DE9314384U1 - Flügelrad für Seitenkanalpumpen - Google Patents

Description

BESCHREIBUNG

Die Erfindung betrifft ein Flügelrad für Seitenkanalkreiselpumpen gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1.

Die Anforderungen, die dabei an diese Flügelräder gestellt werden, sind vielseitig.
Sie müssen einmal die Energie an das zu fördernde Medium übertragen, die über die Pumpenwelle und die Flügelradnabe eingebracht wird. Auf der anderen Seite soll das Volumen, das die Flügel ausfüllen im Förderraum möglichst gering sein, um möglichst viel Volumen für das Fördermedium zu erhalten. Das bedeutet, daß ein Flügelradwerkstoff mit möglichst hoher Festigkeit angestrebt wird. Weiterhin liegt es in der Natur der Seitenkanalpumpe^ daß die Flügelräder mit sehr engem Spiel zwischen den seitlich angeordneten Gehäuseteilen, den Steuerscheiben laufen, da hier sonst sowohl im Nabenbereich wie auch im Scheitelbereich der Pumpe durch Überströmen von Fördermedium von Bereichen höheren Druckes zu niederen Druckes Verlustströme auftreten, die den Wirkungsgrad der Pumpe mindern. Damit ist die weitere Anforderung an den Werkstoff gegeben, daß er gute Laufeigenschaften besitzen muß zu den Werkstoffen der seitlich angeordneten Gehäuseteile, die zumeist aus Metall bestehen. Darüber hinaus wird von dem Flügelradwerkstoff erwartet, daß er gegenüber den zu fördernden verschiedenen Medien eine ausreichende und möglichst hohe chemische Beständigkeit besitzt. Eine weitere wünschenswerte Eigenschaft des Flügelrades ist seine leichte Herstellbarkeit und, wenn möglich, auch leichte Bearbeitbarkeit. Optimal wäre es, einen Werkstoff zu finden, der in Kombination mit einem geeigneten Herstellverfahren eine Nacharbeit überflüssig macht.

Die bisher gekannten Flügelräder bestehen fast ausschließlich aus metallischen Werkstoffen. Je nach den Anforderungen handelt es sich dabei meist um Chromstähle, Chrom-Nickelstähle, Messing oder Bronze. Die angrenzenden Gehäuseteile, zwischen denen die Flügelräder im Nabenbereich mit engem Spiel laufen müssen, bestehen meist aus Grauguß, Stahlguß, Edelstahlguß oder ebenfalls Bronze. Man muß bei der Wahl der Paarung Gehäuse/Laufrad dabei sehr genau darauf achten, daß diese Paarung zum mindesten einigermaßen gute Laufeigenschaften aufweist. Es soll zwar stets gewährleistet sein, daß zwischen der Flügelradnabe und dem angrenzenden Gehäuseteil ein Flüssigkeitsfilm vorhanden ist. In bestimmten Betriebszuständen z. B. beim Ansaugen, wenn die Pumpe selbstansaugend eingesetzt ist, kann das jedoch nicht immer gewährleistet werden.

Dann darf es auch unter solchen erschwerten Bedingungen beim Anlaufen der Flügelradnabe gegen die Gehäusewand nicht zu starkem Verschleiß bzw. zum "Fressen" der Werkstoffe kommen. Haben bei Grauguß als Gehäusepartner noch alle Werkstoffe leidlich gute Laufeigenschaften, so muß man bei den anderen Paarungen Edelstahl/Edelstahl oder Buntmetall/Buntmetall schon sehr vorsichtig in der Auswahl sein. Bei Edelstahl müssen die Werkstoffe zwischen Gehäuse und Flügelrad unterschiedlich sein, da sonst die Gefahr des Anlaufens und Fressens zu groß ist. Bei Bronze kommt man normalerweise nicht umhin, die Flügelradnabe mit einer Schutzschicht, z. B. einer Hartchromschicht, zu überziehen. Weiterhin sind diesen Werkstoffen einmal von der chemischen Belastbarkeit her und darüber hinaus auch von der Festigkeit gewisse Grenzen gesetzt, d. h. die bisher verwendeten Werkstoffe nötigen häufig den Konstrukteur in bestimmten Bereichen zu Kompromisen.

