DE102004024900B4

DE102004024900B4 - Laufrad für eine Kreiselpumpe

Info

Publication number: DE102004024900B4
Application number: DE102004024900.8A
Authority: DE
Inventors: Peter Köppler
Original assignee: Continental Automotive GmbH
Current assignee: Vitesco Technologies GmbH
Priority date: 2004-05-19
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2017-06-14
Anticipated expiration: 2024-05-20
Also published as: DE102004024900A1

Abstract

Laufrad (1) für eine Kreiselpumpe, das aus einer vorderen Deckscheibe (1a) und einer hinteren Deckscheibe (1d) besteht, zwischen denen Schaufeln (1e) für das zu fördernde Medium angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Deckscheibe (1a) auf ihrer, dem Eintritt E des Strömungsmediums zugewandten Außenfläche 1 bis 5 Nuten (1b) aufweist, und das Verhältnis des Außendurchmessers D1 der vorderen Deckscheibe (1a) zum Durchmesser D2, auf dem die Außenkanten der Schaufeln (1e) an der vorderen Deckscheibe (1a) anliegen, im Bereich von 1,02 bis 1,1 liegt.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Laufrad für eine Kreiselpumpe, dass aus einer vorderen Deckscheibe und einer hinteren Deckscheibe besteht, zwischen denen Schaufeln für das zu fördernde Medium angeordnet sind. Die Erfindung bezieht sich ferner auf eine Verwendung des Laufrades. Laufräder für Kreiselpumpen sind bekannt. In ”Grundlagen für die Planung von Kreiselpumpenanlagen”, Fritz Büchler, Dennis Carter, Peter Fandrey, Jan Fischer, Ralf Mann, 7. überarbeitete und erweiterte Auflage 2000, Seite 44, Sterling SIHI GmbH, wird auf verschiedene Laufradformen hingewiesen. Die DE 31 07 685 C2 offenbart ein Kreiselpumpenlaufrad mit in einem vorderen Radseitenraum angeordneten, den Saug- und Druckbereich trennenden Spaltdichtungen, wobei zwischen zwei der Spaltdichtungen eine Kammer angeordnet ist. Die DE 25 55 101 B1 offenbart ein Kreiselpumpenrad aus Blech, dessen Eintrittsstutzen mit dem Pumpengehäuse einen Spalt genau definierter Weite bildet. Der den Eintrittsstutzen bildende Teil der vorderen Deckscheibe zur Herstellung des Spaltes ist dabei mit einer oder mehreren rundum verlaufenden Sicken versehen. Die DE 30 38 307 A1 offenbart ein Pumpenrad, welches in einem vorderen Radseitenraum in Verbindung mit einem Pumpengehäuse, in dem das Pumpenrad angeordnet ist, eine Labyrinthdichtung bildet. Die DE 78 24 441 U1 offenbart eine Zentrifugalpumpe, bei der zwischen einem Motorgehäuse und einem Pumpenrad eine Labyrinthdichtung ausgebildet ist. So unterscheidet man beispielsweise Radialräder und Halbaxialräder. Häufig bestehen Laufräder für Kreiselpumpen aus einer hinteren Deckscheibe und einer vorderen Deckscheibe, zwischen denen Schaufeln für das zu fördernde Medium angeordnet sind. Für einige Einsatzzwecke bestehen solche Laufräder aus Kunststoff. In ”Kreiselpumpen, Ein Handbuch für Entwicklung, Anlagenplanung und Betrieb”, Johann F. Gülich, Seiten 76, 77, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York, 1999, wird der Nachteil eines rückführenden Spaltstromes zwischen den Laufrädern und dem jeweiligen Gehäuse von Kreiselpumpen beschrieben. Dieser nachteilige Spaltstrom wirkt sich negativ auf den Wirkungsgrad der jeweiligen Kreislpumpe aus. Zur Abhilfe wird allgemein die Anordnung von Spalten zwischen dem Laufrad und dem Gehäuse der Kreiselpumpe vorgeschlagen. Dabei wird auf die verschiedene konstruktive Ausgestaltung einzelner Spalttypen näher eingegangen, ohne dabei eine optimale technische Lösung vorzuschlagen. