to the impeller.

[0010] Die EP 1 533 104 A offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Laufrades für eine Kreiselpumpe, wobei ein erstes Teil, das aus einer druckseitigen Deckscheibe mit Anschlussstück für den Antrieb besteht, an welcher an ihrer dem Anschlussstück abgewandten Seite Schaufeln angeordnet sind, als Einzelteil aus Kunststoff in einem Spritzgussverfahren hergestellt wird. Anschließend wird ein zweites Teil aus Kunststoff, das eine saugseitige Deckscheibe darstellt und an seiner Innenseite mit Nuten versehen ist, die komplementär zu den der druckseitigen Deckscheibe abgewandten Kanten der Schaufeln ausgebildet sind, auf das erste Teil aufgesetzt. Dabei greift jede der der druckseitigen Deckscheibe abgewandten Kanten der Schaufeln in einer komplementär ausgebildete Nut der saugseitigen Deckscheibe ein, wodurch eine Verbindung des ersten Teils mit dem zweiten Teil erfolgt. Die beiden Teile werden durch Kleben und/oder Ultraschall- oder Laserschweißen miteinander verbunden. Nachteilig ist, dass aufgrund der Überdeckung der Laufradschaufeln ein aufwändiges Werkzeug mit Klapp- und Schraubschieber erforderlich ist, wobei die Anzahl der Kavitäten auf zwei beschränkt ist. Dies bewirkt einen relativ hohen Teilepreis. Aufgrund der Zwangsbedingung, dass die Schaufeln in die Nuten der saugseitigen Deckscheibe eingreifen, müssen diese komplementär zu den Schaufeln, aber gleichzeitig entformbar ausgeführt werden. Dabei sind Bauteilanpassungen und Entformschrägen einzuhalten, wodurch im strömungstechnisch besonders sensiblen Einström-kanal Spalten und Kanten entstehen. Dies bewirkt einen relativ schlechten Wirkungsgrad und verschlechtert auch das Kavitationsverhalten aufgrund von Verwirbelungen im kritischen Ein-strömbereich des Laufrades. Wegen dem offenen Saugmund ist der Formschlussbereich zwischen Nuten und Schaufeln im Vergleich zur radialen Erstreckung der Schaufeln sehr klein, wobei aus gusstechnischen Gründen auch die Wandstärke und somit die Nuttiefe begrenzt ist. Dies bewirkt auch deutliche Einschränkungen bei der Gestaltung der saugseitigen Deckscheibe und der Einhaltung der für den jeweiligen Auslegungsförderstrom berechneten Laufradeintrittswinkel.EP 1 533 104 A discloses a method for producing an impeller for a centrifugal pump, wherein a first part, which consists of a pressure-side cover plate with connection piece for the drive, on which on its side facing away from the connecting piece blades are arranged as Item made of plastic in an injection molding process. Subsequently, a second part made of plastic, which is a suction-side cover plate and is provided on its inside with grooves which are complementary to the pressure-side cover plate facing away from edges of the blades, placed on the first part. In this case, each of the pressure-side cover plate facing away from the edges of the blades engages in a complementarily shaped groove of the suction-side cover plate, whereby a connection of the first part takes place with the second part. The two parts are joined together by gluing and / or ultrasonic or laser welding. The disadvantage is that due to the overlap of the impeller blades a complex tool with folding and screw slide is required, the number of cavities is limited to two. This causes a relatively high price per part. Due to the constraint that the blades engage in the grooves of the suction-side cover, they must be complementary to the blades, but at the same time be made demolding. Component adaptations and draft angles must be adhered to, which creates gaps and edges in the flow-sensitive, particularly sensitive inflow channel. This causes a relatively poor efficiency and also deteriorates the Kavitationsverhalten due to turbulence in the critical Einström region of the impeller. Because of the open suction mouth of the positive connection region between grooves and blades compared to the radial extent of the blades is very small, and for casting reasons, the wall thickness and thus the groove depth is limited. This also causes significant limitations in the design of the suction-side cover plate and compliance with the calculated for the respective design flow rate impeller inlet angle.

