DE2319463A1

DE2319463A1 - ROTOR FOR A PUMP FOR COOLING A COMBUSTION ENGINE

Info

Publication number: DE2319463A1
Application number: DE2319463A
Authority: DE
Inventors: Antonio Minuzzi
Original assignee: Societe Internationale de Mecanique Industrielle SA
Current assignee: Societe Internationale de Mecanique Industrielle SA
Priority date: 1972-04-17
Filing date: 1973-04-17
Publication date: 1973-10-31
Also published as: GB1386937A; LU67438A1; NL7305317A; ES414381A1; IT980195B

Description

PAT F N TA N WA LT EPAT FN TA N WA LT E

DR. ING. VAN DERWERTH DR. FRANZ LEDERERDR. ING. VAN DERWERTH DR. FRANZ LEDERER

St HAMBURG 9O 8 MÜNCHEN 80St HAMBURG 9O 8 MUNICH 80

WILSTORFER STR. 33 · TEL. (04 Π) 77 OS 61 LUCILE-CRAHN-STR. 23 · TEL. (08 U) 472947 WILSTORFER STR. 33 · TEL. (04 Π) 77 OS 61 LUCILE-CRAHN-STR. 23 TEL. (08 U) 472947

München, 17. April 1973Munich, April 17, 1973

Anmelder: Societe Internationale de Mecanique Industrielle S.A. , 37 rue Notre Dame, Luxemburg/LuxemburgApplicant: Societe Internationale de Mecanique Industrielle S.A. , 37 rue Notre Dame, Luxembourg / Luxembourg

Rotor für eine Pumpe zur Kühlung eines VerbrennungsmotorsRotor for a pump for cooling an internal combustion engine

Die Rotoren für Pumpen zur Kühlung von Verbrennungsmotoren sind zunächst aus Gusseisen und später aus tiefgezogenem oder gedrückten Metall hergestellt worden, während die Rotoren für Waschmaschinen derzeit üblicherweise aus Kunststoffen hergestellt sind.The rotors for pumps for cooling combustion engines are initially made of cast iron and later of deep-drawn or Pressed metal has been made, while rotors for washing machines are currently usually made of plastics are.

Es sind jedoch Vorteile bekannt, weshalb Kunststoffe für die Herstellung von Rotoren für Pumpen zur Kühlung.von Verbrennungsmoto,ren verwendet werden sollten, nämlich die geringen Herstellungskosten, die Möglichkeit zur Herstellung bzw. zum Giessen sehr grosser Serien, einfache bzw. leichte Ausführung funktioneller Formen mit glatten Oberflächen, die gute Leistungen mit hohem Wirkungsgrad begünstigen, das geringe Gewicht bei gutem dynamischen Gewichtsausgleich, die Reduzierung der Vibrationen und des Geräuschpegels etc. Trotz aller Untersuchungen und aller unternommener Versuche ist es bislang nicht gelungen, die RotorenHowever, there are known advantages, which is why plastics are used for manufacture of rotors for pumps for cooling. of combustion engines should be used, namely the low manufacturing costs, the possibility of manufacturing or casting very large series, simple or light execution more functional Shapes with smooth surfaces that favor good performance with high efficiency, the low weight with good dynamic counterbalance, the reduction of vibrations and the noise level, etc. Despite all the investigations and all Attempts made so far have not succeeded in the rotors

309844/0923309844/0923

für Pumpen zur Kühlung von Verbrennungsmotoren aus Kunststoffen herzustellen, die im Betrieb ausreichend widerstandsfähig und haltbar sind.for pumps for cooling internal combustion engines made of plastics, which are sufficiently resistant and durable in operation are.

