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

The impeller arrangement has a plate or ring-like impeller body (1) with two front sides. Multiple shovels (2) are provided, which are fixed on the former front surface. An impeller body or a ring body is provided, which is made of radial thermally flexible or shrink material arrangement around a desired overlapped depth. An independent claim is included for a method for manufacturing an impeller arrangement.

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 WO 2006/084268 A1 bekannt. Dort ist ein Pumpenlaufrad vorgesehen, bei dem ein ringscheibenartiger Laufradkörper über axial an einer Stirnseite abstehende Schaufeln mit einer ringscheibenförmigen Deckscheibe fest verbunden und antriebsseitig mit getrennten Mitteln zur Drehmomentübertragung durch einen zylinderförmigen, innen hohlen Antriebskörper und zur axialen Verbindung des Laufrades mit dem Antriebskörper versehen ist.Centrifugal pumps made of plastic - such as a so-called impeller pump - is from the WO 2006/084268 A1 known. There, a pump impeller is provided in which a ring-disk-like impeller body fixedly connected via axially projecting at one end blades with an annular disc cover plate and drive side is provided with separate means for transmitting torque through a cylindrical, hollow inside drive body and the axial connection of the impeller with the drive body.

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 EP1 340 917 B1 bekannt, gemäß der die Drehantriebsfunktion von der axialen Verbindung und Sicherung der beiden Bauteile getrennt ist, wobei radial in den Verbindungsbereich einschiebbare und danach verriegelbare Zapfen die Axialverbindung herstellen und sichern.Another releasable connection between a pump impeller and a cylindrical drive body for this is from the EP1 340 917 B1 known, according to which the rotary drive function is separated from the axial connection and securing the two components, wherein radially insertable into the connecting region and then lockable pin to establish the axial connection and secure.

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 WO 2007/112938 ( PCT/EP 2007/002814 ) des Anmelders beanspruchten Art, da dort die Außendurchmesser des Antriebskörpers für eine berührungslose Drehkraftübertragung durch eine Magnetanordnung – anders als bei der EP1 340 917 B1 – außerordentlich groß sind und auf der Außenseite als Gleitlagerfläche mit nur geringem Spaltmaß zur Pumpengehäusewand zum Einsatz kommt.A particularly high accuracy of the connection between the impeller body and a cylindrical inside hollow drive body require pumps in the WO 2007/112938 ( PCT / EP 2007/002814 ) of the Applicant claimed type, since there the outer diameter of the drive body for a non-contact torque transmission by a magnet assembly - unlike the EP1 340 917 B1 - Are extremely large and comes on the outside as a plain bearing surface with only a small gap to the pump housing wall used.

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 WO 2006/084268 vorgesehen ist, verzichten will. Im übrigen ist bei derartigen Steck/Rast-Verbindungen ein merkliches axiales Spiel nach der Herstellung dieser Verbindung unvermeidlich, da ansonsten die Rastelemente nicht miteinander verrasten können. Ein solches axiales Spiel ist im Bereich hochwertiger industriell verwendeter Pumpen nicht tolerabel.Likewise, considerations of an axial plug / detent connection for such applications do not lead to a satisfactory result, because this requires resilient latching means that require not significant restoring forces, if one on a locking ring, as in the WO 2006/084268 is intended to dispense. Moreover, in such plug / detent connections a noticeable axial play after the preparation of this connection is inevitable, otherwise the locking elements can not lock together. Such axial play is not tolerable in the field of high quality industrial pumps.

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 WO 2006/084268 vorgesehen ist. Allerdings können durch die Erfindung in Umfangsrichtung auch außerordentlich hohe Reibschlusskräfte verwirklicht werden, insbesondere dann, wenn das Nut/Feder-System ein umlaufend geschlossenes ist und es das gewünschte Antriebsdrehmoment auch allein über die erfindungsgemäße Verbindung übertragen kann.In principle, it is possible to implement torque-transmitting elements in the connection point in addition to the positive-locking elements according to the invention, as shown in FIG WO 2006/084268 is provided. However, by the invention in the circumferential direction and extremely high frictional forces can be realized, especially if the tongue and groove system is a circumferentially closed and it can transmit the desired drive torque alone via the compound of the invention.

