DE102013222170A1

DE102013222170A1 - Turbomachine and a fixable on a shaft of the turbomachine shaft sleeve

Info

Publication number: DE102013222170A1
Application number: DE201310222170
Authority: DE
Inventors: Holger Fries; Ralf Lüders
Original assignee: Volkswagen AG
Current assignee: Volkswagen AG
Priority date: 2013-10-31
Filing date: 2013-10-31
Publication date: 2015-04-30

Abstract

Strömungsmaschine und eine an einer Welle der Strömungsmaschine fixierbare Wellenhülse Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine (1) mit einem Antrieb für eine ein Flügelrad (4) tragende Welle (2). Ein Gehäuse (5) der Strömungsmaschine (1) ist gegenüber der den Bereich des Flügelrades (4) im Betrieb durchströmenden Flüssigkeit mittels eines Wellendichtringes (6) abgedichtet. Als Gegenlauffläche für den Wellendichtring (6) dient eine auf der Welle (2) drehfest fixierte Wellenschutzhülse (7). Diese hat einen auf der Welle (2) festlegbaren hohlzylindrischen Abschnitt (8) und einen mit diesem einteilig verbundenen, gegenüber diesem radial erweiterten Flansch (9). Der Flansch (9) hat eine Vielzahl von in Umfangsrichtung nebeneinander, durch einen Spalt beabstandet angeordneten Segmenten (10) mit einheitlicher Steigung. Dadurch wird bei einer Rotation eine in axialer Richtung (S) wirkende Strömung der umgebenden Flüssigkeit erzeugt, die zur Ableitung entstehender Wärme erforderlich ist. Die Strömung wirkt dabei unabhängig von der durch das Flügelrad (4) erzeugten Strömung, sodass zudem der Wirkungsgrad der Strömungsmaschine (1) verbessert werden kann.The invention relates to a turbomachine (1) with a drive for a shaft (2) carrying an impeller (4). A housing (5) of the turbomachine (1) is sealed off from the liquid flowing through the area of the impeller (4) during operation by means of a shaft sealing ring (6). As a mating surface for the shaft seal (6) is on the shaft (2) rotatably fixed shaft sleeve (7). This has a hollow cylindrical portion (8) which can be fixed on the shaft (2) and a flange (9) which is connected in one piece with the latter and radially widened with respect thereto. The flange (9) has a plurality of circumferentially juxtaposed, spaced-apart segments (10) of uniform pitch. As a result, during a rotation, a flow of the surrounding liquid acting in the axial direction (S) is generated, which is required for the dissipation of heat arising. The flow acts independently of the flow generated by the impeller (4), so that also the efficiency of the turbomachine (1) can be improved.

Description

Die Erfindung betrifft eine Strömungsmaschine, insbesondere eine Pumpe, mit einem an einer Welle drehfest angeordneten Flügelrad und einem Gehäuse, welches gegenüber einem umgebenden Fluid mittels eines Wellendichtringes, insbesondere mittels eines Radialwellendichtringes, abgedichtet ist, sowie mit einer an der Welle drehfest und kraftschlüssig fixierbaren Wellenhülse umfassend einen auf der Welle festlegbaren hohlzylindrischen Abschnitt und einen mit diesem einteilig verbundenen, gegenüber diesem radial erweiterten Flansch. Weiterhin betrifft die Erfindung eine an einer Welle einer derartigen Strömungsmaschine fixierbare Wellenhülse. The invention relates to a turbomachine, in particular a pump, with a rotatably mounted on a shaft impeller and a housing, which is sealed against a surrounding fluid by means of a shaft seal, in particular by means of a radial shaft seal, and with a shaft rotatably and non-positively fixable shaft sleeve comprising a hollow cylindrical portion which can be fixed on the shaft and a flange which is connected in one piece with the latter and radially widened relative to the latter. Furthermore, the invention relates to a fixable on a shaft of such a turbomachine shaft sleeve.

Die DE 10 2004 030 475 A1 beschreibt bereits eine Pumpe für eine Getriebeölversorgung mit einem Pumpengehäuse, in dem eine Welle gelagert ist und in einer Ausnehmung um die Welle ein Radialwellendichtring angeordnet ist, welcher die Welle zur Umgebung hin radial am Pumpengehäuse abdichtet. The DE 10 2004 030 475 A1 already describes a pump for a transmission oil supply to a pump housing, in which a shaft is mounted and in a recess around the shaft, a radial shaft seal is arranged, which seals the shaft to the environment radially on the pump housing.

