DE10102104A1 - Impeller system for pumps - Google Patents

Impeller system for pumps

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Abstract

The rotor wheel system comprises a ceramic rotor wheel connected to a drive shaft (6) mounted in a housing (17). The wheel is pushed onto a compensation unit (2) such as a sleeve with external toothed profile (10) to take up the thermal expansion. The compensation unit can be made from teflon mixed with strengthening fillers such as graphite, titanium dioxide.

Description

Die Erfindung betrifft ein Laufradsystem für Pumpen mit einer in einem Gehäuse angeordneten Antriebswelle, die mit einem Laufrad zum Fördern flüssiger Medien verbunden ist.The invention relates to an impeller system for pumps with a in a housing arranged drive shaft with an impeller for conveying liquid media connected is.

Umwälzpumpen werden z. B. in der chemischen Industrie zum Fördern und/oder Umwälzen von zum Teil aggressiven Medien verwendet. So wird z. B. in einer Dünnsäure-Rückgewinnungsanlage nach der EP 0 476 744 B1 70%ige Schwe­ felsäure mit einer Temperatur von 120°C umgewälzt.Circulation pumps are e.g. B. in the chemical industry to promote and / or Circulation of sometimes aggressive media used. So z. B. in one Thin acid recovery plant according to EP 0 476 744 B1 70% Schwe rock acid circulated at a temperature of 120 ° C.

Derartige aggressive Medien bewirken, dass die Laufräder einer sehr starken Belastung unterliegen und nur eine beschränkte Laufzeit haben. Danach müssen diese Laufräder ausgetauscht werden. Hierzu muss die Pumpe abgestellt wer­ den. Bei einem kontinuierlichen Produktionsprozess muss die zu reparierende Pumpe durch eine funktionierende ersetzt werden. Dies alles bedingt hohe Ko­ sten.Such aggressive media cause the impellers to be very strong Subject to load and have a limited term. After that have to these wheels are replaced. To do this, the pump must be switched off the. In a continuous production process, the one to be repaired Pump to be replaced by a working one. All of this requires high knockout sten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, ein Laufradsystem für Pumpen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 so zu verbessern, dass die Betriebssicherheit und -verfügbarkeit erhöht ist und die Instandhaltungskosten der Pumpen redu­ ziert sind.The invention is based on the object of an impeller system for pumps to improve the preamble of claim 1 so that operational safety and availability is increased and the maintenance costs of the pumps reduced are adorned.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass das Laufrad aus ei­ nem keramischen Werkstoff besteht und dass das Laufrad auf einer Kompensati­ onseinheit zur Aufnahme der Wärmedehnung aufgeschoben ist.According to the invention, this object is achieved in that the impeller is made of egg nem ceramic material and that the impeller on a Kompensati on unit for absorbing thermal expansion is pushed on.

Keramische Laufräder sind extrem unanfällig gegenüber aggressiven (korrosiv und abrasiv) Medien, wie z. B. Schwefelsäure, so dass ihre Lebensdauer we­ sentlich länger ist als bei Laufrädern aus metallischen Werkstoffen. Ceramic impellers are extremely unaffected by aggressive (corrosive and abrasive) media such. B. sulfuric acid so that its life we is considerably longer than with impellers made of metallic materials.  

Nachteilig ist jedoch, dass der Wärmeausdehnungskoeffizient von keramischen Laufrädern völlig verschieden von dem der metallischen Antriebswelle ist.The disadvantage, however, is that the coefficient of thermal expansion of ceramic Impellers is completely different from that of the metallic drive shaft.

Aus diesem Grund schlägt die Erfindung vor, dass das Laufrad auf einer Kom­ pensationseinheit zur Aufnahme der Wärmeausdehnung aufgeschoben ist. Hier­ durch wird die unterschiedliche Wärmeausdehnung aufgefangen, so dass es zu keinen gefährlichen Spannungen kommen kann.For this reason, the invention proposes that the impeller on a Kom pensationseinheit is postponed to absorb the thermal expansion. here through the different thermal expansion is absorbed, so that it too no dangerous tensions can arise.

