DE69018608T2 - Metallblech-Pumpengehäuse. - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Blechgehäuse mit unterschiedlicher Dicke für Kreiselpumpen, enthaltend einen im wesentlichen tassenförmigen Grundkörper, der von einer Umfangswandung gebildet wird, die durchgängig mit einer quer angeordneten Endwand verbunden ist, Mittel zur Verbindung des Grundkörpers mit einer quer, entgegengesetzt zur Endwand angeordneten Dichtplatte, um eine Druckkammer zu bilden, die ein Laufrad umschließt, einen im wesentlichen tangentialen Auslaßkanal und einen im wesentlichen axialen Ansaugkanal.
• Es sind viele Pumpenkörper der vorstehenden Art bekannt, die einstückig aus Blech hergestellt sind. Bei diesen Pumpenkörpern besteht das zu lösende Grundproblem in der beschränkten Festigkeit gegenüber statischen und dynamischen Belastungen, die auf die Endwand sowie auf den axialen Ansaugkanal wirken, der im Mittelabschnitt der Endwand des Grundkörpers ausgebildet ist. Es wurden viele Versuche zur Lösung dieses Problems durch Schaffung von Pumpenkörperversteifungen in diesen Überlastungsbereichen unternommen, beispielsweise durch Schaffung eines Ansaugkanals beträchtlicher Dicke, der anschließend durch in Umfangsrichtung angeordnete Perlen mit der Endwand des Pumpenkörpers verschweißt wird. Obwohl diese Lösung einen starren Ansaugkanal mit beträchtlicher Ermüdungsfestigkeit schafft, kann sie die gleiche mechanische Festigkeit nicht auch auf den Verbindungsbereich des Einlaßkanals und der Endwand übertragen.
• Ein weiterer Versuch, den Einlaßkanal und die Endwand des Pumpenkörpers zu versteifen, besteht darin, einige ringförmige Hohlraumstrukturen mit mehr oder weniger komplizierter Gestalt vorzusehen, welche mit dem Anschlußflansch verschweißt oder mit diesem aus einem Stück ausgebildet ist, um auf diese Weise die ganze Baugruppe zu versteifen. Diese Strukturen sind jedoch nicht ausreichend fest und erfordern relativ viel Raum. Schließlich verhindern sie wegen des extrem kleinen, zwischen dem Flansch und dem Pumpenkörper verfügbaren Raumes, der hauptsächlich von den Verstärkungsstrukturen eingenommen wird, die Entfernung rostiger Schrauben.
• Andere Versuche wurden unternommen, um den Ansaugkanal und den Verbindungsbereich mit der Endwand der Pumpenkörpers mittels radialer, mit der Endwand verschweißter Rippen zu versteifen. Diese Lösung ermöglicht es, die Wand des Pumpenkörpers zu versteifen, aber sie gibt der Ansaugleitung nicht die erforderliche Festigkeit, wenn diese Leitung aus gestanzten Platten hergestellt ist.
• DE 35 17 828 offenbart beispielsweise ein mit einem Verstärkungselement versehenes Pumpengehäuse, das einen quer und im Ansaugbereich angeordneten Endabschnitt aufweist.
• Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, die zuvor aufgeführten Mängel durch Schaffung eines Blechgehäuses für eine Kreiselpumpe zu beseitigen, das sowohl sehr gute Festigkeits- und Zuverlässigkeitseigenschaften als auch eine beträchtliche konstruktive Vereinfachung und verminderte Abmessungen aufweist.
• Im Rahmen des oben beschriebenen Zieles ist es eine spezielle Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Blechgehäuse mit differenziertem Aufbau zu schaffen, das geeignet ist, sowohl inneren, durch die Druckflüssigkeit erzeugten als auch äußeren, durch den Ansaugkanal übertragenen Belastungen ohne Verformung standzuhalten.
• Nicht zuletzt ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Blechgehäuse mit unterschiedlicher Dicke für eine Kreiselpumpe zu schaffen, das, ausgehend von handelsüblichen Elementen und Materialien, leicht hergestellt werden kann und das ferner unter ökonomischen Gesichtspunkten vorteilhaft ist.
• Dieses Ziel, die aufgeführten Aufgaben und anderes werden, wie nachfolgend deutlich werden wird, durch ein Blech-Pumpengehäuse mit unterschiedlicher Dicke erreicht bzw. erfüllt, wie es in den beigefügten Ansprüchen beansprucht wird.
• Insbesondere ist die Dicke des Verstärkungselements größer als diejenige des Hauptkörpers und so, daß sie ohne Verformung sowohl den Druckkräften, die im Inneren der Kammer in einer im wesentlichen axialen Richtung wirken, als auch den statischen und dynamischen Kräften standhält, die auf den Saugeinlaß wirken.
• Infolge dieser Lösung hat das Blechgehäuse an der Endwand und am Ansaugkanal eine Dicke und damit eine Festigkeit, die größer sind als diejenigen von monolithischen Strukturen nach dem Stand der Technik, aber er bewahrt zugleich deren äußere geometrische Gestalt und ermöglicht eine extrem einfache und nicht eingeschränkte Montage und Instandhaltung.
• Weitere Eigenschaften und Vorteile werden aus der Beschreibung zweier bevorzugter, aber nicht ausschließlicher Ausführungsformen von zwei erfindungsgemäßen Blechgehäusen mit unterschiedlicher Dicke für eine Kreiselpumpe deutlich, die nur anhand von nicht einschränkenden Beispielen in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind, worin:
• Fig. 1 eine entlang einer vertikalen Axialebene teilweise geschnittene Seitenansicht einer ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gehäuses ist;
• Fig. 2 eine entlang einer vertikalen Axialebene teilweise geschnittene Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Gehäuses ist.
• Bei Bezugnahme auf die genannten Figuren wurden für identische oder ähnliche Elemente der beiden Ausführungsformen die gleichen Bezugszahlen verwendet. Das allgemein mit der Bezugszahl 1 bezeichnete erfindungsgemäße Gehäuse besteht aus einem Grundkörper 2, der aus einer gestanzten Platte hergestellt und im wesentlichen tassenförmig ausgeführt ist, d.h. durch eine im wesentlichen zylindrische Umfangsseitenwandung 3 und durch eine quer angeordnete Endwand 4 begrenzt wird, die entlang eines Bereiches 5 gleichförmig in die Wandung 3 übergeht.
• Das Gehäuse enthält ferner einen Ansaugkanal 6, der sich axial von der Endwand 4 des Pumpenkörpers erstreckt, und einen Druckkanal 7, der sich tangential von der Umfangswandung 3 des Körpers 2 erstreckt. Die Umfangswandung 3 des Körpers 2 hat vorzugsweise ein spiralförmiges Pumpengehäuse 8, dessen Endabschnitt mit dem Auslaß 7 verbunden ist.