Die EP 1 468 189 B1 betrifft eine Pumpe mit einem in einem Gehäuse angeordneten Antrieb sowie einem außerhalb des Wellenlagers der Welle angeordneten, Schaufeln aufweisenden Pumpenlaufrad. Auf der Welle ist eine den Wellendichtringen zugeordnete Wellenschutzhülse angeordnet. The EP 1 468 189 B1 relates to a pump with a housing arranged in a drive and a arranged outside of the shaft bearing of the shaft, blades having impeller. On the shaft, a wave protection sleeve associated with the shaft sealing rings is arranged.

Ganz allgemein beruht die Dichtwirkung des Radialwellendichtringes im Stillstand der Welle auf der radialen Anpressung der Dichtlippe auf die Wellenoberfläche, sodass die Verformung der elastomeren Dichtkante die geringen Oberflächenrauheiten der Welle ausgleicht und den Spalt verschließt. Die Anpressung der Dichtlippe wird durch Vorspannung erreicht und durch eine Zugfeder unterstützt. In general, the sealing effect of the radial shaft seal is based on the radial contact pressure of the sealing lip on the shaft surface at standstill of the shaft, so that the deformation of the elastomeric sealing edge compensates for the low surface roughness of the shaft and closes the gap. The contact pressure of the sealing lip is achieved by bias and supported by a tension spring.

Die Dichtungswirkung des Wellendichtringes beruht darauf, dass sich an der Berührungsfläche bereits nach kurzer Anlaufzeit eine „Vorzugsstruktur“ an der Kontaktfläche ausbildet, die eine Förderwirkung von der Atmosphärenseite zur Mediumsseite bewirkt. Dieser Rückfördereffekt entsteht durch die asymmetrische Anpressdruckverteilung in der Kontaktzone, welche durch die unterschiedlich großen Dichtkantenwinkel der Dichtlippe zur Wellenoberfläche und durch die Verschiebung der Zugfeder zur Atmosphärenseite hin erreicht wird. The sealing effect of the shaft sealing ring is based on the fact that a "preferred structure" forms on the contact surface at the contact surface after a short start-up time, which effects a conveying effect from the atmosphere side to the medium side. This return effect is caused by the asymmetric contact pressure distribution in the contact zone, which is achieved by the different sized sealing edge angle of the sealing lip to the shaft surface and by the displacement of the tension spring to the atmosphere side.

Um diesem Fördereffekt nicht entgegenzuwirken, muss die Welle im Laufflächenbereich der Dichtkante drallfrei sein, weil die korrekte Oberfläche eine wichtige Voraussetzung für die Dichtfunktion darstellt. Diese erforderliche Oberflächenqualität kann durch den Einsatz von Wellenschutzhülsen erzielt werden. Die Wellenschutzhülse dient als Lauffläche für Radialwellendichtringe und ist aus höherwertigen, reibungsarmen und verschleißfesten Werkstoffen. Sie besteht aus einem dünnwandigen, zylindrischen Rohr mit einem Montageflansch. Der Flansch kann eine Sollbruchstelle aufweisen, sodass dieser bedarfsweise abgetrennt werden kann. Die dünnwandigen Hülsen werden über die Welle aufgeschoben und bilden so einen einfachen Ersatz für aufwendig herzustellende oder verschlissene Gleitflächen. Die drallfrei geschliffene Oberfläche der Wellenschutzhülse ist dadurch als Gegenlauffläche für Radialwellendichtringe optimiert. In order not to counteract this conveying effect, the shaft in the tread area of the sealing edge must be swirl-free, because the correct surface is an important prerequisite for the sealing function. This required surface quality can be achieved through the use of shaft sleeves. The shaft sleeve serves as a running surface for radial shaft seals and is made of high-quality, low-friction and wear-resistant materials. It consists of a thin-walled, cylindrical tube with a mounting flange. The flange may have a predetermined breaking point, so that it can be separated if necessary. The thin-walled sleeves are pushed over the shaft and thus form a simple replacement for costly to produce or worn sliding surfaces. The swirl-free ground surface of the shaft sleeve is thus optimized as a mating surface for radial shaft seals.

Bei der Rotationsbewegung der Welle tritt ein hydrodynamischer Effekt auf, der dazu führt, dass die Dichtlippe auf dem durch das abzudichtende Medium gebildeten Schmierfilm aufschwimmt. Dies verhindert frühzeitigen Verschleiß und eine thermische Zerstörung der Dichtlippe. During the rotational movement of the shaft, a hydrodynamic effect occurs, which causes the sealing lip to float on the lubricant film formed by the medium to be sealed. This prevents premature wear and thermal destruction of the sealing lip.