Derartige Rotoren arbeiten tatsächlich unter Bedingungen, die sich von denjenigen bei Wasch- und Spülmaschinen vollständig bzw. sehr wesentlich unterscheiden. Denn bei Letzteren überschreiten die Rotationsgeschwindigkeiten nie 3000 UpM und liegen die Temperaturen stets unter 98 C. Im Gegensatz hierzu werden bei Verbrennungsmotoren Rotationsgeschwindigkeiten bis zu 9000 UpM . und Temperaturen bis zu 130 C erreicht. Die mechanischen und thermischen Beanspruchungen sind also gänzlich andere, und es wurde in der Praxis angenommen„daß Kunststoffe diesen Beanspruchungen nicht widerstehen könnten und daß infolgedessen auf ihre Verwendung zur Herstellung von Rotoren für Pumpen zur Kühlung vnn thermischen Motoren verzichtet werden müsste.Such rotors actually work under conditions that vary completely or very significantly differ from those in washing machines and dishwashers. Because with the latter, the exceed Rotation speeds never 3000 rpm and the temperatures are always below 98 C. In contrast to this, with internal combustion engines Rotation speeds up to 9000 rpm. and reaches temperatures of up to 130 C. The mechanical and Thermal stresses are therefore completely different, and in practice it was assumed “that plastics meet these stresses could not withstand and that, consequently, to their use in the manufacture of rotors for pumps for cooling vnn thermal motors would have to be dispensed with.

Dennoch wurde erfindungsgemäss festgestellt, dass es möglich ist, einen Rotor für eine Pumpe zur Külilung von Verbrennungsmotoren aus Kunststoff herzustellen, die wenigstens so widerstandsfähig ist wie herkömmliche Turbinen aus Metall. In Hinblick hierauf ist der Rotor dadurch gekennzeichnet, dass er aus einer Metallnabe besteht, die auf die Rotorwelle im Preßsitz aufschiebbar ist, und dass der auf diese Nabe aufgegossene eigentliche Rotor aus einer thermo-härtbaren Harzmischung besteht, die einen niedrigen Koeffizienten für die Absorption von Wasser im warmen Zustand besitzt, ein kein Wasser absorbierendes Füllmittel enthält und bei Anwesenheit von Wasser ihre Abmessungen nicht verändert.Nevertheless, according to the invention it was found that it is possible Manufacture a rotor for a pump for cooling internal combustion engines made of plastic, which is at least as resistant is like conventional turbines made of metal. In view of this is the rotor characterized in that it consists of a metal hub which can be pushed onto the rotor shaft in a press fit, and that the actual rotor cast onto this hub consists of a thermosetting resin mixture, which has a low coefficient for the absorption of water in the warm state, contains a non-water-absorbent filler and at Presence of water does not change its dimensions.

Eine weitere Besonderheit besteht darin, dass kurze Asbestfasern in hervorragender Weise geeignet sind, dies gilt umso mehr, daAnother special feature is that short asbestos fibers are ideally suited, this is all the more true because

-3--3-

09844/092309844/0923

ihr Gestehungspreis niedrig ist. Zum gleichen Zweck können Glasfasern verwendet werden, wenn sie ausreichend kurz genug sind.
Der gewichtsmässige Anteil der Fasern kann zwischen 35 und 60 % in Bezug auf die zu vergiessende Masse liegen.their cost price is low. Glass fibers can be used for the same purpose if they are sufficiently short enough.
The weight percentage of the fibers can be between 35 and 60% in relation to the mass to be cast.

Als thermo-härtbares Harz können bestimmte Formaldehyd-Phenol-Harze (des Typs "Novolaque") in sehr vorteilhafter Weise verwendet werden.Certain formaldehyde-phenol resins can be used as thermosetting resins (of the "Novolaque" type) can be used in a very advantageous manner.

Gemäss einer erfindungsgemässen Ausführungsform kann der auf der Metallnabe angeordnete Rotor einen die Nabe bildenden Rotorkörper besitzen, dessen Durchmesser von innen nach aussen gleichmässig zunimmt, wobei die Innenseite von einer nach innen konkaven Fläche begrenzt ist, aus der sich die Schaufeln heraus erheben. Der maximale Durchmesser des Rotorkörpers entspricht vorzugsweise demjenigen der Schaufeln, wobei die gesamte Einheit in einen Zylinder einpassbar ist.According to one embodiment of the invention, the can on the Metal hub arranged rotor have a rotor body forming the hub, the diameter of which is uniform from the inside to the outside increases, the inside being limited by an inwardly concave surface from which the blades rise. The maximum The diameter of the rotor body preferably corresponds to that of the blades, with the entire unit in a cylinder is adaptable.

