DE3517499C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Kreiselpumpenlaufrad gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

In Blechbauweise erstellte Laufräder sind in den vielfältigsten Konfigurationen bekannt. Die Problematik besteht darin, die aus dem dünnwandigen Material gefertigten Laufräder derart auszubilden, daß sie die während des Betriebs auftretenden Kräfte zuverlässig aufnehmen und die Laufräder drehfest sowie stabil mit der Pumpenwelle verbinden. Bei der Konstruktion gemäß der DE-AS 17 03 266 erfolgt die Befestigung durch eine druckseitige Nabenscheibe, welche an einer ebenen Fläche der druckseitigen Laufraddeckscheibe drehmoment­ übertragend angebracht ist. Ausgehend vom Befestigungsbereich laufen die Wandungen der druckseitigen Laufraddeckscheibe und der Nabenscheibe in Richtung Pumpenwelle auseinander. Somit entstehen zwei Anlagestellen auf einem kegelförmigen Abschnitt der Pumpenwelle. Die Befestigung des Laufrades auf der Pumpenwelle erfolgt durch eine Verspannung auf dem Kegelabschnitt. Den Axialschubausgleich bewirken eine Bohrung in einer Wellenbuchse, eine Ausfräsung in der Pumpenwelle sowie der Hohlraum zwischen druckseitiger Laufraddeckscheibe und Nabenscheibe und Bohrungen in der druckseitigen Laufraddeckscheibe. Das Entlastungswasser muß die vorstehend aufgeführten Stationen passieren, bevor es an der druckseitigen Laufraddeckscheibe austritt. Infolge der Vielzahl der Stationen ist dies eine sehr aufwendige, gegen Verschmutzungen anfällige und schwer anpaßbare Konstruktion.

Die US-PS 30 25 069 zeigt eine Laufradkonstruktion, bei der Nabenscheibe und druckseitige Laufraddeckscheibe den gleichen Verlauf aufweisen. Im Bereich der Laufradnabe divergieren die beiden Scheiben und sind dann drehfest mit der Laufradnabe verbunden. Einrichtungen zum Ausgleich des Axialschubs sind hier nicht vorhanden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Kreiselpumpenlaufrad so weiterzubilden, daß das Laufrad in wenig aufwendiger Weise an unterschiedliche Leistungsbereiche angepaßt werden kann. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt gemäß dem kennzeichnenden Teil des Hauptanspruches.

Durch die Verwendung gleicher druckseitiger Laufraddeckscheiben und Nabenscheiben für mehrere Laufräder unterschiedlicher Leistung ergeben sich neben einer erheblichen Teilereduzierung weitere Vorteile. Zur Anpassung an unterschiedliche Laufradaußendurchmesser werden bei der Herstellung Blechronden unterschiedlicher Durchmesser benutzt. Die Verwendung findende Nabenscheibe weist im Verbindungs­ bereich mit der druckseitigen Laufraddeckscheibe eine an sich bekannte gleiche Krümmung auf und liegt am rückwärtigen Teil des Einlaufbereiches des Laufrades an. Beim Erreichen der Pumpenwelle ändert sich der Verlauf der Nabenscheibe in axiale Richtung und es erfolgt eine Verbindung mit der Pumpenwelle durch bekannte Mittel. Dies kann mittels Buchsen, Kerbverzahnung und ähnlichem erfolgen. Der zwischen Nabenbuchse und Laufraddeckscheibe verbleibende, vom Biegeradius abhängige minimale Totraum kann in einfacher Weise, z. B. durch Dichtungsmittel flüssigkeitsdicht ausgebildet werden, so daß eine problemlose Reinigung des Laufrades möglich ist. Flüssigkeitsreste oder Reinigungsmittel können sich somit im Laufrad nicht mehr festsetzen.

Bei der Montage des Laufrades erfolgt durch eine versetzte Anordnung der in der druckseitigen Laufraddeckscheibe und der Nabenscheibe angebrachten Axialschub-Ausgleichsöffnungen eine Einstellung des Durchströmquerschnittes. Somit ist in einfacher Weise eine Anpassung des Laufrades an die jeweiligen Strömungsverhältnisse oder Betriebsbedingungen möglich. Die in den zu verbindenden Teilen angebrachten Axialschub-Ausgleichsöffnungen würden dann nicht deckungs­ gleich, sondern in einer sich überschneidenden Anordnung vorliegen. Die Ausgleichsöffnungen können zu diesem Zweck auch einen ovalen oder anders geformten Querschnitt aufweisen. Infolge der bis zur Pumpenwelle heruntergezogenen Laufraddeckscheibe und Nabenscheibe ist sichergestellt, daß die Axialschub-Ausgleichsbohrungen keine Verbindung mit einem Totraum herstellen.

Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die druckseitige Laufraddeckscheibe im Bereich der Nabenbefestigung als Unterlegscheibe ausgebildet ist. Bei der Befestigung des Laufrades auf der Pumpenwelle kann somit die Befestigungs­ mutter direkt an der rückwärtigen Laufraddeckscheibe zur Anlage gelangen.

Und eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß der mit der Welle zu verbindende Ring der Nabenscheibe ein oder mehrere in Achsrichtung verlaufende Sicken aufweist und die druckseitige Laufraddeckscheibe im Bereich der Sicken entsprechende Öffnungen aufweist. Diese in der Nabenscheibe angebrachten Sicken können eine vielfältige Funktion besitzen. Zum einen können sie ein Widerlager für eine bekannte Nut-Feder-Verbindung bilden. Des weiteren läßt sich durch die Sicken ein Abziehwerkzeug für die Demontage des Pumpen­ laufrades einführen. Und weiterhin ermöglichen die Sicken eine Entlüftung eines Gleitringdichtungsraumes, welcher sich unmittelbar hinter der Laufraddeckscheibe und innerhalb des von der Nabenscheibe begrenzten Raumes befindet. Eine Anordnung, welche eine erhebliche Reduzierung der Baulänge sicherstellt. Und letztlich kann damit auch eine Axialschub­ entlastung erfolgen.

Für eine einfachere Fertigung sieht eine weitere Ausgestaltung vor, daß die Nabenscheibe mehrteilig ausgebildet ist. Beispielsweise kann der den Spaltring bildende Ring Bestandteil eines Rohres sein und im Bedarfsfall mit einer L-förmigen Nabenscheibe zu einem einheitlichen Ganzen verbunden werden, wobei der den Spaltring bildende Ring für eine Baureihe als einheitliches Bauteil gestaltbar ist.

Eine andere Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß die saugseitige Laufraddeckscheibe aus zwei Teilen besteht, wobei der im radialen Laufradbereich angeordnete Deckscheibenteil eine gleiche oder größere Wandstärke aufweist als der im axialen und/oder halbaxialen Laufradbereich angeordnete Deckscheibenteil. Diese beiden saugseitigen Deckscheibenteile, die untereinander durch eine kreisförmige Schweißnaht verbunden sind, ermöglichen bei einer einfachen Herstellung die Konstruktion eines hoch belastbaren Laufrades. Infolge der Aufteilung in einen saugseitigen axialen und/oder hablaxialen Teil kann der gering belastete Eintrittsbereich des Laufrades als ein für alle Laufräder einer Baureihe einheitliches Teil ausgebildet werden, welches ein material­ sparendes Bauteil geringer Wandstärke darstellt. Für das den radialen Laufradbereich abdeckende saugseitige Deck­ scheibenteil findet entsprechend den jeweiligen Festigkeits­ anforderungen ein dickeres und/oder höherwertigeres Material Verwendung. Somit können zu dessen Herstellung einfachere Werkzeuge eingesetzt und mit weniger Werkzeugen eine größere Vielzahl von Laufrädern erstellt werden.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben. Es zeigen die

Fig. 1 und 2 einen Schnitt durch ein befestigtes Laufrad, die

Fig. 3 und 4 als Einzelheiten die Verbindungen zwischen Laufraddeckscheibe, Nabenscheibe und Pumpen­ welle und die

Fig. 5 einen Querschnitt gemäß der Linie V-V in Fig. 4.