Der Schmierfilm und somit die verschleißmindernde Wirkung hängen jedoch neben der Bauform der Strömungsmaschine wesentlich auch von dem umgebenden Fluid ab. So bildet sich bei Ölpumpen ein wirksamer Schmierfilm aus, während der Schmierfilm bei Wasserpumpen oftmals zusätzliche Maßnahmen erfordert. However, in addition to the design of the turbomachine, the lubricating film and thus the wear-reducing effect also depend substantially on the surrounding fluid. In oil pumps, for example, an effective lubricating film is formed, while the lubricating film often requires additional measures in the case of water pumps.

Hierzu ist es in der Praxis bereits bekannt, durch eine entsprechende Gestaltung des Flügelrades eine Anströmung des Wellendichtringes zu erreichen, um so reibungsbedingte Erwärmung durch eine stetige Anströmung zu vermeiden. For this purpose, it is already known in practice to achieve a flow of the shaft seal by an appropriate design of the impeller so as to avoid friction-induced heating by a steady flow.

Beispielsweise ist es in der Praxis bekannt, an dem Flügelrad Bohrungen anzubringen, die zu einer Unterspülung des Flügelrades und somit zu einer Umströmung der Wellendichtung führen. Als nachteilig erweist sich bei einer derartigen Gestaltung allerdings die damit einhergehende Reduzierung der hydraulischen Leistung des Flügelrades. Zudem lässt sich auf diese Weise oftmals keine optimale Strömung erzielen, sodass der Wirkungsgrad insgesamt gering ist. For example, it is known in practice to attach to the impeller bores, which lead to a sub-purge of the impeller and thus to a flow around the shaft seal. However, a disadvantage of such a design is the associated reduction in the hydraulic power of the impeller. In addition, in this way often optimal flow can not be achieved, so that the overall efficiency is low.

Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen geringen Verschleiß und somit eine zuverlässige Dichtungswirkung im Bereich des Wellendichtringes sicherzustellen, ohne dass hierzu an dem Flügelrad entsprechende Mittel zur Strömungserzeugung oder Umlenkung in Richtung des Wellendichtringes erforderlich sind. Against this background, the present invention seeks to ensure a low wear and thus a reliable sealing effect in the region of the shaft seal, without the need for this means on the impeller corresponding means for generating flow or deflection in the direction of the shaft seal are required.

Erfindungsgemäß ist also eine Strömungsmaschine vorgesehen, bei welcher der Flansch mehrere zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung nebeneinander oder beabstandet angeordnete Segmente aufweist, die zumindest abschnittsweise derart gegenüber einer Querschnittsebene zu der Welle geneigt angeordnet sind, dass diese eine Steigung gegenüber der Rotationsachse der Welle aufweisen. Hierdurch wird in überraschend einfacher Weise eine auf den Wellendichtring gerichtete Strömung mittels der als Flügel wirkenden Segmente erreicht, wodurch eine gezielte Anströmung des Wellendichtringes und somit auch eine schnelle und zuverlässige Wärmeabfuhr erreicht werden. Anders als beim Stand der Technik wird zudem eine gerichtete, in Bezug auf die Welle axiale Strömung unabhängig von dem Flügelrad der Strömungsmaschine erzeugt. Spezielle Ausformungen und damit verbundene Wirkungsgradeinschränkungen sind somit entbehrlich. Die Segmente bilden entsprechend ihrer Steigung gegenüber der Rotationsachse Flügel oder Schaufeln, die bei einer Rotation eine in axialer Richtung wirkende Strömung des umgebenden Fluides erzeugen. Aufgrund der einfachen Bauform können diese problemlos auch bei bereits vorhandenen Strömungsmaschinen nachgerüstet werden. According to the invention, therefore, a turbomachine is provided in which the flange has a plurality of segments at least partially circumferentially juxtaposed or spaced segments which are arranged at least partially inclined relative to a cross-sectional plane to the shaft that they have a slope relative to the axis of rotation of the shaft. In this way, in a surprisingly simple manner directed to the shaft seal flow is achieved by means of acting as a wing segments, whereby a targeted flow of the shaft seal and thus a fast and reliable heat dissipation can be achieved. In contrast to the prior art, in addition, a directed, axial flow with respect to the shaft is generated independently of the impeller of the turbomachine. Special formations and associated efficiency restrictions are therefore unnecessary. The segments form according to their slope relative to the axis of rotation vanes or blades, which generate a rotation acting in an axial direction flow of the surrounding fluid. Due to the simple design, these can be easily retrofitted even with existing turbomachinery.