In bevorzugter Ausführungsform ist die Kompensationseinheit eine Hülse mit äu­ ßerem Kammprofil. Auf dieser Hülse ist dann das Laufrad aufgeschoben. Die Kompensationseinheit ist zweckmäßigerweise zum besseren Halt auf eine Buch­ se, wie z. B. einer Rotgussbuchse aufgebracht.In a preferred embodiment, the compensation unit is a sleeve with outer outer comb profile. The impeller is then slid onto this sleeve. The Compensation unit is useful for a better hold on a book se, such as B. applied a gunmetal bushing.

Erfindungsgemäß ist die Kompensationseinheit aus Teflon (PTFE) hergestellt.According to the invention, the compensation unit is made of Teflon (PTFE).

Bevorzugt ist das Kammprofil der Kompensationseinheit senkrecht zur Längs­ achse der Antriebswelle geneigt, so dass sich die einzelnen Kämme umlegen können.The comb profile of the compensation unit is preferably perpendicular to the longitudinal axis of the drive shaft inclined so that the individual combs fold can.

Zur Erhöhung der Lebenszeit der Kompensationseinheit werden dem Teflon vor­ teilhafterweise festigkeitserhöhende Füllstoffe zugemischt. Diese Füllstoffe kön­ nen z. B. aus einem oder mehreren der nachfolgenden Stoffe bestehen: Graphit, Talkum, Kreide, Titandioxid, Siliziumkarbid, Glaspartikel. Glaspartikel haben sich als besonders effizient erwiesen.To increase the lifetime of the compensation unit, the Teflon is used sometimes fillers are added to increase the strength. These fillers can z. B. consist of one or more of the following substances: graphite, Talc, chalk, titanium dioxide, silicon carbide, glass particles. Glass particles have become proven to be particularly efficient.

Die Antriebswelle ist bevorzugt eine einstückige hohle Welle. Das Laufrad ist in bevorzugter Ausführungsform über eine das Laufrad und die Antriebswelle axial durchragende Dehnschraube über eine Laufradmutter am stirnseiteigen Ende des Laufrades und einer Kontermutter am antriebsseitigen Ende der Antriebswel­ le mit der Antriebswelle kraftschlüssig verbunden. The drive shaft is preferably a one-piece hollow shaft. The impeller is in preferred embodiment via an axially the impeller and the drive shaft protruding expansion screw via an impeller nut at the front end the impeller and a lock nut at the drive end of the drive shaft le non-positively connected to the drive shaft.  

Vorteilhafterweise deckt die Laufradmutter das stirnseitige Ende des Laufrades nahezu vollständig ab.The impeller nut advantageously covers the front end of the impeller almost completely.

Jeweils zwischen der Laufradmutter und dem Laufrad und dem Laufrad und der Antriebswelle ist zur Übertragung des Drehmoments und Abdichtung eine Flach­ dichtung, bevorzugt eine Elastomerflachdichtung angeordnet.Each between the impeller nut and the impeller and the impeller and The drive shaft is a flat for transmitting the torque and sealing seal, preferably an elastomer flat seal.

Folgende Vorteile hat das erfindungsgemäße Laufradsystem:
The impeller system according to the invention has the following advantages:

  • - sehr hohe chemische Beständigkeit- very high chemical resistance
  • - hohe Abrasionsfestigkeit- high abrasion resistance
  • - bei hohen Temperaturen einsetzbar- Can be used at high temperatures
  • - einsetzbar bei hohen Antriebsleistungen- Can be used with high drive powers
  • - kraftschlüssige Verbindung des Laufrades mit der Antriebswelle.- non-positive connection of the impeller with the drive shaft.

