DE10327494A1

DE10327494A1 - Maschinenbauteil, insbesondere Pumpenbauteil

Info

Publication number: DE10327494A1
Application number: DE2003127494
Authority: DE
Inventors: Frank Hoffmann
Original assignee: SICcast Mineralguss GmbH and Co KG
Current assignee: SICcast Mineralguss GmbH and Co KG
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-06-17
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-06-18
Also published as: DE10327494B4; DE20303670U1

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Maschinenbauteil in Verbundbauweise, insbesondere ein Pumpenbauteil mit einem metallischen Teil (6) und einem Hybridgußteil (7), wobei der Hybridgußteil (7) mittels wenigstens eines Verankerungselementes, welches in dem Hybridgußteil (7) eine Hinterschneidung bildet, an dem metallischen Teil (6) festgelegt ist. Die Erfindung betrifft ferner ein Verfahren zur Sanierung eines geschädigten, metallischen Maschinenbauteils, bei welchem man ein saniertes Maschinenbauteil in Verbundbauweise erhält. Die Erfindung stellt sich der Aufgabe, ein Maschinenbauteil in Hybridbauweise zu schaffen, welches einen möglichst großen metallischen Teil aufweist, das hierdurch eine höhere Festigkeit erreicht werden kann. Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß als Verankerungselement Lochblech (8) verwendet wird, welches mittels Distanzstücken (9) in einem geringen Abstand zur Oberfläche des metallischen Teils (6) gehalten wird und über die Distanzstücke (9) an dem metallischen Teil (6) befestigt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Maschinenbauteil in Verbundbauweise, insbesondere ein Pumpenbauteil mit einem metallischen Teil und einem Hybridgußteil, wobei der Hybridgußteil mittels wenigstens eines Verankerungselementes, welches in dem Hybridgußteil eine Hinterschneidung bildet, an dem metallischen Teil festgelegt ist.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Sanierung eines geschädigten, metallischen Maschinenbauteils, insbesondere eines Pumpenbauteils.
Maschinenbauteile in Verbundbauweise, wie beispielsweise Gehäuseteile oder Schleißscheiben, werden vornehmlich in Kreiselpumpen eingesetzt, die korrosive und/oder abrasive Medien fördern.
Aufgrund ihrer außergewöhnlich hohen chemischen und mechanischen Belastung sind diese Bauteile einem starken Verschleiß ausgesetzt. Bis vor einigen Jahren führte man diese Bauteile daher in hochlegierten, korrosionsbeständigen Stählen aus. Da mit diesen Werkstoffen keine befriedigenden Standzeiten zu erzielen waren, begann man vor einiger Zeit, den Stahl teilweise durch Hybridguß zu substituieren.
Unter Hybridguß ist hier ein Gemisch aus einem Bindemittel mit einem Zuschlagstoff zu verstehen. Bei dem Zuschlagstoff handelt es sich um feinkörniges, verschleiß- und korrosionsbeständiges Material, wie z.B. Siliziumcarbid, Korund, Quarzsand, Glas, oder auch Mischungen aus diesen Materialien. Als Bindemittel können Kunststoffe wie Epoxidharz, Vinylesterharz oder Polymethylmethacrylat (PMMA) verwendet werden.
Bei der Herstellung des Verbundbauteils wird der metallische Teil häufig als Gießform für den Hybridguß genutzt. Um einen starken Zusammenhalt zwischen dem metallischen Teil und dem Hybridgußteil zu gewährleisten, wird der metallische Teil mit Verankerungselementen versehen, die eine Hinterschneidung in dem Hybridgußteil bilden.
Das deutsche Gebrauchsmuster Nr. 297 23 409 schlägt als Verankerungselemente gewöhnliche Schrauben vor, die in den metallischen Grundkörper eingeschraubt werden. Die Hinterschneidung in dem Hybridgußteil wird somit durch die Köpfe der Schrauben gebildet.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß eine große Menge des Hybridgusses vergossen werden muß, um die Schraubenköpfe vollständig zu umschließen. Der Hybridguß nimmt somit einen großen Teil der Gesamtstärke des Verbundbauteils ein. Da die Gesamtstärke des Verbundbauteils durch dessen Bauraum begrenzt ist, kann der metallische Teil demzufolge nur noch eine geringe Materialstärke aufweisen. Da der metallische Teil jedoch für das Verbundbauteil die tragende Basis darstellt, muß dieser im Interesse der notwendigen Druckfestigkeit eines Pumpenbauteils möglichst stark ausgeführt werden. Große Hybridgußanteile im Verbundwerkstück führen somit häufig zu Festigkeitsproblemen.
Ein weiterer Nachteil dieser Lösung besteht darin, daß das Hybridgußteil lediglich punktförmig durch die Schrauben gehalten wird. Bei starker Belastung des Hybridgußteils entstehen somit Spannungsspitzen im Bereich der Kontaktpunkte zwischen Schraube und Hybridguß. Hierdurch wird der Hybridguß lokal geschwächt, so daß er einer höheren Kavitationserosion ausgesetzt ist. Die ausgelösten keramischen Teile werden von dem Fördermedium mitgerissen und zerstören nachgeschaltete Aggregate.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Maschinenbauteil eingangs genannter Art dahingehend weiterzubilden, daß die beschriebenen Nachteile vermieden werden.
Diese Aufgabe wird durch ein Verankerungselement aus Lochblech gelöst, welches mittels Distanzstücken in einem geringen Abstand zur Oberfläche des metallischen Teils gehalten wird und über die Distanzstücke an dem metallischen Teil befestigt ist.