Dabei hat es sich bereits als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Wellenhülse als eine Wellenschutzhülse, eine Wellenreparaturhülse und/oder eine Montagehülse ausgeführt ist, mit einer an dem hohlzylindrischen Abschnitt gebildeten Gegenlauffläche, gegen die der Wellendichtring anliegt. Somit erfüllt die Wellenhülse eine Doppelfunktion, nämlich im Bereich der Mantelfläche des hohlzylindrischen, hülsenförmigen Abschnittes als Gegenfläche für den anliegenden Wellendichtring einerseits und durch die Segmente des Flansches als Flügelrad die Funktion der Strömungserzeugung andererseits. Insbesondere können somit auch an sich vorhandene Konstruktionen einer Strömungsmaschine ohne konstruktive Änderungen weiterhin eingesetzt werden, wobei lediglich der Flansch einer entsprechenden Nachbehandlung zur Erzeugung der Segmente, insbesondere durch das Einbringen von entsprechenden Einschnitten, zugeführt werden muss oder alternativ die Wellenhülse ausgetauscht wird. It has already proven to be particularly advantageous if the shaft sleeve is designed as a shaft sleeve, a shaft repair sleeve and / or a mounting sleeve, with a mating surface formed on the hollow cylindrical portion, against which the shaft seal rests. Thus, the shaft sleeve fulfills a dual function, namely in the region of the lateral surface of the hollow cylindrical, sleeve-shaped portion as a counter surface for the adjacent shaft seal on the one hand and the segments of the flange as an impeller the function of flow generation on the other. In particular, constructions of a turbomachine which are present per se can thus continue to be used without design changes, wherein only the flange of a corresponding aftertreatment for producing the segments, in particular by the introduction of corresponding incisions, must be supplied or alternatively the shaft sleeve is exchanged.

Dabei eignet sich die erfindungsgemäße Strömungsmaschine für vielfältige Einsatzzwecke gleichermaßen. Besonders vorteilhaft erweist sich jedoch eine Variante, bei welcher die Strömungsmaschine als eine Wasserpumpe zum Einbau in ein mit einer Brennkraftmaschine ausgestattetes Kraftfahrzeug ausgeführt ist und bei welcher aufgrund der eingeschränkten Ausprägung des Schmierfilmes eine erhöhte Wärmeentwicklung zu erwarten ist. Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Ausgestaltung gewinnbringend auch bei solchen Strömungsmaschinen eingesetzt werden, die in einer thermisch hoch belasteten Umgebung verwendet werden und bei denen das Fluid zur Wärmeabfuhr genutzt wird. The turbomachine according to the invention is equally suitable for a variety of purposes. However, a variant proves particularly advantageous in which the turbomachine is designed as a water pump for installation in a motor vehicle equipped with an internal combustion engine and in which an increased heat development is to be expected due to the limited expression of the lubricating film. Of course, the inventive design can be profitably used in such flow machines, which are used in a thermally highly loaded environment and in which the fluid is used for heat dissipation.

Grundsätzlich kann die erfindungsgemäße Wellenhülse innerhalb des Gehäuses angeordnet sein, wenn dieses beispielsweise mit einem Fluid gefüllt ist, um so beispielsweise bei einer äußeren thermischen Einwirkung im Bereich des Flügelrades eine ausreichende Umströmung des Wellendichtringes sicherzustellen. In der Praxis hat es sich zudem auch bereits als besonders zweckmäßig erwiesen, wenn der Flansch außerhalb des Gehäuses zwischen einem Flügelrad der Strömungsmaschine und einem in dem Gehäuse gehaltenen Radiallager für die Welle angeordnet ist und somit der Beaufschlagung der Wellendichtung mit dem zu fördernden oder das Flügelrad antreibenden Fluid dient. In principle, the shaft sleeve according to the invention can be arranged inside the housing, if it is filled, for example, with a fluid in order to ensure a sufficient flow around the shaft sealing ring, for example in the case of an external thermal action in the region of the impeller. In practice, it has also already proven to be particularly useful when the flange is disposed outside of the housing between an impeller of the turbomachine and held in the housing radial bearing for the shaft and thus the application of the shaft seal with the promotional or the impeller driving fluid is used.

Die Segmente können plastisch verformbar ausgeführt sein, um die Steigung den jeweiligen Anforderungen durch eine schnelle Verformung anpassen zu können. Besonders empfehlenswert ist es zudem, wenn die Segmente eine übereinstimmende Fläche und/oder Steigung aufweisen, sodass der so erzeugte Fluidstrom ein homogenes Querschnittsprofil über den vollen Umfang der Welle aufweist. Zudem werden so dynamische Unwuchten vermieden, die anderenfalls durch einen pulsierenden Fluidstrom verursacht werden können. The segments can be designed to be plastically deformable in order to be able to adapt the pitch to the respective requirements by rapid deformation. It is also particularly advisable if the segments have a matching surface and / or slope, so that the fluid flow thus generated has a homogeneous cross-sectional profile over the full circumference of the shaft. In addition, dynamic imbalances are avoided, which can otherwise be caused by a pulsating fluid flow.

