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Die Erfindung betrifft eine Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien mit einem offenen Laufrad und einem damit zusammenwirkenden Gegenelement.
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Beispielgebend für ein feststoffhaltiges Medium ist Abwasser, insbesondere kommunales und industrielles Abwasser. Dieses umfasst in der Regel Rohabwasser (z. B. Schmutzwasser, Fäkalien), Abwasser (mechanisch gereinigtes Wasser aus Klärbecken), Schlamm (z. B. Belebt-, Frisch-, Faul- sowie Impfschlamm) und Regenwasser. Industrielles Abwasser kann unter Umständen sehr korrosiv oder abrasiv auf die eingesetzten Kreiselpumpen, insbesondere auf die medienberührenden Bauteile der Kreiselpumpe, wirken.
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Bei Kreiselpumpen zur Förderung feststoffhaltiger Medien können unterschiedliche Laufräder eingesetzt werden, beispielsweise Kanalräder, Freistromräder oder Einschaufler. Ein offenes Laufrad wirkt im Pumpenraum mit einer sogenannten Schleißwand, die im Pumpengehäuse fixiert ist, zusammen.
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Als Kugeldurchgang wird ein freier, unverengter Laufraddurchgang bezeichnet. Er beschreibt den größten zulässigen Durchmesser der Feststoffe, um einen verstopfungsfreien Durchgang zu gewährleisten. Er wird als Kugeldurchmesser in Millimeter angegeben und entspricht maximal der Nennweite des Saug- bzw. Druckstutzens.
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Die Schaufelform spielt bei der Gestaltung von offenen Laufrädern eine entscheidende Rolle. Insbesondere die Konstruktion der Eintrittskante ist von großer Bedeutung. Bei Abwasserpumpen belegt sich die Eintrittskante häufig mit im Fördermedium vorhandenen Fasern. Die Fasern werden meist nicht von der Laufrad-Eintrittskante abtransportiert. Kommt es zu einer Anlagerung von Fasern an der Eintrittskante, können sich weitere Fasern anlagern, sodass sich größere Belegungen bilden. Begünstigt wird dieses Verhalten insbesondere bei der Gewährleistung hoher Kugeldurchgänge. Gerade im Teillastbetrieb der Kreiselpumpe führen große Strömungsquerschnitte zu nicht durchströmten Totwasserzonen, welche wiederum zu Belegungen führen.
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Bei Einschauflern führen solche Belegungen dazu, dass eine höhere Leistung zum Betrieb der Kreiselpumpe erforderlich ist. Bei Mehrschauflern kann es durch die Belegungen auch zu einer asymmetrischen Strömung in den Kanälen kommen. Solche asymmetrischen Strömungen beeinflussen nicht nur die erforderliche Leistung, sondern auch den zu fördernden Volumenstrom sowie die zu erzielende Förderhöhe.
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Eine Schnittkante am Eingang des Pumpengehäuses in Form von einer Eintrittskante oder einer Schneidvorrichtung am Pumpenlaufrad kann zum Zerkleinern von Fasern im feststoffhaltigen Medium genutzt werden, um eine Belagbildung zu vermeiden.
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Generell kommen bei Kreiselpumpen häufig Gussbauteile zum Einsatz. Beim Gießen entsteht aus einem flüssigen Werkstoff nach dem Erstarren ein fester Körper in der gewünschten Form. Somit können gezielt die gewünschten Gehäusestrukturen, Schleißwände bzw. Laufräder der Kreiselpumpe erzeugt werden. Gusswerkstoffe im Kreiselpumpenbau sind in der Regel Eisen-Kohlenstoff-Legierungen.
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Insbesondere bei Kreiselpumpen, die zur Förderung von feststoffhaltigen Medien eingesetzt werden, können im Bereich der Bauteile, die mit dem Fördermedium in Kontakt kommen, Verschleiß- und/oder Korrosionserscheinungen auftreten. Die strömenden Feststoffe können die Werkstoffe der Schleißwände sowie der offenen Laufräder abtragen, wodurch der Spalt zwischen den Bauteilen mit zunehmendem Betrieb größer wird.
