DE102008008290A1 - Impeller arrangement for pump, has plate or ring-like impeller body with two front sides, where multiple shovels are provided, which are fixed on former front surface - Google Patents
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Abstract
Description
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die Erfindung betrifft eine Laufradanordnung für eine Pumpe und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Laufradanordnung gemäß den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 12. Demnach umfasst eine gattungsgemäße Laufradanordnung für eine Pumpe einen Teller- oder ringartigen Laufradkörper mit erste und zweite Stimflächen aufweisenden ersten und zweiten Stirnseiten, mehreren auf der ersten Stirnfläche befestigten und von ihr axial abstehenden Schaufeln und mindestens einem an der einen oder der anderen Stirnseite bezüglich des Laufradkörpers befestigten Ringkörper, wie eine Deckscheibe und/oder ein zylinderförmiger, innen hohler Antriebskörper, sowie umfangsverteilten, an dem Ringkörper und an dem Laufradkörper angeordnete Nut- und Federelemente zum Verbinden des Laufradkörpers mit dem Ringkörper. Derartige Laufradanordnungen dienen in der Regel dazu im nassen Bereich einer berührungslos durch Magnetanordnungen angetriebenen Pumpe das zu pumpende Medium in der Regel axial anzusaugen und radial auszustoßen. Um ein strömungstechnisch möglichst effizientes Pumplaufrad und eine dauerhaft stabile Antriebsverbindung zu erhalten, müssen relativ komplexe Formgebungen verwirklicht werden.The The invention relates to an impeller assembly for a pump and a method of manufacturing such an impeller assembly according to the preambles of the claims 1 and 12. Accordingly, a generic Impeller assembly for a pump a plate or ring-like Impeller body with first and second end surfaces having first and second end faces, a plurality on the first end face attached and projecting from her axially shovels and at least one on one side or the other with respect to the impeller body attached ring body, such as a cover plate and / or a cylindrical, hollow inside Drive body, as well as circumferentially distributed, on the ring body and arranged on the impeller body groove and spring elements for connecting the impeller body with the annular body. As a rule, such impeller arrangements serve in the wet state Area of a non-contact driven by magnet arrangements Pump the medium to be pumped usually aspirate axially and expel radially. To be as efficient as possible in terms of flow Pump impeller and to obtain a permanently stable drive connection, relatively complex shapes have to be realized.
TECHNOLOGISCHER HINTERGRUNDTECHNOLOGICAL BACKGROUND
Zentrifugalpumpen
aus Kunststoff – wie eine so genannte Impellerpumpe – ist
aus der
Die Funktionen der Drehmomentübertragung und der Axialkraftübertragung und -kopplung sind also voneinander getrennt, wobei diese Verbindung lösbar sein soll. Diese Lösbarkeit und eine exakte koaxiale Verbindung beider Bauteile wird durch einen Verriegelungsring im hohlen Innenraum des Antriebskörpers erreicht, der dort am Übergang zwischen beiden Bauteilen lösbar angeordnet wird und im eingesetzten Zustand die axialen Verbindungsmittel in ihrer Eingriffsstellung mit einer Ringnut des zylindrischen Antriebkörpers verriegelt hält.The Functions of torque transmission and axial force transmission and -coupling are thus separated from each other, this connection should be solvable. This solvability and an exact Coaxial connection of both components is achieved by a locking ring in the hollow interior of the drive body that reaches there detachably arranged at the transition between the two components is in the inserted state, the axial connection means in its engagement position with an annular groove of the cylindrical drive body keeps locked.
Eine
andere lösbare Verbindung zwischen einem Pumpenlaufrad
und einem zylindrischen Antriebskörper hierfür
ist aus der
Um den hohen Genauigkeitsanforderungen in manchen Anwendungsfällen von Pumpenlaufrädern Rechnung zu tragen, ist grundsätzlich auch ein vielachsiges Fräsen des Pumpenlaufrades samt Antriebskörper aus einem einzigen Stück mög lich. Solche spanenden Herstellungsmethoden sind allerdings material- und zeitaufwändig.Around the high accuracy requirements in some applications to take account of pump impellers is basically also a multi-axis milling of the pump impeller with drive body from a single piece possible Lich. Such chipping However, manufacturing methods are time-consuming and material-consuming.
