DE19838798C2 - Pumpengehäuse aus einem Metallblech und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Pumpengehäuse, hergestellt aus einem Metallblech und ein Verfahren zu seiner Herstellung.

Bekannte Verfahren zur Herstellung eines Pumpengehäuses für Zentrifugalpumpen umfassen im allgemeinen Gußoperationen und Arbeitsschritte zur Verarbeitung von Metallblechen. Ein durch Gießen hergestelltes Pumpengehäuse ist im allgemeinen relativ sperrig und schwer. Es erfordert mehr Material und Raum. Wegen der Materialcharakteristiken (Gußeisen) besitzt es einen geringen Erosionswiderstand und eine kleine Steifigkeit. Es weist daher eine kürzere Lebensdauer auf und wird zumeist im Zusammenhang mit relativ minderwertigen und billigen Produkten angewendet. Zur Herstellung eines Pumpengehäuses durch Pressen eines Metallbleches kann ein Metall mit einer hohen Festigkeit und einem hohen Erosionswiderstand (wie beispielsweise rostfreier Stahl oder legierter Stahl) verwendet werden. Ein solches Pumpengehäuse ist leichter und kleiner und dauerhafter. Ein aus einem Metallblech hergestelltes Pumpengehäuse ist jedoch relativ dünn, so daß es sich bei einer externen Kraft leicht deformiert. Während des Preßprozesses treten an einigen Punkten des Pumpengehäuses oft hohe Spannungskonzentrationen auf. Dies führt zu einer Verringerung der Festigkeit, zu einer ungleichmäßigen Dicke, zu Deformationen oder sogar zu einem Bruch.

Im allgemeinen ist eine Pumpe an dem Einlaß und dem Auslaß mit einem Rohrsystem verbunden. Das Rohrsystem wird beständig Einwirkungen ausgesetzt, die auf eine Wärmeexpansion und eine Kontraktion durch Kälte zurückzuführen sind. Der Fluiddruck ändert sich in großem Maße. Das Pumpenlaufrad erzeugt während der Rotation ein Drehmoment. Alle diese Faktoren führen zu dynamischen Belastungen, die auf den Einlaß und den Auslaß wirken und zu einer Deformation des Pumpengehäuses am Einlaßabschnitt und am Auslaßabschnitt führen. Es wird daher beim Entwurf von Pumpen untersucht, wie die Festigkeit am Einlaß- und am Auslaßabschnitt vergrößert werden kann, damit den internen und externen Kräften und Spannungen ein Widerstand entgegengesetzt werden kann. Die Druckschrift WO 86/06800 A1 beschreibt den Aufbau einer aus einem Metallblech hergestellten Zentrifugalpumpe, die in der Fig. 1 dargestellt ist. Die Zentrifugalpumpe 10 weist ein Pumpengehäuse 11 auf, das aus einem Werkstück in der Form eines Metallbleches oder durch Verschweißen einer Mehrzahl von Metallblechen aneinander hergestellt ist. Die Metallbleche sind durch Preßprozesse hergestellt. Das Pumpengehäuse 11 weist in der Nähe des Einlasses 12 zum Zwecke der Verstärkung die Form einer Vertiefung auf.

Eine solche Konstruktion weist jedoch Nachteile auf. Beispielsweise ist es bekannt, daß bei Zentrifugalpumpen im allgemeinen ein Verschleißring 15 am vorderen Ende des Laufrades 14 in der Nähe des Einlasses 12 angeordnet ist. Dadurch soll ein Spiel zwischen dem vorderen Ende des Laufrades und der inneren Wand des Pumpengehäuses 11 eingehalten werden, so daß dann, wenn sich das Laufrad 14 mit einer hohen Geschwindigkeit dreht eine starke Reibung vermieden werden kann, die sonst zwischen dem Laufrad 14 und dem Pumpengehäuse 11 auftreten könnte. Der Grad des Spieles beeinträchtigt direkt die Wirksamkeit der Zentrifugalpumpe 10, den Geräuschpegel und die Lebensdauer derselben. Obwohl die in der Fig. 1 gezeigte Zentrifugalpumpe 10 eine verstärkte Struktur für das Pumpengehäuse 11 besitzt, befindet sich der die maximale Kraft aufnehmende Ort noch am Einlaß 12. Wenn die Zentrifugalpumpe 10 hohen Spannungen, Beanspruchungen, Torsionen oder Drehmomenten unterworfen wird, wird das Pumpengehäuse 11 in der Nähe des Einlasses 12 leicht deformiert. Das Spiel des Verschleißringes 15 ändert sich dann. Dies kann zu einer geringeren Wirksamkeit der Zentrifugalpumpe 10 oder zu einer Vergrößerung des Geräuschpegels oder sogar zu einer Beschädigung der Zentrifugalpumpe 10 führen. Es ist auch bekannt, daß ein Ausströmraum zwischen dem Laufrad 14 und der Innenseite der Wand des Pumpengehäuses 11 gebildet wird. Der Ausströmraum erzeugt eine bessere Pumpenwirkung bei einer Vergrößerung der Querschnittsabmessungen, beginnend vom Auslaß entlang der Drehrichtung des Laufrades 14. Diese Änderung der Abmessungen wird leicht durch ein Gießverfahren erreicht; sie ist jedoch beim Pressen eines Metallbleches schwierig zu erzielen. Aus diesem Grunde besitzt bei der Fig. 1 der Ausströmraum eine konstante Abmessung anstatt einer sich ändernden Abmessung, die jedoch wünschenwerter wäre. Die Wirksamkeit der Zentrifugalpumpe 10 wird daher wegen dieses Nachteiles verkleinert.