• Eine Dichtplatte 9 ist auf der Hochdruckseite gegenüber dem Ansaugkanal 6 vorgesehen und mittels eines Gegenflansches 11 und geeigneter Verbindungsmittel wie z.B. in den Zeichnungen nicht dargestellte Schrauben mit einem Flansch 10 des Grundkörpers 2 verbunden. Die Dichtplatte 9 hält in der Mitte eine Dichtungspackung 12, welche eine Druckkammer 13 abdichtet, in der ein von einer Motorwelle 15 angetriebenes Laufrad 14 rotieren kann.
• Zweckmäßigerweise ist erfindungsgemäß ein im wesentlichen trichterförmiges Verstärkungselement, das dicker ist als der Hauptkörper, zumindest teilweise innerhalb des Hauptkörpers 2 angeordnet.
• Im einzelnen enthält das allgemein durch die Bezugszahl 20 bezeichnete Verstärkungselement einen quer angeordneten Endabschnitt 21, der zumindest teilweise Kegelstumpfform, vorzugsweise mit leicht gekrümmtem Querschnitt, und einen Längs-Endabschnitt 22 mit im wesentlichen zylindrischer oder leicht geneigter Form aufweist. Während sich der Querabschnitt 21 im Inneren des Hauptkörpers 2 befindet, ragt der Längsabschnitt 22 durch eine Axialöffnung 23 der Endwand, welche eine gebogene Kante bildet, aus dem Grundkörper 2 heraus.
• Vorteilhafterweise liegt die Querwand 21 in der Nähe der Umfangskante 24 des Elments 20 zumindest teilweise an der Innenseite der Enwand 4 an und ist mit dieser starr verbunden, um eine flüssigkeitsdichte Verbindung zu schaffen. Zu diesem Zweck wird im Umfangsbereich 25 eine hochfeste und perfekt aufgeschweißte Schweißnaht bespielsweise mittels eines Laserstrahls angebracht, der mittels Transparenz durch die Wand 4 angelegt wird. Zusätzlich, obwohl nicht unbedingt erforderlich, kann die Verbindung zwischen dem quer angeordneten Abschnitt 21 des Verstärkungselements 20 und der Endwand 4 des Körpers 2 wahlweise durch herkömmliche Punktschweißung 26 sichergestellt werden. Es wird angemerkt, daß der Längsabschnitt 22 des Verstärkungselements 20 ohne irgendwelche Schweißverbindungen einfach in die gebogene Kante 23 der Enwand 4 eingefügt werden kann. In der Praxis könnte die gebogene Kante 23 der Öffnung in der Endwand 4 einen Durchmesser haben, der sogar größer als der dargestellte ist, weil sich die Wand 4 soweit erstreckt, bis sie die Schweißnaht 25 vollständig überdeckt, um dadurch eine optimale Verbindung zur Querwand 21 des Elements 20 sicherzustellen.
• Somit bildet das Element 20 die Querwand des Blechgehäuses und ist so bemessen, daß es ohne Verformung sowohl den Drücken, welche von der gepumpten Flüssigkeit in Axialrichtung ausgeübt werden, als auch den durch den Ansaugkanal 6 übertragenen statischen und dynamischen Belastungen standhält.
• Die letztgenannten Belastungen werden insbesondere durch in den Zeichnungen nicht dargestellte, äußere Rohrleitungen verursacht, die an den Ansaugkanal 6 über einen gestaanten Flansch 27 angeschlosssen sind, welcher an der Stelle 28 am Ende des Langsabschnittes 22 von Element 20 angeschweißt ist.
• Der quer angeordnete Abschnitt des Elements 20 ist mit dem Ungsabschnitt 22 über ein Zwischenstück 20 mit einer ringförmigen Ausbuchtung 31 verbunden, die einen Dichtring für das Laufrad 14 bildet.
• Bei der Figur 1 beispielhaft dargestellten Ausführungsform bildet der Längsabschnitt 22 des Elements 20 den Einlaß des Ansaugkanals 6, und es sind keine weiteren Elemente erforderlich, um die Innenwand des Einlasses zu bilden.
• Die in Figur 2 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich insofern wesentlich von derjenigen nach Figur 1, als der Längsabschnitt 22 des Elements 20 einen größeren Durchmesser als der Ansaugkanal 6 hat. Der Einlaß des letztgenannten Elements wird durch eine Hülse 40 gebildet, die zum Teil eine Kegelstumpfform hat und in den Längsabschnitt innen koaxial eingefügt ist. Das äußere Ende 41 der Hülse 40 ist mit dem Flansch 27 verschweißt, während das innere Ende eine komplexere Geometrie hat, eine komplementär zur Querwand 21 des Elements 20 geformte Umfangskante 42 aufweist und mit dieser an der Stelle 43 zu Schaftung einer Flüssigkeitsabdichtung, auch in diesem Fall mittels Laserschweißen, verbunden ist. In der Nähe ihres inneren Endes hat die Hülse 40 eine ringförmige Ausbuchtung 44, welche einen Dichtring 45 für das Laufrad 14 bildet.
• Vorteilhafterweise bildet der längs verlaufende Endabschnitt 22 des Versteifungselements einen ringförmigen Flansch 46, welcher an der Stelle 47 stirnseitig mit dem Mittelabschnitt 48 des Flanschs 27 verschweißt ist.
• Auch in diesem Falle wird die hermetische Abdichtung gegenüber der gepumpten Flüssigkeit an der Schweißnaht 25 und an der Schweißnaht 43 sichergestellt, so daß der Druck der zu pumpenden Flüssigkeit im ganzen auf die Querwand 21 des Verstärkungselements 20 und zum Teil auf die kräftig versteifte ringförmige Ausbuchtung 44 der Hülse einwirkt.
• In beiden Fällen wird die Festigkeit sowohl der Querwand des Gehäuses als auch derjenigen des Ansaugkanals beträchtlich gesteigert, während die äußere Geometrie nicht wesentlich geändert wird, um das Einsetzen und das Entnehmen von Verbindungsschrauben am Flansch 27 zu erleichtern.
• Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß die Erfindung das vorgesehene Ziel erreicht und die Aufgaben erfüllt. Insbesondere wird der Tatsache Nachdruck verliehen, daß die Erfindung die maximale Zuverlässigkeit und Festigkeit des Gehäuses sicherstellt, während die Vorteile des Standes der Technik bezüglich Einfachheit der Montage und der Anwendung unverändert bleiben.
• Das erfindungsgemaße Pumpengehäuse ist zahlreichen Abwandlungen und Varianten zugänglich, die alle innerhalb des Schutzumfanges des Erfindungsgedankens liegen. Alle Details können ferner durch andere, technisch äquivalente Elemente ersetzt werden: In der Praxis bedeutet dies, daß die verwendeten Materialien, solange sie sowohl mit dem speziellen Anwendungsfall als auch mit den möglichen Formen und Abmessungen kompatibel sind, je nach den Anforderungen beliebige sein können.
• Wo in irgendeinem Anspruch auf die genannten technischen Merkmale Bezugszeichen folgen, so wurden diese Bezugszeichen einzig zum Zwecke der Verbesserung der Verständlichkeit der Ansprüche eingefügt, und dementsprechend haben solche Bezugszeichen keinerlei einschränkende Wirkung auf den Schutzumfang eines jeden, auf diese Weise beispielhaft mit Bezugszeichen versehenen Elements.