Gemäß Fig. 1 ist innerhalb eines Pumpengehäuses 1, welches an einem Träger 2 befestigt ist, ein in Blechbauweise erstelltes Laufrad 3 angeordnet. Der Träger 2 kann sowohl ein separater Lagerstuhl oder ein mit dem Pumpengehäuse direkt verbundener Blockmotor sein. In der gezeigten Ausführungsform ist das Laufrad 3 mit der Pumpenwelle 4 durch eine Kerbverzahnung 5 verbunden. Die am Laufrad 3 an der druckseitigen Deckscheibe 6 angebrachte, hier U-förmige Nabenscheibe 7 stützt sich mit dem Ende des in Richtung der Wellenachse verlaufenden Ringes 8 an der Pumpenwelle 4 ab. Eine Mutter 9 wirkt mit einer Unterleg­ scheibe 10 auf die druckseitige Deckscheibe 6 ein und hält das Laufrad 3 auf der Pumpenwelle 4 fest.

Die sich vom Ring 8 in radialer Richtung erstreckende Scheibe 11 bzw. mittlere Teil der hier gezeigten U-förmigen Nabenscheibe 7 weist eine Form auf, die mit der druckseitigen Laufradkontur übereinstimmt. Somit verbleibt nur ein sehr kleiner Totraum 12 zwischen dem Laufrad 3 und der Nabenscheibe 7. Dieser läßt sich durch einfache bekannte Mittel abdichten bzw. verschließen oder ausfüllen.

Die Fig. 2 zeigt eine Ausführungsform, bei der das Laufrad 3 mittels einer Buchse 13 auf der Pumpenwelle 4 befestigt ist, wobei zwischen Buchse und Pumpenwelle eine bekannte Nut-Feder-Verbindung Verwendung findet. Die Nabenscheibe 17 ist hier durch den Ring 8 fest mit der Buchse 13 verbunden. Die druckseitige Laufraddeckscheibe 6 weist im Nabenbereich eine angeformte Scheibe 14 auf. Diese dient als Unterlegscheibe für die Mutter 9 und gewährleistet eine sichere axiale Befestigung des Laufrades 3 auf der Pumpenwelle 4.

Bei den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsformen des Laufrades 3 bildet ein vom Laufrad abstehender äußerer Ring der U-förmigen Nabenscheibe 7 den Laufring 15 einer Spaltringdichtung. Innerhalb des vom Laufring 15 eingeschlossenen Raumes läßt sich in vorteilhafter Weise eine Gleitringdichtung 16 anordnen, wodurch eine sehr kurze Bauweise der Kreiselpumpe ermöglicht wird. In der Fig. 2 ist eine zweiteilige Ausführungs­ form der U-förmigen Nabenscheibe gezeigt. Sie besteht hier aus einer L-förmigen Nabenscheibe 17, welche mit einem als rohrförmiges Einzelteil ausgebildeten Laufring 15 verschweißt ist.

Die in Fig. 3 gezeigte Ausführungsform des Laufrades 3 hat eine L-förmige Nabenscheibe 17 für eine Ausführungsform ohne druckseitige Spaltringdichtung zum Gegenstand. Die Verbindung zwischen der druckseitigen Deckscheibe 6 und einer L-förmigen oder U-förmigen Nabenscheibe 17 oder 7 kann durch eine hier gezeigte Schweißnaht 18 und/oder durch nicht dargestellte Punktschweißungen erfolgen. Die Verbindung zwischen Pumpen­ welle 4 und dem Laufrad 3 erfolgt unter Zwischenschaltung einer Buchse 13. Die der Axialschubentlastung dienende Öffnung 22 in der Nabenscheibe 17 und der Deckscheibe 6 ist in ihrem Querschnitt veränderbar. Bei der Montage des Laufrades kann durch eine versetzte Anordnung von Deckscheibe und Nabenscheibe der Durchströmquerschnitt zwischen Null und offen variiert werden. Somit läßt sich das Laufrad bereits bei der Herstellung ohne Schwierigkeiten an die jeweiligen Verhältnisse anpassen. Der Querschnitt kann sowohl runde als auch eckige Formen aufweisen.

