DE102004024931A1

DE102004024931A1 - Kreiselpumpe, die ein Laufrad und ein Spiralgehäuse aufweist

Info

Publication number: DE102004024931A1
Application number: DE200410024931
Authority: DE
Inventors: Peter Köppler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Continental Automotive GmbH
Priority date: 2004-05-19
Filing date: 2004-05-19
Publication date: 2005-12-15

Abstract

An der Stirnfläche des Laufrades (1), die dem Eintritt E des Strömungsmediums zugewandt ist, ist ein erster ringförmiger Aufsatz (3) aus einem metallischen Gegenlaufwerkstoff angeordnet. An der Stirnfläche des Spiralgehäuses (2), die der Stirnfläche des Laufrades (1) direkt zugewandt ist, ist ein zweiter ringförmiger Aufsatz (4) aus einem Gleitlagerwerkstoff angeordnet. Der erste ringförmige Aufsatz (3) und der zweite ringförmige Aufsatz (4) liegen im Betrieb der Kreiselpumpe aneinander an und wirken als Axiallager. Gegenstand der Erfindung ist ferner die Verwendung der Kreiselpumpe als Kühlwasser-Kreiselpumpe in einem Kraftfahrzeug.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Kreiselpumpe, die ein Laufrad und ein Spiralgehäuse aufweist sowie auf eine Verwendung der Kreiselpumpe. Kreiselpumpen sind bekannt. Sie weisen in der Regel Spiralgehäuse auf. In "Strömungsmaschinen" von Carl Pfleiderer, Hartwig Petermann, 6. Aufl., Seiten 339-343 werden beispielsweise Aspekte bei der Auslegung von Spiralgehäusen aufgezeigt. Dabei wird unter anderem herausgestellt, dass die seitlichen Wände des Spiralgehäuses als Rotationsflächen ausgebildet sein sollten. In "Grundlagen für die Planung von Kreiselpumpenanlagen", Fritz Brüchler, Dennis Carter, Peter Fandrey, Jan Fischer, Ralf Mann, 7. überarbeitete und erweiterte Auflage 2000, Seite 44, Sterling SIHI GmbH, wird auf verschiedene Laufradformen für Kreiselpumpen hingewiesen. So unterscheidet man beispielsweise Radialräder und Halbaxialräder. Die Laufräder von Kreiselpumpen sind in der Regel über ihre Antriebswelle nahe dem Motorblock mit Hilfe von Anschlägen axial gelagert. Im Betrieb von Kreiselpumpen wirkt auf die jeweiligen Laufräder eine Kraft ein, die in Richtung auf den Eintritt des Strömungsmediums gerichtet ist. Durch die Anschläge in der Nähe des Motorblockes, die als Axiallager wirken, erfolgt somit dann eine Fixierung des Laufrades an der gewünschten Position. Nachteilig ist dabei, dass diese Axiallager in der Nähe des Motorblockes relativ aufwendig konstruktiv gestaltet sind.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kreiselpumpe zu schaffen, bei der auf die Anordnung eines Axiallagers in unmittelbarer Nähe des Motorblockes beziehungsweise innerhalb des Motorblockes vollständig verzichtet werden kann.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird durch eine Kreiselpumpe, die ein Laufrad und ein Spiralgehäuse aufweist, gelöst, bei der an der Stirnfläche des Laufrades, die dem Eintritt E des Strömungsmediums zugewandt ist, ein erster ringförmiger Aufsatz aus einem metallischen Gegenlaufwerkstoff angeordnet ist und bei der an der Stirnfläche des Spiralgehäuses, die der Stirnfläche des Laufrades direkt zugewandt ist, ein zweiter ringförmiger Aufsatz aus einem Gleitlagerwerkstoff angeordnet ist, und bei der der erste ringförmige Aufsatz und der zweite ringförmige Aufsatz im Betrieb der Kreiselpumpe aneinander anliegen und als Axiallager wirken. Das Spiralgehäuse kann ein- oder mehrteilig ausgebildet sein. In der Regel besteht es aus zwei Teilen. Die Wahl des Gegenlaufwerkstoffes sowie die Wahl des Gleitlagerwerkstoffes sind unter anderem abhängig von der Art und Aggressivität des Strömungsmediums und müssen je nach Einsatzfall ingenieurmäßig bestimmt werden. Für viele Gleitlagerwerkstoffe kommt beispielsweise ein Polymer oder ein Kohlenstoffgraphit zum Einsatz, der entweder kunstharzgebunden, kunstharzimprägniert oder antimonimprägniert sein kann. Geeignete Polymere werden dabei beispielsweise von der Firma Igus in Köln vertrieben. Die einzelnen Kohlenstoffgraphit-Typen sind beispielsweise bei der Firma Schunk Kohlenstofftechnik GmbH in Heuchelheim erhältlich. Als Gegenlaufwerkstoffe eignen sich beispielsweise Stahl in legierter oder unlegierter Form, Aluminiumoxid oder Siliziumkarbid. Das Aneinanderanliegen des ringförmigen Aufsatzes und des zweiten ringförmigen Aufsatzes im Betrieb erfolgt durch die im Betrieb auf das Laufrad einwirkenden Kräfte, die auf das Laufrad in Richtung des Eintritts E des Strömungsmediums wirken. Der erste ringförmige Aufsatz und der zweite ringförmige Aufsatz wirken dann als Gleitlager und stellen dabei das einzige Axiallager für das Laufrad in der Kreiselpumpe dar. Dies bedeutet, dass auf die nachteilige Anordnung von Axiallagern im Motorraum oder in unmittelbarer Nähe des Motorraumes in vorteilhafter Weise verzichtet werden kann. Es hat sich in überraschender Weise gezeigt, dass die Anordnung des ersten ringförmigen Aufsatzes aus einem metallischen Gegenlaufwerkstoff und die Anordnung des zweiten ringförmigen Aufsatzes aus einem Gleitlagerwerkstoff in vorteilhafter Weise die Bildung eines Axiallagers darstellen. Das als Gleitlager ausgebildete Axiallager ist für längere Betriebszeiten sehr gut geeignet und arbeitet nahezu verschleißfrei. Nachteilige Krafteinwirkungen, die auf Anschläge innerhalb des Motorraumes oder in unmittelbarer Nähe des Motorraumes in Folge einer Axiallagerwirkung eintreten, werden auf diese Weise vollständig vermieden.