[0011] Die DE 10 2005 031 581 A1 offenbart ein Wasserpumpenlaufrad aus Kunststoff, welches einen mehrteiligen Aufbau aufweist. Das Flügelrad umfasst eine einstückig mit Umlenkschaufeln sowie einer Nabe verbundene Rückwand sowie eine separate Formscheibe, die im Einbauzustand stirnseitig die Umlenkschaufeln teilweise abdeckt. Mittels einer stoffschlüssigen 2/9 österreichisches Patentamt AT506 342 B1 2011-03-15DE 10 2005 031 581 A1 discloses a water pump impeller made of plastic, which has a multi-part construction. The impeller comprises an integrally connected with deflecting vanes and a hub rear wall and a separate mold disc, which partially covers the front end of the turning vanes in the installed state. By means of a cohesive 2/9 Austrian Patent Office AT506 342 B1 2011-03-15

Verbindung sind die Bauteile, die Rückwand und die Formscheibe lagefixiert.Connection are the components, the rear wall and the shape of disc fixed in position.

[0012] Aufgabe der Erfindung ist es, diese Nachteile zu vermeiden und bei einfacher Herstell-barkeit des Laufrades eine Verbesserung des Wirkungsgrades im Vergleich zu bekannten Laufradausführungen zu erzielen.The object of the invention is to avoid these disadvantages and to achieve an improvement in efficiency compared to known impeller designs with ease producible availability of the impeller.

[0013] Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass das Laufrad eine druckseitige Deckscheibe aufweist, welche als separater Teil ausgebildet und fest mit dem Laufradkörper drehverbunden ist und dass die druckseitige Deckscheibe auf der der Schaufel zugewandten Seite zumindest eine entsprechend der Stirnfläche und dem Profil der Schaufel geformte nutartige Vertiefung für die Schaufel zur formschlüssigen Verbindung mit dieser aufweist, wobei jede Schaufel frei von Überdeckungen und Hinterschneidungen ist. Dadurch kann das Laufrad mit zwei- und dreidimensional wirkungsgradoptimal geformten Laufschaufeln auf einfache Weise hergestellt werden, wobei durch die druckseitige Abdeckung des Laufrades Strömungsverluste zu Folge Verwirbelungen vermieden werden. Das erfindungsgemäße Laufrad vereinigt somit die Vorteile von halboffenen Laufrädern mit dreidimensional gekrümmten Schaufeln mit geschlossenen Laufrädern. Durch die halboffene Bauweise des Laufrades lassen sich dreidimensional gekrümmte Laufschaufelstrukturen auch in der Massenfertigung problemlos hersteilen. Danach wird das Laufrad mit der druckseitigen Deckscheibe drehfest verbunden, so dass geschlossene, räumlich gekrümmte Strömungskanäle im Laufrad entstehen.According to the invention this is achieved in that the impeller has a pressure-side cover plate, which is formed as a separate part and is rotatably connected to the impeller body and that the pressure-side cover plate on the side facing the blade at least one corresponding to the end face and the profile of the blade shaped groove-like recess for the blade for positive connection with this, wherein each blade is free of overlaps and undercuts. This allows the impeller with two- and three-dimensional efficiency optimized shaped blades are made in a simple manner, which are avoided by the pressure-side cover of the impeller flow losses to wake turbulence. The impeller according to the invention thus combines the advantages of semi-open impellers with three-dimensionally curved blades with closed impellers. Due to the semi-open design of the impeller, three-dimensionally curved blade structures can also be easily produced in mass production. Thereafter, the impeller is rotatably connected to the pressure-side cover plate, so that closed, spatially curved flow channels in the impeller arise.

[0014] Durch diese Vertiefungen wird mit einfachen Mitteln eine drehsichere Verbindung zwischen den beiden Teilen des Laufrades ermöglicht.Through these wells a rotationally secure connection between the two parts of the impeller is made possible by simple means.

[0015] Bei Pumpen, bei denen zwischen Laufradwelle und Pumpengehäuse auf der Druckseite des Laufrades ein ringförmiger Totraum ausgebildet ist, ist es vorteilhaft, wenn der Durchmesser der druckseitigen Deckscheibe mindestens den Durchmesser eines angrenzenden Ringraumes entspricht, welcher zwischen Laufradwelle und Gehäuse gebildet ist. Wird der Ringraum durch eine Wellendichtung seitlich begrenzt, so kann vorgesehen sein, dass der Durchmesser der druckseitigen Deckscheibe im Wesentlichen dem Durchmesser einer den Ringraum begrenzenden Wellendichtung entspricht.For pumps in which an annular dead space is formed between the impeller shaft and pump housing on the pressure side of the impeller, it is advantageous if the diameter of the pressure-side cover plate corresponds to at least the diameter of an adjacent annular space which is formed between the impeller shaft and the housing. If the annular space is bounded laterally by a shaft seal, then it can be provided that the diameter of the pressure-side cover disk substantially corresponds to the diameter of a shaft seal defining the annular space.