Bei dem bisherigen Herstellungsverfahren ist stets eine Nachbearbeitung der Flügelräder sowohl in der Welienbohrung wie auch im Nabenbereich des Rades notwendig gewesen. Dies ist unabhängig davon, ob die Räder im normalen Gußverfahren oder aber im Wachsausschmelzverfahren oder aber im Preßverfahren hergestellt werden.
Aufgabe der Erfindung ist es nun, ein Flügelrad für eine Seitenkanalpumpe zu schaffen, in Kombination von Werkstoff und Herstellungsverfahren, das die o. g. Nachteile zum mindesten weitgehend ausschließt.

Erreicht wird das durch die Merkmale des kennzeichnenden Teiles des Schutzanspruches 1. Wie sich gezeigt hat, ist der Werkstoff Polyetheretherketon in seinen Eigenschaften sowohl hinsichtlich Festigkeit als auch hinsichtlich des Laufverhaltens zu den Gehäusewerkstoffen und auch darüber hinaus in seiner chemischen Beständigkeit eine optimale Kombination. Darüber hinaus läßt sich dieser Werkstoff durch das Verfahren Spritzgießen so genau herstellen, daß eine Bearbeitung, insbesondere eine spanabhebende Bearbeitung, weitgehend oder ganz entfalten kann.
Um die Festigkeit des Werkstoffes noch zu erhöhen, läßt sich das Polyetheretherketon mit Glas- oder Kohlefasern füllen. Wie auch bei anderen Kunststoffen ist dadurch eine Erhöhung der Festigkeit möglich.

Um für das Herstellverfahren Spritzgießen für die Flügelradnabe eine optimale Gestaltung zu erzielen, wird diese so ausgeführt, daß sie aus einem Zentralkörper mit einer Bohrung für die Welle besteht sowie mindestens 2 in unterschiedlichen radialen Abständen davon angeordneten ringförmigen Elementen, die verbunden sind durch radiale Stege, wobei die zwischen Zentralkörper, ringförmigen Elementen und Stegen bestehenden Zwischenräume bis auf einige wenige, vorzugsweise 2 bis 4, durch eine Kunststoffhaut geschlossen sind.

Man vermeidet auf diese Weise, Materialanhäufungen des Kunststoffes im Nabenbereich und erreicht dadurch eine gleichmäßige homogene Werkstoffstruktur. Die Offenhaltung der vorzugsweise 2 bis 4 bestehenden Zwischenräume zwischen Zentralkörper, ringförmigen Elementen und Stegen ist notwendig, damit auch bei beiden Seiten der Flügelradnabe gleiche Druckverhältnisse herrschen. Andernfalls bestände die Gefahr, daß das Flügelrad einseitig gegen das Gehäuse gedrückt wird und hier erhöhter Verschleiß auftreten kann.

Weiter hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, daß nur die mindestens zwei ringförmigen Elemente im Nabenbereich sich über die gesamte Breite des Flügelrades erstrecken, während die Breite der Stege etwa 0,2 bis 0,5 mm kleiner ist und das Untermaß an Breite gleichmäßig auf beide Nabenseiten verteilt ist. Dadurch erreicht man, daß die Lauffläche zwischen dem Gehäuseteil und Flügelrad sich auf den Bereich der ringförmigen Elemente beschränkt und hier auch entsprechend weniger Reibung auftreten kann.

Vorteilhaft ist es auch, die Stege im Bereich der Radnabe so zu gestalten, daß ihre Dicke in der Mitte größer ist als an den Seitenkanten im Bereich der Nabenlauffläche. Dadurch ergibt sich an diesen Kanten eine Schräge, die bewirkt, daß die in den Taschen der Flügelradnabe befindliche Flüssigkeit durch die Drehbewegung der Radnabe in den Spalt zwischen Radnabe und Gehäuse hineingeführt und -gedrückt wird, so daß hier ständig ausreichend Flüssigkeit sowohl als Gleitmittel wie auch zur Abdichtung vorhanden ist.