Auf diese Weise wird die Kontaktfläche zwischen dem Hybridgußteil und dem Verankerungselement im Vergleich zum Stand der Technik stark erhöht. Gefährliche Spannungsspitzen werden somit vermieden. Ferner kann auf diese Weise die Menge des vergossenen Mineralgusses auf ein Minimum reduziert werden.
Da das flächige Verankerungselement dicht entlang der Oberfläche des metallischen Teils angeordnet ist, ähnelt der Guß eher einer Beschichtung. Das Lochblech wirkt zudem im gesamten Gußkörper stabilisierend und bewehrend, so daß der Verbund des erfindungsgemäßen Maschinenbauteils gegenüber dem Stand der Technik deutlich verbessert ist. Auch kann der Anteil des tragenden metallischen Teils im Verbund erheblich vergrößert werden, ohne das die gegebene Verbundbauteilstärke überschritten wird.
Aus diesem Grunde erweitert die vorliegende Erfindung den Anwendungsbereich der Hybridgußtechnik vorteilhafterweise auch auf ältere, bestehende Aggregate. In Rauchgasentschwefelungsanlagen von Kraftwerken finden sich noch viele Pumpen älterer Bauart mit homogenen, stählernen Gehäuseteilen, zur Förderung von aggressiver Kalkmilch oder Gips-Suspensionen. Da diese Medien den Stahl stark angreifen, müssen die Gehäuseteile häufig ausgetauscht werden, was eine aufwendige Ersatzteilhaltung bedingt.
Dank der vorliegenden Erfindung ist es nunmehr möglich, angegriffene, metallische Gehäuseteile kostengünstig zu sanieren. Hierzu werden die geschädigten Pumpenbauteile abgeschliffen, mit Lochblech versehen und danach der schützende Hybridguß angegossen. Erste Versuche zeigen, daß die in dieser Weise reparierten Gehäuseteile eine wesentlich höhere Standzeit als im Neuzustand erzielen. Die Wartungsintervalle der Pumpen vergrößern sich, und die Ersatzteilhaltung entfällt. Eine auf diese Weise in Stand gesetzte Schleißscheibe ist beispielsweise um bis zu 70% preisgünstiger als ein voll stählernes Ersatzteil.
Der Einsatz des Verankerungselements aus Lochblech beschränkt sich keineswegs auf flächige Maschinenbauteile wie beispielsweise Schleißscheiben. Es können auch Verbundbauteile komplexerer Geometrien hergestellt werden, indem die Oberfläche des metallischen Teils mit einer Vielzahl kleinerer Lochbleche flickenartig belegt wird.
Die Befestigung des Lochbleches und der Distanzstücke erfolgt vorzugsweise mittels Punktschweißungen. Dieses Fügeverfahren kann zum einen schnell und kostengünstig durchgeführt werden, zum anderen werden die Werkstoffeigenschaften des Metalls durch die kurzzeitige und punktuelle thermische Belastung kaum verändert.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann die Stärke des Lochbleches 1 bis 2 mm betragen. Diese Blechdicke genügt bereits, um die oben beschriebene Wirkung zu erreichen. Zudem lassen sich derartig dünne Bleche einfach verarbeiten.
Der Abstand zwischen dem Lochblech und der Oberfläche des metallischen Teils des Pumpenbauteils sollte zweckmäßigerweise etwa der anderthalbfachen bis doppelten Stärke des Lochbleches entsprechen. In der Praxis hat sich gezeigt, daß ein Abstand in diesem Intervall vollkommen ausreicht, um einen tragfähigen Gußkörper unterhalb des Lochbleches aufzufüllen.
Da der Hybridguß recht zähflüssig ist, muß das Lochblech einen hohen flächenbezogenen Durchlaß aufweisen, damit es gut durchflossen wird. Diese Eigenschaft hat ein Lochblech nach DIN 24 042 Form Qg. Zudem verursacht ein derartiges, grobmaschiges Lochblech weniger Sollbruchstellen in der Mineralgußschicht als ein engmaschiges Geflecht.
Im Anlagenbau werden nicht nur Pumpen hohen chemischen und mechanischen Belastungen ausgesetzt. Auch andere Maschinenbauteile, die mit aggressiven Medien in Kontakt kommen, so zum Beispiel Rohrkrümmer oder Rührwerke, erleiden ähnlichen Verschleiß wie Pumpen. Aus diesem Grunde können neben Pumpenbauteile auch andere Maschinenbauteile vorteilhaft mit dem oben beschriebenen Verfahren saniert werden oder von vornherein als erfindungsgemäßes Verbundbauteil ausgeführt werden.
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung soll nun anhand der Figuren verdeutlicht werden. Es zeigen:
1 herkömmliches Pumpenbauteil;
2 erfindungsgemäßes Pumpenbauteil;
3 Detailansicht der Einzelheit „X".
1 zeigt eine Schleißscheibe, ein typisches Pumpenbauteil, welches in Verbundbauweise ausgeführt ist. Die herkömmliche Schleißscheibe ist in ihrer Gesamtheit mit 1 bezeichnet. Sie besteht aus einem napfförmigen, metallischen Teil 2, in den der Hybridgußteil 3 eingegossen ist. In den metallischen Teil 2 sind Schrauben 4 eingedreht, deren Köpfe die Hinterschneidungen im Hybridgußteil 3 bilden.
2 zeigt eine Schleißscheibe gemäß der Erfindung. Sie ist in ihrer Gesamtheit mit der Bezugsziffer 5 bezeichnet. Sie besteht ebenfalls aus einem metallischen Teil 6, auf den ein Hybridgußteil 7 in Form einer Schutzschicht aufgegossen wurde. Als Verankerungselement dient hier ein Lochblech 8, welches in einem geringen Abstand parallel zu der Oberfläche des metallischen Teils 6 angeordnet ist. Distanzstücke 9 gewährleisten den gleichbleibenden Abstand zwischen metallischem Teil 6 und Hybridgußteil 7. Das Lochblech 8 und die Distanzstücke 9 sind mittels Punktschweißungen 10 an dem metallischen Teil 6 befestigt. Dieses Detail ist in 3 dargestellt.