Die erfindungsgemäße Aufgabe wird weiterhin noch gelöst durch eine an einer Welle einer Strömungsmaschine drehfest und kraftschlüssig fixierbare Wellenhülse mit einem auf der Welle festlegbaren hohlzylindrischen Abschnitt und einem mit diesem einteilig verbundenen, gegenüber diesem radial erweiterten Flansch, wobei der Flansch mehrere zumindest abschnittsweise in Umfangsrichtung nebeneinander oder beabstandet angeordnete Segmente aufweist, die zumindest abschnittsweise derart gegenüber einer Querschnittsebene zu der Welle geneigt angeordnet sind, dass diese eine Steigung gegenüber der Rotationsachse aufweisen. Die Erfindung geht dabei von der überraschend einfachen Erkenntnis aus, dass eine zuverlässige und insbesondere ausreichende Fluidströmung, die beispielsweise zur Ableitung entstehender Wärme erforderlich ist, dadurch erzeugt werden kann, dass die Wellenhülse flügelartige Segmente mit einer Steigung aufweist. Dadurch wird bei der einsetzenden Rotation der Welle durch das umgebende Fluid, welches eine sowohl innerhalb als auch außerhalb des Gehäuses vorhandene Flüssigkeit oder ein Gas sein kann, eine parallel zur Rotationsachse der Welle gerichtete Strömung erzeugt. Diese wirkt unabhängig von der durch das Flügelrad erzeugten oder durch das zugeführte Fluid bewirkten Strömung, sodass hier eine unerwünschte Rückwirkung auf das Arbeitsfluid zuverlässig ausgeschlossen werden kann. The object of the invention is further achieved by a shaft sleeve of a turbomachine rotatably and non-positively fixable shaft sleeve with a fixable on the shaft hollow cylindrical portion and integrally connected thereto, with respect to this radially widened flange, wherein the flange several at least partially adjacent to each other in the circumferential direction or having spaced apart segments, which are at least partially arranged inclined relative to a cross-sectional plane to the shaft that they have a slope relative to the axis of rotation. The invention is based on the surprisingly simple knowledge that a reliable and particularly sufficient fluid flow, which is required for example for the dissipation of heat arising, can be generated by the fact that the shaft sleeve has wing-like segments with a slope. As a result, when the shaft starts to rotate due to the surrounding fluid, which may be a liquid or a gas present both inside and outside the housing, a flow directed parallel to the axis of rotation of the shaft is generated. This acts independently of the flow generated by the impeller or effected by the supplied fluid, so that here an undesirable reaction to the working fluid can be reliably excluded.

Weiterhin hat es sich bereits als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die Wellenhülse als eine Wellenschutzhülse, eine Wellenreparaturhülse und/oder eine Montagehülse ausgeführt ist und eine an dem hohlzylindrischen Abschnitt gebildete Gegenlauffläche für den Wellendichtring aufweist. Hierdurch ist die erfindungsgemäß ausgestaltete Hülse zugleich mit der Gegenlauffläche für den Wellendichtring ausgestattet, sodass die Erfindung ohne zusätzlichen Platzaufwand in einfacher Weise selbst bei an sich bekannten konstruktiven Ausführungen derartiger Strömungsmaschinen problemlos realisierbar ist. Insbesondere unterscheidet sich die erfindungsgemäße Hülse demnach lediglich durch ihren Flansch von einer an sich bekannten Wellenschutzhülse. Furthermore, it has already proven to be particularly advantageous if the shaft sleeve is designed as a shaft sleeve, a shaft repair sleeve and / or a mounting sleeve and having a formed on the hollow cylindrical portion mating surface for the shaft seal. As a result, the inventively designed sleeve is at the same time with the mating surface for the Equipped with a shaft seal, so that the invention can be easily implemented without additional space in a simple manner, even in known design constructions of such turbomachines. In particular, the sleeve according to the invention therefore differs only by its flange of a known wave protection sleeve.