Weitere Merkmale der Erfindung ergeben sich aus den Figuren, die nachfolgend beschrieben sind. Es zeigt:Further features of the invention result from the figures that follow are described. It shows:

Fig. 1 eine Pumpe nach dem Stand der Technik im Querschnitt, Fig. 1 is a pump according to the prior art in cross section,

Fig. 2 ein erfindungsgemäßes Laufradsystem als Querschnitt durch das stirnseitige Ende und Fig. 2 shows an inventive impeller system as a cross section through the front end

Fig. 3 durch das antriebsseitige Ende der Antriebswelle. Fig. 3 by the drive end of the drive shaft.

Fig. 1 zeigt mehr schematisch die wesentlichen Elemente einer Umwälzpumpe nach dem Stand der Technik für aggressive Fördermedien, wie z. B. Schwefel­ säure. Fig. 1 shows more schematically the essential elements of a circulating pump according to the prior art for aggressive media, such as. B. sulfuric acid.

Mit dem Bezugszeichen 17 ist ein Pumpengehäuse bezeichnet in dem ein Laufrad 18 zum Umwälzen des Fördermediums angeordnet ist.The reference numeral 17 designates a pump housing in which an impeller 18 for circulating the pumped medium is arranged.

Das Laufrad 18 ist direkt auf die Antriebswelle 6 aufgeschoben und mit einer Laufradmutter 5 befestigt. Laufrad 18 und Antriebswelle 6 sind aus einem metalli­ schen Werkstoff gefertigt.The impeller 18 is pushed directly onto the drive shaft 6 and fastened with an impeller nut 5 . Impeller 18 and drive shaft 6 are made of a metallic material.

Fig. 2 zeigt ein erfindungsgemäßes Laufradsystem als Querschnitt durch das stirnseitige Ende der Antriebswelle 6 und Fig. 3 durch das antriebsseitige Ende der Antriebswelle 6 in dem Pumpengehäuse 17. FIG. 2 shows an impeller system according to the invention as a cross section through the front end of the drive shaft 6 and FIG. 3 through the drive end of the drive shaft 6 in the pump housing 17 .

Eine einstückige hohlgebohrte Welle 6b durchzieht die gesamte Pumpe. Auf ihr ist eine Wellenhülse 6a aufgesetzt. Welle 6b und Wellenhülse 6a sind in dieser Anmeldung der Einfachheit halber oft als Antriebswelle 6 bezeichnet.A one-piece hollow bore shaft 6 b runs through the entire pump. On it a shaft sleeve 6 a is placed. In this application, shaft 6 b and shaft sleeve 6 a are often referred to as drive shaft 6 for the sake of simplicity.

Am stirnseitigen Ende der Antriebswelle 6 ist ein Laufrad 18 befestigt. Dieses Laufrad 18 besteht erfindungsgemäß aus einem keramischen Werkstoff. Zur Be­ festigung des Laufrades 18 ist in der Antriebswelle 6 (bzw. der Welle 6b) eine Dehnschraube 4 eingelassen, die an ihrem stirnseitigen Ende eine Laufradmutter 5 und an ihrem antriebsseitigen Ende (siehe Fig. 3) eine Kontermutter 3 aufweist. Zwischen der Laufradmutter 5 und der Antriebswelle 6 bzw. der Wellenhülse 6a ist das Laufrad 18 eingeklemmt. Die Laufradmutter 5 deckt dabei das stirnseitige Ende des Laufrades 18 nahezu vollständig ab.An impeller 18 is attached to the front end of the drive shaft 6 . This impeller 18 according to the invention consists of a ceramic material. To fasten the impeller 18 in the drive shaft 6 (or the shaft 6 b), an expansion screw 4 is inserted, which has an impeller nut 5 at its front end and a lock nut 3 at its drive end (see FIG. 3). The impeller 18 is clamped between the impeller nut 5 and the drive shaft 6 or the shaft sleeve 6 a. The impeller nut 5 covers the end of the impeller 18 almost completely.