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

1 eine erste Ausführungsform der Erfindung im Axialschnitt in unterschiedlichen Verfahrenszuständen in der unteren Bildhälfte beim Fügen und in der oberen Bildhälfte nach dem Fügen; 1 a first embodiment of the invention in axial section in different process states in the lower half of the picture during joining and in the upper half of the picture after joining;

2 eine alternative Ausführungsform in gleicher Darstellung wie in 1, 2 an alternative embodiment in the same representation as in 1 .

3 eine weitere alternative Ausführungsform in Axialschnittdarstellung, sowie 3 a further alternative embodiment in axial section, as well

4A–D eine vierte alternative Ausführungsform im Axialschnitt und perspektivisch. 4A -D a fourth alternative embodiment in axial section and in perspective.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG EINES AUSFÜHRUNGSBEISPIELESDETAILED DESCRIPTION AN EMBODIMENT

1 zeigt eine Laufradanordnung für eine Pumpe mit einem kreisscheibenförmigen Laufradkörper 1, als tellerförmiges Gebilde, dessen beide Stirnseiten eine erste Stirnfläche 1A und eine zweite Stirnfläche 1B aufweisen. Von der ersten Stirnfläche 1A stehen mehrere Schaufeln 2 ab, die dreidimensional geformt sind, axial von dem Laufradkörper 1 abstehen und an ihrer Berührungsschmalkante einstückig mit dem Laufradkörper 1 an dessen Stirnfläche 1A verbunden sind. Dieser Laufradkörper samt den Schaufeln kann aus einem Teil gefräst werden. An der gegenüberliegenden Stirnseite weist der Laufradkörper eine zweite Stirnfläche 1B auf, von der ein geschlossen ringförmiger Bund 1C radial und zu den Schaufeln 2 entgegengesetzt absteht. Ein derartiges einteiliges Bauteil kann auf verschiedenste Weise, z. B. durch Spritzgieß aus Kunststoff oder auch durch Fräsen sehr präzise hergestellt werden, vorzugsweise aus einem thermoplastischen Material, wie aus PP oder PE. 1 shows an impeller assembly for a pump with a circular disk-shaped impeller body 1 , as a plate-shaped structure, whose two end faces a first end face 1A and a second end face 1B exhibit. From the first end face 1A stand several shovels 2 which are three-dimensionally shaped axially from the impeller body 1 stand out and at their touch edge smoothly with the impeller body 1 at the end face 1A are connected. This impeller body together with the blades can be milled from one part. At the opposite end face of the impeller body has a second end face 1B on, of which a closed ring-shaped collar 1C radially and to the blades 2 protrudes opposite. Such a one-piece component can in various ways, for. B. made by injection molding of plastic or by milling very precisely, preferably made of a thermoplastic material, such as PP or PE.