Die Druckschrift EP-0442070 A1 beschreibt eine andere Zentrifugalpumpe 20, die in der Fig. 2 dargestellt ist und ein Pumpengehäuse 21 aus einem Metallblech besitzt. Um den Einlaß 22 ist ein Flansch 23 angeordnet. In der Nähe des Flansches 23 befindet sich am Einlaßabschnitt ein verstärktes Teil 26, das die Form eines Durchganges aufweist und im Vergleich zum Pumpengehäuse 21 eine größere Dicke besitzt. Das verstärkte Teil 26 ist an der Innenseite der Wand des Pumpengehäuses 21 verschweißt, um hohe Spannungen am Einlaßabschnitt aufzunehmen. Wenn jedoch der Flansch 23 einer großen externen Kraft unterworfen wird, neigt das Spiel des Verschleißringes am vorderen Ende des Laufrades 25 dazu, sich zu ändern. Dies bewirkt einen Abfall der Wirksamkeit der Zentrifugalpumpe 20, eine Vergrößerung des Geräuschpegels und eine Verringerung der Lebensdauer. Außerdem geht aus der genannten Druckschrift keine detailierte Beschreibung bezüglich einer Verbesserung des Ausstörmraumes 27 hervor.

Es wurde auch bereits versucht, ein Verfahren mit mehreren Preßschritten bei einem plattenförmigen Metallblech entlang des Ausströmraumes des Pumpengehäuses anzuwenden, um den Querschnitt des Ausströmraumes zu vergrößern. Hierfür sind üblicherweise eine Mehrzahl von Stempeln und Prägeoperationen erforderlich. Die Gesamtherstellungszeit ist groß und die Kosten sind höher. Außerdem wirkt sich eine größere Anzahl von Prägeschritten schlecht auf die Materialeigenschaft und die Struktur des Pumpengehäuses aus.

Aus der DE 90 00 534 U1 ist ein Pumpengehäuse mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Patentanspruches 1 bekannt. Die Herstellung eines Pumpengehäuses durch Rollverformung eines Metallbleches geht aus dieser Druckschrift jedoch nicht hervor.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein aus einem Metallblech hergestelltes Pumpengehäuse zu schaffen, das eine größere Festigkeit aufweist. Ferner soll ein Herstellungsverfahren für ein solches Pumpengehäuse angegeben werden.

Diese Aufgabe wird durch ein Pumpengehäuse mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 und durch ein Verfahren zur Herstellung eines solchen Pumpengehäuses mit den Merkmalen des Patentanspruches 5 bzw. 6 gelöst.

Vorteilhafterweise weist das erfindungsgemäße Pumpengehäuse am vorderen Ende des Laufrades ein stabiles bzw. unveränderliches Spiel eines Verschleiß- bzw. Lagerringes auf. Außerdem besitzt das vorliegende Pumpengehäuse einen Ausströmraum mit einem sich vergrößernden Querschnitt, der mit niedrigeren Kosten herstellbar ist. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann vorteilhafterweise ein Pumpengehäuse mit einer stabilen und beständigen Festigkeit hergestellt werden, ohne daß unerwünschte Spannungskonzentrationen oder Verschlechterungen des Materials des Pumpengehäuses auftreten.

Beim erfindungsgemäßen Pumpengehäuse ist eine zweite Laschenstruktur vorgesehen, die sich vom Auslaßflansch in Richtung auf den Gehäusekörper erstreckt und zusätzlich am Einlaßflansch befestigt ist. Dadurch wird erreicht, daß die Spannung, das Drehmoment und das Torsionsmoment, die auf den Einlaßflansch und den Auslaßflansch ausgeübt werden, nicht direkt auf den Gehäusekörper in der Nähe des Einlasses und des Auslasses übertragen werden. Ein erster Laschenflansch und ein zweiter Laschenflansch nehmen die Spannung und Kräfte auf und verteilen diese auf andere Teile des Gehäusekörpers, die von dem Einlaß und dem Auslaß entfernt sind. Aus diesem Grunde wird das Spiel des Verschleißringes am vorderen Ende des Laufrades durch die äußere Kraft am wenigsten beeinträchtigt.

Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung weisen der erste Laschenflansch und der zweite Laschenflansch jeweils eine Doppelflanschform auf, und der erste und zweite Laschenflansch sind in entgegengesetzten Richtungen zwischen dem Einlaßflansch oder Auslaßflansch und dem Gehäusekörper verschweißt. Der Laschenflansch weist einen am Gehäusekörper befestigten Laschenflanschfuß auf. Der Laschenflanschfuß besitzt eine Kontur, die an die Form des. Gehäusekörpers angepaßt ist, so daß die Spannung und Kraft gleichmäßiger verteilt werden kann.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist eine Führungsplatte vorgesehen, die eine gebogene Form besitzt und an der Innenseite der Wand des Gehäusekörpers befestigt ist. Die Führungsplatte weist einen Verbindungsbereich, der an die Innenseite der Wand in der Nähe des Auslasses angepaßt und an derselben verschweißt ist, einen Leitabschnitt und einen Streifenbereich auf. Der Leitabschnitt überbrückt den Bereich zwischen dem Verbindungsabschnitt und dem Streifenbereich, wobei ein Leitabschnittsende in Richtung auf das Laufrad vorsteht, von diesem jedoch beabstandet ist. Der Streifenbereich weist die Form eines verlängerten engen Streifens mit einem Kopfende auf, das mit dem Leitabschnitt verbunden ist und mit einem hinteren Ende, das an der Innenseite der Wand des Gehäusekörpers befestigt ist. Der mittlere Abschnitt des Steifenabschnittes ist bogenförmig um das Laufrad geformt, wobei ein enger Spalt am Leitabschnittsende und ein breiterer Spalt am hinteren Ende vorgesehen sind. Aus diesem Grunde bilden das Laufrad und die Führungsplatte einen Ausströmraum mit einem vom Leitabschnittsende zum hinteren Ende zunehmenden Querschnitt. Wenn sich das Laufrad dreht und Fluid pumpt, fließt Fluid in den Ausströmraum und wird dieses vom Auslaß aus gleichmäßiger verteilt. Der Leitabschnitt hilft auch die Fluidabgabe durch den Auslaß sanfter zu gestalten.