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Dadurch verringert sich der Pumpenwirkungsgrad mit der Dauer des Betriebes, bis die Schleißwand erneuert werden muss.
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In der
DE 43 26 545 C2 ist eine Schleißwand auf keramischer Basis, insbesondere auf Basis von Siliziumkarbid beschrieben, die mittels Schlickergussverfahren hergestellt wird. Diese wird formschlüssig in das Gehäuse einer Kreiselpumpe eingebettet und mit einer Gummierung an der Gehäusewand abgedichtet.
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In der
DE 10 2013 200 680 B4 ist ein Verfahren zur Erzeugung einer Schleißwand beschrieben. Hierin wird die Verschleißschutzschicht als Vorformling in ein Gusswerkzeug eingebracht und dann mit einem Gusswerkstoff, vorzugsweise mit einem metallischen Gusswerkstoff, ausgegossen.
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Die
DE 10 2017 223 602 A1 gibt ein Pumpengehäuse an, in welchem anstatt einer Schleißwand im Pumpengehäuse, keramische Verschleißschutzplatten angeordnet sind, die vor dem Gießen mit metallischem Gussmaterial bereits im Gusswerkzeug verklebt sind. Diese Verschleißschutzplatten sind vorzugsweise aus Siliziumkarbid.
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Die
DE 4409278A1 und die
EP000000750686A1 offenbaren einen Hartguss für Pumpen und Armaturen zur Förderung feststoffhaltiger Medien mit einer Zusammensetzung in Gew.-% Cr = 26 bis 36, Ni ≤ 10, Mo = 2 bis 6, Cu ≤ 3, N ≤ 0,2, Si ≤ 1,5, Mn ≤ 1,5, V = 4 bis 9, C = 1,4 bis 1,9, Rest Eisen und erschmelzungsbedingte Verunreinigungen. Dieser Hartguss zeichnet sich durch eine hohe Korrosionsbeständigkeit in aggressiven Medien bei gleichzeitig hoher Verschleißbeständigkeit aus.
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Die Schleißwände auf Basis von Siliziumkarbid sind im Vergleich zu Bauteilen aus Grauguss deutlich härter und erhöhen die Standzeit. Jedoch sind diese Bauteile in der Fertigung erheblich aufwändiger und teurer.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien anzugeben. Die Beschädigung des Pumpengehäuses durch abrasiven Verschleiß soll durch eine Vorrichtung wirksam verringert werden. Darüber hinaus sollte die Pumpe den Wirkungsgrad im Betrieb lange aufrechterhalten können. Weiterhin sollte eine Zerkleinerungskante an der Schleißwand möglichst lange scharfkantig bleiben. Die Kreiselpumpe soll sich durch eine hohe Zuverlässigkeit und eine lange Lebensdauer auszeichnen. Sie soll zudem eine einfache Montage gewährleisten. Weiterhin soll die Kreiselpumpe durch möglichst geringe Herstellungskosten überzeugen.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Bevorzugte Varianten sind den Unteransprüchen, der Beschreibung und den Figuren zu entnehmen.
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Erfindungsgemäß umfasst eine Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien ein offenes Laufrad und ein damit zusammenwirkendes Gegenelement, deren Oberflächen zum Schutz vor abrasiver Einwirkung mit einer Kohlenstoffschicht beschichtet ist.
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Vorteilhafterweise ist das Gegenelement als Schleißwand ausgebildet, die im Pumpengehäuse leicht auswechselbar befestigt ist und das Pumpengehäuse vor Verschleiß schützt. Dabei kann die Schleißwand in Form eines hohlen Kegelsegments oder eines trompetentrichterförmigen, hohlen Segments ausgeführt sein. Gemäß der Erfindung ist die Oberfläche der Schleißwand mit einer Kohlenstoffschicht versehen, die der Schleißwand eine extrem hohe Härte verleiht. Dadurch wird die Schleißwand, die einer enormen abrasiven Einwirkung beim Fördern von feststoffhaltigen Medien unterliegt, wirksam vor Verschleiß geschützt.