Ein als Hohlzylinder geformter Antriebskörper 6, der in geeigneten Taschen umfangsverteilt Magnete 16 für eine berührungslose Antriebsverbindung aufweist, besteht ebenfalls aus einem Material ausreichend starker Wärmeausdehnungsfähigkeit, insbesondere dem gleichen Kunststoff aus dem auch der Laufradkörper 1 be steht. Der Antriebskörper 6 weist einen geschlossen umlaufenden Kragen 6A auf, dessen Innendurchmesser dem Außendurchmesser des Bundes 1C des Laufradkörpers 1 mehr oder minder identisch entspricht. Nach radial innen steht von dem Kragen 6A ein federartiger umlaufender Steg 8 ab, dem eine umlaufende Ringnut am Außenumfang des Bundes 1C des Laufradkörpers 1 entspricht. Wie aus der unteren Bildhälfte von 1 zu entnehmen ist, findet eine Verbindung des Laufradkörpers 1 mit dem Antriebskörper 6 dadurch statt, dass ersterer zum Beispiel auf die Temperatur des flüssigen Stickstoffs abgekühlt und zweiterer erwärmt oder auf Umgehungstemperatur belassen wird, was zu einer Durchmesserschrumpfung des Bundes 1C einerseits und zu einer etwaigen radialen Erwärmungsausdehnung des Kragens 6A andererseits führt. Dadurch wird ein ausreichend großer Durchmesserunterschied zwischen dem Bund 1C und dem Kragen 6A erzielt, so dass eine radiale Überlappungstiefe oder Mindestüberdeckung T von etwa 1 mm erreicht wird, die vorteilhaft ist, um ein späteres Abscheren unter axialer Last zu verhindern. In dieser Position kann, wie besonders bevorzugt in 1 in der oberen Bildhälfte dargestellt, die Stirnfläche 6B des Antriebskörpers 6 stramm an der zweiten Stirnfläche 1B des Laufradkörpers 1 anliegen. Ein nachfolgender Temperaturausgleich zwischen dem Laufradkörper 1 und dem Antriebskörper 6 führt zum Eintauchen der Feder 8 in die Nut 9 und damit zur formschlüssigen Axialverbindung mit minimalem axialen Spiel. Bei entsprechend gewählter Größe des Außendurchmessers des Bundes 1C und des Innendurchmessers des Kragens 6A werden bei Temperaturausgleich erhebliche radiale Kräfte wirksam, um eine kraftschlüssige Reibschlussverbindung zwischen Antriebskörper und Laufradkörper schlupffrei und ausreichend zur Übertragung entsprechend hoher Drehmomente zu verwirklichen.A shaped as a hollow cylinder drive body 6 Magnetic magnets distributed in suitable pockets around the circumference 16 for a non-contact drive connection, also consists of a material sufficiently strong thermal expansion capability, in particular the same plastic from the also the impeller body 1 consists. The drive body 6 has a closed circumferential collar 6A on, the inner diameter of the outer diameter of the Federal 1C of the impeller body 1 more or less identical. After radially inward is from the collar 6A a spring-like circumferential bridge 8th from which a circumferential annular groove on the outer circumference of the covenant 1C of the impeller body 1 equivalent. As seen from the lower half of 1 can be seen, finds a compound of the impeller body 1 with the drive body 6 by, for example, cooling the former to the temperature of the liquid nitrogen, and secondarily heating or maintaining it at the bypass temperature, resulting in a diameter shrinkage of the collar 1C on the one hand and to any radial heating expansion of the collar 6A on the other hand leads. This will cause a sufficiently large diameter difference between the collar 1C and the collar 6A achieved, so that a radial overlap depth or minimum overlap T of about 1 mm is achieved, which is advantageous to prevent subsequent shearing under axial load. In this position, as particularly preferred in 1 shown in the upper half of the picture, the end face 6B of the drive body 6 tight at the second end face 1B of the impeller body 1 issue. A subsequent temperature compensation between the impeller body 1 and the drive body 6 leads to immersion of the spring 8th in the groove 9 and thus the positive axial connection with minimal axial play. With appropriately selected size of the outside diameter of the federal government 1C and the inside diameter of the collar 6A At temperature compensation considerable radial forces are effective to realize a non-positive frictional engagement between the drive body and impeller body slip-free and sufficient for the transmission of correspondingly high torques.

Das Ausführungsbeispiel nach 2 unterscheidet sich von dem nach 1 dadurch, dass eine zusätzliche Formschlussverbindung in Gestalt von Nocken 10 und Nockentaschen 11 an dem Laufradkörper 1 respektive dem Antriebskörper 6 vorgesehen, wie dies im Prinzip aus der WO 2006/084268 bekannt ist.The embodiment according to 2 is different from that 1 in that an additional positive connection in the form of cams 10 and cam pockets 11 on the impeller body 1 respectively the drive body 6 provided, in principle, from the WO 2006/084268 is known.

Beiden Ausführungsbeispielen ist gemeinsam, dass die radiale Außenfläche 6C des Antriebskörpers 6 als Gleitlagerfläche gegenüber einer Pumpengehäusewand dienen kann.Both embodiments have in common that the radial outer surface 6C of the drive body 6 can serve as a sliding bearing surface with respect to a pump housing wall.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach 3 soll eine komplex geformte Deckscheibe 3 auf der ersten Stirnseite mit dem Laufradkörper 1 im Bereich der axialen Stimflächen der Schaufeln 2 ohne Schweißen verbunden werden. Hierzu weist der Laufradkörper 1 einen Bund 13 mit einer zylinderförmigen Kontaktfläche 14 und einer axialen Flanke 15 auf, die zusammen mit den Stirnenden der Schaufeln 2 eine Nut 9 bilden, in welche eine entsprechend geformte Feder 8 der Deckscheibe 3 eingesetzt werden soll. Derartige Laufradkörper lassen sich durch Fräsen, wie in 3 untere Bildhälfte dargestellt, herstellen. Die Verbindung zwischen Laufradkörper und Deckscheibe erfolgt wiederum thermisch, wie bei den Ausführungsbeispielen nach 1 und 2.According to the embodiment 3 should be a complex shaped cover disk 3 on the first face with the impeller body 1 in the area of the axial end surfaces of the blades 2 be connected without welding. For this purpose, the impeller body 1 a covenant 13 with a cylindrical contact surface 14 and an axial flank 15 on, along with the ends of the blades 2 a groove 9 form, in which a correspondingly shaped spring 8th the cover disk 3 should be used. Such impeller body can be by milling, as in 3 shown in the lower half of the picture. The connection between the impeller body and cover plate is again thermally, as in the embodiments according to 1 and 2 ,