Ebenso ist versucht worden, Ringkörper an Laufradkörper von Pumpen durch Schweißen oder Kleben dauerhaft zu befestigen, wie durch vollflächiges Vibrationsschweißen oder Reibstiftverschweißen. Dies setzt jedoch die Schweißbarkeit der zur Verfügung stehenden Kunststoffe voraus. Speziell bei einem häufig verwendeten Kunststoff, dem UHMW-PE, ist nur eine sehr schlechte Schweißbarkeit gegeben und damit eine Schweißverbindung fragwürdig. Aber auch bei gut verschweißbaren thermoplastischen Kunststoffen, wie PP (Polypropylen) oder dem PVDF (Polyvinylidenflourid) entstehen infolge der Schweißverfahren thermische Verzüge sowie unerwünschte Schweißnähte und -grate, die aufwändig entfernt werden müssen. Das Kleben als Befestigungsverfahren scheidet in den meisten Fällen wegen der mangelnden chemischen Beständigkeit des Klebematerials gegenüber den zu pumpenden aggressiven Flüssigkeiten aus.As well has been tried, ring body to impeller body of pumps by welding or gluing permanently, as by full-surface vibration welding or Reibstiftverschweißen. However, this sets the weldability the available plastics ahead. Especially at A commonly used plastic, the UHMW-PE, is just given a very bad weldability and therefore one Welded connection questionable. But also good weldable thermoplastics, such as PP (Polypropylene) or PVDF (Polyvinylidenflourid) arise as a result the welding process thermal distortion as well unwanted welds and burrs, which must be removed consuming. The gluing as fastening method separates in most cases because the lack of chemical resistance of the adhesive material opposite to the aggressive liquids to be pumped out.
Eine
besonders hohe Exaktheit der Verbindung zwischen dem Laufradkörper
und einem zylinderförmigen innen hohlen Antriebskörper
erfordern Pumpen der in der
Ebenso
führen Überlegungen einer axialen Steck/Rast-Verbindung
für derlei Anwendungsfälle nicht zu einem befriedigenden
Ergebnis, weil dies federnde Rastmittel voraussetzt, die nicht unerhebliche Rückstellkräfte
erfordern, wenn man auf einen Verriegelungsring, wie er in der
Ein axiales Verbindungsspiel könnte zwar durch eine gewindeartige Verbindung vermieden werden. Solche Verbindungen müßten allerdings gegen Verdrehen gesichert werden und sind nur für einen Drehrichtungssinn des Pumpenlaufrades – aber nicht entgegengesetzt – geeignet.An axial connection play could indeed be avoided by a thread-like connection. However, such compounds would have to be secured against rotation and are only for a direction of rotation of the pump impeller - but not contrary - suitable.
DARSTELLUNG DER ERFINDUNGPRESENTATION OF THE INVENTION
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung das Problem zugrunde, bei einer gattungsgemäßen Laufradanordnung für eine Pumpe ein einfaches Verfahren unter Verzicht auf Schweiß- und Klebetechniken anzugeben, das es erlaubt, auf einer oder beiden Seiten des Laufradkörpers einen Ringkörper unlösbar und drehfest mit dem Laufradkörper zu verbinden. Zur Lösung dieser Aufgabe wird eine Laufradanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und ein Verfahren zum Herstellen einer solchen Laufradanordnung mit den Merkmalen des Anspruchs 12 vorgeschlagen. Demnach basiert die Erfindung auf dem Grundgedanken, einen Laufradkörper und einen Ringkörper durch Hinterhaken von nut- und federartigen Elementen dadurch dauerhaft und ohne größeres elastisches Verbiegen dieser Elemente zu bewirken, dass der Laufradkörper und/oder der Ringkörper etwa um die gewünschte Überlappungstiefe der Nut- und Federelemente radial thermisch dehnbar und/oder schrumpfbar ist. Die einander verhakenden Elemente müssen also nicht oder allenfalls geringfügig elastisch verbogen werden, da das eine Werkstück gegenüber dem anderen Werkstück zunächst thermisch so aufgeweitet oder geschrumpft wird, dass es über oder unter das andere Werkstück geschoben werden kann, wobei Aufweiterung und Schrumpfung kumulativ oder alternativ eingesetzt werden können. Durch nachfolgenden Temperaturausgleich zwischen dem einen Werkstück und dem anderen Werkstück wird ein Eintauchen der Feder in die Nut und damit eine formschlüssige Axialverbindung herbeigeführt. Anders als bei Schnapphakenverbindungen kann die axiale Baulänge einer solchen Verbindung außerordentlich gering sein. Der Verlust radialer elastischer Rückstellkräfte ist nicht zu befürchten. Ein Sicherungsring ist entbehrlich.Of these, The invention is based on the problem, in a generic Impeller assembly for a pump a simple process without mentioning welding and bonding techniques, which allows it on one or both sides of the impeller body an annular body insoluble and rotationally fixed with the To connect impeller body. To solve this Task is an impeller assembly with the features of the claim 1 and a method of manufacturing such an impeller assembly proposed with the features of claim 12. Accordingly, based the invention on the idea, an impeller body and an annular body by hooking nut and spring-like Elements thereby permanently and without larger Elastic bending of these elements to cause the impeller body and / or the ring body about the desired overlap depth the tongue and groove elements radially thermally expandable and / or shrinkable is. The interlocking elements do not have to or at most slightly bent elastically, because that is a workpiece compared to the other workpiece initially thermally expanded or shrunk so that pushed it over or under the other workpiece may be cumulative or alternatively can be used. By subsequent temperature compensation between the one workpiece and the other workpiece is a dipping of the spring in the groove and thus a positive Axial connection brought about. Unlike snap hook connections The axial length of such a compound can be extraordinary be low. The loss of radial elastic restoring forces is not to be feared. A circlip is dispensable.