Gemäß einem vorliegenden Verfahren wird das Pumpengehäuse aus Metallblech mit dem oben erwähnten Aufbau hergestellt. Der Körper des Pumpengehäuses besteht aus einem beckenförmigen Metall. Durch die Verwendung wenigstens eines Satzes von Rollenstempeln bzw. Druckwalzen mit einer geometrischen Form zum Rollen des beckenförmigen Metalles, wird der Körper des Pumpengehäuses mit einer Einlaßendplatte, einer Durchgangsseitenplatte und einem Halsabschnitt geformt. Weil die Rollenstempel das Metallblech allmählich und sanft formen, kann die Spannungskonzentration minimiert werden. Ein schädlicher Effekt der Spannungskonzentration, der bei dem herkömmlichen Prägeprozeß auftritt, kann daher vermieden werden.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird die Einlaßendplatte getrennt durch ein dickes Metallblech oder ein Metallblech mit einer hohen Festigkeit gebildet und am Körper an dem Einlaßabschnitt verschweißt. Der Körper kann daher insbesondere am Einlaßabschnitt einer höheren Beanspruchung und Kraft widerstehen.

Im folgenden werden die Erfindung und deren Ausgestaltungen im Zusammenhang mit den Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 teilweise im Schnitt ein bekanntes Pumpengehäuse, das aus einem Metallblech besteht;

Fig. 2 zum Teil im Schnitt ein weiteres bekanntes Pumpengehäuse, das ebenfalls aus einem Metallblech besteht;

Fig. 3 zum Teil im Schnitt eine bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemäßen Pumpengehäuses;

Fig. 4A-4C Darstellungen der linken Seite, der vorderen Seite und der rechten Seite einer Führungsplatte des erfindungsgemäßen Pumpengehäuses;

Fig. 5 eine Ansicht von vorne auf ein Paar von Rollenstempeln, die im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung zur Anwendung gelangen;

Fig. 6A eine Vorderansicht zur Erläuterung eines Rollschrittes;

Fig. 6B eine Vorderansicht zur Erläuterung des letzten Rollschrittes, und

Fig. 7 zum Teil im Schnitt eine Darstellung einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Pumpengehäuses aus einem Metallblech.

Gemäß Fig. 3 weist das vorliegende Pumpengehäuse aus einem Metallblech einer Zentrifugalpumpe 30 einen Gehäusekörper 31, ein Laufrad 70, einen hinteren Deckel 40, einen Einlaßflansch 50 und einen Auslaßflansch 60 auf. Die Zentrifugalpumpe 30 wird durch einen Motor 90 angetrieben, so daß das Laufrad 70 in dem Gehäusekörper 31 zur Fluidbewegung in Drehung versetzt wird. Ein Einlaß 32 ist axial vor dem Laufrad 70 angeordnet. Ein Auslaß 33 ist in Bezug auf das Laufrad 70 radial angeordnet bzw. radial nach außen versetzt. Gegenüber dem Einlaß 32 weist der Gehäusekörper 31 einen Halsbereich 34 auf. Der hintere Deckel 40 weist eine Seitenplatte 41 auf, die an dem Halsbereich 34 befestigt, vorzugsweise verschweißt ist, um eine geschlossene Abteilung zur Aufnahme des Laufrades 70 in dem Gehäusekörper 31 zu bilden. Die Innenseite der Wand des Gehäusekörpers 31 und der radiale Umfang des Laufrades 70 bilden einen kreisringförmigen Ausströmraum 39, der einen halbkreisförmigen oder im wesentlichen rechteckigen Querschnitt besitzt. An der unteren Seite des Ausströmraumes 39 befindet sich ein Ablaßbolzen 95 zur Abgabe von in dem Einströmraum 39 eingefangenen Fluid, wenn dies erforderlich ist.