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Feststoffhaltige Medien, insbesondere Abwasser, beinhalten oft langfasrige Elemente und fasrige Zöpfe, die eine Kreiselpumpe verstopfen können. Vorteilhafterweise weist die Schleißwand eine Schneidnut auf, um langfasrige Elemente und zopfähnliche Verunreinigungen im Fördermedium in kleine Stücke zu zerteilen. Idealerweise wird hierdurch eine Verstopfung der Kreiselpumpe wirksam vermieden.
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Vorzugsweise ist die Schneidnut der Schleißwand mit Kohlenstoff beschichtet. Dadurch wird der Schneidkante der Schneidnut eine besondere Härte und eine verschleißbeständige Schärfe verliehen, die auch der abrasiven Wirkung kleiner Feststoffteilchen langfristig widersteht.
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In einer vorteilhaften Variante der Erfindung verläuft die Schneidnut spiralförmig von innen nach außen. Sie schließt in ihrem Verlauf dadurch einen Winkel von mehr als 150 °, vorzugsweise mehr als 170 °, insbesondere mehr als 190 ° und/oder weniger als 320 °, vorzugsweise weniger als 300 °, insbesondere weniger als 280 ° ein. Die Schneidnut ist derart gestaltet, dass sie eine Tiefe von mehr als 0,5 mm, vorzugsweise mehr als 1,0 mm, insbesondere mehr als 1,5 mm und/oder weniger als 5,0 mm, vorzugsweise weniger als 4 mm, insbesondere weniger als 3,0 mm aufweist. Des Weiteren ist die Breite der Schneidnut an den Schleißwandinnendurchmesser der Saugseite angepasst, so dass sie mehr als 5 %, vorzugsweise mehr als 10 %, insbesondere mehr als 15 % und/oder weniger als 40 %, vorzugsweise weniger als 35 %, insbesondere weniger als 30 % des Innendurchmessers der Saugseite beträgt. Aufgrund der beschriebenen Form und der Beschichtung mit Kohlenstoff ist die Schneidnut besonders gut geeignet, langfasrige sowie zopfförmige Element im Fördermedium zu zerkleinern und die Kreiselpumpe vor einer Verstopfung zu schützen.
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Gemäß der Erfindung wirkt das offene Laufrad der Pumpe mit der Schleißwand zusammen, so dass ein möglichst geringer Spalt zwischen Schleißwand und offenem Laufrad entsteht, der Leistungsspalt genannt wird. Dieser Spalt wird so gering wie möglich bemessen, um unerwünschte Ströme von der Druckseite auf die Saugseite der Pumpe zu vermeiden. Sowohl das Laufrad als auch die Schleißwand sind mit einer Kohlenstoffschicht beschichtet, wodurch die Oberflächen der Bauteile eine extreme Härte erhalten. Dadurch sind die Bauteile auch gegen ein gegenseitiges Berühren oder Anstreifen geschützt, was aufgrund der geringen Spaltweite durchaus auftreten könnte.
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Idealerweise wird die Schleißwand aus einem metallischen Werkstoff, vorzugsweise einem Gusswerkstoff und/oder nichtrostenden Stahlwerkstoff, gefertigt. Dadurch sind der geometrischen Gestaltung der Schleißwand nur geringe Grenzen gesetzt und gleichzeitig zeichnen sich die meisten metallischen Werkstoffe durch eine höhere Duktilität im Vergleich zu keramischen Werkstoffen sowie eine kostengünstigere Realisierung aus.
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Insbesondere die leistungsspaltbildende Fläche und im Besonderen die Schneidnut der Schleißwand sind gemäß der Erfindung mit einer Kohlenstoffschicht versehen. Gerade die Schneidnut ist durch die fasrige Belagsbildung und das Kollidieren von Feststoffpartikel einer abrasiven Belastung ausgesetzt und durch die Kohlenstoffschicht besonders geschützt.
