DE68917175T2 - Pumpenlaufrad. - Google Patents

Description

• Die Erfindung betrifft Wasserpumpen und insbesondere deren Laufrader, wie sie beispielsweise in Verbrennungsmotoren Verwendung finden. Ein derartiges Laufrad enthalt eine Scheibe oder einen Kaufig, die bzw. der an einer Nabe ansetzt und eine Anzahl von Laufradschaufeln tragt.
• Moderne Verbrennungsmotoren verwenden unter Druck stehende Kühlsysteme, so daß die Temperatur über 100 ºC steigen kann, obgleich Wasser als Kühlmittel Verwendung finden kann. Die Tatsache aber, daß das Laufrad Zwangslaufig fest mit der Antriebswelle verbunden ist, die in wärmeleitendem Kontakt mit wesentlich wärmeren Maschinenteilen steht, schafft Probleme in der Gestaltung. Diese Probleme können derzeit lediglich bei Anwendung relativ teurer Techniken zur Herstellung des Laufrades sowie seiner Befestigung an der Antriebswelle gelöst werden.
• Das britische Patent 798 810-A beschreibt ein Guß-Laufrad für ein Zentrifugalgeblase oder eine Pumpe mit einer in Leichtmetallguß hergestellten Laufradscheibe und Leitschaufeln, das in der üblichen Sandform mit einer rohrförmigen Nabenmuffe aus einem Material gefertigt wird, das von größerer Steifigkeit ist als das in der Form angeordnete Leichtmetall (was einen höheren Schmelzpunkt bedeuten kann), so daß sich der Guß dort herum ausformt.
• Aufgabe der Erfindung ist es, Verbesserungen zu entwikkeln, die teure maschinelle Arbeitsschritte vermeiden helfen und eine wirtschaftlichere Herstellungsart erlauben.
• Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung des Wasserpumpen-Laufrades mit einer Nabe und einer mit Leitschaufeln versehenen Scheibe umfaßt die in Anspruch 1 genannten Verfahrensschritte.
• Das Gußverfahren unter Verwendung von anschließend abfallendem Schaum ist beispielsweise in FR 1 201 101A beschrieben, doch wird die erfindungsgemäß bevorzugte Technik im einzelnen nachfolgend beschrieben.
• Der Schaum kann durch Füllen der Gußform mit Polysteren-Tropfen unter Zuführung von Dampf hergestellt werden. Die so gewonnene Form kann dann beschichtet werden, indem sie in ein Keramik-Wasser-Gemisch eingetaucht wird, das anschließend trocknen kann.
• Das vorzugsweise verwendete Metall ist Stahl.
• Letztgenanntes mag als Gußformeinsatz Verwendung finden, das aus rostfreiem Stahl in Form eines kurzen Rohres mit radial sich nach außen erstreckenden Flanschen an einem oder beiden Enden sowie mit einem oder mehreren an der Umfangskante und außen angeordneten Stegen und Vorsprüngen versehen ist. Dieser bildet ein mittiges Loch im Schaum und dient als dessen Halterung während des Transports von der Gußform und während der Anordnung in der Form. Das Eisen wird dann auf den Einsatz gegossen und das Lauf rad wird axial am Einsatz durch die Stege festgesetzt oder von den Flanschen aufgenommen.
• Der Einsatz kann so dimensioniert sein, daß er bei seiner Verwendung mit dem darauf ausgebildeten Laufrad einen auf der Welle angeordneten Antrieb oder Eingriffssitz bildet.
• Alternativ hierzu kann die Welle selbst an Stelle des Einsatzes verwendet werden, indem der Schaum auf ihr selbst ausgeformt wird, so daß das Laufrad später unmittelbar auf die Welle aufgegossen wird. Diese Variante vermeidet die Verwendung von Einsatzteilen zwischen der Welle und dem Laufrad.
• Die Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Zeichnung erläutert. In der Zeichnung zeigen
• Fig.1 eine Schnittansicht eines Laufrades mit einer ersten Einsatzvariante;
• Fig.2 eine ähnliche Ansicht einer zweiten Einsatzvariante;
• Fig.3 die gleiche Laufradvariante, die jedoch unmittelbar auf die Welle gegossen ist; und
• Fig.4 eine Ansicht längs der Linie 4-4 in Fig.3.
• Alle in den Figuren gezeigten Laufräder enthalten eine rohrartige Nabe 10, die einstückig mit einer Scheibe 12 gebildet ist, die einen Satz von gekrümmten Laufrad- Leitschaufeln 14 trägt. Die Form- und Umfangslinien der Nabe, der Scheibe sowie der Leitschaufeln sind nicht Gegenstand der vorliegenden Erfindung.
• In Fig.1 ist die Nabe auf einem rostfreien Stahlrohr 16 befestigt, das einstückig mit Endflanschen 18 sowie mit festsetzenden Stegen 20 ausgebildet ist. In Fig.2 sind zwei Flansche 18 und 22 erkennbar. In den Fig.3 und 4 ist das Laufrad unmittelbar auf die Welle 24 gegossen.
• Beim erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren weist die in Fig.1 gezeigte Innen-Gußform eine Aussparung auf, die in dem Laufrad einschließlich der koaxialen Abschnitte 32 ausgebildet ist, um den Einsatz 16 aufzunehmen und anzuordnen. Die Gußform kann zweiteilig sein, die diametral spaltbar oder axial trennbar sind. Im geschlossenen Zustand, und mit positioniertem Einsatz, wird Material eingespritzt, um die Gußform mit Schaum zu befüllen und um die gewünschte Form des Laufrades auszufüllen, wobei das Material aushärten kann bzw. ausgehärtet wird. Das Material kann beispielsweise durch eine Öffnung 34 eingespritzt werden.
• Die Schaumform des Laufrades wird dann mit geeignetem Material beschichtet, um den gewünschten Oberflächen- Finish herzustellen. Die Schaumform wird anschließend verwendet, um beispielsweise eine sogenannte Sandform herzustellen, wenngleich sie alternativ auch als Muster zur Herstellung einer Schalenform verwendet werden kann, die in jedem Fall im wesentlichen die Position und Form der Gußform 30 in Fig.1 annimmt. Stahl (beipielsweise) wird in den durch die Form, durch Sand oder durch Sandsubstitut gebildeten Hohlraum gegossen, wodurch der Schaum zerstört und durch Metall ersetzt wird.
• Das Verfahren gemäß Fig.2 unterscheidet sich lediglich hinsichtlich der Einsatzart.
• Im Falle der Fig.3 kann die Gußform die Welle 24 stützen und positionieren, so daß diese Figur der Darstellung der auf der Welle vor dem Gießen ausgebildeten Schaumform genauso dienen kann wie Fig.1 der Darstellung des aus Gußeisen gefertigten Laufrades. Der Verfahrensschritt der Formherstellung entspricht in Fig.3 der Fig.1.
• Das Laufrad der vorliegenden Erfindung erfordert keine maschinelle Bearbeitung und ist damit unmittelbar nach dem Gießen einsatzbereit.