Der Gehäusekörper 31 kann ein integrales Teil sein und eine Einlaßendplatte 35, ein Gehäuseumfangsteil 36, eine Motorendplatte 37, den Halsbereich 34 und einen Flanschträger 38 aufweisen. Typischerweise ist der Einlaß 32 in der Mitte der Einlaßendplatte 35 angeordnet und ist der Auslaß 33 an der oberen Seite des Gehäuseumfangsteils 36 angeordnet. Der Einlaßflansch 50 weist einen Einlaßmantel 51 auf, der an der Einlaßendplatte 35 am Einlaß 32 verschweißt ist, um einen Fluideinlaßdurchgang zu bilden. Zwischen dem Einlaßflansch 50 und der externen Wand des Gehäusekörpers 31 ist ein erster Laschenflansch 52 verschweißt und dazwischen befestigt. Der erste Laschenflansch 52 ist zwischen dem Einlaßflansch 50 und dem Gehäusekörper 31 in einer Richtung entgegengesetzt zum Einlaßflansch 50 verschweißt derart, daß er eine Doppelflanschstruktur mit entgegengesetzten Flanschen bildet. Der erste Laschenflansch 52 weist eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Laschenstruktur auf, die an einem Ende neben dem Einlaßflansch 50 beginnt und sich in Richtung zu einem anderen Ende erstreckt, das an der Außenseite der Wand des Gehäusekörpers 31 verschweißt ist. An dem Ende der Laschenstruktur, das am Körper 31 verschweißt ist, ist ein erster sich in Umfangsrichtung erstreckender Laschenflanschfußfuß 53 ausgebildet, der an die geometrische Form der Außenseite der Wand des Gehäusekörpers 31 angepaßt ist. Der erste Laschenflansch 52 kann ferner eine Mehrzahl von Gewindemuttern aufweisen, die in den Figuren nicht dargestellt sind und zur Verbindung mit anderen Rohrsystemen, die in den Figuren ebenfalls nicht dargestellt sind, mit der Hilfe von Schrauben dienen. Am unteren Ende des ersten Laschenflansches 52 ist ein Stützrahmen 94 vorgesehen, mit dem eine Befestigung an einem nicht dargestellten Fundament erfolgen kann.

In einer ähnlichen Weise ist am Auslaßflansch 60 ein Auslaßmantel 61 vorgesehen und am Gehäuseumfangsteil 36 am Auslaß 33 verschweißt, um einen Auslaßfluiddurchgang zu bilden. Es ist auch ein zweiter Laschenflansch 62 zwischen dem Auslaßflansch 60 und der Außenseite der Wand des Gehäusekörpers 31 verschweißt. Der zweite Laschenflansch 62 ist mit dem Auslaßflansch 60 so verbunden, daß er auch eine Doppelflanschstruktur mit entgegengesetzten Flanschen aufweist. Der zweite Laschenflansch 62 weist eine sich in Umfangsrichtung erstreckende Laschenstruktur auf, die sich von einem Ende in der Nähe des Auslaßflansches 60 in Richtung auf ein anderes Ende in der Nähe des Gehäusekörpers 31 erstreckt. Das Ende der Laschenstruktur, das sich in der Nähe des Gehäusekörpers 31 befindet, weist auch einen sich in Umfangsrichtung erstreckenden zweiten Laschenflanschfuß 63 auf. Der Hauptbereich des zweiten Laschenflanschfußes 63 ist an die Außenseite der Wand des Gehäusekörpers 31 angepaßt und an dieser verschweißt, wohingegen ein anderer Teil desselben an dem Einlaßflansch 50 und den ersten Laschenflansch 52 angepaßt und an diesen verschweißt ist. Der zweite Laschenflansch 62 kann auch eine Mehrzahl von Schraubenmuttern aufweisen, die in der Figur nicht dargestellt sind, und dazu dienen, an einem in den Figuren nicht dargestellten Rohrsystemen anzugreifen.

Wegen des zuvor beschriebenen Aufbaues weisen der Einlaßflansch 50, der Auslaßflansch 60, der erste Laschenflansch 52, der zweite Laschenflansch 62, der Stützrahmen 94 und der Gehäusekörper 31 eine feste und solide Struktur auf, die die Festigkeit des Gehäusekörpers 31 in großem Maße vergrößert, damit dieser externen Kräften (oder Spannungen, Torsionen etc.) widerstehen kann. Die an den Einlaßflansch 50 und den Auslaßflansch 60 angelegten Kräfte werden auf den ersten und zweiten Laschenflansch 52, 62 verteilt und von diesen absorbiert und werden ferner auf den Gehäusekörper 31 an einen Ort weit weg vom Einlaß 32 und Auslaß 33 verteilt. Aus diesem Grunde kann das Spiel am Pumpenlagerring 71 am vorderen Ende des Laufrades 70 und am Pumpenlagerring 96, der am vorderen Ende des Gehäusekörpers 31 angeordnet ist, ohne große Beschädigungen oder Änderungen aufrechterhalten werden. Die Wirksamkeit des Pumpens kann daher aufrechterhalten werden, ohne daß sie bei externen Kräften abfällt und der Geräuschpegel kann auf einem kleinen Wert gehalten werden.

Es wird darauf hingewiesen, daß die obige Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform nur zum Zwecke der Erläuterung dienen. Für den Fachmann sind daher Modifikationen der beschriebenen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie auch andere Ausführungsformen derselben bei der Herstellung von Pumpengehäusen aus einem Metallblech möglich. Beispielsweise können der erste Laschenflansch 52 und der zweite Laschenflansch 62 direkt in dem Einlaßflansch 50 bzw. in dem Auslaßflansch 60 angeordnet sein, so daß sowohl der Einlaßflansch wie auch der Auslaßflansch Laschenflanschstrukturen aufweisen, die sich von den Umfängen des Einlaßflansches und des Auslaßflansches aus zu dem Gehäusekörper zum Zwecke der Verstärkung erstrecken.