Es ist nun auf verschiedene Weise möglich, die Erfindung im einzelnen aufzuführen: grundsätzlich ist es möglich, den Laufradkörper und den damit zu verbindenden Ringkörper mit unterschiedlichen Wärmeausdehnungsverhalten auszustatten, z. B. dem einen Körper eine vergleichsweise größere Wärmeausdehnungsfähigkeit oder Kältekontraktionsfähigkeit durch entsprechende Werkstoff- und Formauswahl zu verleihen als dem anderen. Dann erhält man hinsichtlich des Körpers mit dem geringeren Wärmeausdehnungs- oder Kontraktionskoeffizienten eine größere Freiheit der Materialauswahl. Es kann aber auch sehr vorteilhaft sein, sehr ähnliche oder gleiche Wärmeausdehnungs- oder -Kontraktionsfähigkeiten den beiden zu verbindenden Körpern zu verleihen.It is now possible in various ways, the invention in individual: in principle it is possible the impeller body and the annular body to be connected therewith to equip with different thermal expansion behavior, z. B. the one body a comparatively greater thermal expansion capacity or cold contractility through appropriate To give material and shape selection than the other. Then get with regard to the body with the lower thermal expansion or contraction coefficients a greater freedom the material selection. But it can also be very beneficial, very similar or equal thermal expansion or contraction capabilities to lend to the two bodies to be joined.
Bei der Montage werden unterschiedliche Temperaturen angewendet, das heißt, dass z. B. der eine Körper erwärmt oder gekühlt und der andere Körper auf Raumtemperatur belassen, die Teile nachfolgend axial zusammengefügt und danach auf gleiche Temperatur gebracht werden, so dass durch die radiale Abkühlungskontraktion des einen und/oder die erwärmungsbedingte Ausdehnung des anderen Körpers die Nut- und Federelemente beider Körper in den gewünschten radialen Eingriff gelangen.at The installation uses different temperatures, the means that z. B. which heats a body or cooled and the other body to room temperature leave the parts subsequently joined together axially and then be brought to the same temperature, so that through the radial cooling contraction of the one and / or the heating-related Extension of the other body, the tongue and groove elements both bodies in the desired radial engagement reach.
Wenn das Wärmeausdehnungsverhalten beider Körper gleich ist, wird im nachfolgenden Gebrauch eine Erwärmung oder Abkühlung der gesamten also zu einem Bauteil verbundenen Laufradanordnung dazu führen, dass sich die Verbindungsstelle nicht lockert, da die im Gebrauch auftretenden Wärmeausdehnungen oder Abkühlungskontraktionen etwa gleich stark bei allen Bauteilen dieser Laufradanordnung ausfallen.If the thermal expansion behavior of both bodies is the same is, in subsequent use, a warming or Cooling of the entire so connected to a component Impeller assembly cause the junction does not loosen, since the thermal expansions occurring in use or cooling contractions about equally strong at all Fail components of this impeller assembly.