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In einer Kreiselpumpe zur Förderung von feststoffhaltigen Medien wirkt die Schleißwand mit einem offenen Laufrad zusammen. Ein solches offenes Laufrad kann erfindungsgemäß ein offenes diagonales Einschaufelrad oder ein offenes Kanalrad sein. Besonders vorteilhaft ist die Beschichtung des offenen Laufrades mit Kohlenstoff, wodurch ein wirksamer Schutz vor abrasiven Verschleiß entsteht und eine möglichst lange Betriebszeit bei konstantem Wirkungsgrad der Pumpe ermöglicht wird.
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Gemäß der Erfindung wird zur Förderung feststoffhaltiger Medien eine Kreiselpumpe mit einem offenen diagonalen Einschaufelrad eingesetzt, welches mit einer Kohlenstoffschicht versehen ist. Bei diesem Laufrad verläuft die Flusslinie der Schaufel schräg nach außen. Vorteilhafterweise kann damit ungereinigtes, feststoffbeladenes und ausgasendes Abwasser sowie Medien mit höherer Viskosität gefördert werden.
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Unter den Kohlenstoffschichten werden Schichten verstanden, in denen Kohlenstoff der überwiegende Bestandteil ist. Die Kohlenstoffschicht kann beispielsweise mit einer PVD- (engl. Physical Vapor Deposition), einer physikalischen Gasphasenabscheidung etwa durch Verdampfen oder Sputtern) oder einem CVD- (engl. Chemical Vapor Deposition; Chemische Gasphasenabscheidung) Verfahren aufgebracht werden.
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Vorzugsweise handelt es sich um eine amorphe Kohlenstoffschicht, insbesondere eine tetraedrische wasserstofffreie amorphe Kohlenstoffschicht, die auch als ta-C Schicht be-zeichnet wird. Die dem Kristallgitter von Graphit zugehörigen Atombindungen (insgesamt jeweils 3) kennzeichnet man mit der Bezeichnung „sp2“. Dabei liegt eine sp2-Hybridisierung vor.
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Bei einer Diamantschicht bildet jedes Kohlenstoffatom mit vier benachbarten Atomen eine tetraederförmige Anordnung. Bei dieser räumlichen Anordnung sind alle Atomabstände gleich gering. Es wirken daher sehr hohe Bindungskräfte zwischen den Atomen, und zwar in allen Raumrichtungen. Daraus resultieren die hohe Festigkeit und die extreme Härte des Diamanten. Die dem Kristallgitter von Diamanten zugehörigen Atombindungen, insgesamt jeweils vier, kennzeichnet man mit der Bezeichnung „sp3“. Somit liegt eine sp3-Hybridisierung vor.
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Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung besteht die Kohlenstoffschicht aus einer Mischung von sp3- und sp2-hybridisiertem Kohlenstoff. Diese Schicht ist durch eine amorphe Struktur gekennzeichnet. In dieses Kohlenstoffnetzwerk können auch Fremdatome wie Wasserstoff, Silizium, Wolfram oder Fluor eingebaut sein.
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Die erfindungsgemäße Anordnung einer Kohlenstoffschicht auf einer Schleißwand und einem offenen Laufrad führt zu einer erheblichen Reduzierung des abrasiven Abtrags.
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Durch die Anordnung einer Kohlenstoffschicht auf einer Schleißwand wird eine glatte axiale Oberfläche mit Antihafteigenschaften geschaffen, ohne dass eine aufwendige mechanische Nachbearbeitung des Laufrads erforderlich ist. Des Weiteren können mehrere Schleißwände in einem Beschichtungsreaktor, der vorzugsweise als Vakuumkammer ausgeführt ist, eingebracht werden, wo bei mäßiger thermischer Belastung, die ta-C Beschichtung aufgebracht wird. Somit zeichnet sich die erfindungsgemäße Kreiselpumpe mit einer Schleißwand durch verhältnismäßig geringe Herstellungskosten aus.