Die Fig. 3 zeigt auch, daß das Laufrad 70 an der Motorwelle 97 mit der Hilfe einer Keilverzahnung 98, die vorzugsweise rechteckig ausgebildet ist, angreift. Auf der Motorwelle 97 befindet sich eine mechanische Dichtung 99, um die Drehung der Motorwelle 97 zu erleichtern. Zwischen dem Motor 90 und dem hinteren Deckel 40 befindet sich eine Befestigungseinrichtung 91 für den Motor 90, die den Motor 90 mit der Hilfe von Schrauben 92 am Flanschträger 38 des Gehäusekörpers 31 hält. Ein Lagerring 72 für die Endplatte des Laufrades 70 ist hinter dem Laufrad 70 und in der Nähe des hinteren Deckels 40 angeordnet. An der Innenseite der Wand des Gehäusekörpers 31 und vor dem Laufrad 70 befindet sich ein ringförmiges Leitglied 93 zum Leiten von vom Einlaß 32 fließenden Fluid zum Laufrad 70, das durch den Einströmraum 39 gelangt und schließlich durch den Auslaß 33 aus dem Gehäusekörper 31 wegen der Drehung des Laufrades 70 ausgegeben wird.

Die Fig. 3 zeigt ferner eine Führungsplatte 80, die gebogen ist und die Form eines zungenförmigen Streifenteiles aufweist, das in dem Ausströmraum 39 angeordnet ist, um allmählich den Querschnitt des Ausströmraumes 39 entlang der Richtung des Fluidflusses zu vergrößern, um die Wirksamkeit des Pumpens zu verbessern.

Die Fig. 4A, 4B und 4C zeigen Einzelheiten dieser Führungsplattenstruktur.

Die Führungsplatte 80 weist einen Verbindungsabschnitt 81, der am Gehäuseumfangsteil 36 um den Auslaß 33 herum angeordnet und an der Innenseite der Wand des Gehäusekörpers 31 verschweißt ist, einen Leitabschnitt 82, der mit dem Verbindungsabschnitt 81 an seinem einen Ende verbunden ist und sich mit dem anderen Ende in Richtung auf das Laufrad 70 erstreckt, von diesem jedoch beabstandet ist, um ein Kopfende 84 zu bilden, und einen Streifenbereich 83 auf, der eine längliche und schmale Form besitzt, und dessen eines Ende mit dem Kopfende 84 verbunden ist, wobei der Streifenabschnitt die Form eines um das Laufrad 70 in der Drehrichtung (d. h. in der Fluidflußrichtung im Einströmkanal 39) verlaufende bogenförmige Form besitzt, und dessen hinteres Ende an der Innenseite der Wand des Gehäusekörpers 31 (d. h. am Gehäuseumfangsteil) befestigt ist. Der Streifenabschnitt des Streifenbereiches 83 weist ferner ein Paar von voneinander beabstandeten Rippen 85 auf, die an zwei Seiten angeordnet und in Richtung auf das Laufrad 70 verlängert sind, um den Fluidfluß in einem gewünschten Durchgang zu kanalisieren. Der durch den Ausströmraum 39 zwischen dem Streifenbereich 83 und dem Laufrad 70 gebildete Querschnitt vergrößert sich vom Kopfende 84 zum hinteren Ende des Streifenbereiches 83. Das Fluid fließt daher sanfter bzw. glatter in dem Ausströmraum 39. Das Kopfende 84 kann dazu beitragen, die Fluidabgabe aus dem Auslaß 33 sanfter bzw. glatter zu machen. Dies ist ein einfacherer und billigerer Weg zur Verbesserung der Wirksamkeit des Pumpens als dies durch mehrfache Prägeschritte des Ausströmraumes zur Bewirkung desselben Zweckes erreichbar ist.

Zur Herstellung des oben beschriebenen Pumpengehäuses dient das im folgenden ausführlicher beschriebene vorliegende Herstellungsverfahren. Gemäß den Fig. 5, 6A und 6B wird das vorliegende Pumpengehäuse dadurch hergestellt, dass ein beckenförmiges Teil (vorzugsweise aus rostfreiem oder legiertem Stahl) durch Rollen mit einem oder mehreren Sätzen von geometrischen Rollenstempeln geformt wird. Während des Rollens werden die Kontur und die Form des beckenförmigen Teiles allmählich zur gewünschten Endform verändert. Beispielsweise wird zuerst die Einlaßendplatte 35 und dann das Gehäuseumfangsteil 36, die Motorendplatte 37 und der Halsbereich 34 geformt, um schließlich den Gehäusekörper 31 zu bilden. Da die Kraft und Spannung allmählich und gleichmäßig auf das beckenförmige Teil ausgeübt wird, gibt es keine Spannungen oder Spannungskonzentrationen, wie sie bei bekannten Preßoperationen entstehen würden.

Die Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform eines Satzes von Rollenstempeln, die typischerweise einen inneren Rollenstempel 110 und einen äußeren Rollenstempel 100 umfassen, wobei die beiden Rollenstempel 100, 110 geforderte und sich entsprechende geometrische Formen zur Verformung des Metallbleches zu einem Gehäusekörper aufweisen. Die Fig. 6A und 6B zeigen ein gewünschtes Beispiel des Rollformungsprozesses. Der innere Rollenstempel 110 weist wenigstens einen Kopfabschnitt 111, einen Seitenabschnitt 112 und einen rinnenförmigen Abschnitt 113 auf. Der Kopfabschnitt 111 ist an der oberen Seite zur Herstellung der Form der Einlaßendplatte 35 gekrümmt. Der Seitenabschnitt 112 dient zur Formung des Gehäuseumfangsteils 36. Der rinnenförmige Abschnitt 113 dient zur Formung des Halsbereiches 34. Die Motorendplatte 37 wird durch die Oberfläche zwischen dem Seitenabschnitt 112 und dem rinnenförmigen Abschnitt 113 geformt. Während ein Paar von Rollenstempeln ausreichen kann, um eine gewünschte Form des Gehäusekörpers zu bilden, wird es bevorzugt, mehr als ein Paar von Rollenstempeln mit sich allmählich verändernden Formen zum schrittweisen Formen des Gehäusekörpers zu verwenden, so daß die Spannungskonzentration auf einen minimalen Pegel reduziert werden kann. Beispielsweise kann das erste Paar von Rollenstempeln, das bei dem Rollformungsprozeß verwendet wird, einen flacheren rinnenförmigen Abschnitt aufweisen, während bei den nachfolgenden Paaren von Rollenstempeln die Tiefe der rinnenförmigen Abschnitte allmählich zunimmt, bis eine vorbestimmte Form des Gehäusekörpers erreicht wird.