Die in 4A im Axialschnitt dargestellte Laufradanordnung weist einen Laufradkörper 1 auf, wie er in 4D perspektivisch dargestellt ist. Er verfügt über in seinem Inneren radial verlaufende Strömungskanäle 2A für zu förderndes Fluid, welche z. B. in der in 3 dargestellten Weise durch Fräsen hergestellt werden können. Eine saugseitig vorgesehene Deckscheibe 3 ist einteilig mit einem axial ausgerichtetem Fluid-Einströmkanal 3A versehen. Deckscheibe 3 und Laufradkörper 2 sind durch eine Nut/Feder-Verbindung 9, 8 in der im Zusammenhang mit 3 beschriebenen Weise durch thermisches Schrumpfen oder Dehnen des einen bzw. anderen Bauteils axial und radial fest miteinander verbunden.In the 4A shown in axial section impeller assembly has an impeller body 1 on how he is in 4D is shown in perspective. He has in its interior radially extending flow channels 2A for conveying fluid, which z. B. in the in 3 illustrated manner can be produced by milling. A cover plate provided on the suction side 3 is integral with an axially aligned fluid inflow channel 3A Mistake. cover disc 3 and impeller body 2 are through a tongue and groove connection 9 . 8th in the context of 3 described manner by thermal shrinkage or stretching of the one or the other member axially and radially fixed together.

An der der Deckscheibe 3 gegenüberliegenden Seite des Laufradkörpers 1 ist dieser mit einem Antriebskörper 6 in ähnlicher Weise wie im Ausführungsbeispiel nach 2 verbunden, wobei der Unterschied zur 2 darin besteht, dass zur Drehmomentübertragung an dem Laufradkörper 1 vorgesehene Nocken 10 und an dem Antriebskörper 6 vorgesehene Nockentaschen 11 sich unmittelbar am Mündungsrand des innen hohlen Antriebskörpers 6 befinden. Außerdem ergibt sich ein zweiter Satz einer umlaufenden Nut 9' und einer umlaufenden Feder 8' zwischen dem Laufradkörper 1 und dem Antriebskörper 6.At the cover disk 3 opposite side of the impeller body 1 this is with a drive body 6 in a similar manner as in the embodiment according to 2 connected, the difference to 2 It is that for torque transmission to the impeller body 1 provided cams 10 and on the drive body 6 provided cam pockets 11 located directly on the mouth edge of the inside hollow drive body 6 are located. In addition, there is a second set of a circumferential groove 9 ' and a circulating spring 8th' between the impeller body 1 and the drive body 6 ,

Fernerhin ist bei diesem Ausführungsbeispiel ein Rückhaltering 18 vorgesehen, der in dem in 4A dargestellten gefügten Zustand lose in einer zwischen dem Laufradkörper 1 und dem Antriebskörper 6 gebildeten umlaufenden Nut 6D angeordnet ist und der nach dem Fügeschritt unverlierbar von dieser Nut 6D aufgenommen wird. Ein solcher Rückhaltering 18 kann mit dem nicht dargestellten Pumpengehäuse, z. B. klemmend, fest verbunden werden und einen Flüssigkeitsrückhalteraum im Bereich der radialen Außenfläche 6C des Antriebskörpers 6 definieren. Dadurch bleibt eine ausreichende Flüssigkeitsmenge der Förderflüssigkeit im Bereich der radialen Außenfläche 6C zurück, um es als Schmierfluid für eine an der radialen Außenfläche 6C des Antriebskörpers 6 gebildete Gleitlagerfläche bezüglich des Pumpengehäuses zu nutzen.Furthermore, in this embodiment, a retaining ring 18 provided in the in 4A shown joined state loose in one between the impeller body 1 and the drive body 6 formed circumferential groove 6D is arranged and the captive after the joining step of this groove 6D is recorded. Such a retaining ring 18 can with the pump housing, not shown, for. B. clamping, are firmly connected and a liquid retaining space in the region of the radial outer surface 6C of the drive body 6 define. As a result, a sufficient amount of liquid of the pumped liquid remains in the region of the radial outer surface 6C back to it as a lubricating fluid for one at the radially outer surface 6C of the drive body 6 used sliding bearing surface with respect to the pump housing to use.