Es hat sich als günstig erwiesen, wenn die Dickenabnahme der Stege zu den seitlichen Kanten hin unter einem Winkel von ca. 30 ⁰C zur Stegmittellinie hin erfolgt.

Die beigefügten Zeichnungen verdeutlichen beispielsweise die Erfindung.

Figur I zeigt eine Draufsicht auf ein Flügelrad.

Figur Il zeigt einen Querschnitt A-B durch das Flügelrad.

Figur III zeigt einen Schnitt gemäß Linie C-D.

In Figur I sind die etwa radial stehenden Flügel mit 1 gekennzeichnet. Die zur Flügelradnabe gehörenden Teile sind einmal der Zentralkörper (2), die beiden ringförmigen Elemente (3 und 4), eine Vielzahl von Stegen (5 und 6), die die Zwischenräume zwischen Zentralkörper, ringförmigen Elementen und Stegen schließen, mit Ausnahme der drei offengehaltenen Zwischenräume (7), die dafür sorgen, daß beim Betrieb auf beiden Seiten der Flügelradnabe gleiche Drücke herrschen.

In Figur III ist die erfindungsgemäße Gestaltung der Stege in der Flügelradnabe dargestellt. Der Steg 5 nimmt in seiner Dicke - wie erkennbar - zu den seitlichen Laufflächen hin ab, und zwar unter einem Winkel von 30 °, wobei in der Zeichnung nicht dargestellt ist, daß die seitlichen Stegkanten (8) nicht ganz bis in die Lauffläche der Flügelradnabe hineinragen, sondern vorzugsweise ein bis zwei zehntel Millimeter darunter bleiben.

Die Zeichnung zeigt nur eine mögliche Ausführung eines Flügelrades. Auch anders erfindungsgemäße Ausführungen sind denkbar.

Claims (6)

> · *• »* » ■»·· ·♦ ♦ ·»· ··&psgr; ♦ · · · *• ♦ ··» ··SIHI GmbH & Co KGLindenstraße 17025524 Itzehoe Flügelrad für Seitenkanalpumpen SCHUTZANSPRÜCHE

1. Flügelrad für Seitenkanalpumpen mit etwa radial nach außen gerichteten Flügeln und einem radial innerhalb der Flügel liegenden Nabenbereich, der mit engem Spiel zwischen den beiden seitlich vom Flügelrad angeordneten Gehäuseteilen läuft,

dadurch gekennzeichnet,

daß das Flügelrad im Spritzgußverfahren hergestellt ist und aus Polyetheretherketon (PEEK) besteht.

2. Flügelrad nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,

daß das Polyetheretherketon mit Glas- oder Kohlefasern gefüllt ist.

3. Flügelrad nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Flügelradnabe aus einem Zentralkörper mit der Bohrung für die Welle besteht sowie mindestens zwei in unterschiedlichen radialen Abständen davon angeordneten ringförmigen Elementen, die verbunden sind durch radiale Stege und wobei die zwischen Zentralkörper, ringförmigen Elementen und Stegen bestehenden Zwischenräume bis auf einige wenige, vorzugsweise 2 bis 4, durch eine Kunststoffhaut geschlossen sind.

4. Flügelrad nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,

daß nur die mindestens zwei ringförmigen Elemente im Nabenbereich sich über die gesamte Breite des Flügelrades erstrecken, während die Breite der Stege etwa 0,2 bis 0,5 mm kleiner ist, wobei das Untermaß an Breite gleichmäßig auf beide Nabenseiten verteilt ist.

5. Flügelrad nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Dicke der Stege im Bereich der Radnabe an den seitlichen Kanten kleiner ist als in der Mitte,

6. Flügelrad nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,

daß die Dickenabnahme der Stege zu den seitlichen Kanten hin unter einem Winkel von ca. 30 % zur Stegmittellinie erfolgt.