Die Segmente können eben oder zumindest abschnittsweise gewölbt ausgeführt sein. Weiterhin können auch lediglich einzelne Segmente eine Steigung gegenüber der Querschnittsebene zur Rotationsachse aufweisen, während die übrigen Segmente in der Querschnittsebene liegen. Besonders vorteilhaft ist es hingegen, wenn die Segmente über den Umfang gleichverteilt angeordnet sind. Hierdurch wird im Betrieb eine gleichmäßige Strömung über den gesamten Umfang der erzeugten Strömung sichergestellt, sodass insbesondere unerwünschte Druckdifferenzen über den Strömungsquerschnitt vermieden werden können. The segments may be flat or at least partially curved. Furthermore, only individual segments can have a slope relative to the cross-sectional plane to the axis of rotation, while the other segments lie in the cross-sectional plane. In contrast, it is particularly advantageous if the segments are arranged uniformly distributed over the circumference. As a result, a uniform flow over the entire circumference of the generated flow is ensured in operation, so that in particular undesirable pressure differences across the flow cross-section can be avoided.

Hierzu hat es sich bereits als besonders praxisnah erwiesen, wenn die Segmente eine übereinstimmende Fläche und/oder Steigung aufweisen und zudem benachbarte Segmente so angeordnet sind, dass die eine Steigung aufweisenden Segmente benachbart, nur durch einen Spalt voneinander getrennt in Umfangsrichtung nebeneinander angeordnet sind. Dabei können die jeweiligen radial äußeren Bereiche einzelner oder aller Segmente in axialer Richtung eine Abwinkelung oder Biegung oder sonstige, die Strömung optimierende, insbesondere homogenisierende Ausprägungen aufweisen. For this purpose, it has already proven to be particularly practical if the segments have a matching surface and / or slope and adjacent segments are also arranged so that the segments having a slope adjacent, only by a gap separated from each other in the circumferential direction are arranged side by side. In this case, the respective radially outer regions of individual or all segments in the axial direction can have an angling or bending or other forms optimizing the flow, in particular homogenizing.

Vorzugsweise weist dabei der Flansch eine kreisförmige Umfangslinie auf, deren Durchmesser den äußeren Durchmesser des Wellendichtringes, insbesondere den Durchmesser der Zugfeder des Wellendichtringes nicht übersteigt. Preferably, the flange has a circular circumferential line whose diameter does not exceed the outer diameter of the shaft sealing ring, in particular the diameter of the tension spring of the shaft seal.

Selbstverständlich kann die Hülse aus einem an die jeweiligen Einsatzbedingungen angepassten Material bestehen, wobei sich unterschiedliche Metalle eignen. Obwohl dabei eine unterschiedliche Materialzusammensetzung des hohlzylindrischen Abschnittes gegenüber dem Flansch nicht ausgeschlossen ist und sich in Einzelfällen auch als vorteilhaft erweisen kann, weist bevorzugt zumindest der Flansch der Wellenhülse als wesentlichen Materialanteil ein Metall mit übereinstimmenden Eigenschaften des hohlzylindrischen Abschnittes und des Flansches auf. Of course, the sleeve may consist of a material adapted to the respective conditions of use, different metals being suitable. Although a different material composition of the hollow cylindrical portion relative to the flange is not excluded and may prove advantageous in individual cases, preferably at least the flange of the shaft sleeve as a substantial proportion of material to a metal with matching properties of the hollow cylindrical portion and the flange.

Bei einer anderen Erfolg versprechenden Ausgestaltung der Erfindung sind die Segmente durch mehrere an dem Flansch radial verlaufende Sollbruchstellen unterteilt, sodass die Segmente bedarfsweise von benachbarten Segmenten oder Abschnitten des Flansches getrennt und mit einer Steigung versehen werden können. In another promising embodiment of the invention, the segments are divided by a plurality of the flange radially extending predetermined breaking points, so that the segments can be separated as required from adjacent segments or sections of the flange and provided with a slope.

Die Erfindung lässt zahlreiche Ausführungsformen zu. Zur weiteren Verdeutlichung ihres Grundprinzips ist eine davon in der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend beschrieben. Diese zeigt jeweils in einer teilweise geschnittenen Ansicht in The invention allows numerous embodiments. To further clarify its basic principle, one of them is shown in the drawing and will be described below. This shows in each case in a partially cut view in

1 eine perspektivische Darstellung einer ausschnittsweise dargestellten Strömungsmaschine; 1 a perspective view of a partially illustrated turbomachine;

2 eine Wellenhülse der in 1 gezeigten Strömungsmaschine mit einem Flansch in einer Seitenansicht; 2 a shaft sleeve of in 1 shown turbomachine with a flange in a side view;

3 die in 2 gezeigte Wellenhülse in einer Vorderansicht; 3 in the 2 shaft sleeve shown in a front view;

4 eine Detaildarstellung des mehrere Segmente aufweisenden Flansches der in 2 gezeigten Wellenhülse; 4 a detailed representation of the multi-segment flange of in 2 shaft sleeve shown;

5 eine Variante des in 4 gezeigten Flansches mit profilierten Segmenten. 5 a variant of in 4 shown flange with profiled segments.