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

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Claims (12)

Laufradanordnung für eine Pumpe, umfassend – einen teller- oder ringartigen Laufradkörper (1) mit erste und zweite Stimflächen (1A, 1B) aufweisenden ersten und zweiten Stirnseiten, – mehrere, auf der ersten Stirnfläche (1A) befestigte und von ihr axial abstehende Schaufeln (2), – mindestens einen an der einen oder der anderen Stirnseite bezüglich des Laufradkörpers (1) befestigten Ringkörper, wie eine Deckscheibe (3) und/oder ein zylinderförmiger, innen hohler Antriebskörper (6), – umfangsverteilte, an dem Ringkörper und an dem Laufradkörper angeordnete Nut- und Federelemente (8, 9) zum Verbinden des Laufradkörpers (1) mit dem Ringkörper dadurch gekennzeichnet, dass der Laufradkörper (1) und/oder der mindestens eine Ringkörper aus einer in etwa um die gewünschte Überlappungstiefe (T) der Nut- und Federelemente radial thermisch dehnbaren und/oder schrumpfbaren Materialanordnung besteht.Impeller assembly for a pump, comprising - a plate or ring-like impeller body ( 1 ) with first and second end surfaces ( 1A . 1B ) having first and second end faces, - a plurality, on the first end face ( 1A ) and axially projecting blades ( 2 ), - at least one at one or the other end face with respect to the impeller body ( 1 ) attached ring body, such as a cover plate ( 3 ) and / or a cylindrical, inside hollow drive body ( 6 ), - circumferentially distributed, arranged on the annular body and on the impeller body groove and spring elements ( 8th . 9 ) for connecting the impeller body ( 1 ) characterized in that the impeller body ( 1 ) and / or the at least one annular body consists of a material arrangement which is radially thermally extensible and / or shrinkable approximately at the desired overlapping depth (T) of the tongue and groove elements. Laufradanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Wärmeausdehnungsverhalten des Laufradkörpers (1) und des Ringkörpers gleich sind.Impeller assembly according to claim 1, characterized in that the thermal expansion behavior of the impeller body ( 1 ) and the ring body are the same. Laufradanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufradkörper (1) und/oder der mindestens eine Ringkörper aus einem thermoplastischen Kunststoff besteht/bestehen.Impeller assembly according to claim 1 or 2, characterized in that the impeller body ( 1 ) and / or the at least one annular body made of a thermoplastic material / exist. Laufradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut- und Federelemente (8, 9) umlaufend geschlossen sind.Impeller assembly according to one of claims 1 to 3, characterized in that the tongue and groove elements ( 8th . 9 ) are circumferentially closed. Laufradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Nut- und Federanordnung (8, 9) in gefügtem Zustand eine radiale Überlappungstiefe (T) von mindestens 0,1 mm, vorzugsweise von mindestens 1,0 mm aufweist.Impeller assembly according to one of claims 1 to 4, characterized in that the tongue and groove arrangement ( 8th . 9 ) in the assembled state has a radial overlap depth (T) of at least 0.1 mm, preferably of at least 1.0 mm. Laufradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Stirnfläche (6B) des Antriebskörpers (6) stramm an der zweiten Stirnfläche (1B) des Laufradkörpers (1) anliegt.Impeller assembly according to one of claims 1 to 5, characterized in that the end face ( 6B ) of the drive body ( 6 ) tight at the second end face ( 1B ) of the impeller body ( 1 ) is present. Laufradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine Reibschlussverbindung in Umfangsrichtung zwischen Antriebskörper (6) und Laufradkörper (1) und/oder zwischen Deckscheibe (3) und Laufradkörper (1).Impeller assembly according to one of claims 1 to 6, characterized by a frictional connection in the circumferential direction between the drive body ( 6 ) and impeller body ( 1 ) and / or between cover plate ( 3 ) and impeller body ( 1 ). Laufradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die