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Bei einer besonders günstigen Variante der Erfindung wird die Kohlenstoffschicht als Be-schichtung auf eine Schleißwand aufgebracht. Die Dicke der Schicht beträgt vorteilhafterweise mehr als 0,5 µm, vorzugsweise mehr als 1,0 µm, insbesondere mehr als 1,5 µm. Weiterhin erweist es sich als günstig, wenn die Kohlenstoffschicht weniger als 18 µm, vorzugsweise weniger als 16 µm, insbesondere weniger als 14 µm beträgt.
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Für den Schutz gegen Partikelverschleiß und Anlaufen ist eine Schichtdicke zwischen 4 und 12 µm anzustreben.
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Idealerweise weist die Beschichtung aus Kohlenstoff eine äußerst glatte Oberfläche mit Antihafteigenschaften auf, bei der der Mittenrauheitswert Ra der Kohlenstoffschicht weniger als 0,7 µm, vorzugsweise weniger als 0,5 µm, insbesondere weniger als 0,3 µm beträgt.
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Die ta-C Beschichtung weist einen sehr geringen Reibbeiwert bei gleichzeitig sehr guter chemischer Beständigkeit auf. Die Härte der Beschichtung kommt der Härte von Diamanten sehr nahe, wobei die Härte vorzugsweise mehr als 20 GPa, vorzugsweise mehr als 30 GPa, insbesondere mehr als 40 GPa und weniger als 120 GPa, vorzugsweise weniger als 110 GPa, insbesondere weniger als 100 GPa beträgt.
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Mit durchschnittlich 40 bis 75 GPa sind ta-C Beschichtungen härter als a-C:H Schichten. Zudem enthält ta-C keinen Wasserstoff. Deshalb ist davon auszugehen, dass ta-C im Kontakt mit Wasser (bei Temperaturen oberhalb 80 °C) beständiger ist als a-C:H. Im Kontakt mit anderen - insbesondere polaren - Flüssigkeiten, die Moleküle enthalten, in denen Wasserstoff gebunden ist, könnte ta-C ebenfalls besser beständig sein als a-C:H.
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Vorzugsweise wird die Kohlenstoffschicht nicht unmittelbar auf die Schleißwand aufgebracht, sondern es wird zunächst eine Haftvermittlerschicht vorgesehen Diese besteht bevorzugt aus einem Werkstoff, der sowohl gut an Stahl haftet als auch eine Kohlenstoffdiffusion verhindert, z. B. durch die Bildung stabiler Carbide. Als Haftvermittlungsschichten, die diese Anforderungen erfüllen, kommen passenderweise dünne Schichten aus Chrom, Titan oder Silizium zum Einsatz. Insbesondere haben sich Chrom- und Wolframcarbid als Haftvermittler bewährt.
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Bei einer vorteilhaften Variante der Erfindung weist die Beschichtung eine Haftvermittler-schicht auf, die vorzugsweise einen Chromwerkstoff beinhaltet. Vorzugsweise besteht die Haftvermittlerschicht zu mehr als 30 Gew.-%, vorzugsweise mehr als 60 Gew.-%, insbesondere mehr als 90 Gew.-% aus Chrom.
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Bei der erfindungsgemäßen ta-C Beschichtung handelt es sich um eine einfache, schnell realisierbare und wirtschaftliche Beschichtung für Schleißwände in Kreiselpumpen. Die erfindungsgemäße Beschichtung weist neben einer sehr großen Härte auch hervorragende Gleiteigenschaften und eine gute chemische Beständigkeit auf.
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Zudem ermöglicht die Erfindung auch eine Beschichtung von Schleißwandgeometrien mit speziellen Abmessungen. Darüber hinaus lassen sich Schleißwandgeometrien realisieren, die zuvor aus keramischen Werkstoffen fertigungsbedingt schwer realisierbar waren.