Der Rotorkörper kann gegebenenfalls auf seiner Rückseite einen
Dichtring besitzen, der dazu bestimmt ist, an einem Gegenring der Wand der Wasserpumpe reibend zu gleiten, mit dem er die gewünschte Abdichtung sicherstellt. Dieser Dichtring kann im. Rotorkörper
unter Zwischenschaltung eines elastischen Materials, wie beispielsweise Kautschuk, festgelegt sein.The rotor body can optionally have one on its rear side
Have sealing ring, which is intended to slide rubbing against a counter ring of the wall of the water pump, with which it ensures the desired seal. This sealing ring can be used in. Rotor body
with the interposition of an elastic material such as rubber.

Dieser Rotortyp ist leicht auf die Welle durch, kraftschlüssiges Aufschieben mittels einer Presse aufsetzbar: Der Druck der Aufschiebung liegt in der Grössenordnung von 200 bis 300 DaN, wenn die
Einspannung bzw. das Einspannmass in der Grössenordnung von
einigen 0, 01 mm zwischen der Nabe und der Welle bei einem Durchmesser von beispielsweise 16 mm liegt.This type of rotor can easily be placed on the shaft by force-fitting pushing using a press: The pushing pressure is in the order of magnitude of 200 to 300 DaN, if the
Restraint or the restraint dimension in the order of magnitude of
a few 0.01 mm between the hub and the shaft with a diameter of 16 mm, for example.

Wenn die Präzision der Ausführung der Nabe und der Welle gut ist, gibt es also keine Schwierigkeiten; sollen dagegen die Kosten durchSo if the precision of the execution of the hub and the shaft is good, there will be no difficulty; on the other hand, the costs should go through

30984A/092330984A / 0923

eine weniger genaue Ausführung gesenkt werden, so tritt eine Vergrösserung des maximalen Einspannmasses ein, das von dem Toleranzspiel zwischen einer Nabe mit dem geringsten Durchmesser und einer Welle mit dem grössten Durchmesser bestimmt ist. Dies führt im Grenzfall dazu, dass das aufgefüllte thermo-härtbare Harz, das den eigentlichen Rotor bildet und die Nabe umschliesst, durch Überschreitung seiner Möglichkeiten zur elastischen Dehnung zerbricht. a less precise version is lowered, an increase occurs of the maximum clamping dimension, that of the tolerance play between a hub with the smallest diameter and a shaft with the largest diameter is determined. In borderline cases, this leads to the filled thermosetting resin, which forms the actual rotor and encloses the hub, breaks by exceeding its possibilities for elastic expansion.

Gemäss einer zur Überwindung dieses Nachteils bestimmten erfindungsgemässen Ausführungsform, die zugleich für eine sehr grosse Sicherheit bei der Herstellung grosser Serien Sorge trägt, besitzt die Metallnabe des Motors eine die eigentliche Nabe bildende Hülse, die über einen mittleren gewölbten Teil, der eine gewisse Elastizität aufweist, mit einem Endteil in Verbindung steht, auf welchem als einzigem Teil der eigentliche Rotor aufgegossen ist.According to one according to the invention which is intended to overcome this disadvantage The embodiment, which at the same time ensures a very high level of security in the production of large series, has the The metal hub of the motor is a sleeve that forms the actual hub and has a central arched part that has a certain elasticity has, is connected to an end part on which the actual rotor is cast as the only part.

In den Zeichnungen sind verschiedene Ausführungsformen der Erfindung dargestellt; es zeigt:In the drawings are various embodiments of the invention shown; it shows:

Fig. 1-4 eine Vorderansicht und drei Längsschnitte durch drei unterschiedliche Ausführungsformen,1-4 a front view and three longitudinal sections through three different embodiments,

Fig. 5 und 6 einen Längsschnitt und eine Vorderansicht der verwendeten Metallnabe,5 and 6 are a longitudinal section and a front view of the used Metal hub,

Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine andere Ausführungsform7 shows a longitudinal section through another embodiment

nach Aufbau des Rotors auf die Welle der Pumpe,after mounting the rotor on the shaft of the pump,

Fig. 8-12 Längsschnitt durch andere Ausführungsformen der Metallnabe des Pumpenrotors,Fig. 8-12 longitudinal section through other embodiments of the metal hub of the pump rotor,

Fig. 13 einen Längsschnitt durch eine weitere Ausführungsform13 shows a longitudinal section through a further embodiment

der Erfindung nach Aufbau auf die Welle einer Pumpe undthe invention after construction on the shaft of a pump and

30984W092330984W0923

Fig. 14 eine andere Variante der Ausführung der Metallnabe14 shows another variant of the design of the metal hub

des Pumpenrotors.of the pump rotor.