[0016] Eine herstellungsmäßig besonders einfache Ausführung der Erfindung sieht vor, dass die druckseitige Deckscheibe plan ausgeführt ist.A manufacturing moderately simple embodiment of the invention provides that the pressure-side cover plate is made plan.

[0017] Ein besonders hoher Wirkungsgrad lässt sich dagegen erzielen, wenn die druckseitige Deckscheibe auf der den Laufschaufeln zugewandten Seite konkav gekrümmt ausgeführt ist. Um Gewicht und Herstellungskosten des Laufrades möglichst gering zu halten, entspricht die Wandstärke der druckseitigen Deckscheibe etwa der Wandstärke der saugseitigen Deckscheibe.On the other hand, a particularly high degree of efficiency can be achieved if the pressure-side cover disk is concavely curved on the side facing the rotor blades. In order to keep weight and manufacturing costs of the impeller as low as possible, the wall thickness of the pressure-side cover plate corresponds approximately to the wall thickness of the suction-side cover plate.

[0018] Ausgangsseitige Druckverluste können möglichst klein gehalten werden, wenn der Durchmesser der druckseitigen Deckscheibe im Wesentlichen dem Durchmesser der saugseitigen Deckscheibe entspricht. Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn die Strömungsfläche der druckseitigen Deckscheibe verlaufend mit der Seitenfläche der ausgangsseitigen Druckspirale ausgebildet ist.Output side pressure losses can be kept as small as possible, when the diameter of the pressure-side cover plate substantially corresponds to the diameter of the suction-side cover plate. It is particularly advantageous if the flow surface of the pressure-side cover plate is formed running with the side surface of the output-side pressure spiral.

[0019] Wenn die Schaufeln im inneren Abschnitt frei von Überdeckungen und Hinterschneidungen sind, das heißt, wenn die Hinterkante einer Schaufel in axialer Betrachtung vor der Vorderkante der nächsten Schaufel liegt, dann kann das Laufrad in einer zweiteiligen Form hergestellt werden und durch einfache translatorische Bewegungen der beiden Formhälften entformt werden.If the blades in the inner portion are free of overlaps and undercuts, that is, if the trailing edge of a blade is in axial view before the leading edge of the next blade, then the impeller can be made in a two-part mold and by simple translational movements be demoulded from the two mold halves.

[0020] Auf diese Weise kann das Laufrad in einfacher Weise, beispielsweise in einem Druckgussverfahren oder auch in einem Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt werden. Es ist jedoch auch möglich, Stahlguss oder Graugussverfahren einzusetzen. Unter Umständen können auch Blechumformtechniken eingesetzt werden.In this way, the impeller can be produced in a simple manner, for example in a die-casting or in a plastic injection molding process. However, it is also possible to use cast steel or gray cast iron. Under certain circumstances, sheet metal forming techniques can also be used.

[0021] Besonders günstig zur Erhöhung des Wirkungsgrades ist, wenn an der Deckscheibe im Bereich der Öffnung ein axialer Vorsprung vorgesehen ist, der in Richtung der Saugseite vor- 3/9 österreichisches Patentamt AT506 342B1 2011-03-15 ragt. Auf diese Weise ist es möglich, den strömungstechnisch besonders kritischen Einlaufbereich optimal auszubilden.[0021] It is particularly favorable for increasing the efficiency if an axial projection is provided on the cover disk in the region of the opening which protrudes in the direction of the suction side. In this way it is possible to optimally form the fluidically particularly critical inlet region.

[0022] [0023] [0024] [0025] [0026] [0027] [0028] [0029] [0030] [0031] [0032] [0033][0032] [0032] [0032] [0032] [0033]

Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Figuren näher erläutert.In the following the invention will be explained in more detail with reference to figures.