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Laufrad für eine Kreiselpumpe zu schaffen, bei dem sich der nachteilige Spaltstrom im Betrieb der Kreiselpumpe nahezu vollständig vermeiden lässt. Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch ein Laufrad für eine Kreiselpumpe gelöst, bei dem die vordere Deckscheibe auf ihrer dem Eintritt E des Strömungsmediums zugewandten Außenfläche 1 bis 5 Nuten aufweist, und das Verhältnis des Außendurchmessers D1 der vorderen Deckscheibe zum Durchmesser D2, auf dem die Außenkanten der Schaufeln an der vorderen Deckscheibe anliegen, im Bereich von 1,02 bis 1,1 liegt. Als zu fördernde Medien kommen flüssige Medien zum Einsatz. Die Nuten sind auf der vorderen Deckscheibe konzentrisch kreisförmig ausgebildet. Für viele Einsatzzwecke hat sich ein Verhältnis des Außendurchmessers D1 zum Durchmesser D2 von 1,04 bewährt. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass sich der nachteilte Spaltstrom in der Weise minimieren lässt, dass ein nachteiliger Einfluss auf den Wirkungsgrad der Kreiselpumpe nahezu nicht mehr zu verzeichnen ist. Dabei ist vorteilhaft, dass auf konstruktive Abwandlungen im Inneren des Spiralgehäuses der Kreiselpumpe verzichtet werden kann.
Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass das Verhältnis der Nutbreite a zum Abstand b der Nuten voneinander im Bereich von 0,5 bis 2 liegt. Dies erschwert in besonders vorteilhafter Weise die Ausbildung des nachteiligen Spaltstromes.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass das Verhältnis des Abstandes b der Nuten voneinander zur Nuttiefe c im Bereich von 0,5 bis 5 liegt. Unabhängig von der Größe der Kreiselpumpe lässt sich bei Einhaltung dieses Bereiches des Verhältnisses der nachteilige Spaltstrom in besonders vorteilhafter Weise minimieren.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung verlaufen die seitlichen Begrenzungen der Nuten parallel zur Drehachse D des Laufrades. Auf diese Weise lassen sich die Nuten besonders einfach in die vordere Deckscheibe einarbeiten, wobei gleichzeitig eine Minimierung des nachteiligen Spaltstromes garantiert ist.
Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung des Laufrades in einer Kühlwasser-Kreiselpumpe in einem Kraftfahrzeug. In einem Kraftfahrzeug sind hohe Wirkungsgrade der Kühlwasser-Kreiselpumpen allgemein wegen des dort nur sehr geringen Bauraumes relativ problematisch zu realisieren. Die Verwendung des Laufrades trägt auf besonders einfache Weise der Erhöhung des Wirkungsgrades der Kühlwasser-Kreiselpumpe bei, was eine direkte Folge der Minimierung des nachteiligen Spaltstromes ist.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung (1 bis 5) näher und beispielhaft erläutert.
1 zeigt eine Kreiselpumpe mit dem Laufrad und dem Spiralgehäuse im Querschnitt.
2 zeigt das Laufrad im Querschnitt.
3 zeigt das Laufrad in der Draufsicht in Blickrichtung auf die vordere Deckscheibe.
4 zeigt das Laufrad in der Draufsicht in Blickrichtung auf die hintere Deckscheibe.
5 zeigt eine Kreiselpumpe mit Laufrad und Spiralgehäuse im Querschnitt nach dem Stand der Technik.