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Der Vorteil der höheren Härte durch die ta-C Beschichtung liegt darin begründet, dass kleine und große Feststoffpartikel, die oft in den feststoffhaltigen Medien enthalten sind, nun stark vermindert abrasiv auf die Schleißwand wirken können. Durch die Strömung wirken diese Feststoffteilchen normalerweise wie ein Schleifmittel. Laufräder und Schleißwände, die mit ta-C beschichtet sind, verfügen über eine äußerst harte Schutzschicht gegen Abrasion, wodurch deren Einsatzzeit in der Förderung feststoffhaltiger Medien deutlich erhöht ist.
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Vorzugsweise können zur Beschichtung PECVD/PACVD-Verfahren eingesetzt. Dabei erfolgt eine Plasmaanregung der Gasphase durch die Einkopplung von gepulster Gleich-spannung („pulsed DC“), mittelfrequenter (KHz-Bereich) oder hochfrequenter (MHz-Bereich) Leistung. Aus Gründen einer maximierten Prozessvariabilität bei unterschiedlichen Werkstückgeometrien und Beladungsdichten hat sich zudem die Einkopplung von gepulster Gleichspannung bewährt.
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Idealerweise werden zur Beschichtung PVD Verfahren eingesetzt. Diese Verfahren sind besonders einfach und weisen eine niedrige Prozesstemperatur auf. Diese Technologie führt zu Schichten, in die je nach Bedarf auch Fremdatome eingebaut sein können. Die Prozessführung erfolgt vorzugsweise so, dass Gefüge- und Dimensionsänderungen der zu beschichtenden Werkstoffe (metallisch, Grauguss, etc.) ausgeschlossen sind.
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Gegenüber einer CVD-Diamantschicht hat die ta-C Beschichtung den Vorteil, dass die \ Beschichtungstemperatur für CVD-Diamantschichten 600 bis 1000 °C beträgt und für amorphe Kohlenstoffschichten wie ta-C deutlich unter 500 °C liegt. Dies ist insbesondere für das Beschichten metallischer Werkstoffe von hoher technischer Relevanz. Die Herstellung von PVD-Diamantschichten ist nicht möglich.
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Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnungen und aus den Zeichnungen selbst.
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Dabei zeigt:
- 1 Schnittdarstellung einer Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien mit einem offenen diagonalen Einschaufelrad,
- 2 Schnittdarstellung einer Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien mit einem offenen Laufrad,
- 3 Detailschnitt eines offenen Laufrads mit Schleißwand,
- 4 Frontansicht der Schleißwand.
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1 zeigt eine Schnittdarstellung einer Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine horizontal aufgestellte Spiralgehäusepumpe mit einem diagonal offenen Einschaufelrad 4 und einem damit zusammenwirkenden Gegenelement 2. Das Gegenelement 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Schleißwand ausgestaltet. Über den Saugmund 1 strömt das feststoffhaltige Medium in die Pumpe ein, wird von dem offenen diagonalen Einschaufelrad 4, welches drehfest mit der Welle 6 verbunden ist, mit Bewegungsenergie beaufschlagt und verlässt das Pumpengehäuse 3 über den Druckstutzen 5. Die Welle 6 ist durch das Kugellager 7 und die Gleitringdichtung 9 drehbar gelagert. Der Lagerträgerdeckel 10 verschließt den Pumpenraum in Richtung Antrieb. Die Schaufelkanten 13 des diagonal offenen Einschaufelrades 4 bilden mit der Schleißwand einen Spalt, den sogenannten Leistungsspalt. Idealerweise ist die Schleißwand mit einer Kohlenstoffschicht, vorzugsweise mit einer amorphen Kohlenstoffschicht, insbesondere mit ta-C, beschichtet. Somit wird ein besonders idealer Schutz vor abrasiven Verschleiß, der bei der Förderung feststoffhaltiger Medien zwangsläufig auf die Schleißwand einwirkt, erzielt. Die Schleißwand weist eine von innen nach außen verlaufende, spiralförmige Schneidnut 12 auf.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung einer Kreiselpumpe zur Förderung feststoffhaltiger Medien. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Dickstoffpumpe, bei der ein offenes Laufrad 4 mit einem Gegenelement 2 zusammenwirkt. Das Gegenelement 2 ist in diesem Ausführungsbeispiel als Schleißwand ausgestaltet. Die Schleißwand wird zum Schutz des Pumpengehäuses 3 gegen Verschleiß verwendet und ist leicht auswechselbar. Des Weiteren ist die Schleißwand mit einer Kohlenstoffschicht versehen, um besonders verschleißbeständig gegen die abrasive Wirkung des feststoffhaltigen Mediums zu sein. Das feststoffhaltige Medium wird über den Saugmund 1 angesaugt und durch das offene Laufrad 4, welches mit der Welle 6 drehfest verbunden ist und durch die Lagerung 7 drehbar gelagert ist, beschleunigt. Das feststoffhaltige Medium verlässt das Pumpengehäuse 3 über den Druckstutzen 5.