Die dargestellten Rotoren besitzen eine Metallnabe 1 zur Preßsitzbefestigung des Rotors auf der Motörwelle, wobei die Rotorkörper auf die Naben aufgegossen sind. Die Metallnaben besitzen eine verzahnte und blütenblätterförmig auseinanderstrebende Verlängerung 3, die eine gute Verankerung in den Rotorkörpern sicherstellt. Sie können sehr unterschiedlich sein, bevor sie in Hinblick auf die besondere Verwendung, für die der Rotor bestimmt ist, speziell entwickelt werden.The rotors shown have a metal hub 1 for press fit fastening of the rotor on the motor shaft, the rotor bodies being cast onto the hubs. The metal hubs have a toothed one and petal-shaped diverging extension 3, which ensures good anchoring in the rotor bodies. she can vary widely before being specially designed with regard to the particular use for which the rotor is intended will.

Der Rotorkörper der Fig. 1 und 2 besitzt einen Durchmesser, der vom vorderen Ende 4 zum rückwärtigen Ende 5 hin zunimmt. Der Rotorkörper ist innenseitig durch eine zum Inneren konkave Fläche begrenzt und mit sechs radialen Schaufeln 7 ausgestattet, deren äusserer Rand 8 in einen zur Rotorachse konzentrischen Zylinder einsetzbar ist. Im Rotorkörper 2 ist des weiteren ein Dichtring 9 unter Zwischenschaltung eines Kranzes 10 aus Kautschuk angeordnet.The rotor body of FIGS. 1 and 2 has a diameter which increases from the front end 4 to the rear end 5. Of the The rotor body is delimited on the inside by a surface that is concave on the inside and is equipped with six radial blades 7, whose outer edge 8 can be inserted into a cylinder which is concentric to the rotor axis. In the rotor body 2 there is also a sealing ring 9 arranged with the interposition of a ring 10 made of rubber.

Bei den Ausführungsformen der Fig. 3 und 4 sind die Schaufeln nicht ^radial ausgerichtet, weshalb ihre in ein und derselben diametralen Ebene liegenden Schnitte 11 und 12 unterschiedlich gestaltet sind. Gemäss Fig. 3 ist ein Dichtring 13 auf einer Nase 14 des Rotorkörpers 2 unter Zwischenschaltung eines Kautschukrings bzw. -gelenks 5 angeordnet, der bzw. das einen Wulst 16 besitzt, der eine statische Dichtigkeit zwischen der Welle 17, auf der der Rotor und der Rotorkörper angeordnet sind, und dem Rotorkörper sicherstellt. Bei der Ausführungsform der Fig. 4 ist der Dichtring ersetzt durch eine Schicht 1 8 geeigneten Materials, das eventuell sehr hitzebeständig ist, wobei die Schicht mittels einer Plasma-Spritzpistole bewirkt worden ist.In the embodiments of Figures 3 and 4, the blades are not ^ aligned radially, which is why its in one and the same diametrical Sections 11 and 12 lying flat are designed differently. According to FIG. 3, a sealing ring 13 is on a nose 14 of the rotor body 2 arranged with the interposition of a rubber ring or joint 5 which has a bead 16 which a static tightness between the shaft 17, on which the rotor and the rotor body are arranged, and the rotor body ensures. In the embodiment of FIG. 4, the sealing ring is replaced by a layer 1 8 of suitable material, which may be very heat-resistant the layer having been effected by means of a plasma spray gun.