Es zeigenShow it

Fig. 1 eine Pumpe mit einem erfindungsgemäßen Laufrad in einem Längsschnitt in einer ersten Ausführungsvariante,1 shows a pump with an impeller according to the invention in a longitudinal section in a first embodiment,

Fig. 2 eine Pumpe mit einem erfindungsgemäßen Laufrad in einem Längsschnitt in einer zweiten Ausführungsvariante,2 shows a pump with an impeller according to the invention in a longitudinal section in a second embodiment,

Fig. 3 das Laufrad aus Fig. 2 in einer saugseitigen Schrägansicht,3 shows the impeller from FIG. 2 in a suction-side oblique view, FIG.

Fig. 4 das Laufrad in einer druckseitigen Schrägansicht,4 shows the impeller in a pressure-side oblique view,

Fig. 5 eine Pumpe mit einem erfindungsgemäßen Laufrad in einem Längsschnitt in einer dritten Ausführungsvariante,5 shows a pump with an impeller according to the invention in a longitudinal section in a third embodiment,

Fig. 6 das Laufrad in einer saugseitigen Schrägansicht,6 shows the impeller in a suction-side oblique view,

Fig. 7 das Laufrad in einer druckseitigen Schrägansicht,7 shows the impeller in a pressure-side oblique view,

Fig. 8 eine Pumpe mit einem erfindungsgemäßen Laufrad in einem Längsschnitt in einer vierten Ausführungsvariante,8 shows a pump with an impeller according to the invention in a longitudinal section in a fourth embodiment,

Fig. 9 das Laufrad aus Fig. 8 in einer saugseitigen Schrägansicht,9 shows the impeller from FIG. 8 in a suction-side oblique view, FIG.

Fig. 10 eine Pumpe mit einem erfindungsgemäßen Laufrad in einem Längsschnitt in einer fünften Ausführungsvariante, [0034] Fig. 11 das Laufrad aus Fig. 10 in einer druckseitigen Schrägansicht und [0035] Fig. 12 das Laufrad in einer Explosionsdarstellung.10 shows a pump with an impeller according to the invention in a longitudinal section in a fifth embodiment, [0034] FIG. 11 shows the impeller from FIG. 10 in a pressure-side oblique view, and [0035] FIG. 12 shows the impeller in an exploded view.

[0036] Die in den Figuren dargestellten Radialpumpen bestehen jeweils aus einem nur teilweise dargestellten Gehäuse 1, mit einem Lagerteil 2 und einer Gehäuseaußenwand 23. Durch ein nur schematisch dargestelltes Lager 3 ist eine Pumpenwelle 4 gelagert, an deren einem Ende ein Laufrad 5 befestigt ist. An der Gehäusewand 23 ist ein Pumpendeckel 7 befestigt, der den Saugraum 8 der Pumpe umschließt. In Radialrichtung außerhalb des Laufrades 5 ist der Druckraum 9 der Pumpe angeordnet. Eine beispielsweise als Gleitringdichtung ausgeführte Wellendichtung 10 dichtet Saugraum 8 und Druckraum 9 gegenüber dem Lagerteil 2 ab.The radial pumps shown in the figures each consist of a housing 1, only partially shown, with a bearing part 2 and a housing outer wall 23. By only schematically illustrated bearing 3, a pump shaft 4 is mounted, at one end of an impeller 5 is attached , On the housing wall 23, a pump cover 7 is fixed, which surrounds the suction chamber 8 of the pump. In the radial direction outside of the impeller 5, the pressure chamber 9 of the pump is arranged. A running example of a mechanical seal shaft seal 10 seals the suction chamber 8 and pressure chamber 9 relative to the bearing part 2 from.