Das vorliegende Verfahren zur Herstellung des vorliegenden Gehäusekörpers aus einem Metallblech umfasst die folgenden Schritte:

• a) Pressen (oder Rollen) eines dünnen Metallbleches (vorzugsweise aus einem rostfreien oder einem legierten Stahl) zur Herstellung eines beckenförmigen Teiles und Pressen des mittleren Bereiches des beckenförmigen Teiles zur Ausformung eines Einlasses. Da die Beckenform einfach ist, kann der Preßprozeß ohne Spannungskonzentration angewendet werden.
• b) Verwendung wenigstens eines Satzes von geometrisch geformten Rollenstempeln zum Rollformen des beckenförmigen Teiles zur Formung eines Gehäusekörpers. Beginnend vom Einlaß enthält der Gehäusekörper wenigstens die Einlaßendplatte, das Gehäuseumfangsteil, die Motorendplatte und den Halsbereich.
• c) Pressen des Gehäuseumfangsteiles zur Formung eines Auslasses.
• d) Verschweißen der Führungsplatte, des ringförmigen Leitgliedes und des Pumpenlagerringes an der Innenseite der Wand des Gehäusekörpers.
• e) Verschweißen des Einlaßflansches und des ersten Laschenflansches an der Außenseite der Wand in der Nähe des Einlasses und Verschweißen des Auslaßflansches und des zweiten Laschenflansches an der Außenseite der Wand des Gehäusekörpers in der Nähe des Auslasses.

Die im folgenden beschriebene Ausführungsform ist ähnlich aufgebaut wie die oben beschriebene Ausführungsform. Dieselben Bezugszeichen werden daher zur Bezeichnung ähnlicher Elemente verwendet.

Die Fig. 7 zeigt eine andere Ausführungsform des Gehäusekörpers des erfindungsgemäßen Pumpengehäuses aus einem Metallblech. Ein Beispiel zur Herstellung dieses Gehäusekörpers wird nachfolgend beschrieben. Bei der Ausführungsform der Fig. 7 wird der Gehäusekörper aus zwei getrennten Teilen, nämlich aus einem äußeren Teil 301 und einem inneren Teil 302 hergestellt. Das äußere Teil 301 des Gehäusekörpers kann eine Einlaßendplatte 35a, ein Gehäuseumfangsteil 36a und einen verlängerten zylindrischen Endabschnit 361 zur Verstärkung umfassen. Der Endabschnitt 361 weist einen Innendurchmesser auf, der geringfügig größer ist als derjenige des Gehäuseumfangsteiles 36a, wobei die Durchmesserdifferenz zwischen dem Endabschnitt 361 und dem Gehäuseumfangsteil 36a vorzugsweise etwa der Dicke des Gehäuseumfangsteiles 36a entspricht. An einem mittleren Bereich der Einlaßendplatte 35a ist eine Einlaßöffnung 32a ausgebildet, während an einer gewünschten Position an dem Gehäuseumfangsteil 36a ein in der Fig. 7 nicht dargestellter Auslaß angeordnet ist. Das äußere Teil 301 des Gehäusekörpers weist im wesentlichen die Form eines tiefen Beckens auf, das einstückig entweder durch Pressen oder Tiefziehen geformt werden kann. Das innere Teil 302 des Gehäusekörpers kann eine Motorendplatte 37a, einen Halsbereich 34a und einen Flanschträger 38a aufweisen. Er wird vorzugsweise durch Rollverformen eines zylindrisch geformten Metallbleches geformt.

Der Außendurchmesser des inneren Teiles 302 ist derselbe, wie der Innendurchmesser des Endabschnittes 361 des äußeren Teiles 301, so daß das innere Teil 302 in der inneren Abteilung des äußeren Teiles 301 aufgenommen werden kann, wobei der Außenumfang der Motorendplatte 37a und des Flanschträgers 38a fest an der inneren Oberfläche des Endabschnitts 361 verschweißt sind. Ränder 371 und 381 sind jeweils an den Außenumfängen der Motorendplatte 37a und des Flanschträgers 38a ausgebildet, um den Schweißprozeß (Hartlöten bevorzugt) zu erleichtern. Da das äußere Teil 301 und das innere Teil 302 des Gehäusekörpers getrennt hergestellt werden, ist es möglich, Metallbleche unterschiedlicher Materialien oder verschiedener Dicken zur Herstellung verschiedener Teile 301, 302 zu verwenden. Beispielsweise kann das äußere Teil 301 des Gehäusekörpers durch ein Metallblech gebildet werden, das eine größere Dicke und eine höhere Festigkeit und Steifigkeit besitzt, um größere Kräfte und Spannungen (insbesondere am Abschnitt des Einlasses 32a) auszuhalten.