-6-309844/0923 -6- 309844/0923

Die in Fig. 7 dargestellte, tiefgezogene Metallnabe 22, die im Presssitz auf die Welle 20 aufgesetzt ist, besitzt eine Form, die es ermöglicht, dass der Endteil 26 der Nabe statisch in Ruhe verbleibt, während der die eigentliche Nabe bildende Teil 25 und der mittlere Teil 24 sich unter der Einwirkung der Einspannung im Preßsitz geringfügig ausdehnen. Der Antrieb des Rotors 21 und seine gute Festlegung auf der Metallnabe wird durch das Endteil 26 bewirkt, wobei auf jeder Seite eine Aussparung 23 vorgesehen ist, die während der Aufgiessung leicht herstellbar ist. Die axiale Versetzung zwischen den Teilen 24 und 26 der Nabe hat eine indirekte Einwirkung der Deformationen des Teils auf das Teil 26 zur Folge, wodurch der Raumbedarf verkleinert wird.The deep-drawn metal hub 22 shown in FIG. 7, which is placed in a press fit on the shaft 20, has a shape that enables that the end part 26 of the hub remains statically at rest, while the part 25 forming the actual hub and the middle part 24 move expand slightly under the action of the restraint in the press fit. The drive of the rotor 21 and its good fixing on the metal hub is effected by the end part 26, on each side a recess 23 is provided, which is easy during the infusion can be produced. The axial displacement between the parts 24 and 26 of the hub is indirectly affected by the deformations of the part on the part 26 result, whereby the space requirement is reduced.

Andere Formen der Naben zur Verwendung bei verschiedenen Konfigurationen der Rotoren sowie andere Anordnungen der zentralen Verankerung des Rotors an der Nabe sind in den Fig. 8 bis 12 dargestellt.Other shapes of hubs for use in various configurations of the rotors as well as other arrangements of the central anchoring of the rotor to the hub are shown in FIGS. 8-12.

Bei der erfindungsgemässen Ausführungsform der Fig. 13 und 14 ist die Nabe auf der Drehbank aus Metall gedreht, was den Vorteil mit sich bringt, erhebliche Querschnittsdifferenzen zuzulassen.In the embodiment of FIGS. 13 and 14 according to the invention the hub is turned from metal on the lathe, which has the advantage of allowing considerable cross-sectional differences.

Des weiteren wurde festgestellt, dass es für dasselbe Ziel und für die weitere Hinausschiebung der Grenzen interessant ist, das verwendete thermo-härtbare Harz mit einem Elastomer oder einem anderen nachgiebigen Material aufzufüllen, um dem Schaufelrad nach seiner giesstechnischen Herstellung eine hohe Elastizität zu verleihen. Diese Zugabe soll gering genug sein (beispielsweise unterhalb von 30 Gewichtsprozent liegen), um die guten Eigenschaften der Basismischung nicht zu verändern.It was also found that it was for the same purpose and for the Interesting is the further pushing out of the limits that used thermosetting resin with an elastomer or another fill up flexible material in order to give the paddle wheel a high elasticity after its production by casting. These The addition should be small enough (for example below 30 percent by weight) to ensure the good properties of the base mixture not to change.

984 4/092984 4/092

Claims

April 17th 1973

Claims

IJ rotor for a pump for cooling combustion engines, characterized in that the rotor consists of a metal hub (l, 22). exists, which can be pushed onto the rotor shaft (17, 20) in the PreiSsitz, and that the actual Rotor (2, 21) consists of a thermosetting resin mixture, which has a low coefficient of absorption of water in the warm state, a non-water-absorbing filler contains and does not change its dimensions in the presence of water.

2. Rotor according to claim 1, characterized in that the thermosetting Resin is a formaldehyde phenol resin.

3. Rotor according to claim 2, characterized in that the thermosetting Resin from the Alberit 1349 press resin from the Farbwerke HOECHST exists.

4. Rotor according to claim 1, characterized in that the filler consists of short asbestos fibers.

5. Rotor according to any one of claims 1 to 4, characterized in that that the metal hub contains a bushing (25) which forms the actual hub and which has a central arched part (24), which has a certain elasticity, with an end part (26) in Connection is on which the only part is the actual

309844/0923309844/0923

Rotor (21) is cast.

6. Rotor according to any one of claims 1 to 5, characterized in that the thermosetting resin is made with an elastomer or another flexible material.

7. Rotor according to claim 6, characterized in that the proportion of the elastomer or of the other flexible material is less than 30 percent by weight.

309844/0923309844/0923