Zur Übertragung des Drehmoments und Abdichtung ist zwischen der Laufradmut­ ter 5 und dem Laufrad 18 und zwischen der Antriebswelle 6 bzw. der Wellenhül­ se 6a und dem Laufrad 18 jeweils eine Flachdichtung 7, bevorzugt eine Elasto­ merflachdichtung angeordnet. To transmit the torque and seal between the Laufradmut ter 5 and the impeller 18 and between the drive shaft 6 or the Wellenhül se 6 a and the impeller 18 each have a flat seal 7 , preferably an elastomeric flat seal.

Die Laufradmutter 5 ist über einen Gewindeadapter 1 und einer Verdrehsiche­ rung 9 auf der Dehnschraube 4 befestigt. Mit dem Bezugszeichen 11 ist die Längsachse der Antriebswelle 6 bezeichnet.The impeller nut 5 is attached to the expansion screw 4 by means of a threaded adapter 1 and an anti-rotation device 9 . Reference number 11 denotes the longitudinal axis of the drive shaft 6 .

Ein wesentliches Element der Erfindung ist, dass das Laufrad 18 auf einer Kom­ pensationseinheit 2 zur Aufnahme der Wärmedehnung aufgeschoben ist. Diese Kompensationseinheit 2 besteht aus einer Hülse aus Teflon (PTFE) mit einem äußeren Kammprofil 10. Gehalten wird die Kompensationseinheit 2 von einer Rotgussbuchse 12, auf die die Kompensatinseinheit 2 aufgeschoben ist. Das Kammprofil 10 der Kompensationseinheit 2 ist senkrecht zur Längsachse 11 der Antriebswelle 6 leicht geneigt, d. h. zur radialen Ausdehnung des Laufrades 18.An essential element of the invention is that the impeller 18 is pushed onto a compensation unit 2 for absorbing the thermal expansion. This compensation unit 2 consists of a sleeve made of Teflon (PTFE) with an outer comb profile 10 . The compensation unit 2 is held by a gunmetal bushing 12 , onto which the compensation unit 2 is pushed. The comb profile 10 of the compensation unit 2 is slightly inclined perpendicular to the longitudinal axis 11 of the drive shaft 6 , ie to the radial expansion of the impeller 18 .

Dieses Kammprofil 10 fängt Wärmedehnungen auf.This comb profile 10 absorbs thermal expansion.

Bei der Montage der Pumpe wird das Laufrad 18 mit der Rotgussbuchse 12 auf die Dehnschraube 4 geschoben und die Dehnschraube 4 in die Antriebswelle 6 bzw. die Welle 6b gesteckt bis das Laufrad 18 mit der Kompensationseinheit 2 zwischen der Laufradmutter 5 und der Antriebswelle 6 angeordnet ist. Anschlie­ ßend wird am antriebsseitigen Ende der Antriebswelle 6 die Dehnschraube 4 über die Kontermutter 3 z. B. über einen Drehmomentschlüssel verankert.When installing the pump, the impeller 18 with the gunmetal bushing 12 is pushed onto the expansion screw 4 and the expansion screw 4 is inserted into the drive shaft 6 or the shaft 6 b until the impeller 18 with the compensation unit 2 is arranged between the impeller nut 5 and the drive shaft 6 is. Subsequently, at the drive end of the drive shaft 6, the expansion screw 4 via the lock nut 3 z. B. anchored using a torque wrench.

Dieses erfindungsgemäße Laufradsystem hat sich im längjährigen Betrieb als äußerst betriebssicher und wartungsarm erwiesen.This impeller system according to the invention has been in operation for many years proven to be extremely reliable and low-maintenance.