Die Fig. 4 zeigt ein Laufrad, welches direkt auf der Pumpen­ welle 4 befestigt ist. Die U-förmige Nabenscheibe ist hier ebenfalls zweiteilig ausgebildet und besteht aus einer L-förmigen Nabenscheibe 17, wobei der vom Laufrad 3 abstehende Ring den Laufring 15 einer Spaltringdichtung bildet. Im Gegensatz zur Fig. 2 ist der mit der Pumpenwelle 4 in Verbindung stehende Ring 8 als rohrförmiges Einzelteil ausgebildet und mit der Scheibe 11 verschweißt. Die saugseitige Laufraddeckscheibe ist hier, ebenso wie in der Fig. 3, zweiteilig ausgeführt. Den Eintrittsbereich des Laufrades deckt eine dünnwandige Deckscheibe 23 ab. Im radialen Laufradbereich, welcher durch hydraulische Kräfte und Fliehkräfte stark belastet ist, ist eine Deckscheibe 24 mit größerer Wandstärke angebracht. Untereinander sind die ringförmigen Deckscheiben durch eine umlaufende Schweißnaht 25 verbunden. Infolge dieser Ausgestaltung kann das Laufrad erheblich stärker belastet werden.

Die Fig. 5 zeigt gemäß dem Schnitt V-V aus Fig. 4, wie die in der Fig. 4 gezeigte Ausführungsform mit der Pumpenwelle 4 verbunden ist. Der in Richtung der Drehachse verlaufende innere Ring 18 der Nabenscheibe weist in Achsrichtung verlaufende Sicken 19, 20 auf. Die Sicke 20 besitzt einen rechteckigen Querschnitt und dient als Widerlager für einen in die Pumpenwelle 4 eingelegten Mitnehmer 21. Die Sicken 19 üben eine Mehrfach­ funktion aus. Zum einen wirken sie als Entlüftungsbohrung für den hinter dem Laufrad befindlichen Gleitringdichtungsraum und zum anderen lassen sich durch die Sicken 19 Hilfsmittel einführen, welche ein Abziehen des Laufrades von der Pumpenwelle bewerkstelligen. Des weiteren können sie der Axialschubentlastung dienen.

Claims (5)

1. Kreiselpumpenlaufrad in Blechbauweise, welches aus mehreren Einzelteilen zusammengebaut und auf einer Pumpenwelle befestigt ist, wobei eine Nabenscheibe an die druckseitige Laufraddeckscheibe angepaßt und damit sowie mit der Pumpenwelle drehmomentübertragend verbunden ist und die druckseitige Laufraddeckscheibe sowie der daran anliegende Teil der Nabenscheibe den gleichen gekrümmten Verlauf aufweisen und die Nabenscheibe radial innen an der Pumpenwelle anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß gleiche druckseitige Laufraddeckscheiben (6) und Nabenscheiben (7, 17) für mehrere Laufräder unterschiedlicher Leistung verwendet werden und daß mittels versetzter Montage von Nabenscheibe (7, 17) und druckseitiger Laufraddeckscheibe (6) der Durchströmquerschnitt von darin angebrachten Axialschub- Ausgleichsöffnungen (22) einstellbar ist.

2. Kreiselpumpenlaufrad nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die druckseitige Laufraddeckscheibe (6) im Bereich der Nabenbefestigung als Unterlegscheibe (14) ausgebildet ist.

3. Kreiselpumpenlaufrad nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Welle (4) zu verbindende Ring (8) der Nabenscheibe (7, 17) eine oder mehrere in Achsrichtung verlaufende Sicken (19, 20) aufweist und die druckseitige Laufraddeckscheibe (6) im Bereich der Sicken (19, 20) entsprechende Öffnungen aufweist.

4. Kreiselpumpenlaufrad nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nabenscheibe (7, 17) mehrteilig ausgebildet ist.

5. Kreiselpumpenlaufrad in Blechbauweise, welches aus mehreren Einzelteilen zusammengebaut und auf einer Pumpenwelle befestigt ist sowie eine druckseitige und eine saugseitige Laufraddeckscheibe aufweist, wobei eine Nabenscheibe an die druckseitige Laufraddeckscheibe angepaßt und damit sowie mit der Pumpenwelle drehmomentübertragend verbunden ist und die druckseitige Laufraddeckscheibe sowie der daran anliegende Teil der Nabenscheibe den gleichen gekrümmten Verlauf aufweisen und die Nabenscheibe radial innen an der Pumpenwelle anliegt, dadurch gekennzeichnet, daß die saugseitige Laufraddeckscheibe (23, 24) aus zwei Teilen besteht, wobei der im radialen Laufradbereich angeordnete Deckscheibenteil eine gleiche oder größere Wandstärke aufweist als der im axialen und/oder halbaxialen Laufrad­ bereich angeordnete Deckscheibenteil.