Beispielsweise kann die Herstellung des in der Fig. 7 dargestellten Gehäusekörpers die folgenden Schritte umfassen:

• a) Verwenden wenigstens eines Satzes von geometrisch geformten Rollenstempeln zum Rollverformen eines zylindrisch geformten ersten Metallbleches zur Herstellung des inneren Teiles, das wenigstens eine Motorendplatte, einen Halsbereich und einen Flanschträger aufweist.
• b) Pressen (oder Tiefziehen) eines zweiten Metallbleches (vorzugsweise aus einem rostfreien oder legierten Stahl) zur Erzeugung des äußeren Teiles, das wenigstens eine scheibenförmige Einlaßendplatte mit einer Einlaß­ öffnung in ihrer Mitte, ein Gehäuseumfangsteil und einen verlängerten zylindrischen Endabschnitt zur Verstärkung aufweist, wobei der Endabschnitt einen geringfügig größeren Durchmesser zur Aufnahme des inneren Teiles besitzt.
• c) Formen einer Auslaßöffnung an einer geeigneten Position in dem Gehäuseumfangsteil.
• d) Einbringen des inneren Teiles in den Endabschnitt des äußeren Teiles und festes Verschweißen der Außenumfänge der Motorendplatte und des Flanschträgers an der inneren Oberfläche des Endabschnitts zur Bildung des einstückigen Gehäusekörpers des Pumpengehäuses aus Metallblech.

Nach der Beendigung der Herstellung des Gehäusekörpers können ferner die folgenden Schritte ausgeführt werden, um das Pumpengehäuse fertigzustellen:

• a) Verschweißen der Führungsplatte, des ringförmigen Leitgliedes und des Pumpenlagerringes an der Innenseite der Wand des Gehäusekörpers.
• b) Verschweißen des Einlaßflansches und des Laschenflansches an der Außenseite der Wand in der Nähe des Einlasses und Verschweißen des Auslaßflansches und des zweiten Laschenflansches an der Außenseite der Wand des Gehäusekörpers in der Nähe des Auslasses.

Claims (8)

1. Pumpengehäuse, hergestellt aus einem Metallblech, für eine Zentrifugalpumpe (30), die einen ein Laufrad (70) antreibenden Motor (90) zum Pumpen von Fluid aufweist, mit einem das Laufrad (70) umschließenden Gehäusekörper (31) mit einem Einlaß (32), der axial vor dem Laufrad (70) angeordnet ist, einem Auslaß (33), der in einem radial vom Laufrad (70) beabstandeten Gehäuseumfangsteil (36) angeordnet ist, einem Halsbereich (34), der axial hinter dem Laufrad (70) an der dem Einlaß (32) gegenüberliegenden Seite angeordnet ist, und einem hinteren Deckel (40), der an dem Halsbereich (34) befestigt ist, einem Einlaßflansch (50) mit einem ringförmigen Einlaßmantel (51), der an dem Einlaß (32) anschließt, um einen ersten Fluiddurchgang zu bilden, und einer ersten Laschenstruktur, die aus einem den Einlaß (32) umschließenden ersten Laschenflansch (52) besteht, der durch einen Laschenflanschfuß fest mit dem Einlaßflansch (50) in einer Richtung verbunden ist, und mit einem weiteren Laschenflanschfuß (53), der an die Außenseite der Wand des Gehäusekörpers (31) angepaßt ist, an einem Ort der Außenseite der Wand des Gehäusekörpers (31) in entgegengesetzter Richtung befestigt ist, einem Auslaßflansch (60) mit einem ringförmigen Auslaßmantel (61), der an dem Auslaß (33) anschließt, um einen zweiten Fluiddurchgang zu bilden, und einer zweiten Laschenstruktur, die sich von dem Auslaßflansch (60) in Richtung auf den Gehäusekörper (31) erstreckt und an dem Gehäusekörper (31) befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die sich von dem Auslaßflansch (60) in Richtung auf den Gehäusekörper (31) erstreckende zweite Laschenstruktur zusätzlich an dem Einlaßflansch (50) befestigt ist, daß der aus einer Einlaßendplatte (35), dem Gehäuseumfangsteil (36) und einer Motorendplatte (37) mit dem Halsbereich (34) bestehende Gehäusekörper (31) zumindest teilweise durch Rollverformung hergestellt ist, und daß in dem Gehäusekörper (31) eine Führungsplatte (80) mit einem an der Innenseite der Wand des Gehäusekörpers (31) neben dem Auslaß (32) befestigten Verbindungsabschnitt (81) angeordnet ist, wobei ein Leitabschnitt (82), dessen eines Ende mit dem Verbindungsabschnitt (81) verbunden ist und dessen anderes Ende sich in Richtung auf das Laufrad (70) erstreckt, vorgesehen ist, um den Fluidfluß zum Auslaß (33) zu richten, und wobei ein länglich gekrümmter Streifenbereich (83) vorgesehen ist, der das Laufrad (70) umgibt und ein mit dem Leitabschnitt (82) verbundenes Kopfende (84), das eng vom Laufrad (70) beabstandet ist, und ein hinteres Ende aufweist, das an der Innenseite der Wand des Gehäusekörpers (31) befestigt und vom Laufrad (70) um einen Abstand entfernt ist, der größer ist als derjenige des Kopfendes (84), so daß ein Ausströmraum (39) einen sich vom Kopfende (84) zum hinteren Erde entlang der Drehrichtung des Laufrades (70) vergrößernden Querschnitt besitzt, wobei der gekrümmte Streifenbereich (83) ein Paar von beabstandeten Rippen (85) besitzt, die an beiden Seiten angeordnet sind, wobei die Rippen (85) sich in Richtung auf das Laufrad erstrecken, von diesem jedoch beabstandet sind.

2. Pumpengehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Schraubenmuttern an dem ersten Laschenflansch (52) befestigt sind.