radiale Außenfläche (6C) des Antriebskörpers (6) als Gleitlagerfläche gegenüber einer Pumpengehäusewand dient.Impeller assembly according to one of claims 1 to 7, characterized in that the radial outer surface ( 6C ) of the drive body ( 6 ) serves as a sliding bearing surface relative to a pump housing wall. Laufradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufradkörper (1) einen Bund (13) mit einer zylinderförmigen Kontaktfläche (14) und einer axialen Flanke (15) aufweist, die zusammen mit den Stirnenden der Schaufeln (2) eine Nut (9) bilden, in welche eine entsprechend geformte Feder (8) der Deckscheibe (3) einsetzbar ist.Impeller assembly according to one of claims 1 to 8, characterized in that the impeller body ( 1 ) a covenant ( 13 ) with a cylindrical contact surface ( 14 ) and an axial flank ( 15 ), which together with the ends of the blades ( 2 ) a groove ( 9 ) into which a correspondingly shaped spring ( 8th ) of the cover disc ( 3 ) can be used. Laufradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Laufradkörper (1), die Deckscheibe (3) und/oder der Antriebskörper (6) als Frästeile gestaltet sind.Impeller assembly according to one of claims 1 to 9, characterized in that the impeller body ( 1 ), the cover disc ( 3 ) and / or the drive body ( 6 ) are designed as milled parts. Laufradanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, gekennzeichnet durch eine in Umlaufrichtung wirksame Formschlussverbindung zwischen dem Laufradkörper (1) und dem Antriebskörper (6).Impeller arrangement according to one of Claims 1 to 10, characterized by a positive-locking connection between the impeller body which is effective in the direction of rotation ( 1 ) and the drive body ( 6 ). Verfahren zum Herstellen einer Laufradanordnung für eine Pumpe, bei der die Laufradanordnung – einen teller- oder ringartigen Laufradkörper (1) mit erste und zweite Stirnflächen (1A, 1B) aufweisenden ersten und zweiten Stirnseiten, – mehrere, auf der ersten Stirnfläche (1A) befestigte und von ihr axial abstehende Schaufeln (2), – mindestens einen an der einen oder der anderen Stirnseite bezüglich des Laufradkörpers (1) befestigten Ringkörper, wie eine Deckscheibe (3) und/oder ein zylinderförmiger, innen hohler Antriebskörper (6), – umfangsverteilte, an dem Ringkörper und an dem Laufradkörper angeordnete Nut- und Federelemente (8, 9) zum Verbinden des Laufradkörpers (1) mit dem Ringkörper umfasst, dadurch gekennzeichnet, dass das eine Werkstück gegenüber dem anderen Werkstück zunächst thermisch so radial aufgeweitet wird, dass es über das andere Werkstück geschoben werden kann, welches seinerseits gewünschten falls durch Abkühlung zusätzlich oder alternativ radial geschrumpft wird, und dass durch nachfolgenden Temperaturausgleich zwischen dem einen Werkstück und dem anderen Werkstück ein Eintauchen der Feder in die Nut und damit eine formschlüssige Axialverbindung herbeigeführt wird.Method for producing an impeller arrangement for a pump, in which the impeller arrangement comprises a plate-like or annular impeller body ( 1 ) with first and second end faces ( 1A . 1B ) having first and second end faces, - a plurality, on the first end face ( 1A ) and axially projecting blades ( 2 ), - at least one at one or the other end face with respect to the impeller body ( 1 ) attached ring body, such as a cover plate ( 3 ) and / or a cylindrical, inside hollow drive body ( 6 ), - circumferentially distributed, arranged on the annular body and on the impeller body groove and spring elements ( 8th . 9 ) for connecting the impeller body ( 1 ) comprises with the ring body, characterized in that the one workpiece relative to the other workpiece is first thermally expanded radially so that it can be pushed over the other workpiece, which in turn if desired by cooling additionally or alternatively radially shrunk, and that by subsequent temperature compensation between the one workpiece and the other workpiece immersion of the spring in the groove and thus a positive axial connection is brought about.
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