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3 zeigt einen Detailschnitt des Saugmundbereiches. Das Gegenelement 2 ist in diesem Anwendungsbeispiel als Schleißwand ausgeführt und wirkt mit dem offenen Laufrad 4 zusammen. Die Schaufelflanken des offenen Laufrads 4 erstrecken sich ausgehend von der Nabe radial in einem rückwärts gekrümmten Verlauf nach außen. Die Schaufelkanten 13 bilden mit der Schleißwand einen Spalt. Erfindungsgemäß ist die Schleißwand mit einer Kohlenstoffschicht, insbesondere mit ta-C, beschichtet. Dadurch wird ein wirksamer Schutz gegen abrasiven Verschleiß sowie gegen Anlaufen der beiden Bauteile gewährleistet.
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4 zeigt eine Frontansicht des Gegenelements 2, welches als trompetentrichterförmige, hohle Schleißwand ausgebildet ist. Die Schleißwand weist eine von innen nach außen verlaufende, spiralförmige Schneidnut 12 auf. In ihrem spiralförmigen Verlauf schließt die Schneidnut 12 einen Winkel von mehr als 150 °, vorzugsweise mehr als 170 °, insbesondere mehr als 190 ° und/oder weniger als 320 °, vorzugsweise weniger als 300 °, insbesondere weniger als 280 ° ein. Die Tiefe der Schneidnut 12 beträgt mehr als 0,5 mm, vorzugsweise mehr als 1,0 mm, insbesondere mehr als 1,5 mm und/oder weniger als 5,0 mm, vorzugsweise weniger als 4 mm, insbesondere weniger als 3,0 mm. Dabei umfasst die Schneidnut 12 eine Breite von mehr als 5 %, vorzugsweise mehr als 10 %, insbesondere mehr als 15 % und/oder weniger als 40 %, vorzugsweise weniger als 35 %, insbesondere weniger als 30 % des Innendurchmessers der Schleißwand auf der Saugseite. Erfindungsgemäß ist die Schleißwand und insbesondere die Schneidnut 12 mit einer Kohlenstoffschicht, insbesondere mit ta-C, beschichtet. Dadurch wird die Oberfläche der Schleißwand besonders hart und verschleißbeständig gegenüber der abrasiven Einwirkung von feststoffhaltigen Medien. Im Besonderen bleibt die Schneidnut durch die mit ta-C beschichtete Kante extrem scharf und kann dadurch langfasrige bzw. zopfförmige Elemente, die im Fördermedium enthalten sein können, in kleine Stücke zerteilen. Hierdurch wird eine Verstopfung der Kreiselpumpe wirksam vermieden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 4326545 C2 [0011]
- DE 102013200680 B4 [0012]
- DE 102017223602 A1 [0013]
- DE 4409278 A1 [0014]
- EP 000000750686 A1 [0014]