In 1 ist lediglich ausschnittsweise eine als Wasserpumpe für ein Kraftfahrzeug ausgeführte Strömungsmaschine 1 in einer perspektivischen Ansicht gezeigt. Die Strömungsmaschine 1 hat eine von einem nicht gezeigten Antrieb rotationsbeweglich antreibbare Welle 2, die mittels einer Spannhülse 3 mit einem Flügelrad 4 drehfest verbunden ist. Weiterhin hat die Strömungsmaschine 1 ein Gehäuse 5, welches gegenüber der den Bereich des Flügelrades 4 im Betrieb durchströmenden Flüssigkeit mittels eines Wellendichtringes 6 abgedichtet ist, sodass das Eindringen der Flüssigkeit von der flüssigkeitsdurchströmten Medienseite in das Innere des Gehäuses 5 zuverlässig ausgeschlossen werden kann. Der als Radialwellendichtring ausgeführte Wellendichtring 6 entspricht seiner Bauform nach der DIN 3760 . Als Gegenlauffläche dient eine auf der Welle 2 drehfest fixierte, als Wellenschutzhülse ausgeführte Wellenhülse 7, die im Laufflächenbereich einer Dichtkante des Wellendichtringes 6 die erforderliche Oberflächenqualität bereitstellt. In 1 is only partial, a designed as a water pump for a motor vehicle turbomachine 1 shown in a perspective view. The turbomachine 1 has a shaft rotatably driven by a drive, not shown, drivable 2 , by means of a clamping sleeve 3 with an impeller 4 rotatably connected. Furthermore, the turbomachine has 1 a housing 5 which faces the area of the impeller 4 Liquid flowing through during operation by means of a shaft sealing ring 6 is sealed, so that the penetration of the liquid from the liquid-flow media side into the interior of the housing 5 can be reliably excluded. The shaft seal designed as a radial shaft seal 6 corresponds to its design according to the DIN 3760 , The mating surface is one on the shaft 2 rotatably fixed, designed as a shaft sleeve sleeve sleeve 7 in the tread area of a sealing edge of the shaft seal 6 provides the required surface quality.

Wie insbesondere in den 2 bis 4 erkennbar hat die Wellenhülse 7 einen auf der in 1 gezeigten Welle 2 festlegbaren hohlzylindrischen Abschnitt 8 und einen mit diesem einteilig verbundenen, gegenüber diesem radial erweiterten Flansch 9. Dabei hat der Flansch 9 eine Vielzahl von in Umfangsrichtung nebeneinander, durch einen Spalt beabstandet angeordneten Segmenten 10 mit übereinstimmender Fläche und Steigung. Diese sind derart gegenüber einer Querschnittsebene zu der Welle 2 geneigt angeordnet, dass diese eine Steigung gegenüber einer Rotationsachse 11 der Welle 2 aufweisen und dadurch Flügel bilden, die bei einer Rotation eine in axialer Richtung S wirkende Strömung der umgebenden Flüssigkeit erzeugen. Aufgrund des im Betrieb gemeinsam mit der Welle 2 rotierenden Flansches 9 wird eine zuverlässige und insbesondere ausreichende Flüssigkeitsströmung erzeugt, die beispielsweise zur Ableitung entstehender Wärme erforderlich ist und parallel zur Rotationsachse 11 der Welle 2 verläuft. Diese wirkt unabhängig von der durch das Flügelrad 4 oder durch die zugeführte Flüssigkeit erzeugten Strömung, sodass hier eine unerwünschte Rückwirkung auf das Arbeitsfluid zuverlässig ausgeschlossen und zudem der Wirkungsgrad der Förderwirkung des Flügelrades 4 der Strömungsmaschine 1 verbessert werden kann. As in particular in the 2 to 4 recognizable has the shaft sleeve 7 one on the in 1 shown wave 2 fixable hollow cylindrical section 8th and a one-piece connected thereto, with respect to this radially widened flange 9 , The flange has 9 a plurality of circumferentially adjacent, spaced by a gap arranged segments 10 with matching area and slope. These are so opposite to a cross-sectional plane to the shaft 2 arranged inclined, that this a slope with respect to a rotation axis 11 the wave 2 and thereby form wings that generate in a rotation acting in the axial direction S flow of the surrounding liquid. Because of the operation in common with the shaft 2 rotating flange 9 a reliable and in particular sufficient fluid flow is generated, which is required, for example, for the dissipation of heat arising and parallel to the axis of rotation 11 the wave 2 runs. This acts independently of the impeller 4 or generated by the supplied liquid flow, so that here an undesirable reaction to the working fluid reliably excluded and also the efficiency of the conveying effect of the impeller 4 the turbomachine 1 can be improved.