[0037] Das Laufrad 5 weist einen Laufradkörper 5a mit einer Nabe 11 auf, die mit der Laufradwelle 4 drehfest verbunden ist. Vom äußeren Umfang der Nabe 11 gehen Schaufeln 13 aus, die zur Förderung des Fördermediums ausgebildet sind. Die Schaufeln 13 sind einstückig mit einer saugseitigen Deckscheibe 14 verbunden, die eine zentralen Öffnung 15 aufweist, durch die Fördermedium angesaugt wird. Auf der gegenüberliegenden Seite ist der an sich halboffen ausgeführte Laufradkörper 5a mit einer druckseitigen Deckscheibe 24 drehfest verbunden. Die druckseitige Deckscheibe 24 kann dabei mittels eines Presssitzes mit dem Laufradkörper 5a verbunden sein. Die Wandstärke s-i der druckseitigen Deckscheibe 24 entspricht dabei etwa der Wandstärke S2 der saugseitigen Deckscheibe 14. Die Größe und die Form der druckseitigen Deckscheibe 24 ist in den in den Fig. 1 bis 11 dargestellten Ausführungsvarianten unterschiedlich.The impeller 5 has an impeller body 5a with a hub 11 which is rotatably connected to the impeller shaft 4. From the outer periphery of the hub 11 go from blades 13, which are designed to convey the fluid. The blades 13 are integrally connected to a suction-side cover plate 14, which has a central opening 15, is sucked through the conveying medium. On the opposite side of the semi-open running wheel body 5a is rotatably connected to a pressure-side cover plate 24. The pressure-side cover plate 24 can be connected by means of a press fit with the impeller body 5a. The wall thickness s-i of the pressure-side cover disk 24 corresponds approximately to the wall thickness S2 of the suction-side cover disk 14. The size and shape of the pressure-side cover disk 24 is different in the embodiment variants shown in FIGS.

[0038] Die Schaufeln 13 besitzen einen inneren Abschnitt 13a im Bereich der Öffnung 15 und einen äußeren Abschnitt 13b im Bereich der saugseitigen Deckscheibe 14. Der Durchmesser d der Öffnung 15 beträgt im Ausführungsbeispiel etwa die Hälfte des Durchmessers D des Laufrades 5.The blades 13 have an inner portion 13a in the region of the opening 15 and an outer portion 13b in the region of the suction-side cover plate 14. The diameter d of the opening 15 is in the embodiment about half the diameter D of the impeller. 5

[0039] Der innere Abschnitt 13a der Schaufeln 13 ist schneckenförmig gekrümmt, jedoch in axiale Richtung frei von Überlappungen oder Überschneidungen, um eine einfache Entformbar-keit sicherzustellen. Im äußeren Abschnitt 13b besitzen die Schaufeln 13, abgesehen von even- 4/9 österreichisches Patentamt AT506 342 B1 2011-03-15 tuellen Gussschrägen, einen rechteckigen Querschnitt, der rechtwinkelig auf die saugseitige Deckscheibe 14 steht, um auch hier eine einfache Entformbarkeit zu sichern.The inner portion 13a of the blades 13 is helically curved, but in the axial direction free of overlaps or overlaps, to ensure a simple Entformbar- speed. In the outer section 13b, the blades 13, apart from any actual casting bevels, have a rectangular cross-section which is perpendicular to the suction-side cover plate 14 in order to ensure easy demouldability here as well ,

[0040] Eine konvexe Oberfläche 16 der Schaufeln 13 erstreckt sich glattflächig vom inneren Abschnitt 13a zum äußeren Abschnitt 13b. Der konvexen Oberfläche 16 gegenüberliegend ist eine konkave Oberfläche 17 ausgebildet. In der konkaven Oberfläche 17 ist vom inneren Abschnitt 13a zum äußeren Abschnitt 13b eine Kante 18 ausgebildet, die gusstechnisch erforderlich ist. Die saugseitige Deckscheibe 14 ist im Übergang zur Öffnung 15 bei 20 verrundet, um eine optimale Strömungsumlenkung zu erreichen. Ein axialer Vorsprung 21 im Bereich der Öffnung 15 ermöglicht eine mögliche Strömungsoptimierung. Im äußeren Abschnitt 13b weisen die Schaufeln 13 an der Druckseite eine Stirnfläche 22 auf, die - zumindest teilweise - die Auflage für die druckseitige Deckscheibe 24 bildet. Die Stirnfläche 22 kann in einer zur Achse 5' des Laufrades 5 senkrechten Ebene liegen (Fig. 1, sowie Fig. 5 bis 7) oder zur druckseitigen Deckscheibe 24 hin konvex gekrümmt sein.A convex surface 16 of the blades 13 extends smoothly from the inner portion 13a to the outer portion 13b. Opposite the convex surface 16, a concave surface 17 is formed. In the concave surface 17, an edge 18 is formed from the inner portion 13a to the outer portion 13b, which is required by casting. The suction-side cover plate 14 is rounded in the transition to the opening 15 at 20 in order to achieve optimum flow deflection. An axial projection 21 in the region of the opening 15 enables a possible flow optimization. In the outer section 13b, the blades 13 on the pressure side on an end face 22 which - at least partially - forms the support for the pressure-side cover plate 24. The end face 22 can lie in a plane perpendicular to the axis 5 'of the impeller 5 (FIG. 1, as well as FIGS. 5 to 7) or be convexly curved towards the pressure-side cover disk 24.