Claims (11)

1. Laufradsystem für Pumpen mit einer in einem Gehäuse (17) angeordneten Antriebswelle (6), die mit einem Laufrad (18) zum Fördern flüssiger Medien verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (18) aus einem keramischen Werkstoff besteht und dass das Laufrad (18) auf einer Kom­ pensationseinheit (2) zur Aufnahme der Wärmedehnung aufgeschoben ist.1. impeller system for pumps with a drive shaft ( 6 ) arranged in a housing ( 17 ), which is connected to an impeller ( 18 ) for conveying liquid media, characterized in that the impeller ( 18 ) consists of a ceramic material and that Impeller ( 18 ) is pushed onto a compensation unit ( 2 ) for absorbing thermal expansion. 2. Laufradsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kom­ pensationseinheit (2) eine Hülse mit äußerem Kammprofil (10) ist.2. impeller system according to claim 1, characterized in that the Kom compensation unit ( 2 ) is a sleeve with an outer comb profile ( 10 ). 3. Laufradsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Kammprofil (10) senkrecht zur Längsachse (11) der Antriebswelle (6) eine Neigung aufweist.3. impeller system according to claim 2, characterized in that the comb profile ( 10 ) perpendicular to the longitudinal axis ( 11 ) of the drive shaft ( 6 ) has an inclination. 4. Laufradsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinheit (2) aus Teflon hergestellt ist.4. impeller system according to one of claims 1 to 3, characterized in that the compensation unit ( 2 ) is made of Teflon. 5. Laufradsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Kompensationseinheit (2) auf eine Buchse, insbesondere Rot­ gussbuchse (12) aufgebracht ist.5. impeller system according to one of claims 1 to 4, characterized in that the compensation unit ( 2 ) on a bushing, in particular red cast bushing ( 12 ) is applied. 6. Laufradsystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass dem Teflon der Kompensationseinheit (2) festigkeitserhöhende Füllstoffe zugemischt sind.6. impeller system according to claim 4, characterized in that the Teflon of the compensation unit ( 2 ) strength-increasing fillers are mixed. 7. Laufradsystem nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Füll­ stoffe aus einem oder mehreren der nachfolgenden Stoffe bestehen: Gra­ phit, Talkum, Kreide, Titandioxid, Siliziumkarbid, Glaspartikel. 7. impeller system according to claim 6, characterized in that the filling fabrics consist of one or more of the following: Gra phite, talc, chalk, titanium dioxide, silicon carbide, glass particles.   8. Laufradsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebswelle (6) eine einstückige hohle Welle (6b) ist.8. impeller system according to one of claims 1 to 7, characterized in that the drive shaft ( 6 ) is a one-piece hollow shaft ( 6 b). 9. Laufradsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Laufrad (18) über eine das Laufrad (18) und die Antriebswelle (6) axial durchragende Dehnschraube (4) über eine Laufradmutter (5) am stirn­ seitigen Ende des Laufrades (18) und einer Kontermutter (3) am an­ triebsseitigen Ende der Antriebswelle (6) mit der Antriebswelle (6) kraft­ schlüssig verbunden ist.9. impeller system according to one of claims 1 to 8, characterized in that the impeller ( 18 ) via a the impeller ( 18 ) and the drive shaft ( 6 ) axially projecting expansion screw ( 4 ) via an impeller nut ( 5 ) at the front end of Impeller ( 18 ) and a lock nut ( 3 ) at the drive end of the drive shaft ( 6 ) with the drive shaft ( 6 ) is positively connected. 10. Laufradsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Laufradmutter (5) das stirnseitige Ende des Laufrades (18) nahezu voll­ ständig abdeckt.10. Impeller system according to claim 9, characterized in that the impeller nut ( 5 ) almost completely covers the front end of the impeller ( 18 ). 11. Laufradsystem nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils zwischen der Laufradmutter (5) und dem Laufrad (18) und dem Laufrad (18) und der Antriebswelle (6) bzw. der Wellenhülse (6a) zur Übertragung des Drehmomentes und Abdichtung eine Flachdichtung (7), bevorzugt Elastomerflachdichtung angeordnet ist.11. impeller system according to claim 9 or 10, characterized in that between the impeller nut ( 5 ) and the impeller ( 18 ) and the impeller ( 18 ) and the drive shaft ( 6 ) or the shaft sleeve ( 6 a) for transmitting the torque and sealing a flat seal ( 7 ), preferably an elastomer flat seal, is arranged.
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