In 1 ist eine Kreiselpumpe mit dem Laufrad 1 und dem Spiralgehäuse 2 im Querschnitt dargestellt. Das zu fördernde Medium gelangt vom Eintritt E des Spiralgehäuses 2 über den Strömungsraum S1, S2 zum Austritt A des Spiralgehäuses 2. Das Laufrad 1 besteht aus einer vorderen Deckscheibe 1a und einer hinteren Deckscheibe 1d. Zwischen der vorderen Deckscheibe 1a und der hinteren Deckscheibe 1d sind Schaufeln 1e für das zu strömende Medium angeordnet. Die vordere Deckscheibe 1a weist auf ihrer, dem Eintritt E des Strömungsmediums zugewandten Außenfläche zwei Nuten 1b auf.
In 2 ist das Laufrad 1 im Querschnitt dargestellt. Das Laufrad 1 weist eine Drehachse D auf. Das Verhältnis der Nutbreite a zum Abstand b der Nuten 1b voneinander liegt im Bereich von 0,5 bis 2. Das Verhältnis des Abstandes b der Nuten 1b voneinander zur Nuttiefe c liegt im Bereich von 0,5 bis 5. Die seitlichen Begrenzungen 1c der Nuten 1b verlaufen parallel zur Drehachse D des Laufrades 1.
In 3 ist das Laufrad in der Draufsicht in Blickrichtung auf die vordere Deckscheibe 1a dargestellt. Die vordere Deckscheibe 1a weist zwei Nuten 1b auf, die konzentrisch kreisförmig um die Drehachse D angeordnet sind.
In 4 ist die Draufsicht auf das Laufrad in Blickrichtung auf die hintere Deckscheibe 1d dargestellt. Das Verhältnis des Außendurchmessers D1 der vorderen Deckscheibe 1d zum Durchmesser D2, auf dem die Außenkanten der Schaufeln 1e an der vorderen Deckscheibe 1a anliegen, liegt im Bereich von 1,02 bis 1,1.
In 5 ist die Kreiselpumpe im Querschnitt nach dem Stand der Technik dargestellt. Auch bei dieser Kreiselpumpe gelangt das zu fördernde Medium von dem Eintritt E* des Spiralgehäuses 2* über den Strömungsraum S1*, S2* zum Austritt A* des Spiralgehäuses 2*. Das Laufrad 1* weist eine vordere Deckscheibe 1a* und eine hintere Deckscheibe 1d* auf. Bei dieser konstruktiven Ausgestaltung der Kreiselpumpe nach dem Stand der Technik kommt es im Betrieb zu einer nachteiligen Spaltströmung, die in Pfeilrichtung zum Eintritt E* des Spiralgehäuses 2* und anschließend erneut zum Laufrad 1* geleitet wird. Diese Spaltströmung ist deshalb von Nachteil, da sie den Wirkungsgrad der Kreiselpumpe herabsetzt.

Claims

Laufrad (1) für eine Kreiselpumpe, das aus einer vorderen Deckscheibe (1a) und einer hinteren Deckscheibe (1d) besteht, zwischen denen Schaufeln (1e) für das zu fördernde Medium angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die vordere Deckscheibe (1a) auf ihrer, dem Eintritt E des Strömungsmediums zugewandten Außenfläche 1 bis 5 Nuten (1b) aufweist, und das Verhältnis des Außendurchmessers D1 der vorderen Deckscheibe (1a) zum Durchmesser D2, auf dem die Außenkanten der Schaufeln (1e) an der vorderen Deckscheibe (1a) anliegen, im Bereich von 1,02 bis 1,1 liegt.
Laufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis der Nutbreite a zum Abstand b der Nuten (1b) voneinander im Bereich von 0,5 bis 2 liegt.
Laufrad nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis des Abstandes b der Nuten (1b) voneinander zur Nuttiefe c im Bereich von 0,5 bis 5 liegt.
Laufrad nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die seitlichen Begrenzungen (1c) der Nuten (1b) parallel zur Drehachse D des Laufrades (1) verlaufen.
Verwendung des Laufrades (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4 in einer Kühlwasser-Kreiselpumpe in einem Kraftfahrzeug.