Ergänzend zeigt die 5 noch eine Variante des Flansches 9. Hierbei sind die in Umfangsrichtung nebeneinander angeordneten Segmente 10 jeweils mit einer Profilierung versehen, sodass sich eine konkav bzw. konvex geformte flügelartige Fläche der einzelnen Segmente 10 ergibt. Auf diese Weise kann der Wirkungsgrad weiter verbessert werden. In addition, the shows 5 another variant of the flange 9 , Here are the circumferentially juxtaposed segments 10 each provided with a profiling, so that a concave or convex shaped wing-like surface of the individual segments 10 results. In this way, the efficiency can be further improved.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

1 1: Strömungsmaschine flow machine
2 2: Welle wave
3 3: Spannhülse clamping sleeve
4 4: Flügelrad impeller
5 5: Gehäuse casing
6 6: Wellendichtring Shaft seal
7 7: Wellenhülse shaft sleeve
8 8th: Abschnitt section
9 9: Flansch flange
10 10: Segment segment
11 11: Rotationsachse axis of rotation
S S: Richtung direction

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 102004030475 A1 [0002]
EP 1468189 B1 [0003]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

DIN 3760 [0030]

Claims

Turbomachine ( 1 ), in particular pump, with one on a shaft ( 2 ) rotatably mounted impeller ( 4 ) and a housing ( 5 ), which against a surrounding fluid by means of a shaft sealing ring ( 6 ) is sealed, and with one on the shaft ( 2 ) rotatably and non-positively fixable shaft sleeve ( 7 ) with one on the shaft ( 2 ) definable hollow cylindrical section ( 8th ) and a one-piece connected thereto, with respect to this radially widened flange ( 9 ), characterized in that the flange ( 9 ) a plurality of segments arranged at least in sections in the circumferential direction ( 10 ), which at least in sections in such a way with respect to a cross-sectional plane to the shaft ( 2 ) are arranged inclined, that this a slope with respect to the axis of rotation ( 11 ) the wave ( 2 ) exhibit.

Turbomachine ( 1 ) according to claim 1, characterized in that the shaft sleeve ( 7 ) as a shaft sleeve, a shaft repair sleeve and / or a mounting sleeve with a on the hollow cylindrical portion ( 8th ) formed counter surface for the shaft seal ( 6 ) is executed.

Turbomachine ( 1 ) according to claims 1 or 2, characterized in that the turbomachine ( 1 ) is designed as a water pump for installation in a motor vehicle equipped with an internal combustion engine.

Turbomachine ( 1 ) according to at least one of the preceding claims, characterized in that the flange ( 9 ) outside the housing ( 5 ) between an impeller ( 4 ) of the turbomachine ( 1 ) and a bearing for the shaft ( 2 ) is arranged.

On a wave ( 2 ) of a turbomachine ( 1 ) according to at least one of the preceding claims rotatably and non-positively fixable shaft sleeve ( 7 ) with one on the shaft ( 2 ) definable hollow cylindrical section ( 8th ) and a one-piece connected thereto, with respect to this radially widened flange ( 9 ), characterized in that the flange ( 9 ) a plurality of segments arranged at least in sections in the circumferential direction ( 10 ), which at least in sections in such a way with respect to a cross-sectional plane to the shaft ( 2 ) are arranged inclined, that this a slope with respect to the axis of rotation ( 11 ) exhibit.

Shaft sleeve ( 7 ) according to claim 5, characterized in that the shaft sleeve ( 7 ) is designed as a shaft sleeve, a shaft repair sleeve and / or a mounting sleeve and one on the hollow cylindrical portion ( 8th ) formed mating surface for the shaft seal ( 6 ) having.

Shaft sleeve ( 7 ) according to claim 5 or 6, characterized in that the segments ( 10 ) are arranged uniformly distributed over the circumference.

Shaft sleeve ( 7 ) according to at least one of claims 5 to 7, characterized in that the segments ( 10 ) have a matching surface and / or slope.

Shaft sleeve ( 7 ) according to at least one of claims 5 to 8, characterized in that the segments ( 10 ) are arranged side by side separated by a gap in the circumferential direction.

Shaft sleeve ( 7 ) according to at least one of claims 5 to 9, characterized in that the flange ( 9 ) has a circular peripheral line.