Claims (3)

1. Verfahren zur Herstellung eines Wasserpumpen-Laufrades mit einer Nabe (10) sowie einer mit Leitschaufeln versehenen Scheibe (12, 14), enthaltend folgende Verfahrensschritte:

es wird ein als Gußform dienender Hohlraum ausgebildet, der in seiner Gestalt dem Laufrad entspricht,

es wird ein rohrartiges Formteil (16) angeordnet, das in dem Hohlraum radiale Vorsprünge (20) aufweist, und

es wird geschmolzenes Metall in den Hohlraum gegossen, um auf diese Weise das Formteil zu umgeben und darauf auszuhärten und sich zu festigen,

dadurch gekennzeichnet, daß

das Formteil ein aus rostfreiem Stahl gefertigtes Rohr mit einem radial sich nach außen erstreckenden Flansch (18, 22) an wenigstens einem Ende ist,

das Formteil in einer Gußform gehalten wird, die der Form des gewünschten Laufrades entspricht,

der Hohlraum in der Gußform mit Material befüllt wird, um auf diese Weise eine Schaumform zu bilden, die aushärten kann oder gehärtet wird,

die auf dem Formteil gehalterte ausgehärtete Schaumform der Herstellung des als Gußform verwendeten Hohlraumes dient, und daß

die Schaumform beim Befüllen des Hohlraumes durch das geschmolzene Metall zerstört wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Formteil an beiden Enden radial nach außen vorspringende Flansche aufweist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Formteil eine Antriebswelle (24) für das Laufrad darstellt, die als Einsatz in der den Schaum ausformenden Gußform Verwendung findet, und wobei das Laufrad anschließend auf die Welle gegossen wird.