Eine bevorzugte Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, dass der erste ringförmige Aufsatz eine Wandstärke im Bereich von 2 bis 5 mm und der zweite ringförmige Aufsatz eine Wandstärke im Bereich von 2 bis 8 mm aufweisen. Diese Wandstärkenbereiche haben sich für viele Einsatzzwecke bei verschiedenartigen Strömungsmedien als besonders vorteilhaft erwiesen.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass der erste ringförmige Aufsatz aus einem rostfreien Stahl und der zweite ringförmige Aufsatz aus einem kunstharzgebundenen Kohlenstoffgraphit bestehen. Der rostfreie Stahl kann je nach Einsatzzweck legiert sein. Als kunstharzgebundener Kohlenstoffgraphit eignet sich in besonderer Weise der FF 521 von Schunk Kohlenstofftechnik GmbH, Heuchelheim. Es handelt sich um besonders bevorzugte Materialpaarungen, die für die meisten Einsatzzwecke als Gleitlager geeignet sind.

Gegenstand der Erfindung ist schließlich noch die Verwendung der Kreiselpumpe als Kühlwasser-Kreiselpumpe in einem Kraftfahrzeug. Dabei ist vorteilhaft, dass der konstruktive Aufwand für die Anordnung eines Axiallagers bei dem ohnehin nur geringen Bauraum besonders vorteilhaft minimiert werden kann.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung (Fig.) näher und beispielhaft erläutert.
Fig. zeigt einen Teil der Kreiselpumpe im Querschnitt.
In Fig. ist ein Teil der Kreiselpumpe im Querschnitt dargestellt. Die Kreiselpumpe weist ein Laufrad 1 auf, das in einem Spiralgehäuse 2 angeordnet ist. Das Spiralgehäuse 2 besteht aus zwei Teilen, wobei lediglich nur ein Teil aus Gründen der Übersichtlichkeit dargestellt ist. Das Strömungsmedium tritt am Eintritt E in das Spiralgehäuse 2 ein und gelangt über den sich kontinuierlich vergrößernden Strömungsquerschnitt S1, S2 zum Austritt A des Spiralgehäuses, wo es die Kreiselpumpe wieder verlässt. An der Stirnfläche des Laufrades 1, die dem Eintritt E des Strömungsmediums zugewandt ist, ist ein erster ringförmiger Aufsatz 3 aus einem metallischen Gegenlaufwerkstoff angeordnet. An der Stirnfläche des Spiralgehäuses 2, die der Stirnfläche des Laufrades 1 direkt zugewandt ist, ist ein zweiter ringförmiger Aufsatz 4 aus einem Gleitlagerwerkstoff angeordnet. Dabei ist die Position des Laufrades 1 im Betrieb der Kreiselpumpe dargestellt. Der erste ringförmige Aufsatz 3 und der zweite ringförmige Aufsatz 4 liegen im Betrieb der Kreiselpumpe aneinander an und wirken als Axiallager. Dies erfolgt dahingehend, dass im Betrieb das Laufrad 1 axial in einer optimalen Position fixiert wird, wobei auf spezielle konstruktive Anordnungen, beispielsweise im Motorblock, in vorteilhafter Weise verzichtet werden kann.

Claims

Kreiselpumpe, die ein Laufrad (1) und ein Spiralgehäuse (2) aufweist, bei der an der Stirnfläche des Laufrades (1), die dem Eintritt E des Strömungsmediums zugewandt ist, ein erster ringförmiger Aufsatz (3) aus einem metallischen Gegenlaufwerkstoff angeordnet ist und bei der an der Stirnfläche des Spiralgehäuses (2), die der Stirnfläche des Laufrades (1) direkt zugewandt ist, ein zweiter ringförmiger Aufsatz (4) aus einem Gleitlagerwerkstoff angeordnet ist, und bei der der erste ringförmige Aufsatz (3) und der zweite ringförmige Aufsatz (4) im Betrieb der Kreiselpumpe aneinander anliegen und als Axiallager wirken.
Kreiselpumpe nach Anspruch 1, bei der der erste ringförmige Aufsatz (3) eine Wandstärke im Bereich von 2 bis 5 mm und der zweite ringförmige Aufsatz (4) eine Wandstärke im Bereich von 2 bis 8 mm aufweisen.
Kreiselpumpe nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, bei der der erste ringförmige Aufsatz (3) aus einem rostfreien Stahl und der zweite ringförmige Aufsatz (4) aus einem kunstharzgebundenen Kohlenstoffgraphit bestehen.
Verwendung der Kreiselpumpe nach einem der Ansprüche 1 bis 3 als Kühlwasser-Kreiselpumpe in einem Kraftfahrzeug.