3. Pumpengehäuse nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Befestigungen durch Verschweißen oder Hartlöten ausgeführt sind.

4. Pumpengehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gehäusekörper (31) einstückig durch Rollverformung eines Metallblechs hergestellt ist.

5. Verfahren zur Herstellung eines Pumpengehäuses nach einem der Ansprüche 1 bis 4 mit den folgenden Schritten:

• a) Pressen eines Metallbleches zur Bildung eines beckenförmigen Gehäuseteils und Pressen des mittleren Bereiches des beckenförmigen Gehäuseteils zur Bildung eines Einlasses (32),
• b) Verwenden wenigstens eines Satzes von geometrisch geformten Rollenstempeln (100, 111) zur Verformung des beckenförmigen Gehäuseteils durch Rollen, um den Gehäusekörper (31) eines Pumpengehäuses (30) zu formen, wobei vom Einlaß (32) ausgegangen wird und der Gehäusekörper (31) wenigstens eine Einlaßendplatte (35), ein Gehäuseumfangsteil (36), eine Motorendplatte (37) und einen Halsbereich (34) aufweist, wobei der Satz der Rollenstempel (100, 111) einen inneren Rollenstempel (111) und einen dazu passenden äußeren Rollenstempel (100) zum Halten des Metallblechs dazwischen aufweist, wobei der innere (111) und der äußere (100) Rollenstempel sich drehen und einander annähern, um das Metallblech zu pressen, wobei der innere Rollenstempel (111) wenigstens einen Seitenabschnitt (112) zur Bildung des Gehäuseumfangsteils (36) und einen rinnenförmigen Abschnitt (113) zur Bildung des Halsbereiches (34) und einen Verbindungsabschnitt zwischen dem Seitenabschnitt und dem rinnenförmigen Abschnitt zur Bildung der Motorendplatte (37) aufweist,
• c) Pressen des Gehäuseumfangsteils (36) zur Bil­ dung eines Auslasses (33),
• d) Befestigen einer Führungsplatte (80), eines ringförmigen Leitgliedes (93) und eines Pumpenlagerringes (96) an der Innenseite der Wand des Gehäusekörpers (31), und
• e) Befestigen eines Einlaßflansches (50) an der Außenseite der Wand des Gehäusekörpers (31) um den Einlaß (32) herum und eines Auslaßflansches (60) an der Außenseite der Wand des Gehäusekörpers (31) um den Auslaß (33) herum.

6. Verfahren zur Herstellung eines Pumpengehäuses nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit den folgenden Schritten:

• a) Verwenden wenigstens eines Satzes von geometrisch geformten Rollenstempeln (100, 111) zum Formen eines zylinderförmigen ersten Metallblechs zur Bildung eines integralen inneren Teiles (302) durch Rollen, das wenigstens eine Motorendplatte (37a), einen Halsbereich (34a), der mit der Motorendplatte (37a) verbunden ist, und einen Flanschträger (38a) aufweist, der mit dem Halsbereich (34a) verbunden ist, wobei der Satz von Rollenstempeln einen inneren Rollenstempel (111) und einem dazu passenden äußeren Rollenstempel (100) zum Halten des Metallblechs dazwischen aufweist, wobei sich der innere Rollenstempel (111) und der äußere Rollenstempel (100) drehen und einander annähern, um das Metallblech zu pressen, wobei der innere Rollenstempel (111) wenigstens einen Seitenabschnitt (112) zur Bildung des Gehäuseumfangsteiles (36a), einen rinnenförmigen Abschnitt (113) zu Bildung des Halsbereiches (34a) und einen Verbindungsabschnitt zwischen dem Seitenabschnitt (112) und dem rinnenförmigen Abschnitt (113) zur Bildung der Motorendplatte (37a) aufweist,
• b) Verarbeiten eines zweiten Metallbleches zur Erzeugung eines integralen äußeren Teiles (301), das wenigstens eine scheibenförmige Einlassendplatte (35a) mit einer darin angeordneten Einlaßöffnung (32a), ein Gehäuseumfangsteil (36a), das mit einem Außenumfang der Einlaßendplatte (35a) verbunden ist, und einen Endabschnitt (361) aufweist, der mit dem Gehäuseumfangsteil (36a) verbunden ist, wobei der Endabschnitt (361) eine Innenfläche mit einem Innendurchmesser umfaßt, der ausreicht, um das innere Teil (302) aufzunehmen,
• c) Bilden einer Auslaßöffnung an einer geeigneten Position in dem Gehäuseumfangsteil (36a),
• d) Aufnehmen des inneren Teiles (302) in dem Endabschnitt (361) des äußeren Teiles (301) und Befestigen der Außenumfänge der Motorendplatte (37a) und des Flanschträgers (38a) an der Innenfläche des Endabschnittes (361) zur Bildung eines integralen Gehäusekörpers (31),
• e) Befestigen einer Führungsplatte (80), eines ringförmigen Leitgliedes (93) und eines Pumpenlagerringes (96) an der Innenseite der Wand des Gehäusekörpers (31), und
• f) Befestigen eines Einlaßflansches (50) an der Außenseite der Wand des Gehäusekörpers (31) um den Einlaß (32) herum und eines Auslaßflansches (60) an der Außenseite der Wand des Gehäusekörpers (31) um den Auslaß (33) herum.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitung des zweiten Metallblechs zur Herstellung des integralen äußeren Teils (301) durch Pressen erfolgt.

8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß das zweite Metallblech zur Herstellung des integralen äußeren Teiles (301) durch Tiefziehen bearbeitet wird.