Claims (9)

1. Blechgehäuse (1) mit unterschiedlicher Dicke für eine Kreiselpumpe, enthaltend: einen im wesentlichen tassenförmigen Grundkörper (2), der von einer Umfangswandung (3) gebildet wird, die durchgängig mit einer quer angeordneten Endwand (4) verbunden ist, Mittel (10) zur Verbindung des Grundkörpers (2) mit einer quer, entgegengesetzt zur Endwand angeordneten Dichtplatte (9), um eine Druckkammer (13) zu bilden, die ein Laufrad (14) umschließt, einen im wesentlichen tangentialen Auslaßkanal (7) und einen im wesentlichen axialen Ansaugkanal (6), wobei das Gehäuse weiterhin ein im wesentlichen trichterförmiges Verstärkungselement (20) mit einem quer angeordneten Endabschnitt (21) aufweist, der zumindest teilweise im wesentlichen kegelstumpfförmig ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Endabschnitt (21) im Inneren des Grundkörpers (2) angeordnet ist und das Verstärkungselement einen im wesentlichen zylindrischen, längs verlaufenden Endabschnitt (22) aufweist, der koaxial zum Ansaugkanal aus dem Grundkörper herausragt, wobei der quer angeordnete Endabschnitt (21) des Verstärkungselements (20) an der Außenseite von der Endwand (4) des Grundkörpers (2) überdeckt und starr und dicht mit dieser verbunden ist, zumindest an ihrer Verbindungsstelle mit der Seitenwand (3), um dadurch die quer angeordnete Wand des Gehäuses zu bilden, die an den im Kontakt mit der gepumpten Flüssigkeit befindlichen Ansaugkanal grenzt.

2. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der im wesentlichen zylindrische, längs verlaufende Endabschnitt (22) des Verstärkungselements starr mit einem Blechflansch (27) verbunden ist, der den Kupplungsflansch für den Ansaugkanal (6) bildet.

3. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der quer angeordnete Endabschnitt (21) des Verstärkungselements mindestens eine Umfangskante (24) aufweist, welche in einem Bereich nahe der Verbindung (5) zwischen der Endwand (4) und der Seitenwand (3) gleichförmig in Kontakt mit der Endwand (4) des Körpers (2) ist und in diesem Kontaktbereich umlaufende Laserschweißungen (25) od. dgl. ausgeführt sind, die eine flüssigkeitsdichte und starre Verbindung zwischen dem Körper (2) und dem Verstärkungselement (20) schaffen.

4. Gehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der quer angeordnete Umfangsabschnitt (21) und der Längsabschnitt (22) des Verstärkungselements (20) durch einen Zwischenabschnitt (30) monolithisch verbunden sind, der mit einer Umfangswellung (31) zur Bildung eines Dichtrings für das Laufrad (14) versehen ist.

5. Gehäuse nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der längs verlaufende Endabschnitt (22) des Verstärkungselements die Innenwand des Ansaugkanals (6) bildet.

6. Gehäuse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der längs verlaufende Endabschnitt (22) des Verstärkungselements eine koaxiale rohrförmige Hülse (40) umschließt, welche die Innenwand des Ansaugeinlasses bildet.

7. Gehäuse nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (40) ein äußeres Ende (41), welches mit dem Kupplungsflansch (27) des Ansaugkanals (6) verschweißt ist, und ein inneres Ende (44) hat, welches mit dem Zwischenabschnitt (30) des Verstärkungselements verschweißt ist.

8. Gehäuse nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Ende (44) der Hülse teilweise gewellt ist, um einen Dichtring (45) für das Laufrad zu bilden, und mittels einer umlaufenden Laser- oder ähnlichen Schweißung (42) starr und dicht mit dem Verstärkungselement verbunden ist.

9. Gehäuse nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (40) radial vom zylindrischen Abschnitt (22) des Verstärkungselements (20) beabstandet ist und der zylindrische Abschnitt an seinem äußersten Ende eine im wesentlichen ringförmige radiale Abkantung (46) hat, welche mit dem Kupplungsflansch verschweißt ist (47).