Claims

Maschinenbauteil in Verbundbauweise, insbesondere Pumpenbauteil, mit einem metallischen Teil (6) und einem Hybridgußteil (7), wobei der Hybridgußteil (7) mittels wenigstens eines Verankerungselementes, welches in dem Hybridgußteil (7) eine Hinterschneidung bildet, an dem metallischen Teil (6) festgelegt ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Verankerungselement ein Lochblech (8) aufweist, welches mittels Distanzstücken (9) in einem geringen Abstand zur Oberfläche des metallischen Teils (6) gehalten wird und über die Distanzstücke (9) an dem metallischen Teil (6) befestigt ist.
Maschinenbauteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Lochblech (8) und Distanzstücke (9) mittels Punktschweißungen (10) an dem metallischen Teil (6) befestigt sind.
Maschinenbauteil nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stärke des Lochbleches (8) 1 bis 2 mm beträgt.
Maschinenbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der geringe Abstand zwischen Lochblech (8) und der Oberfläche des metallischen Teils (6) etwa der anderthalbfachen bis doppelten Lochblechstärke entspricht.
Maschinenbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Lochblech nach DIN 24 042 Form Qg verwendet wird.
Maschinenbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß Unterlegscheiben als Distanzstücke (9) verwendet werden.
Verfahren zur Sanierung eines geschädigten, metallischen Maschinenbauteils, insbesondere eines Pumpenbauteils, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: a) die geschädigten Bereiche des metallischen Maschinenbauteils werden abgetragen, b) auf dem metallischen Maschinenbauteil werden Distanzstücke befestigt, c) an den Distanzstücken wird Lochblech so befestigt, daß dieses sich im Bereich des Abtrags in einem geringen Abstand zur Oberfläche des metallischen Maschinenbauteils erstreckt, d) im Bereich des Lochbleches wird dem metallischen Maschinenbauteil ein Hybridgußteil angegossen, so daß ein saniertes Maschinenbauteil in Verbundbauweise entsteht.
Verfahren zur Sanierung eines geschädigten, metallischen Maschinenbauteils nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die geschädigten Bereiche des Maschinenbauteils abgeschliffen werden.
Verfahren zur Sanierung eines geschädigten, metallischen Maschinenbauteils nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Distanzstücke an dem Maschinenbauteil und/oder das Lochblech an den Distanzstücken mittels Punktschweißungen befestigt werden.