[0041] Fig. 1 zeigt eine Ausführung, bei der der Durchmesser di der druckseitigen Deckscheibe 24 im Wesentlichen dem Durchmesser der Wellendichtung 10 entspricht, welche in einem zwischen der Laufradwelle 4 und dem Gehäuse 2 aufgespannten Ringraum 25 angeordnet ist. Durch die druckseitige Deckscheibe 24 werden Verwirbelungen im Ringraum 25 durch das Laufrad 5 vermieden.Fig. 1 shows an embodiment in which the diameter di of the pressure-side cover plate 24 substantially corresponds to the diameter of the shaft seal 10, which is arranged in a spanned between the impeller shaft 4 and the housing 2 annular space 25. By the pressure-side cover plate 24 turbulence in the annular space 25 are avoided by the impeller 5.

[0042] Fig. 2 zeigt eine Ausführung, bei der die druckseitige Deckscheibe 24 leicht bombiert und zur Bildung von Strömungskanälen an der den Schaufeln 13 zugewandten Seite 24a leicht konkav ausgebildet ist. Dies ermöglicht es, die Strömungsverluste zu senken.Fig. 2 shows an embodiment in which the pressure-side cover plate 24 slightly convex and slightly concave to form flow channels on the blades 13 facing side 24a. This makes it possible to reduce the flow losses.

[0043] Die Fig. 5 bis 11 zeigen Ausführungen, bei denen der Durchmesser di der druckseitigen Deckscheibe 24 etwa gleich ist wie der Durchmesser d2 der saugseitigen Deckscheibe 14. Die druckseitige Deckscheibe 24 weist dabei einen wesentlich größeren Durchmesser auf als der Ringraum 25. Dadurch können Strömungsverluste in Folge von Verwirbelungen und Ablösungen auf der Druckseite des Laufrades 5 weiter vermindert werden.5 to 11 show embodiments in which the diameter di of the pressure-side cover plate 24 is approximately equal to the diameter d2 of the suction-side cover plate 14. The pressure-side cover plate 24 has a substantially larger diameter than the annular space 25th Flow losses due to turbulence and detachments on the pressure side of the impeller 5 can be further reduced.

[0044] Während in Fig. 5 die druckseitige Deckscheibe 24 plan ausgebildet ist, ist auch in den Fig. 8 und 10 die druckseitige Deckscheibe 24 auf der dem Laufrad zugewandten Seite konkav entsprechend den Strömungskanälen des Laufrades 5 geformt, um Strömungsablösungen innerhalb des Laufrades 5 zu vermeiden.While in Fig. 5, the pressure-side cover plate 24 is formed flat, 8 and 10, the pressure-side cover plate 24 is on the side facing the impeller concave shaped according to the flow channels of the impeller 5 to flow separation within the impeller. 5 to avoid.

[0045] Wie aus den Fig. 10 und 12 ersichtlich ist, weist die druckseitige Deckscheibe 24 an der den Schaufeln 13 zugewandten Seite 24a entsprechend den Stirnflächen 22 der Schaufeln 13 geformte Vertiefungen 26 auf. Beim Zusammenbau des Laufrades 5 und der druckseitigen Deckscheibe 24 kommen die Stirnseiten 22 der Schaufeln 13 in den Vertiefungen 26 der druckseitigen Deckscheibe 24 zu liegen, wodurch eine formschlüssige Drehverbindung des Laufrades 5 und der druckseitigen Deckscheibe 24 hergestellt wird, wobei Laufrad 5 und die druckseitige Deckscheibe 24 durch eine Pressverbindung miteinander verbunden sein können. Es ist auch möglich, den Laufradkörper 5a und die druckseitige Deckscheibe 24 durch eine reib- und formschlüssige Verbindung und beide Teile über eine nicht weiter dargestellte Schraubverbindung auf der Laufradwelle 4 zu fixieren.As can be seen from FIGS. 10 and 12, the pressure-side cover disk 24 has depressions 26 formed on the side 24 a facing the blades 13 corresponding to the end faces 22 of the blades 13. When assembling the impeller 5 and the pressure-side cover plate 24, the end faces 22 of the blades 13 come to lie in the recesses 26 of the pressure-side cover plate 24, whereby a positive rotational connection of the impeller 5 and the pressure-side cover plate 24 is made, wherein impeller 5 and the pressure-side cover plate 24 may be interconnected by a press connection. It is also possible to fix the impeller body 5a and the pressure-side cover plate 24 by a frictional and positive connection and both parts via a screw not shown on the impeller shaft 4.