Als besonders vorteilhafte Werkstoffe haben sich thermoplastische Kunststoffe erwiesen, weil vergleichsweise moderate Temperaturunterschiede für den Verbindungsschritt ausreichen. Es sollte allerdings vermieden werden, dass sich die Kunststoffteile auf Grund zu hoher Temperatur plastisch verformen können. Radiale Unterschiede von mehreren Millimetern sind auf diese Weise realisierbar, so dass ein wirksamer axialer Formschluss möglich wird. Das axiale Spiel des Nut/Feder-Systems kann dabei bis auf null sinken.When Particularly advantageous materials have thermoplastic materials proved because comparatively moderate temperature differences for the Sufficient connection step. It should, however, be avoided that the plastic parts due to high temperature plastic can deform. Radial differences of several millimeters are realizable in this way, allowing an effective axial Form fit is possible. The axial play of the tongue and groove system can sink to zero.
Das Nut/Feder-System ist umfangsverteilt und kann auch abschnittsweise am Umfang vorgesehen sein. Geschlossen umlaufende Nut/Feder-Systeme vermögen allerdings besonders hohe Kräfte zu übertragen. Neben thermoplastischen Kunststoffen kommen auch andere Werkstoffe in Betracht, die einen geeignet hohen Wärmeausdehnungskoeffizienten und eine auf einem passenden Temperaturniveau liegende Plastizitätsgrenze haben.The Tongue / groove system is circumferentially distributed and can also sections be provided on the circumference. Closed circumferential tongue and groove systems However, they are able to transmit particularly high forces. In addition to thermoplastics other materials come considering a suitably high coefficient of thermal expansion and a plastic limit at a suitable temperature level to have.
Grundsätzlich
ist es möglich, neben den erfindungsgemäßen
Formschlusselementen auch Drehmomentübertragungselemente
in die Verbindungsstelle zu implementieren, wie dies gemäß der
Die vorgenannten sowie die beanspruchten und in den Ausführungsbeispielen beschriebenen erfindungsgemäß zu verwendenden Bauteile unterliegen in ihrer Größe, Formgestaltung, Materialauswahl und technischen Konzeption keinen besonderen Ausnahmebedingungen, so dass die in dem Anwendungsgebiet bekannten Auswahlkriterien uneingeschränkt Anwendung finden könnenThe aforementioned and the claimed and described in the embodiments he According to the invention components to be used are subject in their size, shape design, material selection and technical design no special conditions of exception, so that the well-known in the field of application selection criteria can apply without restriction
Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile des Gegenstandes der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, sowie aus der nachfolgenden Beschreibung der zugehörigen Zeichnung und Tabelle, in der – beispielhaft – ein Ausführungsbeispiel einer Laufradanordnung für eine Pumpe dargestellt ist.Further Details, features and advantages of the subject matter of the invention emerge from the dependent claims, as well as from the following description the accompanying drawing and table, in the - example - a Embodiment of an impeller assembly for a pump is shown.
KURZBESCHEIBUNG DER FIGURENBRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
In der Zeichnung zeigenIn show the drawing
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINES AUSFÜHRUNGSBEISPIELESDETAILED DESCRIPTION AN EMBODIMENT
Ein
als Hohlzylinder geformter Antriebskörper
Das
Ausführungsbeispiel nach
Beiden
Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass die radiale Außenfläche
Bei
dem Ausführungsbeispiel nach
Die
in
An
der der Deckscheibe
Fernerhin
ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Rückhaltering
- 11
- Laufradkörperimpeller body
- 1A1A
- erste Standflächefirst footprint
- 1B1B
- zweite Standflächesecond footprint
- 1C1C
- BundFederation
- 22
- Schaufelnshovel
- 2A2A
- Strömungskanäleflow channels
- 33
- Deckscheibecover disc
- 3A3A
- Einströmkanalinflow
- 4a/b4a / b
- Fräswerkzeugemilling tools
- 55
- Schaufelkanalblade channel
- 66
- Antriebskörperdrive body
- 6A6A
- Kragencollar
- 6B6B
- Stirnflächeface
- 6C6C
- radiale Außenflächeradial outer surface
- 6D6D
- Nutgroove
- 8, 8'8th, 8th'
- Federfeather
- 9, 9'9 9 '
- Nutgroove
- 1010
- Nockencam
- 1111
- Nockentaschecam bag
- 1313
- umlaufender Bundsurrounding Federation
- 1414
- zylinderförmige Kontaktflächecylindrical contact area
- 1515
- axiale Flankeaxial flank
- 1616
- Magnetemagnets
- 1818
- RückhalteringRetaining ring
- TT
- Überlappungstiefeoverlap depth
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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- - EP 2007/002814 [0007] - EP 2007/002814 [0007]
- - WO 2006/084268 [0008, 0016, 0026] - WO 2006/084268 [0008, 0016, 0026]
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