[0046] Mit dem beschriebenen erfindungsgemäßen Laufrad 5 können Pumpen mit äußerst hohem Wirkungsgrad kostengünstig hergestellt werden, der den Wirkungsgrad von Pumpen mit geschlossenen Laufrädern mit zweidimensionalen Schaufeln übertrifft. Dabei ist das Laufrad 5 aufgrund seiner einfachen Entformbarkeit gusstechnisch sehr leicht herzustellen. Überdies hat ein solches Laufrad 5 hervorragende Kavitationseigenschaften.With the described impeller 5 according to the invention pumps can be produced at extremely high efficiency cost, which exceeds the efficiency of pumps with closed wheels with two-dimensional blades. The impeller 5 is very easy to produce by casting due to its ease of removal from the mold. Moreover, such an impeller 5 has excellent cavitation properties.

[0047] Aufgrund der druckseitigen Deckscheibe eignet sich das erfindungsgemäße Laufrad 5 vorzüglich zum Umbau und zur Aufrüstung von Pumpen mit relativ großem Ringraum 25, ohne dass das Pumpengehäuse 2 getauscht oder verändert werden muss. 5/9Due to the pressure-side cover plate, the impeller 5 according to the invention is excellent for the conversion and upgrade of pumps with a relatively large annulus 25, without the pump housing 2 must be exchanged or changed. 5.9

Claims

Austrian Patent Office AT506 342 B1 2011-03-15 Claims 1. Impeller (5) for a pump, in particular for a cooling water pump of an internal combustion engine, having an impeller body (5a) with a hub (11), a suction-side cover plate (14) with a central An opening (15) for sucking a delivery medium and having at least one blade (13) which is integrally connected to the suction-side cover plate (14) and which has an inner portion (13a) in the region of the central opening (15) and an outer portion (13b ) in the region of the suction-side cover plate (14), wherein the blade (13) in the inner portion (13a) is curved three-dimensionally and in the outer portion (13b) is formed substantially two-dimensional, characterized in that the impeller (5) has a pressure-side cover plate (24) which is formed as a separate part and fixed to the rotary body (5a) is rotatably connected and that the pressure-side cover plate (24) on the Sc Haufel (13) facing side (24a) has at least one corresponding to the end face (22) and the profile of the blade (13) shaped groove-like recess (26) for the blade (13) for positive connection thereto, wherein each blade (13) is free from overlaps and undercuts.

Second impeller (5) according to claim 1, characterized in that the diameter of the pressure-side cover plate (24) at least equal to the diameter of an adjacent annular space (25) which is formed between the impeller shaft (4) and housing (1).

3. impeller (5) according to claim 1 or 2, characterized in that the diameter (d ^ the pressure-side cover plate (24) substantially corresponds to the diameter of the annular space (25) limiting shaft seal (10).

4. impeller (5) according to claim 1 or 2, characterized in that the diameter (di) of the pressure-side cover plate (24) substantially corresponds to the diameter (d2) of the suction-side cover plate (14).

5. impeller (5) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pressure-side cover plate (24) is executed plan.

6. impeller (5) according to one of claims 1 to 4, characterized in that the pressure-side cover plate (24) on the blade (13) facing side (24a) is concave curved.

7. impeller (5) according to one of claims 1 to 6, characterized in that each blade (13) in the region of the suction-side cover plate (14) is curved two-dimensionally and perpendicular to the plane of the suction-side cover plate (14).

8. impeller (5) according to one of claims 1 to 7, characterized in that the wall thickness (si) of the pressure-side cover plate (24) substantially corresponds to the wall thickness (s2) of the suction-side cover plate (24). 3 sheets of drawings 6/9